DE102013111093A1

DE102013111093A1 - Ceramic element for fluid separation device

Info

Publication number: DE102013111093A1
Application number: DE201310111093
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: 2013-10-08
Filing date: 2013-10-08
Publication date: 2015-04-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Keramikelement für eine Fluidtrennvorrichtung zum Trennen von gelösten Substanzen in einem Solvent, vorzugsweise durch Umkehrosmose, wobei das Keramikelement (10; 110) umfasst: einen festen Hauptkörper mit einer Vorderseite (12; 112) und einer Rückseite (14; 114), mit einer oberen und einer unteren Stirnseite (16; 116, 18; 118) und mit seitlichen Längsseiten (20; 120), die sich zwischen den beiden Stirnseiten (16; 116, 18; 118) erstrecken, wobei im Hauptkörper mehrere Kanäle (26; 126) vorgesehen sind, durch die Permeat des gefilterten Solvents zu wenigstens einer Abflussöffnung (34; 134) abführbar ist, wobei die Kanäle (26; 126) im Hauptkörper derart vorgesehen sind, dass sie zur Vorderseite (12; 112) und zur Rückseite (14; 114) des Hauptkörpers im Wesentlichen den gleichen Abstand aufweisen.The invention relates to a ceramic element for a fluid separation device for separating dissolved substances in a solvent, preferably by reverse osmosis, wherein the ceramic element (10; 110) comprises: a solid main body having a front side (12; 112) and a rear side (14; 114) , having an upper and a lower end face (16; 116, 18; 118) and with lateral longitudinal sides (20; 120) extending between the two end faces (16; 116,18; 118), wherein in the main body a plurality of channels (16; 26; 126) through which permeate of the filtered solvent is dischargeable to at least one drainage opening (34; 134), the channels (26; 126) being provided in the main body so as to face the front (12; 112) and the Rear side (14; 114) of the main body have substantially the same distance.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Keramikelement für eine Fluidtrennvorrichtung zum Trennen von gelösten Substanzen in einem Solvent, vorzugsweise durch Umkehrosmose.The present invention relates to a ceramic element for a fluid separation device for separating dissolved substances in a solvent, preferably by reverse osmosis.

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.For separation of solutes e.g. organic molecules and / or salts in a solvent e.g. Water or alcohol (fluid or solvent) is used in many cases, the so-called reverse osmosis. In this case, a medium is pressed through a semi-permeable (semipermeable) membrane. From the starting fluid or solvent, the purified permeate and the retentate concentrated with the dissolved substance are obtained. As a rule, the semipermeable membrane lies in the fluid path in front of the ceramic element. But there are also known ceramic materials and ceramic elements, which can serve as a semipermeable membrane itself.

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 bzw. Permeat, wie etwa bei Wickelmodulen für die Umkehrosmose, bei denen zusätzlich zum osmotischen Druck auch der hohe hydraulische Widerstand zu überwinden ist. Previously known filters with ceramic elements for use in reverse osmosis require high process pressures, which are, for example, in seawater desalination at about 60 to 80 bar. However, the osmotic pressure of seawater at around 30 bar is much lower than the process pressure used for reverse osmosis. The high process pressure is particularly required due to long and sometimes passing through several layers paths for the fluid or permeate, such as winding modules for reverse osmosis, which in addition to the osmotic pressure and the high hydraulic resistance is overcome.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Keramikelement bereitzustellen, bei dem diese Nachteile vermieden werden können.The object of the invention is to provide a ceramic element in which these disadvantages can be avoided.

Zur Lösung wird ein Keramikelement vorgeschlagen, das einen festen Hauptkörper umfasst mit einer Vorderseite und einer 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 derart vorgesehen sind, dass sie zur Vorderseite und zur Rückseite des Hauptkörpers im Wesentlichen den gleichen Abstand aufweisen.For solution, a ceramic element is proposed which comprises a solid main body having a front and a back, with an upper and a lower end side and with lateral longitudinal sides, which extend between the two end faces, wherein in the main body a plurality of channels are provided by the permeate the filtered solvent can be discharged to at least one outflow opening, wherein the channels in the main body are provided such that they have substantially the same distance to the front side and the rear side of the main body.

Weiterbildend wird vorgeschlagen, dass wenigstens einige der Kanäle parallel zueinander ausgerichtet sind.In a further development, it is proposed that at least some of the channels are aligned parallel to one another.

Bevorzugt weisen die Vorderseite und die Rückseite eine Wölbungen umfassende Oberfläche auf. Dabei kann die die Oberfläche wellenartig ausgebildet ist mit zueinander im Wesentlichen parallel verlaufenden Wellenbergen und Wellentälern, wobei ein Wellenberg auf der Vorderseite einem Wellenberg auf der Rückseite gegenüber liegt, derart, dass zwischen dem vorderseitigen und dem rückseitigen Wellenberg ein Kanal aufgenommen ist. Der Abstand von benachbarten Wellenbergen und Wellentälern kann dabei insbesondere in Abhängigkeit der Durchmesser der Kanäle bzw. der zwischen Oberfläche und Kanal erforderlichen Materialdicke gewählt werden. So ist es insbesondere denkbar, dass die Wellenberge und Wellentäler unterschiedliche oder gleiche Krümmungsradien aufweisen. Ferner können die Wellentäler auch nicht gekrümmt ausgebildet sein, sondern eine kerbenartige Form aufweisen.Preferably, the front side and the rear side have a surface comprising bulges. In this case, the surface is formed wave-like with each other substantially parallel extending wave crests and troughs, with a wave crest on the front of a wave crest on the back opposite, such that between the front and the back wave crest a channel is added. The distance from adjacent wave crests and wave troughs can be chosen in particular as a function of the diameter of the channels or the material thickness required between the surface and the channel. So it is particularly conceivable that the wave crests and wave troughs have different or equal radii of curvature. Further, the troughs may not be curved, but have a notch-like shape.

