DE1805590B - Vorrichtung zum Trennen gelöster Feststoffe von einem Lösungsmittel - Google Patents

Description

und eine Schlauchmembraneinheit bildet, welche porösen Unterlage gestützt, die bei den auftretenden

von einem starren Tragrohr umgeben ist, da- Drücken nicht zusammengepreßt wird und die Poren

durch gekennzeichnet, daß ein Kopfteil io oder Kapillare schließt, so daß das Trinkwasser

(20) vorgesehen ist, welches einen ringförmigen hindurchströmen und für den Gebrauch gesammelt

Raum (22) zum Sammeln des die Membran- werden kann. Da die Membran selbst nach zwei

einheit durchdringenden Lösungsmittels begrenzt, oder drei Monaten Gebrauch zusammengepreßt

wobei dieser Raum das Ende einer Bohrung (18) wird, muß sie periodisch ersetzt werden, damit das

zum Halten des starren Tragrohres (16) bildet, »5 Reinigungsverfahren beständig und wirtschaftlich

daß ein Dichtungsglied (40) zwischen dem Kopf- durchgeführt werden kann.

teil (20) und einer an dem Kopfteil (20) befestig- Bei den meisten, nach dem Prinzip der umgekehrten Endkappe (28) angeordnet ist und daß eine ten Osmose arbeitenden Vorrichtungen zum Reini-Abstandsringscheibe (42) mit Radialrillen (48) gen von Wasser werden rohrförmige Membranen konzentrisch innerhalb des Dichtungsgliedes (40) 20 verwendet, die in steifen Rohren angeordnet sind angeordnet ist und die Schlauchmembraneinheit und von diesen abgestützt werden.
(10) umgibt, so daß ein Flüssigkeitsdurchgang Da die Membranen sehr schwach und schlaff und von dem Ringraum (22) durch die Radialrillen besonders in großen Längen schwer zu handhaben (48) zu einer Auslaßbohrung in der Endkappe sind, können sie leicht beschädigt werden. Um die (28) gebildet ist. 25 Membranen ersetzen zu können, müssen die ganzen

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- Membraneinheiten zu einer Fabrik zwecks Erneuekennzeichnet, daß ein Endabschnitt (24) der rung eingesandt werden.

Schlauchmembraneinheit (10) sich von dem Ende In der Zeitschrift »Chemical Engineering Pro-

des starren Tragrohres (16) in Eingriff mit einer gress«, 63 (Januar 1967), ist eine austauschbare

Dichtung (56) in der Endkappe (28) erstreckt, 30 Membraneinheit zur Entsalzung von Wasser mittels

wobei dieser Endabschnitt auch mit dem Ring- umgekehrter Osmose beschrieben, wobei die Ein-

raum (22) in Verbindung steht, und daß der richtung ein langgestrecktes dünnes Rohr, das aus

verbleibende Abschnitt der Schlauchmembran- einem porösen Material hergestellt ist, und einen

einheit passend, aber entfernbar innerhalb des Film aus einem für die Salzlösung halb durchlässigen

starren Tragrohres (16) angeordnet ist, welches 35 Material aufweist, der mit der Innenseite des Rohres

undurchlässig ist und hohen Drücken widersteht. verbunden ist. Demgegenüber besteht die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe darin, eine Vorrichtung zum Trennen gelöster Feststoffe von einem Lösungsmittel durch umgekehrte Osmose zu schaf-

40 fen, bei welcher die Membran schnell und einfach

ausgetauscht werden kann und welche technisch

nicht aufwendig ist und leicht gewartet werden kann.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum ein Kopfteil vorgesehen ist, welches einen ring-Trennen gelöster Feststoffe von einem Lösungsmittel 45 förmigen Raum zum Sammeln des die Membrandurch umgekehrte Osmose mit einer Schlauch- einheit durchdringenden Lösungsmittels begrenzt, membran, die in einem halbsteifen porösen Rohr wobei dieser Raum das Ende einer Bohrung zum angeordnet ist und eine Schlauchmembraneinheit Halten des starren Tragrohres bildet, daß ein Dichbildet, welche von einem starren Tragrohr um- tungsglied zwischen dem Kopfteil und einer an dem geben ist. 5° Kopfteil befestigten Endkappe angeordnet ist und

