DE102013105584A1

DE102013105584A1 - Keramikelement für Fluidtrennvorrichtung

Info

Publication number: DE102013105584A1
Application number: DE102013105584.2A
Authority: DE
Inventors: Kurt Steuri
Original assignee: NAPT - NEW ADVANCED PROCESS TECHNOLOGY AG; NAPT NEW ADVANCED PROCESS TECHNOLOGY AG
Current assignee: NAPT - NEW ADVANCED PROCESS TECHNOLOGY AG; NAPT NEW ADVANCED PROCESS TECHNOLOGY AG
Priority date: 2013-05-30
Filing date: 2013-05-30
Publication date: 2014-12-04

Abstract

Die Erfindung betrifft Keramikelement für eine Fluidtrennvorrichtung zum Trennen von gelösten Substanzen in einem Solvent, vorzugsweise durch Umkehrosmose, wobei das Keramikelement (10) umfasst: einen plattenartigen festen Hauptkörper mit einer Vorderseite (12) und einer zu dieser im Wesentlichen parallelen Rückseite (14), mit einer oberen und einer unteren Stirnseite (16, 18) und mit seitlichen Längsseiten (20), die sich zwischen den beiden Stirnseiten (16, 18) erstrecken, wobei im Hauptkörper mehrere Kanäle (26) vorgesehen sind, durch die Permeat des gefilterten Solvents zu wenigstens einer Abflussöffnung (34) abführbar ist, wobei die Kanäle (26) im Hauptkörper in einer zur Vorderseite (12) und zur Rückseite (14) im Wesentlichen parallelen Ebene vorgesehen sind, derart, dass die Kanäle (26) zur Vorderseite (12) und zur Rückseite (14) des Hauptkörpers im Wesentlichen den gleichen Abstand aufweisen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Keramikelement für eine Fluidtrennvorrichtung zum Trennen von gelösten Substanzen in einem Solvent, vorzugsweise durch Umkehrosmose.
Zur Trennung von gelösten Substanzen z.B. organischen Molekülen und/oder Salzen in einem Lösungsmittel z.B. Wasser oder Alkohol (Fluid bzw. Solvent) wird in vielen Fälle die sogenannte Umkehrosmose eingesetzt. Dabei wird ein Medium durch eine halbdurchlässige (semipermeable) Membran gepresst. Aus dem Ausgangsfluid bzw. Solvent erhält man das gereinigte Permeat sowie das mit der gelösten Substanz aufkonzentrierte Retentat. In der Regel liegt die halbdurchlässige Membran im Fluidweg vor dem Keramikelement. Es sind aber auch Keramikmaterialien und Keramikelemente bekannt, die selbst als halbdurchlässige Membran dienen können.
Bisher bekannte Filter mit Keramikelementen zur Verwendung für die Umkehrosmose erfordern hohe Prozessdrücke, die beispielsweise bei der Meerwasserentsalzung bei etwa 60 bis 80 bar liegen. Der osmotische Druck von Meerwasser liegt mit etwa 30 bar allerdings deutlich tiefer als der für die Umkehrosmose aufgewendete Prozessdruck. Der hohe Prozessdruck ist insbesondere erforderlich aufgrund von langen und teilweise durch mehrere Schichten hindurchführenden Wegen für das Fluid, wie etwa bei Wickelmodulen für die Umkehrosmose, bei denen zusätzlich zum osmotischen Druck auch der hohe hydraulische Widerstand zu überwinden ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Keramikelement bereitzustellen, bei dem diese Nachteile vermieden werden können.
Zur Lösung wird ein Keramikelement vorgeschlagen, das einen plattenartigen festen Hauptkörper umfasst mit einer Vorderseite und einer zu dieser im Wesentlichen parallelen Rückseite, mit einer oberen und einer unteren Stirnseite und mit seitlichen Längsseiten, die sich zwischen den beiden Stirnseiten erstrecken, wobei im Hauptkörper mehrere Kanäle vorgesehen sind, durch die Permeat des gefilterten Solvents zu wenigstens einer Abflussöffnung abführbar ist, wobei die Kanäle im Hauptkörper in einer zur Vorderseite und zur Rückseite im Wesentlichen parallelen Ebene vorgesehen sind, derart, dass die Kanäle zur Vorderseite und zur Rückseite des Hauptkörpers im Wesentlichen den gleichen Abstand aufweisen.
Wesentlicher Vorteil eines solchen plattenartigen Keramikelements kann darin gesehen werden, dass die Vorderseite und die Rückseite, welche die größten Flächen des Keramikelements bilden mit dem gleichen Druck beaufschlagt werden können, so dass die auf das Keramikelement wirkende resultierende Kraft sehr gering ist. Ferner erreicht durch das Keramikmaterial der Vorder- oder der Rückseite diffundierendes Permeat sehr schnell einen Kanal und kann auf diese Weise rasch abfließen. Es konnte in Versuchen festgestellt werden, dass der hydraulische Widerstand deutlich verringert wird, so dass bei der Verwendung solcher Keramikelemente in einer Fluid-Trennvorrichtung von geringeren Prozessdrücken auszugehen ist, die etwa 10% bis 50% geringer sind als die aktuellen Prozessdrücke. Geringere Prozessdrücke führen dabei auch zu geringerem Energieverbrauch und insgesamt zu einer besseren Wirtschaftlichkeit von derartigen Anlagen.
In einer bevorzugte Ausführungsform sind wenigstens einige der Kanäle parallel zueinander ausgerichtet. Es wird weiterbildend vorgeschlagen, dass sich wenigstens einige der Kanäle kreuzen und miteinander in Fluidverbindung stehen. Dabei können die Kanäle ein Kanalsystem bilden, das durch mehrere erste zueinander parallele Kanäle und durch mehrere zweite zueinander parallele Kanäle gebildet ist, wobei die ersten und die zweiten Kanäle zueinander geneigt ausgerichtet sind, insbesondere zueinander orthogonal ausgerichtet sind. Die Kanäle bilden somit eine Art hohles Gitter im Keramikelement, das insbesondere den Vorteil aufweist, dass auch bei einer Verstopfung eines Kanals genügend andere freie Kanäle bzw. Kanalabschnitt vorhanden sind, durch die das Permeat abfließen kann. Die Kanäle kreuzen sich bevorzugt orthogonal, so dass sie im Wesentlichen rechteckige Maschen des Kanalnetzwerks bilden. Natürlich sind auch Maschen in Form von Parallelogrammen bzw. Rhomben, beliebigen Vielecken und dergleichen denkbar. Ferner ist es auch denkbar, eine unregelmäßige Anordnung von sich kreuzenden Kanälen vorzusehen, die im Erscheinungsbild auch als zufällig bezeichnet werden kann.
