DE102013114583A1

DE102013114583A1 - Production method of a ceramic element for a fluid separation device

Info

Publication number: DE102013114583A1
Application number: DE102013114583.3A
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: 2013-12-19
Filing date: 2013-12-19
Publication date: 2015-06-25
Also published as: WO2015090978A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Keramikelements (10) mit kanalartigen Hohlräumen (26), umfassend die Schritte:
a) Bereitstellen eines netz- oder gitterartigen Kanalplatzhalterelements (36) aus einem organischen Stoff, vorzugsweise aus Kunststoff;
b) Bereitstellen einer ersten Suspension (14), die wenigstens ein keramisches Pulver umfasst;
c) Wenigstens teilweises Eintauchen des Kanalplatzhalterelements (36) in die Suspension (14);
d) Herausziehen des Kanalplatzhalterelements (36) aus der Suspension (14);
e) Trocknen des mit der Suspension (14; 20, 22, 24) benetzten Kanalplatzhalterelements (36);
f) Brennen des benetzten Kanalplatzhalterelements (36) bei hohen Temperaturen,
wobei während des Brennens das Kanalplatzhalterelement (36) aus organischem Material zersetzt wird und kanalartige Hohlräume (26) im gebrannten Keramikelement (10) zurückbleiben.The invention relates to a method for producing a ceramic element (10) with channel-like cavities (26), comprising the steps:
a) providing a net or grid-like Kanalplatzhalterelements (36) made of an organic material, preferably made of plastic;
b) providing a first suspension (14) comprising at least one ceramic powder;
c) at least partially immersing the channel placeholder element (36) in the suspension (14);
d) withdrawing the channel placeholder element (36) from the suspension (14);
e) drying the channel placeholder element (36) wetted with the suspension (14; 20, 22, 24);
f) firing the wetted channel placeholder element (36) at high temperatures,
wherein during firing, the channel placeholder element (36) is decomposed from organic material and channel-like cavities (26) remain in the fired ceramic element (10).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für ein Keramikelement für eine Fluidtrennvorrichtung zum Trennen von gelösten Substanzen in einem Solvent, vorzugsweise durch Umkehrosmose oder durch Mikrofiltration, Ultrafiltration bzw. Nanofiltration.The present invention relates to a production method for a ceramic element for a fluid separation device for separating dissolved substances in a solvent, preferably by reverse osmosis or by microfiltration, ultrafiltration or nanofiltration.

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 bzw. Filtrat 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 or filtrate and the concentrated retentate 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 Membranen 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 bzw. Filtrat, wie etwa bei Wickelmodulen für die Umkehrosmose, bei denen zusätzlich zum osmotischen Druck auch der hohe hydraulische Widerstand zu überwinden ist.Previously known membranes 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 or filtrate, such as winding modules for reverse osmosis, which in addition to the osmotic pressure and the high hydraulic resistance is overcome.

In den früher eingereichten Patentanmeldungen 10 2013 105 584.2 und 10 2013 111 093.2 der gleichen Anmelderin wurde bereits ein verbessertes 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 bzw. Filtrat 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.In the previously filed patent applications 10 2013 105 584.2 and 10 2013 111 093.2 the same applicant has been proposed an improved ceramic element comprising a solid main body with 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, is discharged through the permeate or filtrate of the filtered solvent to at least one drain opening, wherein the channels are provided in the main body such that they substantially to the front and the back of the main body have the same distance.

Hinsichtlich der Herstellung eines solchen Keramikelements wurde in den genannten älteren Anmeldungen auf Verfahren hingewiesen, bei denen ein Kanalplatzhalterelement zwischen zwei Lagen von keramischen Material aufgenommen wird, wobei dies vorzugsweise durch Extrudieren von Keramikschichten und Zwischenlage des Kanalplatzhalterelements geschieht.With regard to the production of such a ceramic element, in the aforementioned prior applications reference has been made to methods in which a channel placeholder element is received between two layers of ceramic material, preferably by extrusion of ceramic layers and interposition of the channel placeholder element.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein alternatives Herstellungsverfahren bereitzustellen, um Keramikelemente für eine Fluidtrennvorrichtung herzustellen.The object of the present invention is to provide an alternative manufacturing method for producing ceramic elements for a fluid separation device.

Es wird hierzu ein Verfahren zur Herstellung eines Keramikelements mit kanalartigen Hohlräumen vorgeschlagen, umfassend die Schritte:

a) Bereitstellen eines netz- oder gitterartigen Kanalplatzhalterelements aus einem organischen Stoff, vorzugsweise aus Kunststoff;
b) Bereitstellen einer ersten Suspension, die wenigstens ein keramisches Pulver umfasst;
c) Wenigstens teilweises Eintauchen des Kanalplatzhalterelements in die Suspension;
d) Herausziehen des Kanalplatzhalterelements aus der Suspension;
e) Trocknen des mit der Suspension benetzten Kanalplatzhalterelements;
f) Brennen des benetzten Kanalplatzhalterelements bei hohen Temperaturen, wobei während des Brennens das Kanalplatzhalterelement aus organischem Material zersetzt wird und kanalartige Hohlräume im gebrannten Keramikelement zurückbleiben.