Wegen der immer größer werdenden Wasser- daß eine Abstandsringscheibe mit Radialrillen konknappheit wurde unter erheblichem Aufwand ver- zentrisch innerhalb des Dichtungsgliedes angeordnet sucht, eine Einrichtung zum Entfernen des Salzes ist und die Schlauchmembraneinheit umgibt, so daß aus Meerwasser und zum Reinigen von Brackwasser ein Flüssigkeitsdurchgang von dem Ringraum durch zu entwickeln. Die größten Erfolge wurden bisher 55 die Radialrillen zu einer Auslaßbohrung in der Endmit Destillationsverfahren oder mit Elektrodialyse- kappe gebildet ist.

verfahren und den entsprechenden Einrichtungen Zweckmäßig erstreckt sich ein Endabschnitt der

erzielt. Vielversprechend ist auch das Verfahren der Schlauchmembraneinheit von dem Ende des starren umgekehrten Osmose zum wirtschaftlichen Erzeugen Tragrohres in Eingriff mit einer Dichtung in der von Trinkwasser. 60 Endkappe, wobei dieser Endabschnitt auch mit dem

Zum Reinigen von Salzwasser oder von Brack- Ringraum in Verbindung steht und der verbleiwasser durch umgekehrte Osmose muß das mit einer bende Abschnitt der Schlauchmembraneinheit pashalbdurchlässigen Membran in Berührung stehende send, aber entfernbar innerhalb des starren Tragsalzhaltige Wasser einem Druck ausgesetzt werden, rohres angeordnet ist, welches undurchlässig ist und der den osmotischen Druck des Salzwassers über- 65 hohen Drücken widersteht.

steigt. Bei normaler Konzentration des Salzes im Der wesentliche Vorteil dieser erfindungsgemäßen

Meerwasser beträgt der osmotische Druck ungefähr Ausbildung besteht darin, daß die Membran samt 24,5 ke/cm², so daß an der Membran ein diesen Trägerschicht nicht in ein druckfestes Rohr, sondern

in eine Vorrichtung eingelegt wird, in welcher druckfeste Abstlltzrohre eingearbeitet sind.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausflihrungsbeispiel an Hand der Zeichnung naher erlUutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 perspektivisch eine Membraneinheit,

F i g. 2 eine Schnittansicht durch einen Teil einer nach dem Prinzip der umgekehrten Osmose arbeitenden Vorrichtung mit der Membraneinheit nach Fig. 1, to

F i g. 3 eine Schnittansicht nach der Linie 3-3 in Fig. 2.

In Fig, 1 ist eine für den einmaligen Gebrauch bestimmte Membraneinheit 10 gezeigt, die aus einem äußeren, zylindrischen, halbsteifen und dünnwandigen Rohr 11 besteht, an dessen Innenseite ein rohrfcrmiger Film aus einem halbdurchlässigen Membranmaterial 12 vorgesehen ist. Der Film 12 ist mit dem Rohr 11 durch herkömmliche Gußverfahren verbunden.

Das Rohr 11 ist aus einem geeigneten porösen Material, z. B. Papier oder einem porösen Kunststoff, hergestellt, das dem Zusammenpressen widersteht und längere Zeil porös bleibt, wenn es verhältnismäßig hohen Drücken ausgesetzt wird. Obwohl das Material des Rohres 11 von den hohen Drücken nicht zusammengepreßt werden soll, so ist das Rohr il allein nicht imstande, den hohen Drükken zu widerstehen und würde daher reißen.

Die Enden des Rohres 11 sind in einen flüssigkeitsundurchlässigen Kunststoff getaucht, wobei dort ein flüssigkeitsundurchlässiger Belag 14 erzeugt ist, bevor der Film 12 mit dem Rohr 11 verbunden wird. Der sich ergebende rohrförmige Aufbau erlaubt, daß Trinkwasser durch den Film 12 diffundicrt und nicht nur radial durch die Poren des Rohres 11 strömt, sondern auch in einer zur Längsachse des Rohres 11 parallelen Richtung, bis die Flüssigkeit eine Schranke in Form der flüssigkeitsundurchlässigen Beläge 14 erreicht.