Die wenigstens eine Abflussöffnung ist vorzugsweise als Bohrung ausgeführt, die mit wenigstens einem der Kanäle in Verbindung steht, wobei die Bohrung vorzugsweise an der Vorderseite oder der Rückseite des Hauptkörpers angeordnet ist.
Die wenigstens eine Abflussöffnung kann auch durch ein offenes Ende eines Kanals selbst gebildet sein, das in einer der Seiten des Hauptkörpers, vorzugsweise der oberen Stirnseite des Hauptkörpers angeordnet ist.
Das Keramikelement weist vorzugsweise eine Länge von etwa 100 bis 250 Millimetern und eine Breite von etwa 20 bis 100 Millimetern auf bei einer bevorzugten Dicke bzw. Höhe von etwa 2 bis 5 Millimetern. Die Kanäle weisen vorzugsweise einen Durchmesser bzw. eine lichte Höhe von etwa 0,1 bis 2,0 Millimetern auf.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung eines Keramikelements mit wenigstens einem der oben beschriebenen Merkmale, umfassend die Schritte:
Bereitstellen einer ersten Schicht aus Keramikmaterial und einer zweiten Schicht aus Keramikmaterial;
Bereitstellen von wenigstens einem Kanalplatzhalterelement aus einem organischen oder anorganischen Material;
Anordnen des wenigstens einen Kanalplatzhalterelements zwischen der ersten und er zweiten Schicht aus Keramikmaterial;
Zusammenfügen, insbesondere Zusammenpressen der ersten und der zweiten Schicht aus Keramikmaterial, derart, dass die beiden Schichten miteinander verbunden werden und das Kanalplatzhalterelement mit Keramikmaterial umgeben ist,
Brennen des die beiden Schichten aus Keramikmaterial und das wenigstens eine Kanalplatzhalterelement umfassenden Keramikelementrohlings, wobei beim Brennen das wenigstens eine Kanalplatzhalterelement thermisch zersetzt wird oder zum Schmelzen gebracht wird, so dass nach dem Brennen mehrere hohle Kanäle im festen Keramikelement ausgebildet sind.
Das hier vorgestellte Verfahren ist sehr einfach und es sind keine Umformungen des Keramikmaterials erforderlich, um die Kanäle zu bilden. Da das Keramikmaterial bereits fest geworden ist, bevor das Kanalplatzhalterelement thermisch zersetzt wird bzw. im geschmolzenen Zustand aus dem Keramikelement abfließen kann, können die gewünschten Hohlräume für die Kanäle zuverlässig und sicher gebildet werden.
Das Verfahren kann beispielsweise ein Bereitstellen einer Suspension mit darin enthaltenem Keramikmaterial umfassen, wobei ein Teil, insbesondere etwa die Hälfte der Suspensionsmenge auf eine saugfähige Unterlage, z.B. Gipsform gegossen wird. Das Kanalplatzhalterelement kann nach leichter Verfestigung der Suspension aufgelegt und leicht angedrückt werden. Danach kann die restliche Suspension darüber gegossen werden.
Das Verfahren kann beispielsweise ein insbesondere gleichmäßiges Schichten eines Keramikpulvers in eine Pressform umfassen, wobei das Pulver vorzugsweise leicht gepresst wird. Danach kann das Kanalplatzhalterelement auf diese Pulverschicht gelegt werden. Anschließend kann weiters Keramikpulver gleichmässig darüber geschüttet werden. Der Formling wird danach unter hohem Druck semi-stabil gepresst.
Das Verfahren kann beispielsweise das insbesondere gleichmäßige Auftragen eines Keramikteiges in eine Pressform umfassen, der gegebenenfalls leicht gepresst wird. Danach wird das Kanalplatzhalterelement auf den Keramikteig gelegt. Anschließend wird weiterer Keramikteig insbesondere gleichmässig darüber aufgetragen und der Formling wird gepresst.
Beim Verfahren kann vorzugsweise vor dem Brennen ein Entwässern oder/und Pressen des Keramikelementrohlings durchgeführt werden. Dies dient insbesondere der verbesserten Bildung von Keramikverbindungen zwischen den beiden Keramikschichten im Bereich des Kanalplatzhalterelements bzw. in den von diesem gebildeten Zwischenräumen.
Nach dem Brennen, vorzugsweise nach einer Abkühlungsphase, kann ein Ausblasen oder Aussaugen der Kanäle erfolgen, um eventuelle Rückstände des ursprünglichen Kanalplatzhalterelements in den Kanälen zu entfernen. Ein Ausblasen ist in solchen Fällen möglich, bei denen das Kanalplatzhalterelement aus einem Material bestand, das thermisch zersetzt worden ist und von dem lediglich Asche zurückbleibt. Bei einem Material, das während des Brennvorgangs schmilzt, kann es unter Umständen erforderlich sein, ein Keramikelement nochmals zu erhitzen, um letzte Rückstände nochmals zu schmelzen und aus dem Keramikelement herauszubringen, insbesondere Auszublasen oder Auszusaugen.
Die erste und die zweite Schicht aus Keramikmaterial können bevorzugt durch ein Extrudierverfahren hergestellt werden, und das wenigstens eine Kanalplatzhalterelement kann zwischen den extrudierten Stränge aus Keramikmaterial angeordnet werden, derart, dass ein strangartiger Keramikelementrohling hergestellt wird.
Bei einem solchen Herstellungsverfahren mit extrudierten Keramikschichten kann der kontinuierliche Keramikrohling vor oder nach dem Brennen in Stücke aufgetrennt werden, insbesondere in Stücke, welche im Wesentlichen die gewünschten Dimensionen eines weiter zu verarbeitenden Keramikelements aufweisen.
Das Kanalplatzhalterelement kann auch in voneinander getrennten Stücken in bevorzugt regelmäßigen Abständen zwischen die extrudierten Keramikschichten eingebracht werden, so dass im kontinuierlichen Keramikelementrohling abwechselnd Abschnitte mit und Abschnitte ohne Kanalplatzhalterelement vorhanden sind. Bei einem derartigen Keramikelementrohling erfolgt ein Auftrennen in einzelne Keramikelemente vorzugsweise an Stellen zwischen zwei Kanalplatzhalterelementen.
Das wenigstens eine Kanalplatzhalterelement kann fadenartig oder netzartig ausgebildet sein, und ist vorzugsweise aus einem Kunststoff oder natürlichen Fasern, wie etwa Holz oder Papier, hergestellt.