For this purpose, a method for producing a ceramic element with channel-like cavities is proposed, comprising the steps:

a) providing a net or grid-like channel placeholder element made of an organic material, preferably of plastic;
b) providing a first suspension comprising at least one ceramic powder;
c) at least partially immersing the channel placeholder element in the suspension;
d) withdrawing the channel placeholder element from the suspension;
e) drying the channel placeholder element wetted with the suspension;
f) firing the wetted channel placeholder element at high temperatures, wherein during firing the channel placeholder element is decomposed of organic material and channel-like cavities remain in the fired ceramic element.

Durch das vorgestellte Verfahren kann in einfacher Weise ein Keramikgitter als Keramikelement hergestellt werden, wobei im Keramikgitter kanalartige Hohlräume vorhanden sind nach dem Zersetzen des Kanalplatzhalterelements durch den Brennvorgang. Ein gitterartiges Keramikelement weist gegenüber einem eher flächig bzw. plattenartig ausgebildeten Keramikelement den Vorteil auf, dass von den Maschenaußenseiten zu den innen liegenden Kanälen ein allseitig kürzester Weg für das durch die Kanäle abzuführende Permeat bzw. Filtrat gebildet ist. Hierdurch ergibt sich ein sehr geringer hydraulischer Widerstand, was sich vorteilhaft auf Prozessdrücke in einer Fluidtrennvorrichtung auswirkt, in der solche gitter- bzw. netzartige Keramikelemente zur Fluidtrennung eingesetzt werden.By the method presented, a ceramic grid can be produced as a ceramic element in a simple manner, wherein channel-like cavities are present in the ceramic grid after the decomposition of the channel placeholder element by the firing process. A lattice-like ceramic element has the advantage over a surface or plate-like ceramic element has the advantage that from the mesh outer sides to the inner channels an all-round shortest path for the discharged through the channels permeate or filtrate is formed. This results in a very low hydraulic resistance, which has an advantageous effect on process pressures in a fluid separation device, in which such lattice or reticulated ceramic elements are used for fluid separation.

Im Verfahren können die Schritte c) bis e) wiederholt ausgeführt werden für ein herzustellendes Keramikelement. Hierdurch kann schichtweise Keramikmaterial aufgebaut werden bis zu einer gewünschten Dicke bzw. einem gewünschten Durchmesser der Keramikmaschen des Gitters bzw. Netzes.In the process, steps c) to e) can be carried out repeatedly for a ceramic element to be produced. In this way, layer by layer ceramic material can be built up to a desired thickness or a desired diameter of the ceramic mesh of the grid or network.

Ferner kann auch der Schritt b) wiederholt werden, wobei eine zweite bzw. weitere Suspension bereitgestellt wird, deren keramisches Pulver eine andere Korngröße, vorzugsweise eine kleinere Korngröße aufweist, als das keramische Pulver der ersten bzw. einer zuvor bereitgestellten Suspension. Wenn bei einer oder jeder Wiederholung des Eintauchens eine Suspension mit einer jeweils kleineren mittleren Korngröße eingesetzt wird, kann innerhalb der sich aufbauenden Schichtung von innen, d.h. vom Kanalplatzhalterelement bzw. vom Kanal, nach außen, d.h. zur Außenseite einer Keramikmasche des Gitters bzw. Netzes, eine abnehmende Porengröße im fertigen Keramikelement erreicht werden.Furthermore, step b) can also be repeated to provide a second or further suspension whose ceramic powder has a different grain size, preferably a smaller grain size, than the ceramic powder of the first or a previously provided suspension. If, during one or each repetition of the immersion, a suspension with a respectively smaller average grain size is used, it is possible to move outwardly, ie from the channel placeholder element or from the channel, to the outside, ie to the outside of a ceramic mesh of the grid or network, within the stratification that builds up. a decreasing pore size can be achieved in the finished ceramic element.

Es wird ferner vorgeschlagen, dass das Kanalplatzhalterelement während des Herausziehens oder nach dem Herausziehen aus der Suspension gedreht oder/und einem Luftstrom ausgesetzt wird. Hierdurch kann ein Teil der anhaftenden Suspension entfernt werden. Dabei kann durch einen Luftstrom eine dünnere oder/und gleichmäßig verteilt anhaftende Suspensionschicht erreicht werden. Dies kann insbesondere zu schnelleren Trocknungszeiten der einzelnen Schichten führen, was sich vorteilhaft auf die Gleichmäßigkeit der Keramikschichten und das fertige Keramikelement auswirkt. Der Luftstrom kann beispielsweise durch einen in einem Druckluftrohr vorgesehenen Längsschlitz geführt werden, so dass im Wesentlichen entlang der gesamten Länge des Druckluftrohres ein gerichteter Luftstrom in der Art eines Luftvorhangs erzeugt werden kann.It is also proposed that the channel placeholder element during extraction or after pulling out of the suspension is rotated or / and exposed to an air flow. As a result, a part of the adhering suspension can be removed. In this case, a thinner or / and evenly distributed adhering suspension layer can be achieved by an air flow. This can in particular lead to faster drying times of the individual layers, which has an advantageous effect on the uniformity of the ceramic layers and the finished ceramic element. The air flow can be guided, for example, through a longitudinal slot provided in a compressed air tube, so that a directed air flow in the manner of an air curtain can be generated substantially along the entire length of the compressed air tube.