In F i g. 2 ist eine Vorrichtung zum Trennen gelöster Feststoffe von einem Lösungsmittel gezeigt, in der die Membraneinheit verwendet ist. Diese Vorrichtung weist eine Anzahl von starren Tragrohren 16 auf, von denen nur eins gezeigt ist. Das Tragrohr kann hohen Drücken widerstehen, die in der nach dem Prinzip der umgekehrten Osmose arbeitenden Vorrichtung zum Reinigen von Flüssigkeit auftreten. Diese Tragrohre stützen die Membraneinheit 10 über einen großen Bereich ab und verhindern ein Reißen.

Das Ende des starren Tragrohres 16 ist in eine Bohrung 18 an einem Kopfteil 20 eingesetzt. Die Bohrung 18 endet am Außenende in einem Ringraum 22. der als ein Teil eines Verteilers dient, welcher das Trinkwasser, das durch den Film 12 diffundiert ist, zu einer Sammelstelle für die spätere Verwendung leitet. Die Membraneinheit 10 ist in dem starren Tragrohr 16 so gelagert, daß die Enden der Membraneinheit mit dem Belag 14 und mit einem sich daran anschließenden unbeschichteten Teil 24 sich vom Tragrohr und von dem Ringraum 22 nach außen erstrecken. Damit befindet sich die am weitesten innen gelegene Kante des Belags 14 außerhalb der Außenkante 26 des Kopfteiles 20. Auf Grund dieser Anordnung diffundiert eine zu reinigende Flüssigkeit innerhalb der Membraneinheit 10 unter der Einwirkung eines den osmotischen Druck libersteigenden Druckes (umgekehrte Osmose) durch den Film 12 in das poröse Stützrohr 11 unu strömt parallel zur Längsachse der Membrandnheit 10 zu dem Ringraum 22.

Um eine zu reinigende Flüssigkeit zur Innenseite der Membraneinheit 10 zu leiten, ist das Kopfteil 20 mit einer Endkappe 28 versehen, in welchem der Kanal 30 angeordnet ist, der die zu reinigende Flüssigkeit durch die Membraneinheit 10 in das zugehörige Abstützrohr 16 leitet. Die Endkappe 28 ist an dem Kopfteil 20 mittels Schraubenbolzen 32 befestigt (nur ein Bolzen ist dargestellt). Dieser Schraubenbolzen ist durch eine Bohrung 34 an der Endkappe und durch eine damit fluchtende Bohrung 36 am Kopfteil geführt. Auf den Schraubenbolzen 32 ist eine Mutter 38 geschraubt, so daß die Endkappe 28 an dem Kopfteil 20 befestigt ist. Zum Abdichten der Fläche zwischen dem Kopfteil 20 und der Endkappe 28 ist ein Dichtungsring 40 vorgesehen, der außerdem zusammen mit dem Abstandsring 42 einen Kanal für die gereinigte Flüssigkeit bildet.

Wie aus F i g. 2 und 3 zu ersehen ist, weist die Abstandsringscheibe 42 eine ebene, an der Endkappe 28 anliegende Seite 44 und eine mit radial verlaufenden Rillen 48 versehene Seite 46 auf. Diese Radialrillen 48 sind durch Felder 50 voneinander getrennt (F i g. 3). Die Ringscheibe 42 umgibt das vorstehende Ende der Membraneinheit 10 an der Fläche zwischen dem Belag 14 und dem unbeschichteten Teil 16, so daß die in dem Ringraum 22 befindliche gereinigte Flüssigkeit durch die Rillen 48 in einen Raum 52 zwischen der Endkappe 28 und dem Kopfteil 20 strömt und später gesammelt wird.

Um zu gewährleisten, daß keine unerwünschte Vermischung der gereinigten Flüssigkeit mit der zu reinigenden Flüssigkeit über die Verbindung zwischen dem die zu reinigende Flüssigkeit enthaltenden Kanal 30 und dem Raum 52 erfolgt, ist die Endkappe 28 nahe der Austrittsstelle des Kanals 30 mit einer ringförmigen Nut 54 versehen, in die ein Dichtungsring 56 eingesetzt ist. Der Dichtungsring 56 liegt am Belag 14 am Ende der Membraneinheit

10 an und dichtet diese Stelle ab. Im Raum 52 befindet sich daher nur die gereinigte Flüssigkeit, die durch den Film 12 diffundiert und seitlich durch das poröse dünnwandige Rohr 11 bei umgekehrter Osmose strömt.