Das Material des Kanalplatzhalterelements soll sich bevorzugt bei einer Temperatur von etwa 800 bis 1200°C. rückstandsfrei zersetzen. Folglich können Kunststoffe eingesetzt werden, die vorzugsweise bei der Zersetzung keine toxischen oder korrosiven Gase abgeben. Andere denkbare Materialien sind Gummiarten oder Silikone. Ferner sind auch hochschmelzende Wachse als Material für das Kanalplatzhalterelement denkbar. Ferner sind auch Materialien einsetzbar, die einen Gasanteil abgeben, der während des Brennvorgangs zu einer Auflockerung des Keramikmaterials um die zu bildenden Kanäle führt.
Alternativ ist die Herstellung eines Keramikelements mit wenigstens einem der oben beschriebenen Merkmale auch möglich unter Verwendung eines Verfahrens des selektiven Lasersinterns. Das Keramikelement wird dabei in einer bekannten Weise Schicht für Schicht aufgebaut. Durch die Wirkung von Laserstrahlen, die das Keramikmaterial an entsprechenden Stellen erhitzen und so das Sintern hervorrufen, können beliebige dreidimensionale Geometrien, gerade auch solche mit Hohlräumen und ggf. auch mit Hinterschneidungen hergestellt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung auch einen Trennbehälter mit wenigstens einer Solventzuführung zur Einspeisung eines Fluids, in dem zu trennende Fremdstoffe enthalten sind, wenigstens einem Permeatabfluss zur Ableitung von Fluid, von dem die Fremdstoffe getrennt sind, und mit wenigstens einem Retentatabfluss zur Ableitung von Fluid in dem die Fremdstoffe in höherer Konzentration vorliegen, wobei die Solventzuführung und der Retentatabfluss an einer gemeinsamen Solventkammer angeordnet sind, und wobei der Permeatabfluss an einer von der Soventkammer getrennten Permeatkammer angeordnet ist, wobei im Trennbehälter mehrere Keramikelemente mit wenigstens einem der oben beschriebenen Merkmale angeordnet sind, durch die eine Fluidverbindung zwischen der Solventkammer und der Permeatkammer gebildet wird, wobei die Keramikelemente durch Öffnungen einer Begrenzungswand der Solventkammer hindurchgeführt sind und durch die Öffnungen gehalten sind, derart, dass die wenigstens eine Ausflussöffnung der Keramikelemente außerhalb der Solventkammer in der Permeatkammer liegen, wobei an den Öffnungen Dichtungselemente vorgesehen sind, welche die Fluidtrennung zwischen Solventkammer und Permeatkammer gewährleisten.
Ein solcher Trennbehälter kann auch als Filtermodul bezeichnet werden. Der Trennbehälter bildet einen Hauptteil einer entsprechenden Anlage zur Reinigung bzw. Filterung von Fluiden insbesondere mittels Umkehrosmose. Der Trennbehälter kann austauschbar ausgeführt sein, so dass er bei nachlassender Leistung in einfacher Weise ausgetauscht werden kann. Es ist im Übrigen auch denkbar, bedarfsweise im Trennbehälter einzelne Keramikelemente auszutauschen. Die Begrenzungswand stützt dabei im Wesentlichen die zwischen der Solventkammer und der Permeatkammer entstehende resultierend Kraft ab, die insbesondere durch die druckdifferenz in diesen beiden Kammern herrührt.
Der Trennbehälter ist bevorzugt zylindrisch ausgebildet, insbesondere als Kreiszylinder, wobei die Keramikelemente im Trennbehälter derart aufgenommen sind, dass das Permeat in im Wesentlichen radialer Richtung durch die Keramikelemente abfließt, vorzugsweise in die konzentrisch angeordnete, als Hohlzylinder ausgeführte Permeatkammer.
Wenn der Trennbehälter zylindrisch ausgebildet ist, insbesondere als Kreiszylinder, können alternativ die Keramikelemente im Trennbehälter derart aufgenommen sein, dass das Permeat in im Wesentlichen axialer Richtung durch die Keramikelemente abfließt, vorzugsweise in eine oberhalb der Solventkammer angeordnete Permeatkammer.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass die Permeatkammer gebildet wird durch eine Begrenzungsplatte, deren Unterseite die Solventkammer begrenzt und deren Oberseite die Unterseite der Permeatkammer bildet, und durch einen weiteren Behälterdeckel, der mit seiner Unterseite die Permeatkammer begrenzt und mit seiner Oberseite die Außenseite des Trennbehälters bildet, wobei die Begrenzungsplatte und der Behälterdeckel mit dem Trennbehälter, insbesondere mit dessen Seitenwand verbunden sind, vorzugsweise mittels einer Schraubverbindung.
Dabei kann die Begrenzungsplatte die Öffnungen zur Aufnahme und zum Halten der Keramikelemente aufweisen, und sie kann vorzugsweise aus Metall, insbesondere Edelstahl hergestellt sein, wobei vorzugsweise der Behälterdeckel aus einem Kunststoff hergestellt ist.
Die Keramikelemente können zusätzlich an einer weiteren Begrenzungswand der Solventkammer, insbesondere dem Boden des Trennbehälters abgestützt oder in einer in der Solventkammer angeordneten Halterung aufgenommen sind. Bei einer derartigen Abstützung der Keramikelement sind die auf die Keramikelemente wirkenden resultierenden Kräfte sehr klein, weil die Druckkräfte des Fluids (Solvents) in der Solventkammer beidseitig auf die flächigen Abschnitte des plattenartigen Keramikelements wirken.
Derjenige Teil der Keramikelemente, der sich in der Solventkammer befindet beträgt bevorzugt etwa 70 bis 95% bezogen auf das Gesamtvolumens eines Keramikelements und derjenige Teil der Keramikelemente, der sich in der Permeatkammer befindet liegt vorzugsweise bei etwa 1 bis 30 %. Dabei ist zu berücksichtigen, dass ein Teil des Volumens eines Keramikelements auch in einer Halterung oder oder in der Behälterplatte aufgenommen sein kann, so dass die Summe von Volumenanteilen in der Solventkammer und der Permeatkammer nicht zwangsweise 100% ergeben müssen.
Im Trennbehälter können die plattenartigen Keramikelemente dicht nebeneinander angeordnet sein, wobei der kürzeste Abstand zwischen zwei benachbarten Keramikelementen vorzugsweise etwa 2 bis 10 Millimeter beträgt. Eine dichte Anordnung der mehreren Keramikelemente führt zu einer großen wirksamen Fläche für die Filterung bzw. Reinigung des Fluids (Solvents). Diese wirksame Fläche wird auch dadurch erhöht, dass die plattenartigen Keramikelemente mit ihrer Vorderseite und mit ihrer Rückseite in Kontakt mit dem Solvent stehen.