Hierzu wird ferner vorgeschlagen, dass der Mittelpunkt eines Kanals auf einer Verbindungslinie befindet, welche die beiden Scheitelpunkte von gegenüberliegenden Wellenbergen der Vorder- und Rückseite verbindet. Denkbar ist auch eine konzentrische Anordnung des Kanals bezogen auf die gegenüberliegenden Wellenberge.To this end, it is further proposed that the center of a channel is located on a connecting line connecting the two vertices of opposite wave crests of the front and back. It is also conceivable a concentric arrangement of the channel relative to the opposite peaks.

Alternativ kann der Hauptkörper plattenartig ausgebildet sein mit einer Vorderseite und einer zu dieser im Wesentlichen parallelen Rückseite, 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.Alternatively, the main body may be plate-like with a front side and a rear side substantially parallel thereto, the channels being provided in the main body in a plane substantially parallel to the front and back such that the channels face the front and back of the main body have substantially the same distance.

Wesentlicher Vorteil von solchen Keramikelementen, die plattenartig oder mit gewölbter Oberfläche ausgebildet sind, 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. Durch die Ausführungsform mit gewölbter Oberfläche kann die spezifisch wirksame Oberfläche gegenüber einer plattenartigen Ausgestaltung noch etwa vergrößert werden, was die Filterleistung noch weiter verbessern kann. 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.Significant advantage of such ceramic elements, which are formed like a plate or with a curved surface, can be seen in the fact that the front side and the rear side, which form the largest surfaces of the ceramic element can be subjected to the same pressure, so that the resulting effect on the ceramic element Power is very low. By virtue of the embodiment with a curved surface, the specific effective surface can still be increased approximately in relation to a plate-like design, which can further improve the filter performance. Further, by the ceramic material of the front or the rear diffusing permeate reaches a channel very quickly and can flow away in this way quickly. It has been found in experiments that the hydraulic resistance is significantly reduced, so that when using such ceramic elements in a fluid separation device of lower process pressures is assumed to be about 10% to 50% lower than the current process pressures. Lower process pressures also lead to lower energy consumption and overall better efficiency of such systems.

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.It is further proposed that at least some of the channels intersect and in fluid communication with each other. In this case, the channels can form a channel system which is formed by a plurality of first mutually parallel channels and by a plurality of second mutually parallel channels, wherein the first and the second channels are aligned with each other inclined, in particular aligned mutually orthogonal. The channels thus form a kind of hollow grid in the ceramic element, which has the particular advantage that even with a blockage of a channel enough other free channels or channel section are present through which the permeate can flow. The channels preferably intersect orthogonally to form substantially rectangular meshes of the channel network. Of course, meshes in the form of parallelograms or rhombuses, polygons and the like are also conceivable. Furthermore, it is also conceivable to provide an irregular arrangement of intersecting channels, which may also be referred to as random in appearance.

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.The at least one drainage opening is preferably designed as a bore communicating with at least one of the channels, wherein the bore is preferably arranged on the front side or the rear side of the main body.

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.The at least one drainage opening may also be formed by an open end of a channel itself, which is arranged in one of the sides of the main body, preferably the upper end face of the main body.

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.The ceramic member preferably has a length of about 100 to 250 millimeters and a width of about 20 to 100 millimeters, with a preferred thickness or height of about 2 to 5 millimeters. The channels preferably have a diameter or a clear height of about 0.1 to 2.0 millimeters.

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.According to a further aspect, the invention also relates to a method for producing a ceramic element having at least one of the features described above, comprising the steps:
Providing a first layer of ceramic material and a second layer of ceramic material;
Providing at least one channel placeholder element of an organic or inorganic material;
Arranging the at least one channel placeholder element between the first and second ceramic material layers;
Assembling, in particular, compressing the first and the second layer of ceramic material such that the two layers are connected to one another and the channel placeholder element is surrounded by ceramic material,
Firing the ceramic cement blank comprising the two layers of ceramic material and the at least one channel placeholder element, wherein upon firing the at least one channel placeholder element is thermally decomposed or fused so that after firing, a plurality of hollow channels are formed in the solid ceramic element.

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.The process presented here is very simple and no transformations of the ceramic material are required to form the channels. Since the ceramic material has already solidified before the channel placeholder element is thermally decomposed or can flow in the molten state from the ceramic element, the desired cavities for the channels can be reliably and safely formed.

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.The method may include, for example, providing a suspension having ceramic material therein, wherein a portion, in particular about half the amount of suspension, is applied to an absorbent pad, e.g. Gypsum mold is poured. The Kanalplatzhalterelement can be placed after slight solidification of the suspension and lightly pressed. Thereafter, the remaining suspension can be poured over it.

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.The method may, for example, comprise a particularly uniform coating of a ceramic powder in a mold, wherein the powder is preferably pressed lightly. Thereafter, the channel blank holder element can be placed on this powder layer. Subsequently, further ceramic powder can be poured evenly over it. The molding is then pressed semi-stable under high pressure.

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.The method may include, for example, the particularly uniform application of a ceramic dough in a mold, which is optionally slightly pressed. Thereafter, the channel placeholder element is placed on the ceramic dough. Subsequently, further ceramic dough is applied in particular evenly over it and the shaped product is pressed.

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.In the method, dewatering and / or pressing of the ceramic cement blank may preferably be performed before firing. This serves in particular for the improved formation of ceramic connections between the two ceramic layers in the region of the channel placeholder element or in the interstices formed by it.

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.After firing, preferably after a cooling phase, the channels may be blown or sucked out to remove any residue from the original channel placeholder element in the channels. Blowing out is possible in those cases where the channel placeholder element is made of a material that is thermal decomposed and of which only ash remains. For a material that melts during the firing process, it may be necessary under certain circumstances to reheat a ceramic element to remelt the last residues and bring out of the ceramic element, in particular blowing out or sucking out.

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.The first and second layers of ceramic material may preferably be made by an extrusion process, and the at least one channel placeholder element may be interposed between the extruded strands of ceramic material such that a strand-like ceramic element blank is produced.