Die bereitgestellte erste oder/und zweite oder/und weitere Suspension kann ferner wenigstens einen zusätzlichen Stoff umfassen, der die Viskosität oder/und die Oberflächenspannung oder/und die Adhäsion der Suspension verändert. Beispielhaft kann als zusätzlicher Stoff ein (beliebiger) Zucker oder eine Zuckerart beigemengt werden, um beim Trocknen die Adhäsion der Suspension bzw. der Keramikpartikel am Kanalplatzhalterelement bzw. an einer bereits getrockneten Keramikschicht zu verbessern.The provided first or / and second or / and further suspension may further comprise at least one additional substance which changes the viscosity and / or the surface tension and / or the adhesion of the suspension. By way of example, an (arbitrary) sugar or a sugar can be added as an additional substance in order to improve the adhesion of the suspension or of the ceramic particles to the channel placeholder element or to an already dried ceramic layer during drying.

Es ist bevorzugt, das netz- oder gitterartige Kanalplatzhalterelement mit einer Maschenweite von etwa 1 bis 5 Millimeter bereitzustellen. It is preferred to provide the mesh or grid-like channel placeholder element with a mesh size of about 1 to 5 millimeters.

Das die Maschen des netz- oder gitterartigen Kanalplatzhalterelements bildende Material wird vorzugsweise mit einem Durchmesser von etwa 0,5 bis 3 Millimetern bereitgestellt.The material forming the meshes of the mesh or grid-like channel spacer element is preferably provided with a diameter of about 0.5 to 3 millimeters.

Die lichte Weite von Maschen des netz- oder gitterartigen Kanalplatzhalterelements kann nach wiederholtem Anwenden der Schritte c) bis e) vollständig mit Keramikmaterial verfüllt sein. Hierdurch können die Maschen des Gitters sozusagen geschlossen werden und es entsteht ein flächiges bzw. plattenartiges Keramikelement mit einer insbesondere wellenartigen oder kissenartigen Oberfläche.The clear width of meshes of the mesh or grid-like channel placeholder element can be completely filled with ceramic material after repeated application of steps c) to e). As a result, the meshes of the grid can be closed so to speak, and there is a flat or plate-like ceramic element with a particular wave-like or pillow-like surface.

Das netz- oder gitterartige Kanalplatzhalterelement kann auch vollständig in die Suspension eingetaucht werden, wobei vorzugsweise vor oder nach dem abschließenden Brennen des Keramikelements ein Teil des gebrannten bzw. getrockneten Keramikelements abgetrennt wird, so dass freie Enden des Kanalplatzhalterelements bzw. Öffnungen der Kanäle bereitgestellt sind. Aus diesen Öffnungen kann dann bei der Verwendung des Keramikelements in einer Fluidtrennvorrichtung Permeat bzw. Filtrat austreten und gesammelt werden.The mesh or grid-like channel placeholder element can also be completely submerged in the suspension, wherein preferably before or after the final firing of the ceramic element, a part of the fired or dried ceramic element is separated, so that free ends of the channel placeholder element or openings of the channels are provided. Permeate or filtrate can then emerge and be collected from these openings when the ceramic element is used in a fluid separation device.

Es wird weiter vorgeschlagen, dass als Kanalplatzhalterelement ein steifes Netz bzw. Gitter aus Kunststoff bereitgestellt wird, insbesondere aus Bakelit. Die Verwendung eines steifen Netzes bzw. Gitters ermöglicht die Herstellung von möglichst ebenen Keramikgittern, da sich ein steifes Kanalplatzhalterelement beim Eintauchen in die Suspension nicht oder nur geringfügig verformt verglichen etwa mit einem Netz bzw. Gitter, das aus biegsameren Fäden oder Strängen gebildet ist.It is further proposed that a rigid mesh or grid made of plastic is provided as Kanalplatzhalterelement, in particular Bakelite. The use of a rigid mesh allows the production of ceramic lattices that are as level as possible, since a rigid channel placeholder element does not deform or only slightly deforms when immersed in the suspension, for example with a net or lattice formed from more flexible threads or strands.