Gemäß einem letzten Aspekt betrifft die Erfindung auch eine Fluidtrennvorrichtung, insbesondere zur Durchführung eines Fluidtrennverfahrens nach dem Prinzip der Umkehrosmose, die wenigstens einen oben beschriebenen Trennbehälter mit wenigstens einem der genannten Merkmale umfasst.
Es wird darauf hingewiesen, dass unter den Begriff Fluid selbstverständlich auch Gase fallen, in denen andere Moleküle gelöst vorkommen können oder in denen Schwebstoffe enthalten sind. Somit können unter Solvent bzw. Permeat bzw. Retentat, wie sie hier verwendet werden, sowohl Gase als auch Flüssigkeiten verstanden werden.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren beispielhaft und nicht einschränkend beschrieben.
1 zeigt in den Teilfiguren a) bis c) schematisch und vereinfacht eine Ausführungsform des Keramikelements a) als perspektivische Darstellung, b) als Längsschnitt mit parallelen Kanälen und c) als Längsschnitt mit unterschiedlichen Ausgestaltungen von sich kreuzenden Kanälen.
2 zeigt schematisch in Teilfigur c) das Keramikelement der 1a) mit möglichen Formen von Abflussöffnungen und in den Teilfiguren a), b) und d) Querschnitte entsprechend den Schnittlinien a-a der 1b), b-b der 1c) und d-d der 2c).
3 zeigt schematisch und stark vereinfacht eine erste Ausführungsform eines Trennbehälters mit Keramikelementen in einer Schnittdarstellung, etwa entsprechend einer Schnittlinie III-III der 4.
4 zeigt schematisch und stark vereinfacht den Trennbehälter der 3 in einer geschnittenen Draufsicht entsprechend der Schnittlinie IV-IV der 3.
5 zeigt schematisch und stark vereinfacht eine zweite Ausführungsform eines Trennbehälters.
6. zeigt schematisch und stark vereinfacht eine dritte Ausführungsform eines Trennbehälters.
7 zeigt schematisch und stark vereinfacht eine vierte Ausführungsform eines Trennbehälters mit radial angeordneten Keramikelementen.
8 zeigt schematisch und stark vereinfacht eine fünfte Ausführungsform eines Trennbehälters mit radial angeordneten Keramikelementen.
9 zeigt schematisch und stark vereinfacht eine sechste Ausführungsform eines Trennbehälters mit sehnenartig angeordneten Keramikelementen.
10 zeigt schematisch den Ablauf eines Herstellungsverfahrens für Keramikelemente unter Verwendung von extrudierten Keramikschichten und einem dazwischen aufgenommenen Kanalplatzhalterelement.
11 zeigt schematisch und vereinfacht die Hauptschritte A, B und C eines Herstellungsverfahrens für ein Keramikelement.
In 1a) ist schematisch und vereinfacht eine Ausführungsform eines Keramikelements 10 perspektivisch dargestellt. Das Keramikelement umfasst eine Vorderseite 12, eine Rückseite 14, eine obere Stirnseite 16, eine untere Stirnseite 18 und zwei die Stirnseiten 16, 18 verbindende Längsseiten 20, 22. Das Keramikelement 10 ist in den Ausführungsbeispielen jeweils als länglicher rechteckiger Quader dargestellt. Diese Formgebung ist zwar bevorzugt, schließt aber andere Formen mit beispielsweise quadratischer, kreisförmiger, ovaler, elliptischer, vieleckiger Vorder-/Rückseite nicht aus. Die Form des Keramikelements, insbesondere die Form der die großen Kontaktflächen mit Fluid bildenden Vorder- und Rückseite kann bedarfsgerecht gewählt werden.
Das Keramikelement weist 10 eine relativ kleine Dicke oder Höhe H auf, die wenige Millimeter, bevorzugt etwa 2 bis 5 Millimeter, beträgt. Die Länge L beträgt bevorzugt etwa 100 bis 250 Millimeter und die Breite B beträgt vorzugsweise etwa 20 bis 100 Millimeter.
Im Inneren des Keramikelements 10 sind mehrere Kanäle 26 vorgesehen, wie sie aus den Schnittdarstellungen der 1b) und 1c) ersichtlich sind. In 1b) weist das Keramikelement 10 mehrere in Längsrichtung verlaufende, zueinander parallele Kanäle 26 auf. Zwischen den Kanälen 26 sind jeweils Keramikstege 28 ersichtlich.
In 1c) sind zu den in Längsrichtung verlaufenden Kanälen 26 geneigt angeordnete und kreuzende bzw. quer verlaufende Kanäle 26a beispielhaft dargestellt. Die zu den Kanälen 26 orthogonalen Kanäle 26a in der oberen Hälfte weisen einen größeren Abstand zueinander auf als die Kanäle 26a in der unteren Hälfte des Keramikelements 10. Etwas unterhalb der Mitte des Keramikelements 10 ist beispielhaft ein Fall dargestellt, bei dem die Kanäle 26a die längs verlaufenden Kanäle 26 nicht orthogonal schneiden. Üblicherweise sind die Kanäle in einem Keramikelement regelmäßig angeordnet, d.h. die alle Kanäle 26, 26a sind entsprechend einem der drei beispielhaften kreuzenden Verläufe der 1c) für ein ganzes Keramikelement 10 ausgeführt. Bei kreuzenden Kanälen 26, 26a sind jeweils Keramikstege 28a ausgebildet, welche die Keramikschichten verbinden, die die Kanäle 26, 26a nach vorne bzw. nach hinten umgeben.
Auch wenn die Kanäle 26, 26a in den Bespielen geradlinig dargestellt ist, können diese auch gekrümmt bzw. gebogen vorgesehen sein. Ferner ist es nicht zwingend erforderlich, dass die Kanäle eine gleiche Ausrichtung, etwa in Längsrichtung, aufweisen. Vielmehr können die Kanäle auch beliebig unter Ausbildung von unregelmäßig angeordneten Kreuzungsbereichen in einer Ebene angeordnet sein.
Das Prinzip der Aufteilung von zu reinigendem Fluid (Solvent) in ein Permeat und ein Retentat wird vereinfacht anhand der Querschnitte der 2a) und b) erklärt, die entsprechend den Schnittlinien a-a und b-b der Fig. b) und 1c) dargestellt sind.