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.In such a production process with extruded ceramic layers, the continuous ceramic blank can be cut into pieces before or after firing, in particular into pieces which essentially have the desired dimensions of a further ceramic element to be processed.

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.The channel placeholder element can also be introduced in spaced apart pieces at preferably regular intervals between the extruded ceramic layers, so that alternately sections with and sections without channel placeholder element are present in the continuous ceramic element blank. In such a ceramic element blank, a separation into individual ceramic elements preferably occurs at locations between two channel placeholder elements.

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.The at least one channel placeholder element may be thread-like or net-like, and is preferably made of a plastic or natural fibers, such as wood or paper.

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. The material of the channel placeholder element should preferably be at a temperature of about 800 to 1200 ° C. decompose without residue. Consequently, plastics can be used which preferably do not give off toxic or corrosive gases upon decomposition. Other conceivable materials are gums or silicones. Furthermore, high-melting waxes are also conceivable as material for the channel placeholder element. Furthermore, it is also possible to use materials which emit a gas component which, during the firing process, leads to a loosening of the ceramic material around the channels to be formed.

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.Alternatively, the production of a ceramic element having at least one of the above-described features is also possible using a method of selective laser sintering. The ceramic element is built up layer by layer in a known manner. By the action of laser beams, which heat the ceramic material in appropriate places and thus cause the sintering, any three-dimensional geometries, especially those with cavities and possibly also with undercuts can be produced.

Sind im Keramikelement im Wesentlichen parallel verlaufende Kanäle vorgesehen, ist es auch denkbar ein Keramikelement mit mejhreren parallelen Kanälen oder mehrere rohrartige Keramikabschnitte als Teile eines gesamten Keramikelements mittels eines Extrudierverfahrens ohne Kanalplatzhalterelement zu erzeugen. Hierbei wird das Keramikmaterial durch eine entsprechende Düse einer Extrudiervorrichtung gepresst, so dass ein Keramilstrang gebildet wird, der eine gewünschte äußere Form aufweist und eine gewünschte Anzahl Kanäle im Inneren umfasst.If channels running essentially parallel in the ceramic element are provided, it is also conceivable to produce a ceramic element having a plurality of parallel channels or a plurality of tube-like ceramic sections as parts of an entire ceramic element by means of an extrusion method without a channel placeholder element. In this case, the ceramic material is pressed through a corresponding nozzle of an extrusion device, so that a keratin strand is formed, which has a desired outer shape and comprises a desired number of channels in the interior.

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.According to a further aspect, the invention also relates to a separation vessel with at least one solvent feed for supplying a fluid in which foreign matter to be separated, at least one permeate effluent for discharging fluid from which the foreign matter is separated, and at least one retentate effluent for discharging Fluid in which the foreign substances are in a higher concentration, wherein the solvent supply and the retentate are arranged on a common solvent chamber, and wherein the permeate is arranged on a separate from the Soventkammer permeate chamber, wherein arranged in the separation vessel a plurality of ceramic elements having at least one of the features described above are, through which a fluid connection between the solvent chamber and the permeate chamber is formed, wherein the ceramic elements are passed through openings of a boundary wall of the solvent chamber and are held by the openings, such that the Weni at least one outflow opening of the ceramic elements are outside the solvent chamber in the permeate chamber, wherein sealing elements are provided at the openings, which ensure the fluid separation between the solvent chamber and the permeate.

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.Such a separation container can also be referred to as a filter module. The separation tank forms a main part of a corresponding system for cleaning or filtering fluids, in particular by means of reverse osmosis. The separation tank can be made interchangeable, so that it can be easily replaced with decreasing power. It is also conceivable, if necessary, to exchange individual ceramic elements in the separation container. The boundary wall essentially supports the resulting between the solvent chamber and the permeate chamber as a result of force, which results in particular from the pressure difference in these two chambers.

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.The separation vessel is preferably cylindrical, in particular as a circular cylinder, wherein the ceramic elements are received in the separation vessel such that the permeate flows off in a substantially radial direction through the ceramic elements, preferably in the concentrically arranged, designed as a hollow cylinder permeate chamber.

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.If the separation vessel is cylindrical, in particular as a circular cylinder, the ceramic elements may alternatively be accommodated in the separation vessel in such a way that the permeate flows off in a substantially axial direction through the ceramic elements, preferably into a permeate chamber arranged above the solvent chamber.

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.It is further proposed that the permeate chamber is formed by a limiting plate whose bottom bounds the solvent chamber and whose upper side forms the underside of the permeate chamber, and by a further container lid which limits the permeate chamber with its underside and forms with its upper side the outside of the separation container , wherein the boundary plate and the container lid are connected to the separation container, in particular with its side wall, preferably by means of a screw connection.

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.In this case, the limiting plate having the openings for receiving and holding the ceramic elements, and it may preferably be made of metal, in particular stainless steel, wherein preferably the container lid is made of a plastic.

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.The ceramic elements can additionally be supported on a further boundary wall of the solvent chamber, in particular the bottom of the separation vessel, or accommodated in a holder arranged in the solvent chamber. In such a support of the ceramic element, the forces acting on the ceramic elements resulting forces are very small, because the pressure forces of the fluid (solvent) act in the solvent chamber on both sides of the flat portions of the plate-like ceramic member.

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.The part of the ceramic elements located in the solvent chamber is preferably about 70 to 95% based on the total volume of a ceramic element, and that part of the ceramic elements located in the permeate chamber is preferably about 1 to 30%. It should be noted that a portion of the volume of a ceramic element can also be accommodated in a holder or or in the container plate, so that the sum of volume fractions in the solvent chamber and the permeate chamber does not necessarily have to be 100%.

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.In the separation container, the plate-like ceramic elements may be arranged close to each other, wherein the shortest distance between two adjacent ceramic elements is preferably about 2 to 10 millimeters. A dense arrangement of the plurality of ceramic elements results in a large effective area for filtering the fluid (solvent). This effective area is also increased by the fact that the plate-like ceramic elements with their front and with their back in contact with the solvent.