Die Erfindung betrifft ferner auch ein Keramikelement, das als Netz oder Gitter ausgebildet ist, wobei es im Inneren der aus Keramikmaterial gebildeten Maschen des Netzes oder Gitters kanalartige Hohlräume umfasst, die im wesentlichen die gleiche netz- oder gitterartige Struktur aufweisen wie die Maschen des Keramikelements und die untereinander in Verbindung stehen, wobei das Keramikelement vorzugsweise entsprechend dem oben vorgestellten Verfahren hergestellt ist.The invention further relates to a ceramic element, which is formed as a mesh or grid, wherein it comprises channel-like cavities in the interior of the mesh formed of ceramic material mesh or grid, which have substantially the same mesh or lattice-like structure as the mesh of the ceramic element and which are in communication with each other, wherein the ceramic element is preferably prepared according to the above-presented method.

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.

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 angeordnet sind, die als Gitter oder Netz ausgebildet sind und durch die eine Fluidverbindung zwischen der Solventkammer und der Permeatkammer gebildet wird.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 present in a higher concentration, wherein the solvent supply and the retentate are arranged on a common solvent chamber, and wherein the Permeatabfluss is disposed on a separate from the Soventkammer permeate chamber, wherein in the separation vessel a plurality of ceramic elements are arranged as a grid or mesh are trained and through the a fluid connection is formed between the solvent chamber and the permeate chamber.

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.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.

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

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/Filtrat 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 / filtrate 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 schematisch und vereinfacht das Verfahren zur Herstellung eines Keramikelements ausgehend von einem netz- bzw. gitterartigen Kanalplatzhalterelement. 1 shows schematically and simplified the method for producing a ceramic element from a grid-like channel placeholder element.

2 zeigt schematisch in Teilfigur a) die zunehmende Beschichtung des Kanalplatzhalterelements mit Keramikmaterial mit zugehörigen Querschnittsdarstellungen (2b) für jeweils einen Steg einer Masche des Gitters bzw. Netzes. 2 shows schematically in part a) the increasing coating of the channel placeholder element with ceramic material with associated cross-sectional representations ( 2 B ) for one web of a mesh of the grid or network.

3 zeigt in den Teilfiguren a) bis c) Teilquerschnitte entsprechend der Schnittlinien A-A, B-B und C-C der 1, wobei jeweils beispielhaft nur drei nebeneinander angeordnete Maschenteile dargestellt sind. 3 shows in the partial figures a) to c) partial cross sections corresponding to the section lines AA, BB and CC of 1 , wherein in each case only three side by side arranged mesh parts are shown by way of example.

4 zeigt schematisch und stark vereinfacht eine Ausführungsform eines Trennbehälters mit gitter- bzw. netzartigen Keramikelementen in einer Schnittdarstellung, etwa entsprechend einer Schnittlinie IV-IV der 5. 4 shows schematically and greatly simplified an embodiment of a separation container with grid or reticulated ceramic elements in a sectional view, approximately corresponding to a section line IV-IV of 5 ,

5 zeigt schematisch und stark vereinfacht den Trennbehälter der 4 in einer geschnittenen Draufsicht entsprechend der Schnittlinie V-V der 4. 5 shows schematically and greatly simplified the separation of the 4 in a sectional plan view corresponding to the section line VV of 4 ,

6 zeigt schematisch und stark vereinfacht eine zweite Ausführungsform eines Trennbehälters mit radial angeordneten gitter- bzw. netzartigen Keramikelementen. 6 shows schematically and greatly simplified a second embodiment of a separation vessel with radially arranged grid or reticulated ceramic elements.

7 zeigt schematisch und stark vereinfacht eine dritte Ausführungsform eines Trennbehälters mit radial angeordneten gitter- bzw. netzartigen Keramikelementen. 7 shows schematically and greatly simplified a third embodiment of a separation container with radially arranged grid or reticulated ceramic elements.