Um ein Fluid bzw. Solvent unter Verwendung eines bzw. mehrere Keramikelemente 10 zu reinigen, wird Fluid unter Druck um das Keramikelement 10 gegeben (gestrichelte Pfeile in 2a), so dass das Fluid bzw. Solvent durch die Keramikschichten 30, 32, welche die Kanäle 26, 26a umgeben gepresst wird. Dabei werden an den Keramikschichten 30, 32, ggf. auch an einer dem bzw. den Keramikelement(en) vorgeschalteten, hier nicht näher dargestellten Membran, im Solvent gelöste Bestandteile zurückgehalten, vorzugsweise nach dem Prinzip der Umkehrosmose. Gereinigtes Fluid, das als Permeat bezeichnet wird, strömt in die Kanäle 26 bzw. 26a. Im Solvent reichern sich die zurückgehaltenen gelösten Bestandteile an, so dass sich das sogenannte Retentat bildet.
Damit das in den Kanälen 26, 26a gesammelte Permeat abfließen kann, ist im Keramikelement 10 wenigstens eine Abflussöffnung 34 vorgesehen, wie dies in 2c) angedeutet ist. Diese kann beispielsweise als rechteckige Aussparung 34a in der Vorderseite 12 ausgebildet sein, so dass für die Kanäle 26 eine Verbindung nach außen vorhanden ist. Diese Situation ist auch in der Schnittdarstellung der 2d) enthalten (Schnittlinie d-d der 2c). Alternativ können auch die Kanäle 26 selbst so geführt sein, dass an der Vorderseite 12 oder alternativ auch an der Rückseite, einer Stirnseite 16, 18 oder Längsseite 20, eine Verbindung nach außen besteht, so wie dies bei den Öffnungen 34b angedeutet ist. Ferner kann bei untereinander verbundenen Kanälen 26, 26a auch eine einzelne Öffnung 34c vorgesehen sein. Aufgrund der netzartigen Struktur der Kanäle 26, 26a kann das Permeat aus allen Kanälen in Richtung der einen Öffnung 34c gesammelt werden und abfließen. Die hier dargestellte Anordnung der Öffnungen 34a, 34b und 34c ist rein beispielhaft. In der Regel weist ein Keramikelement 10 lediglich eine Art dieser Öffnungen 34a, 34b, 34c auf, wobei die Öffnungen 34a, 34b, 34c bevorzugt in einem Endbereich des Keramikelements 10 angeordnet sind. In diesem Zusammenhang wird auch darauf hingewiesen, dass eine Verbindung der Kanäle 26, 26a nach außen auch durch einfaches Abtrennen eines Stücks des Keramikelements 10 erfolgen kann, beispielsweise durch ein Abtrennen entlang der Schnittlinie a-a der 1b).
Die Herstellung von Keramikelementen 10 erfolgt im Wesentlichen durch die in 11 dargestellten Hauptschritte A, B und C. Zunächst werden zwei Keramikschichten 30, 32 und wenigstens ein Kanalplatzhalterelement 36 bereitgestellt (Schritt A). Das Kanalplatzhalterelement 36 wird zwischen die beiden Keramikschichten 30, 32 aufgenommen (Schritt B). Als Kanalplatzhalterelement 36 kommen beispielsweise einzelne Fäden, Drähte oder Netze (für kreuzende Kanäle 26, 26a), Stränge oder ähnliche Strukturen zum Einsatz. Einzelne Fäden oder Drähte können auch zufällig oder chaotisch angeordnet werden, so dass sie sich zufällig kreuzen und ein unregelmäßiges Netz bilden. Die Keramikschichten 30, 32 werden miteinander verbunden, vorzugsweise durch einen Pressvorgang, so dass das Kanalplatzhalterelement 36 vollständig von Keramikmaterial umgeben ist (Schritt B). Das in Schritt B dargestellte Zwischenprodukt kann auch als Keramikelementrohling 38 bezeichnet werden. Danach erfolgt ein für Keramikteile bekannter Brennvorgang, bei dem das Kanalplatzhalterelement 36 thermisch zersetzt wird oder schmilzt, so dass es nach dem Brennvorgang die Kanäle 26, 26a im festen Keramikelement 10 ausgebildet sind (Schritt C). Natürlich sind Reste von Asche oder andere Rückstände in den Kanälen durch geeignete Maßnahmen zu entfernen, wie etwa Ausblasen oder Aussaugen der Kanäle. Natürlich sind für derartige Reinigungsschritte nach dem Brennvorgang Verbindungen der Kanäle 26, 26a nach außen erforderlich, etwa über die oben beschriebenen Öffnungen 34a, 34b, 34c in den Keramikelementen 10 (2c).
Die Keramikelemente 10 können beispielsweise einzeln in entsprechenden Formen hergestellt werden, in welche das Keramikmaterial und das wenigstens eine passende (zugeschnittene) Kanalplatzhalterelement gegeben werden. Denkbar ist aber auch eine kontinuierliche Herstellung, wie sie in 10 schematisch und vereinfacht dargestellt ist. Bei diesem Herstellungverfahren werden die Keramikschichten 30, 32 mittels entsprechender Extrudiervorrichtungen 40 extrudiert. Das Kanalplatzhalterelement 36, vorzugsweise in Form von einem Netz bzw. Gitter oder in Form von mehreren parallel verlaufenden Fäden/Strängen wird kontinuierlich von einer Rolle 42 abgewickelt und zwischen den beiden extrudierten Keramikschichten 30, 32 aufgenommen (bei 44). Anschließend erfolgt ein Pressvorgang bei den Walzen 46, so dass ein Keramikelementrohling 38 entsteht, der einem nicht dargestellten Brennofen zugeführt werden kann, gegebenenfalls nachdem vorgängig der Keramikelementrohling 38 in Stücke aufgetrennt worden ist. Gegebenenfalls kann bei 44 auch noch eine Keramiksuspension aus einem Vorratsbehälter 48 zugeführt werden, um die Verbindung zwischen den extrudierten Keramikschichten 30, 32 zu verbessern und um das Einschließen des Kanalplatzhalterelements in Keramikmaterial zu optimieren. Alternativ zu einem kontinuierlich abgerollten Kanalplatzhalterelement 36 ist es auch denkbar, dass jeweils auf eine bestimmte Länge zugeschnittene Stücke des Kanalplatzhalterelements 36 zwischen die extrudierten Keramikschichten 30, 32 eingesetzt werden, so dass zwischen benachbarten Kanalplatzhalterelementen immer ein Bereich ausgebildet wird, der nur aus Keramikmaterial der beiden Schichten 30, 32 besteht. Dieser Bereich kann dann als Trennstelle zwischen einzelnen Keramikelementen dienen, die von dem strangartigen Keramikelementrohling 38 abgetrennt werden können.