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.According to a last aspect, the invention also relates to a fluid separation device, in particular for carrying out a fluid separation method according to the principle of reverse osmosis, comprising at least one separation vessel described above with at least one of said features.

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.It should be noted that the term fluid of course also includes gases in which other molecules may be dissolved or in which suspended matter is present. Thus, solvent or permeate or retentate, as used herein, both gases and liquids are understood.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren beispielhaft und nicht einschränkend beschrieben.The invention will be described below by way of example and not limitation with reference to the attached figures.

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. 1 shows in the sub-figures a) to c) schematically and simplifies an embodiment of the ceramic element a) as a perspective view, b) as a longitudinal section with parallel channels and c) as a longitudinal section with different configurations of intersecting channels.

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). 2 shows schematically in part figure c) the ceramic element of 1a) with possible shapes of discharge openings and in the subfigures a), b) and d) cross sections corresponding to the section lines aa of 1b) , bb the 1c) and dd the 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. 3 shows schematically and greatly simplified a first embodiment of a separation container with ceramic elements in a sectional view, approximately corresponding to a section line III-III of 4 ,

4 zeigt schematisch und stark vereinfacht den Trennbehälter der 3 in einer geschnittenen Draufsicht entsprechend der Schnittlinie IV-IV der 3. 4 shows schematically and greatly simplified the separation of the 3 in a sectional plan view corresponding to the section line IV-IV of 3 ,

5 zeigt schematisch und stark vereinfacht eine zweite Ausführungsform eines Trennbehälters. 5 shows schematically and greatly simplified a second embodiment of a separation vessel.

6. zeigt schematisch und stark vereinfacht eine dritte Ausführungsform eines Trennbehälters. 6 , shows schematically and greatly simplified a third embodiment of a separation vessel.

7 zeigt schematisch und stark vereinfacht eine vierte Ausführungsform eines Trennbehälters mit radial angeordneten Keramikelementen. 7 shows schematically and greatly simplified a fourth embodiment of a separation container with radially arranged ceramic elements.

8 zeigt schematisch und stark vereinfacht eine fünfte Ausführungsform eines Trennbehälters mit radial angeordneten Keramikelementen. 8th shows schematically and greatly simplified a fifth embodiment of a separation container with radially arranged ceramic elements.

9 zeigt schematisch und stark vereinfacht eine sechste Ausführungsform eines Trennbehälters mit sehnenartig angeordneten Keramikelementen. 9 shows schematically and greatly simplified a sixth embodiment of a separation container with chordally arranged ceramic elements.

10 zeigt schematisch den Ablauf eines Herstellungsverfahrens für Keramikelemente unter Verwendung von extrudierten Keramikschichten und einem dazwischen aufgenommenen Kanalplatzhalterelement. 10 schematically shows the flow of a manufacturing method for ceramic elements using extruded ceramic layers and a channel placeholder element received therebetween.

11 zeigt schematisch und vereinfacht die Hauptschritte A, B und C eines Herstellungsverfahrens für ein Keramikelement. 11 shows schematically and simplified the main steps A, B and C of a manufacturing method for a ceramic element.

12 zeigt schematisch und vereinfach eine weitere Ausführungsfrom eines Keramikelements mit gewölbter bzw. gewellter Oberfläche von Vorder- und Rückseite 12 shows schematically and simplified another embodiment of a ceramic element with a curved or wavy front and back surface

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.In 1a) is schematic and simplified an embodiment of a ceramic element 10 shown in perspective. The ceramic element comprises a front side 12 , a back 14 , an upper end face 16 , a lower end face 18 and two the front sides 16 . 18 connecting longitudinal sides 20 . 22 , The ceramic element 10 is shown in the embodiments in each case as an elongated rectangular cuboid. While this shape is preferred, it does not exclude other shapes such as square, circular, oval, elliptical, polygonal, front / back. The shape of the ceramic element, in particular the shape of the large contact surfaces with fluid forming front and back can be selected as needed.

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.The ceramic element has 10 a relatively small thickness or height H, which is a few millimeters, preferably about 2 to 5 millimeters. The length L is preferably about 100 to 250 millimeters and the width B is preferably about 20 to 100 millimeters.

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.Inside the ceramic element 10 are several channels 26 provided, as can be seen from the sectional views of the 1b) and 1c) can be seen. In 1b) has the ceramic element 10 a plurality of longitudinally extending, mutually parallel channels 26 on. Between the channels 26 are each ceramic bridges 28 seen.

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.In 1c) are to the longitudinal channels 26 inclined and crossing or transverse channels 26a exemplified. The to the channels 26 orthogonal channels 26a in the upper half have a greater distance from each other than the channels 26a in the lower half of the ceramic element 10 , Just below the middle of the ceramic element 10 is exemplified a case in which the channels 26a the longitudinal channels 26 do not intersect orthogonally. Usually, the channels are regularly arranged in a ceramic element, ie the all channels 26 . 26a are according to one of the three exemplary intersecting gradients 1c) for a whole ceramic element 10 executed. At crossing channels 26 . 26a are each ceramic bridges 28a formed, which connect the ceramic layers that the channels 26 . 26a surrounded to the front or to the back.

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.Even if the channels 26 . 26a is shown in a straight line in the examples, they can also be provided curved or bent. Furthermore, it is not absolutely necessary for the channels to have the same orientation, for example in the longitudinal direction. Rather, the channels can also be arbitrarily arranged to form irregularly arranged crossing areas in a plane.

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. The principle of dividing the fluid to be purified (solvent) into a permeate and a retentate is simplified by the cross sections of 2a) and b) explained in accordance with the section lines aa and bb of Fig. B) and 1c) are shown.

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.To a fluid or solvent using one or more ceramic elements 10 To clean, fluid is pressurized around the ceramic element 10 given (dashed arrows in 2a) , so that the fluid or solvent through the ceramic layers 30 . 32 which the channels 26 . 26a is pressed surrounded. Here are the ceramic layers 30 . 32 , If necessary, also on a the ceramic element (s) upstream, not shown here membrane, retained in the solvent dissolved components, preferably according to the principle of reverse osmosis. Purified fluid, called permeate, flows into the channels 26 respectively. 26a , In the solvent, the retained dissolved constituents accumulate, so that the so-called retentate forms.