In 1 ist schematisch und vereinfacht die Herstellung einer gitter- bzw. netzartigen Ausführungsform eines Keramikelements 10 (1e) dargestellt. Es wird zunächst ein gitterartiges oder netzartigen Kanalplatzhalterelement 36 aus Kunststoff bereitgestellt (1a). Das Kanalplatzhalterelement 36 umfasst mehrere Maschen 28, die aus jeweiligen Stegen 30 gebildet sind. Diese Stege 30 verlaufen im Beispiel im Wesentlichen orthogonal zueinander, können aber auch anders geneigt zueinander verlaufen, so dass andere Maschenformen gebildet werden. Ferner wird, hier schematisch in einem Behälter 12 enthalten, eine Suspension 14 bereitgestellt (1b), wobei die Suspension wenigstens eine Flüssigkeit und ein darin in Suspension aufgenommenes Keramikpulver einer gewünschten mittleren Korngröße umfasst. Das Kanalplatzhalterelement 36 wird nun in die Suspension 14 teilweise oder vollständig eingetaucht (1b), so dass die Suspension bzw. Keramikmaterial aus der Suspension am Kanalplatzhalterelement 36 haften bleiben kann. Nach dem Eintauchen wird das mit Suspension benetzte Kanalplatzhalterelement 36' wieder herausgezogen und getrocknet, so dass eine verfestigte erste Keramikschicht um das Kanalplatzhalterelement 36' gebildet wird (1c). Die Schritte Eintauchen und Trockenen können nun so oft wie gewünscht wiederholt werden (Pfeil 16), bis eine ausreichende Dicke Keramikmaterial um das Kanalplatzhalterelement 36'' aufgebaut worden ist, was beispielhaft in 1d) dargestellt ist. Sobald die gewünschte Keramikmaterialdicke aufgebaut ist, kann das Keramikelement gebrannt werden, wobei die hierzu erforderlichen Temperaturen so gewählt sind, dass das Kanalplatzhalterelement 36 beim Brennvorgang zersetzt wird. Bevorzugt erfolgt das Brennen bei etwa 800 bis 1200°C, bei gewissen Keramikmaterialien auch bei Temperaturen bis 1900°C.In 1 is schematic and simplifies the production of a lattice or net-like embodiment of a ceramic element 10 ( 1e ). It is first a grid-like or mesh-like Kanalplatzhalterelement 36 made of plastic ( 1a ). The channel placeholder element 36 includes several stitches 28 that consist of respective webs 30 are formed. These bridges 30 run in the example substantially orthogonal to each other, but can also run differently inclined to each other, so that other mesh shapes are formed. Further, here schematically in a container 12 contain a suspension 14 provided ( 1b ), wherein the suspension comprises at least one liquid and a ceramic powder of a desired mean grain size received therein in suspension. The channel placeholder element 36 will now be in the suspension 14 partially or completely submerged ( 1b ), so that the suspension or ceramic material from the suspension at Kanalplatzhalterelement 36 can stick to it. After immersion, the wetted with suspension channel placeholder element 36 ' pulled out again and dried, so that a solidified first ceramic layer is formed around the channel placeholder element 36 '( 1c ). The steps immersion and drying can now be repeated as often as desired (arrow 16 ) until a sufficient thickness of ceramic material around the channel blank holder element 36 '' has been built, which exemplifies in 1d ) is shown. Once the desired ceramic material thickness is established, the ceramic element can be fired, the temperatures required for this purpose being selected such that the channel placeholder element 36 is decomposed during the burning process. Preferably, the firing takes place at about 800 to 1200 ° C, with certain ceramic materials even at temperatures up to 1900 ° C.

Beim wiederholten Eintauchen des Kanalplatzhalterelements 36 (36', 36'') in die Suspension erfolgt ein schichtweiser Aufbau von Keramikmaterial, wie dies aus den Schnittdarstellungen für einen einzelnen Steg 30 aus der 2b) ersichtlich ist. Es können beispielsweise nacheinander durch wiederholtes Eintauchen und Trocken die Schichten 20, 22 und 24 gebildet werden, wobei die Anzahl der Schichten nicht einschränkend zu verstehen ist. Es können auch weniger oder mehr als drei Schichten beim Herstellungsverfahren gebildet werden. Die Schichten können aus gleichem Keramikmaterial aufgebaut sein, insbesondere bei wiederholter Verwendung einer Suspension mit gleicher Zusammensetzung. Alternativ können beim wiederholten Eintauchen unterschiedliche Suspensionen zum Einsatz kommen, in denen unterschiedliche Keramikpulver mit unterschiedlicher mittlerer Korngröße oder/und unterschiedlicher Zusammensetzung enthalten sind. Beispielsweise kann die mittlere Korngröße von Keramikpulver einer ersten Suspension größer sein als diejenige eines Keramikpulvers einer nachfolgend verwendeten Suspension. Durch die Verwendung unterschiedlicher mittlerer Korngrößen kann Einfluss genommen werden auf die Porosität und die hydraulischen Eigenschaften des fertigen Keramikelements bzw. der das Keramikelement bildenden Keramikschichten.When repeatedly dipping the channel placeholder element 36 ( 36 ' . 36 '' ) in the suspension is a layered structure of ceramic material, as shown in the sectional views of a single bridge 30 from the 2 B ) can be seen. For example, successively by repeated immersion and drying, the layers 20 . 22 and 24 are formed, wherein the number of layers is not to be understood as limiting. Also, fewer or more than three layers may be formed in the manufacturing process become. The layers can be constructed of the same ceramic material, in particular with repeated use of a suspension having the same composition. Alternatively, repeated dips may use different suspensions containing different ceramic powders of different mean grain size and / or different composition. For example, the mean grain size of ceramic powder of a first suspension may be greater than that of a ceramic powder of a suspension used hereinafter. The use of different mean grain sizes can influence the porosity and the hydraulic properties of the finished ceramic element or the ceramic layers forming the ceramic element.