3 zeigt in einer schematischen und stark vereinfachten Darstellung einen Trennbehälter 60, in dem mehrere Keramikelemente 10 angeordnet sind. Der Trennbehälter 60 ist hier als schematische Teilschnitt dargestellt. Der Trennbehälter 60 weist einen Boden 62, eine bevorzugt kreisförmige Seitenwand 64 und einen Deckel 66 auf. Ferner ist zwischen dem Deckel 66 und der Seitenwand 64 eine Begrenzungsplatte 68 eingesetzt. Die Keramikelemente 10 sind durch Öffnungen in der Begrezungsplatte 68 hindurch geführt, so dass ein oberer Teil der Keramikelemente 10 mit beispielhaften Öffnungen 34 oberhalb der Begrenzungsplatte 68 liegen. Der größere, untere Teil der Keramikelemente 10 ist unterhalb der Begrenzungsplatte 68 angeordnet. Die Begrezungsplatte 68, die Seitenwand 64 und der Boden 62, der hier beispielhaft durch eine Stahlplatte 70 verstärkt ist, umgeben die Solventkammer 72, in der das zu reinigende Fluid unter Druck enthalten ist. Das Solvent wird durch eine Solventzuführung 74 in die Solventkammer 72 geleitet. Das Fluid bzw. Solvent wird aufgrund des in der Solventkammer 72 herrschenden Drucks durch die Keramikelemente 10 gedrückt, so dass sich in den Kanälen 26, 26a der Keramikelemente das Permeat sammelt. Dieses Permeat fließt in im Wesentlichen axialer Richtung nach oben und tritt an den Öffnungen 34 der Keramikelemente oberhalb der Begrenzungsplatte 68 wieder aus. Durch die Oberseite der Begrenzungsplatte 68 und die Unterseite des Deckels 66 wird die Permeatkammer 76 begrenzt, in der das Permeat gesammelt und durch einen oder mehrere Permeatauslässe 78 abgeführt werden kann. Natürlich sind die Keramikelemente 10 derart in den Öffnungen der Begrenzungsplatte 68 aufgenommen, dass die Permeatkammer 76 und die Solventkammer 72 zueinander mit geeigneten Dichtungsmitteln abgedichtet sind, so dass eine Fluidverbindung zwischen diesen Kammern lediglich über die Keramikelemente besteht und kein direkter Austausch zwischen den Kammern möglich ist. Im Bereich des Bodens 62, hier beispielhaft in der Stahlplatte 70, ist ein Retentatauslass 80 vorgesehen, um das mit gelösten Bestandteilen angereicherte Retentat, das sich im bodennahen Bereich sammelt, aus der Solventkammer 72 abführen zu können. Natürlich sind zur Erzeugung des Prozessdrucks im Trennbehälter 60 entsprechende Pumpvorrichtungen mit dem Trennbehälter 60 verbunden. Der Deckel 66, die Seitenwand 64, der Boden 62 und die Begrenzungsplatte 68 sind durch Verbindungsstangen 82 mit daran angebrachten Spannschrauben 84 fest miteinander verbunden.
Entlang des Umfangs des Trennbehälters 60 sind mehrere derartige Schraubverbindungen 82, 84 angeordnet, wie dies auch beispielhaft aus der Darstellung der 4 ersichtlich ist, in der entsprechende Öffnungen 86 für die Verbindungsstangen angedeutet sind. Die Draufsicht als Teilschnittdarstellung entspricht etwa einem Schnitt entlang der Schnittlinie IV-IV der 3, wobei die Anzahl der dargestellten Keramikelemente 10 nicht exakt wiedergegeben ist. Es handelt sich bei den beiden 3 und 4 um Prinzipdarstellungen für eine mögliche Konstruktion des Trennbehälters 60 und für eine mögliche Anordnung von mehreren Keramikelementen 10 in einem solchen Trennbehälter 60.
Die 4 zeigt eine Draufsicht auf die Öffnungen 88 in der Begrenzungsplatte 68, durch die hindurch die Keramikelemente 10 eingesetzt sind. In der 4 sind die Keramikelemente nicht dargestellt, sondern lediglich die zugehörigen Öffnungen 88. Aus dieser Darstellung ist ersichtlich, dass im Trennbehälter 60 eine Mehrzahl von Keramikelementen 10 angeordnet werden kann, die gemeinsam eine sehr große wirksame Fläche in der Solventkammer aufweisen, die von Solvent umgeben wird. Da der Druck in der Solventkammer überall gleich groß ist, und da die Keramikelemente 10 mit einem Abstand von wenigen Millimetern nebeneinander angeordnet sind, ergeben sich sehr geringe auf die einzelnen Keramikelemente wirkende resultierende Kräfte. Die auf die Vorder- bzw. Rückseite der Keramikelemente wirkenden Druckkräfte heben sich im Wesentlichen auf, so dass der Druck lediglich eine Auftriebswirkung an der unteren Stirnseite eines Keramikelements 10 hervorruft, die etwas oberhalb des Bodens bzw. der Stahlplatte 70 angeordnet ist.
Aus den Querschnittsdarstellungen der Keramikelemente 10 der 2a) und b) ist ersichtlich, dass das zu reinigende Fluid (Solvent) auf sehr kurzem Weg durch das Keramikmaterial zu den Kanälen 26, 26a geführt wird. Auf diese Weise kann der Prozessdruck deutlich geringer gehalten werden, da im Vergleich zu herkömmlichen Filteranordnungen geringere hydraulische Wiederstände auftreten. Es wird derzeit davon ausgegangen, dass in einer Anlage, die einen Trennbehälter mit den oben beschriebenen Keramikelementen aufweist, eine Reduktion des Prozessdruck um 10% bis 50% erreicht werden kann.
5 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Trennbehälters 60 mit zwei Solventkammern 72a und 72b, die voneinander durch einen Zwischenboden 90 getrennt sind. Die Keramikelemente 10 sind länger ausgeführt und erstrecken sich durch beiden Solventkammern 72a, 72b und durch den Zwischenboden 90 hindruch, in dem entsprechende Öffnungen für Keramikelemente 10 angeordnet sind. Entsprechend den zwei Solventkammern, gibt es auch zwei Solventzuführungen 74a, 74b und zwei Retentatauslässe 80a, 80b. Die obere Solventkammer 72b ist durch die Begrenzungsplatte 68 begrenzt, durch welche die Keramikelemente 10 hindruchgehen. Oberhalb der Begrenzungsplatte 68 ist die Permeatkammer 76 ausgebildet, in der das Permeat aus beiden Solventkammern 72a, 72b gesammelt wird. Im Übrigen ist der Aufbau sehr ähnlich zu demnjenigen des Trennbehälters 60 der 3.