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). So that in the channels 26 . 26a Collected permeate can flow, is in the ceramic element 10 at least one drainage hole 34 provided, as in 2c) is indicated. This can, for example, as a rectangular recess 34a in the front 12 be trained so that for the channels 26 there is a connection to the outside. This situation is also in the sectional view of the 2d) included (section line dd the 2c) , Alternatively, the channels can 26 even be guided so that at the front 12 or alternatively also on the back, one end face 16 . 18 or long side 20 , there is a connection to the outside, as with the openings 34b is indicated. Furthermore, in interconnected channels 26 . 26a also a single opening 34c be provided. Due to the net-like structure of the channels 26 . 26a The permeate from all channels can be directed towards one opening 34c be collected and drain. The arrangement of openings shown here 34a . 34b and 34c is purely exemplary. Usually has a ceramic element 10 only one kind of these openings 34a . 34b . 34c on, with the openings 34a . 34b . 34c preferably in an end region of the ceramic element 10 are arranged. In this regard, it is also noted that connecting the channels 26 . 26a to the outside by simply separating a piece of the ceramic element 10 can be done, for example, by a separation along the section line aa of 1b) ,

Eine andere Ausführungsform eines Keramikelements 110 ist in 12 vereinfacht und schematisch dargestellt. Das Keramikelement 110 weist eine Vorderseite 112 und eine Rückseite 114 auf, die Wölbungen 113, 115, 117 aufweisen. Entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel (1) umfasst auch dieses Keramikelement obere und untere Stirnseiten 116, 118 sowie Längsseiten 120. Ferner ist beispielhaft für jeden Kanal 126 eine Öffnung 134b dargestellt, wobei selbstverständlich auch andere Öffnungsformen und -arten in Frage kommen, wie sie etwa unter Bezugnahme auf 2 beschrieben worden sind. Wie aus der Schnittdarstellung der 12b ersichtlich ist, können diese Wölbungen 113 konvex ausgebildet sein, wobei sich konvexe Wölbungen 113 auf der Vorder- und Rückseite 112, 114 gegenüber liegen und zwischen sich einen Kanal 126 des Keramikelements 110 aufnehmen. Verbindet man die Scheitelpunkte von zwei gegenüberliegenden Wellenbergen 113 der Vorder- und Rückseite 112, 114, liegt der Mittelpunkt MK des Kanals 126 in der Regel auf Scheitelverbindungslinie SL. Je nach Ausgestaltung der Krümmungsradien der Wölbungen, können die Kanäle 126 auch konzentrisch zu den Wellenbergen angeordnet sein. Zwischen den konvexen Wölbungen 113 sind kerbenartige Vertiefungen 115 ausgebildet. Die kerbenartigen Vertiefungen 115 können, wie dies in 12c dargestellt ist auch als konkave Wölbungen 117 ausgebildet sein. Man kann die Oberfläche des Keramikelements 110 auch als wellenförmig bezeichnen, wobei die konvexen Wölbungen 113 Wellenberge bilden und die konkaven Wölbungen 117 bzw. die kerbenartigen Vertiefungen 115 Wellentäler bilden. Ein derartiges Keramikelement 110 ist als einstückiges Element ausgebildet, das mehrere nebeneinander und überschneidend angeordnete Röhren umfasst, wobei sich die Wandungen der Röhren von zwei benachbarten Kanälen 126 überschneiden können. Wie aus den Schnittdarstellungen 12b und 12c ersichtlich, können die Größe (Durchmesser) der Kanäle 126 unterschiedlich groß gewählt werden. Dies gilt auch für die Ausgestaltung der konvexen bzw. konkaven Wölbungen 113, 115, insbesondere deren Krümmungsradien, oder der kerbenartigen Vertiefungen 117. Ferner kann auch der Abstand KA zwischen den einzelnen Kanälen 126 verändert werden. so ist beispielsweise in 12b ein kürzerer Abstand KA zwischen benachbarten Kanälen 126 dargestellt als in 12c. Another embodiment of a ceramic element 110 is in 12 simplified and shown schematically. The ceramic element 110 has a front 112 and a back 114 on, the vaults 113 . 115 . 117 exhibit. According to the first embodiment ( 1 ) also includes this ceramic element upper and lower end faces 116 . 118 as well as long sides 120 , Further, it is exemplary for each channel 126 an opening 134b Of course, other opening shapes and types come into question, as with reference to 2 have been described. As seen from the sectional view of 12b can be seen, these bulges 113 convex, with convex curvatures 113 on the front and back 112 . 114 lie opposite and a channel between them 126 of the ceramic element 110 take up. Connecting the vertices of two opposite wave crests 113 the front and back 112 . 114 , is the center MK of the channel 126 usually on crest line SL. Depending on the design of the radii of curvature of the vaults, the channels can 126 also be arranged concentrically to the wave crests. Between the convex vaults 113 are notched depressions 115 educated. The notch-like depressions 115 can, like this in 12c is also shown as a concave curvature 117 be educated. One can see the surface of the ceramic element 110 also called wavy, with the convex curvatures 113 Wave mountains form and the concave vaults 117 or the notch-like depressions 115 Forming wave troughs. Such a ceramic element 110 is formed as a one-piece element comprising a plurality of juxtaposed and overlapping tubes, wherein the walls of the tubes of two adjacent channels 126 can overlap. As from the sectional views 12b and 12c You can see the size (diameter) of the channels 126 be chosen differently large. This also applies to the configuration of the convex or concave curvatures 113 . 115 , in particular their radii of curvature, or the notch-like depressions 117 , Furthermore, the distance KA between the individual channels 126 to be changed. for example, in 12b a shorter distance KA between adjacent channels 126 represented as in 12c ,