Nach dem Eintauchen in die Suspension kann das Kanalplatzhalterelement 36 mit anhaftender Suspension beispielsweise einem Luftstrom ausgesetzt werden, um die Dicke des anhaftenden Materials zu beeinflußen bzw. gleichmäßiger zu machen. Alternativ oder zusätzlich kann das benetzte Kanalplatzhalterelement gedreht werden um ähnliche oder unterstützende Wirkungen im Hinblick auf die Keramikmaterialverteilung zu erreichen.After immersion in the suspension, the channel placeholder element 36 be attached with adherent suspension, for example, a stream of air to influence the thickness of the adhering material or more uniform. Alternatively, or additionally, the wetted channel locator member may be rotated to achieve similar or supportive ceramic material distribution effects.

Nach dem Brennvorgang ist das Kanalplatzhalterelement 36 vollständig zersetzt und es bleibt ein Kanal 26 im Inneren des gitter- bzw. netzartigen Keramikelements 10 zurück. Der Kanal 26 ist insbesondere aus der 3c) ersichtlich. Es wird darauf hingewiesen, dass die Schnittdarstellungen der 3 sowohl für Stege 30 der Maschen 28 in horizontaler Richtung als auch vertikaler Richtung Gültigkeit haben. Ferner wird darauf hingewiesen, dass das Gitter bzw. Netz in Bezug auf seine Gesamtform bzw. seine Maschenform nicht eingeschränkt ist auf die hier beispielhaft dargestellte rechteckige Form mit im Wesentlichen quadratischer Maschenform. Denkbar sind auch dreieckige oder andere vieleckige Maschenformen, wie etwa ein Sechseck (Wabenform).After burning, the channel placeholder element is 36 completely decomposed and it remains a channel 26 in the interior of the lattice or netlike ceramic element 10 back. The channel 26 is in particular from the 3c ) can be seen. It should be noted that the sectional views of the 3 both for bars 30 the mesh 28 in the horizontal direction as well as in the vertical direction. It should also be noted that the grid or net is not restricted in its overall shape or mesh shape to the rectangular shape having a substantially square mesh shape exemplified here. Also conceivable are triangular or other polygonal mesh shapes, such as a hexagon (honeycomb shape).

Beim fertigen Keramikelement 10 sind beispielsweise die oberen Enden 34 offen, so dass aus den vertikalen Kanälen 26 Permeat bzw. Filtrat austreten kann Solche offenen Enden 34 können dadurch erreicht werden, dass das Kanalplatzhalterelement 36 nicht vollständig in die Suspension eingetaucht wird, was dazu führt, dass nicht mit Keramikmaterial beschichtetes, überstehendes organisches Material beim Brennen zersetzt wird und offene Enden der Kanäle 26 gebildet werden. Alternativ, wenn das Kanalplatzhalterelement vollständig in die Suspension eingetaucht wird, kann nach dem Trocknen oder nach dem Brennen ein Teil des Keramikelements abgetrennt werden, um freie bzw. offene Enden 34 der Kanäle 26 bereitzustellen.In the finished ceramic element 10 For example, the upper ends 34 open, leaving the vertical channels 26 Permeate or filtrate can escape Such open ends 34 can be achieved by the channel placeholder element 36 is not completely immersed in the suspension, resulting in that non-ceramic coated supernatant organic material is decomposed upon firing and open ends of the channels 26 be formed. Alternatively, when the channel blank holder member is completely immersed in the suspension, after drying or after firing, a part of the ceramic member may be separated to open ends 34 of the channels 26 provide.

Die Maschenweite des Gitters bzw. Netzes des Keramikelements liegt vorzugsweise bei etw 1 bis 5 Millimetern. Die Materialdicke der Maschen des Kanalplatzhalterelements liegt bevorzugt bei etwa 0,5 bis 3 Millimetern. Beim Brennen des Keramikelements erfolgt je nach verwendetem Material und Brenntemperatur eine Schrumpfung um etwa 5 bis 35% gegenüber der Größe bzw. Dimensionen des ungebrannten Keramikelements, was sich auch auf die Durchmesser der Kanäle 26 entsprechend auswirkt, so dass diese einen ggf. etwas kleineren Durchmesser aufweisen als die Materialdicke des Kanalplatzhalterelements.The mesh size of the grid or network of the ceramic element is preferably about 1 to 5 millimeters. The material thickness of the meshes of the channel placeholder element is preferably about 0.5 to 3 millimeters. When firing the ceramic element is depending on the material used and firing temperature shrinkage of about 5 to 35% compared to the size or dimensions of the unfired ceramic element, which also affects the diameter of the channels 26 corresponding effect, so that they have a possibly slightly smaller diameter than the material thickness of the channel placeholder element.

Das Prinzip der Aufteilung von zu reinigendem Fluid (Solvent) in ein Permeat bzw. Filtrat und ein Retentat wird vereinfacht anhand der Querschnitte der 3c) erklärt. The principle of dividing the fluid to be cleaned (solvent) into a permeate or filtrate and a retentate is simplified by the cross sections of 3c ) explained.