6 zeigt eine dritte Ausführungsform eines Trennbehälters 60, der ebenfalls in zwei Solventkammern 72a, 72b aufgeteilt ist. Die Solventkammern 72a, 72b sind durch eine Begrenzungsplatte 68a voneinander getrennt, in der auch die Permeatkammer 76a ausgebildet ist und durch die hindurch die Keramikelemente 10 geführt sind. In diesem Beispiel weisen die Keramikelemente 10 die Öffnungen 34a etwa in der Mitte Ihrer Längserstreckung auf, so dass das Permeat aus den Kanälen 26, 26a durch die Öffnungen 34a in die Permeatkammer 76a fließen kann. Entsprechend der Aufteilung in zwei Solventkammern 72a, 72b sind wieder zwei Solventzuführungen 74a, 74b und zwei Retentatauslässe 80a, 80b vorgesehen.
Ferner sind bei 92a bzw. 92b Entlüftungsventile für die Solventkammern 72a, 72b angedeutet.
Bezogen auf eine im Wesentlichen kreiszylindrische Grundform des Trennbehälters 60 sind in den Ausführungsformen der 3 bis 6 die Keramikelemente 10 so angeordnet, dass ihre Längserstreckung im Wesentlichen parallel zur axialen Richtung des kreiszylinderförmigen Trennbehälters ist. Das Durchströmen der Keramikelemente erfolgt im Wesentlichen in axialer Richtung, so dass das Permeat in der Regel oberhalb oder unterhalb einer Solventkammer in der Permeatkammer abgeschieden werden kann.
In den 7 und 8 sind Trennbehälter 60a gemäß einer vierten und fünften Ausführungsform angedeutet, bei denen die Keramikelemente 10 im Wesentlichen in radialer Richtung angeordnet sind. Jeder Trennbehälter 60a weist eine Solventkammer 72a auf und eine dazu außen oder innen liegende, bevorzugt konzentrisch angeordnete Permeatkammer 76a. Die Solventkammer 72a und die Permeatkammer 76a sind jeweils durch eine Begrezungswand 68a voneinander getrennt, durch welche die Keramikelemente 10 hindurch gesteckt sind. Die Zuführung von Solvent bzw. das Abführen von Retentat bzw Permeat erfolgt in im Wesentlichen axialer Richtung des Trennbehälters 60a auf verschiedenen Seiten.
9 zeigt schließlich schematisch und vereinfacht einen Aufbau eines Trennbehälters 60b, bei dem die Keramikelemente 10 sehnenartig angeordnet. Der Trennbehälter 60b ist ebenfalls in eine Solventkammer 72b und eine Permeatkammer 76b aufgeteilt. Die Keramikelemente 10 sind an ihren beiden Stirnseiten in der Begrenzungswand 68 aufgenommen, so dass auf keine der Stirnseiten Auftriebskräfte wirken aufgrund des in der Solventkammer herrschenden Prozessdrucks.
In den 7, 8 und 9 sind mit 88a, 88b Öffnungen in der Begrenzungswand 68a, 68b bezeichnet, durch die hindurch die Keramikelemente 10 verlaufen und durch die die Keramikelemente 10 abgestützt bzw. gehalten werden.
Abschließend wird noch darauf hingewiesen, dass die Keramikelemente 10 beispielsweise aus folgenden Materialien bestehen können: α-Al₂O₃, γ-Al₂O₃, SiO₂, TiO₂, ZrO₂, MgO, Y-Oxiden oder andere kaum- oder nicht-lösliche Substanzen wie z.B. natürlicher Ton der unter anderem in Töpfereien eingesetzt wird.
Die Erfindung stellt zusammenfassend einen Keramikfilter mit integriertem Abfluss dar. Im Vergleich zu anderen keramikbasierten Filtern, kann mehr wirksame Fläche pro Volumeneinheit in einem Trennbehälter aufgenommen bzw. zur Verfügung gestellt werden. Der Permeatweg kann sehr kurz gehalten werden, so dass der hydraulische Widerstand des Systems wesentlich kleiner wird. Die Kräfte herrührend vom erforderlichen Druck auf der Feedlösung (Solvent) heben sich gegeneinander zum wesentlichen Teil auf, so dass die resultierenden Kräfte auf dem/den Keramikelement/en niedrig gehalten werden können.

Claims

Keramikelement für eine Fluidtrennvorrichtung zum Trennen von gelösten Substanzen in einem Solvent, vorzugsweise durch Umkehrosmose, wobei das Keramikelement (10) umfasst: einen plattenartigen festen Hauptkörper mit einer Vorderseite (12) und einer zu dieser im Wesentlichen parallelen Rückseite (14), mit einer oberen und einer unteren Stirnseite (16, 18) und mit seitlichen Längsseiten (20), die sich zwischen den beiden Stirnseiten (16, 18) erstrecken, wobei im Hauptkörper mehrere Kanäle (26) vorgesehen sind, durch die Permeat des gefilterten Solvents zu wenigstens einer Abflussöffnung (34) abführbar ist, wobei die Kanäle (26) im Hauptkörper in einer zur Vorderseite (12) und zur Rückseite (14) im Wesentlichen parallelen Ebene vorgesehen sind, derart, dass die Kanäle (26) zur Vorderseite (12) und zur Rückseite (14) des Hauptkörpers im Wesentlichen den gleichen Abstand aufweisen.
Keramikelement nach Anspruch 1, wobei wenigstens einige der Kanäle (26) parallel zueinander ausgerichtet sind.
Keramikelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich wenigstens einige der Kanäle (26, 26a) kreuzen und miteinander in Fluidverbindung stehen.
Keramikelement nach Anspruch 3, wobei die Kanäle (26, 26a) ein Kanalsystem bilden, das durch mehrere erste zueinander parallele Kanäle (26) und durch mehrere zweite zueinander parallele Kanäle (26a) gebildet ist, wobei die ersten und die zweiten Kanäle zueinander geneigt ausgerichtet sind, insbesondere zueinander orthogonal ausgerichtet sind.
Keramikelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine Abflussöffnung (34) als Bohrung (34c) ausgeführt ist, die mit wenigstens einem der Kanäle (26, 26a) in Verbindung steht, wobei die Bohrung (34c) vorzugsweise an der Vorderseite (12) oder der Rückseite (14) des Hauptkörpers angeordnet ist.
Keramikelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine Abflussöffnung (34) durch ein offenes Ende (34b) eines Kanals (26) selbst gebildet ist, das in einer der Seiten, vorzugsweise der oberen Stirnseite (16) des Hauptkörpers angeordnet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Keramikelements nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend die Schritte: Bereitstellen einer ersten Schicht (30) aus Keramikmaterial und einer zweiten Schicht (32) aus Keramikmaterial; Bereitstellen von wenigstens einem Kanalplatzhalterelement (36) aus einem organischen oder anorganischen Material; Anordnen des wenigstens einen Kanalplatzhalterelements (36) zwischen der ersten und er zweiten Schicht (30, 32) aus Keramikmaterial; Zusammenfügen, insbesondere Zusammenpressen der ersten und der zweiten Schicht (30, 32) aus Keramikmaterial, derart, dass die beiden Schichten miteinander verbunden werden und das Kanalplatzhalterelement (36) mit Keramikmaterial umgeben ist, Brennen des die beiden Schichten (30, 32) aus Keramikmaterial und das wenigstens eine Kanalplatzhalterelement (36) umfassenden Keramikelementrohlings (38), wobei beim Brennen das wenigstens eine Kanalplatzhalterelement (36) thermisch zersetzt wird oder zum Schmelzen gebracht wird, so dass nach dem Brennen mehrere hohle Kanäle (26, 26a) im festen Keramikelement (10) ausgebildet sind.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei vor dem Brennen ein Entwässern oder/und Pressen des Keramikelementrohlings (38) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei nach dem Brennen, vorzugsweise nach einer Abkühlungsphase, ein Ausblasen oder Aussaugen der Kanäle (26, 26a) erfolgt, um eventuelle Rückstände des ursprünglichen Kanalplatzhalterelements (36) in den Kanälen (26, 26a) zu entfernen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei die ersten und die zweite Schicht (30, 32) aus Keramikmaterial durch ein Extrudierverfahren hergestellt werden, und das wenigstens eine Kanalplatzhalterelement (36) zwischen den extrudierten Strängen (30, 32) aus Keramikmaterial angeordnet wird, derart, dass ein strangartiger Keramikelementrohling (38) hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der kontinuierliche Keramikrohling (38) vor oder nach dem Brennen in Stücke aufgetrennt wird, insbesondere in Stücke, welche im Wesentlichen die gewünschten Dimensionen eines weiter zur verarbeitenden Keramikelements aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei das wenigstens eine Kanalplatzhalterelement (36) fadenartig oder netzartig ausgebildet ist, und vorzugsweise aus einem Kunststoff oder natürlichen Fasern, wie etwa Holz oder Papier, hergestellt ist.
Herstellung eines Keramikelements nach einem der Ansprüche 1 bis 6, unter Verwendung eines Verfahrens des selektiven Lasersinterns.
Trennbehälter (60) mit wenigstens einer Solventzuführung (74) zur Einspeisung eines Fluids, in dem zu trennende Fremdstoffe enthalten sind, wenigstens einem Permeatabfluss (78) zur Ableitung von Fluid, von dem die Fremdstoffe getrennt sind, und mit wenigstens einem Retentatabfluss (80) zur Ableitung von Fluid in dem die Fremdstoffe in höherer Konzentration vorliegen, wobei die Solventzuführung (74) und der Retentatabfluss (80) an einer gemeinsamen Solventkammer (72) angeordnet sind, und wobei der Permeatabfluss (78) an einer von der Soventkammer (72) getrennten Permeatkammer (76) angeordnet ist, wobei im Trennbehälter mehrere Keramikelemente (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 angeordnet sind, durch die eine Fluidverbindung zwischen der Solventkammer (72) und der Permeatkammer (76) gebildet wird, wobei die Keramikelemente (10) durch Öffnungen (88) einer Begrenzungswand (68) der Solventkammer (72) hindurchgeführt sind und durch die Öffnungen (88) gehalten sind, derart, dass die wenigstens eine Ausflussöffnung (34) der Keramikelemente (10) außerhalb der Solventkammer (72) in der Permeatkammer (76) liegen, wobei an den Öffnungen (88) der Begrenzungswand (68) Dichtungselemente vorgesehen sind, welche die Fluidtrennung zwischen Solventkammer (72) und Permeatkammer (76) gewährleisten.
Trennbehälter nach Anspruch 14, wobei der Trennbehälter zylindrisch ausgebildet ist, insbesondere als Kreiszylinder, wobei die Keramikelemente im Trennbehälter derart aufgenommen sind, dass das Permeat in im Wesentlichen radialer Richtung durch die Keramikelemente abfließt, vorzugsweise in die konzentrisch angeordnete, als Hohlzylinder ausgeführte Permeatkammer.
Trennbehälter nach Anspruch 14, wobei der Trennbehälter zylindrisch ausgebildet ist, insbesondere als Kreiszylinder, wobei die Keramikelemente im Trennbehälter derart aufgenommen sind, dass das Permeat in im Wesentlichen axialer Richtung durch die Keramikelemente abfließt, vorzugsweise in eine oberhalb der Solventkammer angeordnete Permeatkammer.
Trennbehälter nach Anspruch 16, wobei die Permeatkammer gebildet wird durch eine Begrenzungsplatte, deren Unterseite die Solventkammer begrenzt und deren Oberseite die Unterseite der Permeatkammer bildet, und durch einen weiteren Behälterdeckel, der mit seiner Unterseite die Permeatkammer begrenzt und mit seiner Oberseite die Außenseite des Trennbehälters bildet, wobei die Begrenzungsplatte und der Behälterdeckel mit dem Trennbehälter, insbesondere mit dessen Seitenwand verbunden sind, vorzugsweise mittels einer Schraubverbindung.
Trennbehälter nach Anspruch 17, wobei die Begrenzungsplatte die Öffnungen zur Aufnahme und zum Halten der Keramikelemente aufweist, und wobei sie vorzugsweise aus Metall, insbesondere Edelstahl hergestellt ist, und wobei vorzugsweise der Behälterdeckel aus einem Kunststoff hergestellt ist.
Trennbehälter nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei die Keramikelemente zusätzlich an einer weiteren Begrenzungswand der Solventkammer, insbesondere dem Boden des Trennbehälters abgestützt oder in einer in der Solventkammer angeordneten Halterung aufgenommen sind.
Trennbehälter nach einem der Ansprüche 14 bis 19, wobei derjenige Teil der Keramikelemente, der sich in der Solventkammer befindet etwa 70 bis 95% beträgt bezogen auf das Gesamtvolumens eines Keramikelements und derjenige Teil der Keramikelemente, der sich in der Permeatkammer befindet etwa 5 bis 30 % beträgt.
Trennbehälter nach einem der Ansprüche 14 bis 20, wobei der kürzeste Abstand zwischen zwei benachbarten Keramikelementen etwa 2 bis 10 Millimeter beträgt.
Fluidtrennvorrichtung, insbesondere zur Durchführung eines Fluidtrennverfahrens nach dem Prinzip der Umkehrosmose, umfassend wenigstens einen Trennbehälter nach einem der Ansprüche 14 bis 21.