Die Herstellung von Keramikelementen 10 bzw. 110 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).The production of ceramic elements 10 respectively. 110 is essentially done by the in 11 shown main steps A, B and C. First, two ceramic layers 30 . 32 and at least one channel placeholder element 36 provided (step A). The channel placeholder element 36 is between the two ceramic layers 30 . 32 recorded (step B). As a channel placeholder element 36 come for example, individual threads, wires or networks (for crossing channels 26 . 26a ), Strands or similar structures are used. Individual threads or wires can also be arranged randomly or chaotically, so that they cross at random and form an irregular network. The ceramic layers 30 . 32 are connected together, preferably by a pressing operation, so that the channel placeholder element 36 completely surrounded by ceramic material (step B). The intermediate product shown in step B can also be used as a ceramic element blank 38 be designated. This is followed by a known ceramic parts burning process in which the channel placeholder element 36 thermally decomposes or melts, leaving it after burning the channels 26 . 26a in the solid ceramic element 10 are formed (step C). Of course, residues of ash or other debris in the channels should be removed by appropriate means, such as blowing out or sucking out the channels. Of course, for such cleaning steps after the firing process compounds of the channels 26 . 26a required to the outside, about the above-described openings 34a . 34b . 34c in the ceramic elements 10 ( 2c ).

Die Keramikelemente 10 bzw. 110 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.The ceramic elements 10 respectively. 110 For example, they may be made individually in respective molds into which the ceramic material and the at least one mating channel cut support member are placed. It is also conceivable, however, a continuous production, as in 10 is shown schematically and simplified. In this manufacturing process, the ceramic layers become 30 . 32 by means of appropriate extruding 40 extruded. The channel placeholder element 36 , preferably in the form of a grid or in the form of several parallel threads / strands is continuously from a roll 42 unwound and between the two extruded ceramic layers 30 . 32 recorded (at 44 ). Subsequently, a pressing process takes place at the rollers 46 so that a ceramic element blank 38 arises, which can be supplied to a kiln, not shown, if appropriate, after the previous ceramic element blank 38 has been separated into pieces. Optionally, at 44 also a ceramic suspension from a reservoir 48 be fed to the connection between the extruded ceramic layers 30 . 32 to improve and to optimize the inclusion of the channel placeholder element in ceramic material. Alternatively to a continuously unrolled channel placeholder element 36 It is also conceivable that each cut to a certain length pieces of Kanalplatzhalterelements 36 between the extruded ceramic layers 30 . 32 can be used, so that between adjacent Kanalplatzhalterelementen always an area is formed, the only ceramic material of the two layers 30 . 32 consists. This area can then serve as a separation point between individual ceramic elements, that of the strand-like ceramic element blank 38 can be separated.

Die Keramikelemente 10, 110 gemäß den 1b und 12 mit parallel angeordneten Kanälen können auch durch direktes Extrudieren von Keramikmaterial durch eine entsprechende Düse hergestellt werden, ohne dass hierbei ein Kanalplatzhalterelement eingesetzt wird. The ceramic elements 10 . 110 according to the 1b and 12 with channels arranged in parallel can also be made by direct extrusion of ceramic material through a corresponding nozzle, without the use of a channel placeholder element.

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. 3 shows in a schematic and highly simplified representation of a separation vessel 60 in which several ceramic elements 10 are arranged. The separation tank 60 is shown here as a schematic partial section. The separation tank 60 has a floor 62 , a preferably circular side wall 64 and a lid 66 on. Furthermore, between the lid 66 and the side wall 64 a boundary plate 68 used. The ceramic elements 10 are through openings in the Begrezungsplatte 68 passed through, so that an upper part of the ceramic elements 10 with exemplary openings 34 above the boundary plate 68 lie. The larger, lower part of the ceramic elements 10 is below the boundary plate 68 arranged. The Begrezungsplatte 68 , the side wall 64 and the ground 62 , the example here by a steel plate 70 is reinforced, surround the solvent chamber 72 in which the fluid to be cleaned is contained under pressure. The solvent is passed through a solvent feed 74 in the solvent chamber 72 directed. The fluid or solvent is due to the in the solvent chamber 72 prevailing pressure through the ceramic elements 10 pressed, so that in the channels 26 . 26a the ceramic elements collect the permeate. This permeate flows upward in a substantially axial direction and enters at the openings 34 the ceramic elements above the boundary plate 68 out again. Through the top of the boundary plate 68 and the underside of the lid 66 becomes the permeate chamber 76 limited, in which the permeate collected and by one or more Permeatauslässe 78 can be dissipated. Of course, the ceramic elements 10 such in the openings of the boundary plate 68 recorded that the permeate chamber 76 and the solvent chamber 72 are sealed to each other with suitable sealing means, so that a fluid connection between these chambers consists only of the ceramic elements and no direct exchange between the chambers is possible. In the area of the soil 62 , here by way of example in the steel plate 70 , is a retentate outlet 80 provided to the dissolved constituents enriched retentate, which collects in the near ground region, from the solvent chamber 72 to be able to pay. Of course, to generate the process pressure in the separation tank 60 corresponding pumping devices with the separation tank 60 connected. The lid 66 , the side wall 64 , the floor 62 and the boundary plate 68 are by connecting rods 82 with attached clamping screws 84 firmly connected.

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.Along the circumference of the separation tank 60 are several such screw 82 . 84 arranged, as also exemplarily from the representation of the 4 it can be seen in the corresponding openings 86 are indicated for the connecting rods. The plan view as a partial sectional view corresponds approximately to a section along the section line IV-IV of 3 , wherein the number of illustrated ceramic elements 10 is not reproduced exactly. These are the two 3 and 4 to schematic representations of a possible construction of the separation tank 60 and for a possible arrangement of multiple ceramic elements 10 in such a separation tank 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.The 4 shows a plan view of the openings 88 in the boundary plate 68 through which the ceramic elements pass 10 are used. In the 4 the ceramic elements are not shown, but only the associated openings 88 , From this illustration it can be seen that in the separation tank 60 a plurality of ceramic elements 10 can be arranged, which together have a very large effective area in the solvent chamber, which is surrounded by solvent. Since the pressure in the solvent chamber is the same everywhere, and there ceramic elements 10 are arranged side by side with a distance of a few millimeters, resulting in very little acting on the individual ceramic elements resulting forces. The pressure forces acting on the front or rear side of the ceramic elements cancel each other out substantially, so that the pressure is merely a buoyancy effect on the lower end face of a ceramic element 10 causes something above the floor or the steel plate 70 is arranged.