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 3c), so dass das Fluid bzw. Solvent durch die Keramikschichten 20, 22, 24, welche die Kanäle 26 umgeben gepresst wird. Dabei werden an den Keramikschichten 20, 22, 24 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 bzw. Filtrat 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. Das in den Kanälen 26 gesammelte Permeat bzw. Filtrat kann dann durch die offenen Enden 34 abfließen.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 3c ), so that the fluid or solvent through the ceramic layers 20 . 22 . 24 which the channels 26 is pressed surrounded. Here are the ceramic layers 20 . 22 . 24 possibly also on a the ceramic element (s) upstream, here not shown 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. That in the channels 26 collected permeate or filtrate can then pass through the open ends 34 flow away.

4 zeigt in einer schematischen und stark vereinfachten Darstellung einen Trennbehälter 60, in dem mehrere gitter- bzw. netzartige Keramikelemente 10 angeordnet sind. Der Trennbehälter 60 ist hier als schematischer 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 offenen Enden 34 oberhalb der Begrenzungsplatte 68 liegen. Der größere, untere Teil der Keramikelemente 10 ist unterhalb der Begrenzungsplatte 68 angeordnet. Die Begrenzungsplatte 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 der Keramikelemente das Permeat bzw. Filtrat sammelt. Dieses Permeat bzw. Filtrat fließt in im Wesentlichen axialer Richtung nach oben und tritt an den offenen Enden 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 bzw. Filtrat 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 10 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. 4 shows in a schematic and highly simplified representation of a separation vessel 60 , in which several lattice or reticulate 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 open ends 34 above the boundary plate 68 lie. The larger, lower part of the ceramic elements 10 is below the boundary plate 68 arranged. The boundary plate 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 in the Solvent chamber 72 prevailing pressure through the ceramic elements 10 pressed, so that in the channels 26 the ceramic elements collect the permeate or filtrate. This permeate or filtrate flows upward in a substantially axial direction and occurs at the open ends 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 or filtrate 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 only via the ceramic elements 10 exists 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 5 ersichtlich ist, in der entsprechende Öffnungen 86 für die Verbindungsstangen angedeutet sind. Die Draufsicht als Teilschnittdarstellung entspricht etwa einem Schnitt entlang der Schnittlinie V-V der 4, wobei die Anzahl der dargestellten Keramikelemente 10 nicht exakt wiedergegeben ist. Es handelt sich bei den beiden 4 und 5 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 5 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 VV of 4 , wherein the number of illustrated ceramic elements 10 is not reproduced exactly. These are the two 4 and 5 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 5 zeigt eine Draufsicht auf die Öffnungen 88 in der Begrenzungsplatte 68, durch die hindurch die Keramikelemente 10 eingesetzt sind. In der 5 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 gitter- bzw. netzartigen Keramikelemente wirkende resultierende Kräfte. Die auf die einzelnen Maschen allseitig wirkenden Druckkräfte heben sich im Wesentlichen auf.The 5 shows a plan view of the openings 88 in the boundary plate 68 through which the ceramic elements pass 10 are used. In the 5 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 the ceramic elements 10 are arranged side by side with a distance of a few millimeters, resulting in very small acting on the individual lattice or net-like ceramic elements resulting forces. The compressive forces acting on all individual stitches essentially cancel each other out.

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 (Schichten 20, 22, 24) zu den Kanälen 26 geführt wird. Auf diese Weise kann der Prozessdruck deutlich geringer gehalten werden, da im Vergleich zu herkömmlichen Filteranordnungen geringere hydraulische Widerstände auftreten. Es wird derzeit davon ausgegangen, dass in einer Anlage, die einen Trennbehälter mit den oben beschriebenen Keramikelementen aufweist, eine Reduktion des Prozessdrucks 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 (layers 20 . 22 . 24 ) to the channels 26 to be led. In this way, the process pressure can be kept significantly lower, since lower hydraulic resistances occur compared to conventional filter arrangements. 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.

In den 6 und 7 sind Trennbehälter 60a gemäß eines zweiten und dritten Ausführungsbeispiels angedeutet, bei denen die gitterartigen 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 Begrenzungswand 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. Mit 88a sind Öffnungen in der Begrenzungswand 68a bezeichnet, durch die hindurch die rohrartigen Enden der gitterartigen Keramikelemente 10 verlaufen oder in denen diese rohrartigen Enden aufgenommen sind und mit einer weiteren Öffnung in Fluidverbindung stehen. Durch diese Öffnungen 88a werden die gitterartigen Keramikelemente 10 abgestützt bzw. gehalten.In the 6 and 7 are separation tanks 60a indicated according to a second and third embodiment, in which the grid-like 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 boundary wall 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. With 88a are openings in the boundary wall 68a denotes, through which the tubular ends of the grid-like ceramic elements 10 extend or in which these tubular ends are received and are in fluid communication with another opening. Through these openings 88a become the lattice-like ceramic elements 10 supported or held.