Der Raum 52 kann für mehrere Tragrohre 16 und deren zugehörige Membraneinheiten 10 gemeinsam vorgesehen sein, so daß er als Verteiler zum Sammeln der gereinigten Flüssigkeit dient. Um die im Raum 52 angesammelte gereinigte Flüssigkeit zu einer Verwendungsstelle zu fördern, ist an der Endkappe 28 eine mit dem Raum 52 in Verbindung stehende Bohrung 58 vorgesehen.

Der soweit beschriebene Aufbau der Vorrichtung weist gegenüber den bisher verwendeten Einrichtungen verschiedene Vorzüge auf. Zum Beispiel können nach Abnahme der Endkappe 28 neue und unbenutzte Membraneinheiten 10 mühelos in die Tragrohre 16 eingesetzt werden, so daß die Tragrohre 16 selbst nicht entfernt zu werden brauchen. Außerdem stützt das dünnwandige halbsteife Rohr

11 den Membranfilm 12 während des Transportes ab, so daß die Handhabung vereinfacht ist.

Die Porosität des halbsteifen dünnwandigen Rohres 11 ermöglicht eine seitliche Strömung des ge-

reinigten Wassers, während der flüssigkeitsundurchlässige Belag 14 bewirkt, daß die gereinigte Flüssigkeit im Innern der Vorrichtung gesammelt wird, die aus dem Tragrohr 16, dem Kopfteil 20 und der Endkappe 28 besteht. Es besteht daher weniger Gefahr, daß die gereinigte Flüssigkeit verunreinigt wird, nachdem sie durch den Film 12 diffundiert ist.

Bei Verwendung der Schlauchmembraneinheit gemäß der Erfindung in der oben beschriebenen Vorrichtung können die Einrichtungskosten einer Entsalzungsanlage wesentlich gesenkt werden, da keine Pumpen für die gereinigte Flüssigkeit benötigt werden.

Da bei der beschriebenen Vorrichtung die gesamte diffundierte gereinigte Flüssigkeit sich in einem oder mehreren abgeschlossenen Räumen 52 sammelt, die über die Bohrung 58 zugänglich sind, kann sie durch eine Rohrleitung ohne Verwendung von Pumpen zur Gebrauchsstelle geleitet werden. Der auf die zu reinigende Flüssigkeit ausgeübte Druck bewirkt, daß sie durch die Membran diffundiert, und wenn sie sich nach der Diffusion sammelt, wird ein Druck erzeugt, der bewirkt, daß die gereinigte Flüssigkeit durch eine solche Rohrleitung zur Gebrauchsstelle strömt.

Obwohl für das halbsteife, poröse Stützrohr 11, den Membranfilm 12 und den Belag 14 verschiedene Materialien verwendet werden können, wurden jedoch bei der Entsalzung von Brackwasser befriedigende Ergebnisse erhalten, wenn das Stützrohr 11 aus Papier hergestellt wird, dessen Zellulosefasern mit einem Polykarbonat oder mit einem Polystyrenharz beschichtet sind. Andererseits kann auch ein Material aus zufallsweise orientierten Kunststofffasern, die nach herkömmlichen Verfahren miteinander verbunden sind, für einen porösen Aufbau verwendet werden, der eine Störung des Wassers zuläßt. Außerdem kann das Stützrohr 11 aus unlös- -V'chen Partikeln hergestellt werden, die miteinander durch Anwendung von Hitze, physikalischer oder chemischer Verfahren verbunden sind.

Ein solches Material weist vorzugsweise eine

ao Wandstärke von 0,63 bis 1,25 mm auf. Ebenso kann der Membranfilm 12 unter Anwendung herkömmlicher Gießverfahren aus Zelluloseazetat mit einer Wandstärke von 0,1 mm hergestellt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Wert übersteigender Druckunterschied aufrecht-

   Patentansprüche: erhalten werden muß. Demzufolge muß die Mem

   bran krtiftig abgestützt werden, damit sie bei diesen

   1, Vorrichtung zum Trennen gelöster Fest- hohen Drücken nicht reißt.

   stoffe von einem Lösungsmittel durch umgekehrte 5 Solche Membranen, die aus an sich bekannten

   Osmose mit einer Schlauchmembran, die in Materialien hergestellt sind, weisen eine Dicke von

   einem halbsteifen porösen Rohr angeordnet ist ungefähr 0,1 mm auf und werden von einer kräftigen