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.From the cross-sectional representations of the ceramic elements 10 of the 2a) and b) it can be seen that the fluid to be cleaned (solvent) on a very short path through the ceramic material to the channels 26 . 26a to be led. In this way, the process pressure can be kept significantly lower because compared to conventional filter assemblies lower hydraulic resistances occur. It is currently believed that in a plant having a separation vessel with the ceramic elements described above, a reduction of the process pressure by 10% to 50% can be achieved.

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. 5 shows a second embodiment of a separation vessel 60 with two solvent chambers 72a and 72b which are separated by an intermediate floor 90 are separated. The ceramic elements 10 are longer and extend through both solvent chambers 72a . 72b and through the intermediate floor 90 In addition, in the appropriate openings for ceramic elements 10 are arranged. According to the two solvent chambers, there are also two solvent feeders 74a . 74b and two retentate outlets 80a . 80b , The upper solvent chamber 72b is through the boundary plate 68 bounded by which the ceramic elements 10 hindruchgehen. Above the boundary plate 68 is the permeate chamber 76 formed in which the permeate from both solvent chambers 72a . 72b is collected. Incidentally, the structure is very similar to that of the separation tank 60 of the 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. 6 shows a third embodiment of a separation vessel 60 also in two solvent chambers 72a . 72b is divided. The solvent chambers 72a . 72b are through a boundary plate 68a separated from each other, in which also the permeate 76a is formed and through which the ceramic elements 10 are guided. In this example, the ceramic elements 10 the openings 34a about in the middle of its longitudinal extent, allowing the permeate out of the channels 26 . 26a through the openings 34a into the permeate chamber 76a can flow. According to the division into two solvent chambers 72a . 72b are again two solvent feeds 74a . 74b and two retentate outlets 80a . 80b intended.

Ferner sind bei 92a bzw. 92b Entlüftungsventile für die Solventkammern 72a, 72b angedeutet.Further are at 92a respectively. 92b Bleed valves for the solvent chambers 72a . 72b indicated.

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.Based on a substantially circular cylindrical basic shape of the separation vessel 60 are in the embodiments of 3 to 6 the ceramic elements 10 arranged so that its longitudinal extent is substantially parallel to the axial direction of the circular cylindrical separation vessel. The passage of the ceramic elements takes place essentially in the axial direction, so that the permeate can generally be deposited above or below a solvent chamber in the permeate chamber.

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.In the 7 and 8th are separation tanks 60a according to a fourth and fifth embodiment, in which the ceramic elements 10 are arranged substantially in the radial direction. Each separation tank 60a has a solvent chamber 72a on and an outside or inside, preferably concentrically arranged permeate chamber 76a , The solvent chamber 72a and the permeate chamber 76a are each by a Begrezungswand 68a separated from each other, through which the ceramic elements 10 are stuck through. The supply of solvent or the removal of retentate or permeate takes place in a substantially axial direction of the separation vessel 60a on different pages.

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. 9 Finally, shows schematically and simplifies a structure of a separation vessel 60b in which the ceramic elements 10 arranged like a string. The separation tank 60b is also in a solvent chamber 72b and a permeate chamber 76b divided up. The ceramic elements 10 are at their two end faces in the boundary wall 68 absorbed, so that on any of the end faces buoyancy forces act due to the prevailing in the solvent chamber process pressure.

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.In the 7 . 8th and 9 are with 88a . 88b Openings in the boundary wall 68a . 68b denotes, through which the ceramic elements 10 run and through which the ceramic elements 10 be supported or held.

Die oben unter Bezugnahme auf die 3 bis 9 für die Keramikelemente 10 beschriebenen Trennbehälter können selbstverständlich auch mit den Keramikelementen 110 mit gewölbter bzw. gewellter Oberfläche bestückt sein (siehe 12). Insoweit gilt das in Bezug auf den Aufbau von Trennbehältern für die Anordnung und Aufnahme von Keramikelementen 10 Gesagte auch für die Verwendung von Keramikelementen 110. Selbstverständlich sind aufgrund der anderen Oberflächenbeschaffenheit ggf. Aufnahmeöffnungnen für die Keramikelemente 110 anzupassen, so dass eine entsprechende Dichtigkeit gewährleistet werden kann. Vorteilhaft kann auch eine Ausgestaltung der Keramikelemente derart sein, dass sie bezogen auf Ihre Längserstreckung einen mittleren Bereich aufweisen, der gewölbte Oberflächen entsprechend dem Keramikelement 110 aufweist und dass die jeweiligen oberen und unteren Abschnitte, die sich an den mittleren Bereich anschließen, plattenartig ausgeführt sind, was die Aufnahme dieser oberen und unteren Abschnitten in entsprechenden Aufnahmen bzw. Öffnungen vereinfacht.The above with reference to the 3 to 9 for the ceramic elements 10 Of course, separation containers described above can also be used with the ceramic elements 110 be equipped with curved or wavy surface (see 12 ). In that regard, this applies with respect to the construction of separation containers for the arrangement and recording of ceramic elements 10 Also said for the use of ceramic elements 110 , Of course, due to the different surface condition possibly Aufnahmöffnungennen for the ceramic elements 110 adapt, so that a corresponding tightness can be ensured. An embodiment of the ceramic elements may also be advantageous in such a way that, with respect to their longitudinal extension, they have a central region, the curved surfaces corresponding to the ceramic element 110 and that the respective upper and lower portions, which adjoin the central region, are made plate-like, which simplifies the reception of these upper and lower portions in corresponding receptacles or openings.