Es wird allgemein darauf hingewiesen, dass die Abstützung und Aufnahme der netz- bzw. gitterartigen Keramikelemente an bzw. in den Trennwänden eines Trennbehälters auch so erfolgen kann, dass ein freies Ende eines Keramikelements nicht durch die Trennwand hindurch geführt ist, sondern in einer in der Trennwand vorgesehenen Aussparung aufgenommen und gehalten ist, wobei sich an diese Aussparung eine insbesondere kleinere Öffnung anschließt, durch welche hindurch Permeat bzw. Filtrat in die Permeatkammer entweichen kann.It is generally pointed out that the support and reception of the mesh or lattice-like ceramic elements on or in the partitions of a separation vessel can also be such that a free end of a ceramic element is not passed through the partition, but in a in the Dividing wall provided recess is received and held, with this recess adjoins a particularly smaller opening through which permeate or filtrate can escape into the permeate.

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, BeO, Al-Silicate, Al-Titanate, Ba-Titanate, oder andere kaum- oder nicht-lösliche Substanzen wie z.B. natürlicher Ton der unter anderem in Töpfereien eingesetzt wird. Der Suspension können zur Veränderung der Viskosität oder/und der Oberflächenspannung oder/und der Adhäsion Zusatzstoffe beigemengt werden, wie beispielsweise Zucker oder dergleichen.Finally, it should be noted that the ceramic elements 10 For example, the following materials may be present: α-Al ₂ O ₃ , γ-Al ₂ O ₃ , SiO ₂ , TiO ₂ , ZrO ₂ , MgO, Y-oxides, BeO, Al-silicates, Al-titanates, Ba-titanates, or other hardly or non-soluble substances such as natural clay which is used, inter alia, in potteries. The suspension may be admixed with additives such as sugar or the like to change the viscosity or / and the surface tension or / and the adhesion.

Die Erfindung stellt zusammenfassend ein Herstellungsverfahren für einen gitter- bzw. netzartigen 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.In summary, the invention provides a manufacturing method for a mesh-type 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

Method for producing a ceramic element ( 10 ) with channel-like cavities ( 26 ), comprising the steps of: a) providing a mesh or grid-like channel placeholder element ( 36 ) of an organic material, preferably of plastic; b) providing a first suspension ( 14 ) comprising at least one ceramic powder; c) at least partial immersion of the channel placeholder element ( 36 ) in the suspension ( 14 ); d) pulling out the channel placeholder element ( 36 ) from the suspension ( 14 ); e) drying with the suspension ( 14 ; 20 . 22 . 24 ) wetted channel placeholder element ( 36 ); f) firing the wetted channel placeholder element ( 36 ) at high temperatures, during which the channel placeholder element ( 36 ) is decomposed from organic material and channel-like cavities ( 26 ) in the fired ceramic element ( 10 ) remain behind.

Method according to claim 1, wherein steps c) to e) are carried out repeatedly for a ceramic element to be produced ( 10 ).

The method of claim 2, wherein step b) is repeated and wherein a second or further suspension is provided, the ceramic powder has a different grain size, preferably a smaller grain size, than the ceramic powder of the first or a previously provided suspension.

Method according to one of the preceding claims, wherein the channel placeholder element ( 36 ) is rotated out of suspension during extraction or withdrawal, and / or exposed to a stream of air to remove a portion of the adherent suspension.

Method according to one of the preceding claims, wherein the provided first and / or second or / and further suspension ( 14 ) further comprises at least one additional substance which changes the viscosity and / or the surface tension or and the adhesion of the suspension.

The method of claim 5, wherein the suspension is added as an additional substance, a sugar or a sugar.

Method according to one of the preceding claims, wherein the mesh or grid-like channel placeholder element ( 36 ) is provided with a mesh size of about 1 to 5 millimeters.

Method according to one of the preceding claims, wherein the stitches ( 28 ) of the mesh or grid-like channel placeholder element ( 36 ) is provided with a diameter of about 0.5 to 3 millimeters.

Method according to one of the preceding claims, wherein the inside width of stitches ( 28 ) of the mesh or grid-like channel placeholder element ( 36 ) after repeated application of steps c) to e) is completely filled with ceramic material.

Method according to one of the preceding claims, wherein the mesh or grid-like channel placeholder element ( 36 ) completely into the suspension ( 14 ) is immersed, wherein preferably before or after the final firing of the ceramic element, a part of the ceramic element is separated, so that free ends ( 34 ) of the channel placeholder element or openings of the channels are exposed.

Method according to one of the preceding claims, wherein as a channel placeholder element ( 36 ) is provided a rigid network or grid made of plastic, in particular Bakelite.

Ceramic element, which is formed as a mesh or grid, wherein it is inside the mesh formed of ceramic material ( 28 ) of the mesh or lattice channel-like cavities ( 26 ), which have substantially the same mesh or lattice-like structure as the mesh ( 28 ) of the ceramic element and which communicate with each other, wherein the ceramic element ( 10 ) is preferably prepared by the method according to one of the preceding claims.