Abschließend wird noch darauf hingewiesen, dass die Keramikelemente 10 bzw. 110 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. Ferner wird noch darauf hingewiesen, dass zur Herstellung von Keramikelementen mittels der vorgestellten Verfahrensschritte eine Art Keramikteig aus Keramikpulver und einem Lösungsmittel oder einer Lösung, wie etwa organische Di-, Tri- oder Polycarbonatsäuren in Wasser, verwendet werden kann. Ein solcher Keramikteig kann als Vorprodukt für das Formpressen oder das Extrudieren hergestellt und verwendet werden.Finally, it should be noted that the ceramic elements 10 respectively. 110 For example, may consist of the following materials: α-Al ₂ O ₃ , γ-Al ₂ O ₃ , SiO ₂ , TiO ₂ , ZrO ₂ , MgO, Y-oxides or other hardly or non-soluble substances such as natural clay of the used in other potteries. It is further pointed out that for the production of ceramic elements by means of the process steps presented, a type of ceramic dough of ceramic powder and a solvent or a solution, such as organic di-, tri- or polycarbonate acids in water, can be used. Such a ceramic dough may be prepared and used as a precursor for molding or extruding.

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.The invention collectively presents a ceramic filter with integrated drain. Compared to other ceramic-based filters, more effective area per unit volume can be accommodated in a separation vessel. The permeate path can be kept very short, so that the hydraulic resistance of the system is much smaller. The forces resulting from the required pressure on the feed solution (solvent) cancel each other out substantially, so that the resulting forces on the ceramic element (s) can be kept low.

Claims

Ceramic element for a fluid separation device for separating dissolved substances in a solvent, preferably by reverse osmosis, wherein the ceramic element ( 10 ; 110 ) comprises: a solid main body having a front side ( 12 ; 112 ) and a back ( 14 ; 114 ), with an upper and a lower end face ( 16 ; 116 . 18 ; 118 ) and with lateral long sides ( 20 ; 120 ), which is located between the two end faces ( 16 ; 116 . 18 ; 118 ), wherein in the main body a plurality of channels ( 26 ; 126 ) are provided by the permeate of the filtered solvent to at least one drain opening ( 34 ; 134 ) is dissipatable, the channels ( 26 ; 126 ) are provided in the main body so as to face the front ( 12 ; 112 ) and to the back ( 14 ; 114 ) of the main body are substantially the same distance.

A ceramic element according to claim 1, wherein at least some of the channels ( 26 ; 126 ) are aligned parallel to each other.

A ceramic element according to claim 1 or 2, wherein the front side ( 112 ) and the back ( 114 ) a bulge ( 113 . 115 . 117 ) have a broad surface.

Ceramic element according to claim 3, wherein the surface is wave-shaped with mutually substantially parallel wave crests (US Pat. 113 ) and troughs ( 115 . 117 ), whereby a wave mountain ( 113 ) on the front side ( 112 ) a wave mountain ( 113 ) on the back side ( 114 ), such that between the front and the back wave crests ( 113 ) a channel ( 126 ) is recorded.

Ceramic element according to claim 4, wherein the midpoint (MK) of a channel ( 126 ) is located on a connecting line (SL), which the two vertices of opposite wave crests ( 113 ) of the front and back ( 112 . 114 ) connects.

A ceramic element according to claim 1, wherein the main body is plate-like with a front side ( 12 ) and a substantially parallel back side ( 14 ), whereby the channels ( 26 ) in the main body in one to the front ( 12 ) and to the back ( 14 ) are provided in a substantially parallel plane, such that the channels ( 26 ) to the front ( 12 ) and to the back ( 14 ) of the main body are substantially the same distance.

A ceramic element according to claim 6 or 2, wherein at least some of the channels ( 26 . 26a ) and are in fluid communication with each other.

Ceramic element according to claim 3, wherein the channels ( 26 . 26a ) form a channel system formed by a plurality of first parallel channels ( 26 ) and by several second parallel channels ( 26a ) is formed, wherein the first and the second channels are aligned inclined to each other, in particular are aligned orthogonal to each other.

Ceramic element according to one of the preceding claims, wherein the at least one drainage opening ( 34 ) as a bore ( 34c ) which is connected to at least one of the channels ( 26 . 26a ), wherein the bore ( 34c ) preferably on the front side ( 12 ) or the back ( 14 ) of the main body is arranged.

Ceramic element according to one of the preceding claims, wherein the at least one drainage opening ( 34 ) through an open end ( 34b ) of a channel ( 26 ) itself formed in one of the sides, preferably the upper end face ( 16 ) of the main body is arranged.

Separation tank ( 60 ) with at least one solvent feed ( 74 ) for feeding a fluid in which foreign matter to be separated is contained, at least one permeate effluent ( 78 ) for the removal of fluid from which the foreign substances are separated, and with at least one Retentatabfluss ( 80 ) for the discharge of fluid in which the foreign substances are present in a higher concentration, wherein the solvent feed ( 74 ) and the retentate effluent ( 80 ) at a common solvent chamber ( 72 ) are arranged, and wherein the permeate ( 78 ) at one of the solvent chamber ( 72 ) separate permeate chamber ( 76 ), wherein in the separation vessel a plurality of ceramic elements ( 10 ) are arranged according to one of claims 1 to 10, through which a fluid connection between the solvent chamber ( 72 ) and the permeate chamber ( 76 ) is formed, wherein the ceramic elements ( 10 ) through openings ( 88 ) a boundary wall ( 68 ) of the solvent chamber ( 72 ) and through the openings ( 88 ) are held such that the at least one outflow opening ( 34 ) of the ceramic elements ( 10 ) outside the solvent chamber ( 72 ) in the permeate chamber ( 76 ), wherein at the openings ( 88 ) of the boundary wall ( 68 ) Sealing elements are provided, which the fluid separation between solvent chamber ( 72 ) and permeate chamber ( 76 ) guarantee.

Fluid separation device, in particular for carrying out a fluid separation process according to the principle of reverse osmosis, comprising at least one separation tank according to claim 11.