DE1939605A1 - Traggefuege fuer Membranen zur Rueckwaerts-Osmose - Google Patents

Description

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W. 4-52

Augsburg, den 4. August 1969

Westinghouse Electric Corporation, > Gateway Center, Pittsburgh, Pennsylvania, Vereinigte Staaten von Amerika

Traggefüge für Membranen zur Rückwärts-Osmose

Die Erfindung betrifft Traggefüge tür Membranen zur Rücfcwärts-Osmose. Die Riicfcwärts-Osmose findet hauptsächlich Anwendung bei der Seewasserentsalzung.

Seit mehreren Jahren werden poröse Fiberglastraggefüge in Anlagen für Rückwärts-Osmose mit Erfolg eingesetzt. Diese Fiberglastraggefüge sind zwar fest und korrosionsbeständig, aber immer noch relativ teuer und nur mit großem Aufwand herzustellen. Bei der Verwendung von Fiberglasfäden ist es sehr schwierig, Rohrbiegungen herzustellen. Die dabei oftmals nötige Handarbeit bewirkt ein Anwachsen der Kosten und der Herstellungszei t,

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, solche offenporige Traggefüge mit geringem Kostenaufwand erstellen zu können, wobei insbesondere angestrebt wird, auch gekrümmte Rohrabschnitte billig herstellen zu können.

Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe beinhaltet die Erfindung ein offenporiges Traggefüge'für Membranen zur Rückwärts-Osmose, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß das Traggefüge aus miteinander verbundenen, harzüberzogenen Püllstoffteilchen besteht.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnung näher beschrieben. Dabei zeigte ϊ

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Fig. 1 in einem Schema das Prinzip der

Gewinnung von Frischwasser aus Seewasser bzw. aus verunreinigtem Wasser durch Rückwärts-Osmosej und

Fig. 2 in einer perspektivischen Schnitt

ansicht ein erfindungsgemäßes Traggefüge für Membranen zur Rückwärts-Osmose.

Fig. 1 veranschaulicht ein typisches Rohrsystem zur

Rückwärts-Osmose. Von einer Pumpe 2, welche einen Druck

2 2

zwischen 0,7 kp/cm und 10,6 kp/cm aufbaut, wird Seewasser oder verunreinigtes Wasser durch ein Tragrohrsystem 1 gepumpt. Die Röhren tragen Membranen zur Rückwärts-Osmose, welche gewöhnlich aus modifiziertem Zellulose-Azetat, d.h. aus wasserhaltigem Magnesiumperchlorat bzw. azetonmocifiziertem Zellulose-Azetat hergestellt sind. Die Rohrwandungen, welche die Membranen zur Rückwärts-Osmose tragen, müssen den Druck, den die Pumpe auf sie ausübt, aushalten und den Ausfluß des reinen Wassers 3 in ein Sammelbecken 4 ermöglichen.

Fig. 2 zeigt jdi-e erfindungsgemäße Ausführung eines Traggefüges, bei dem die Röhrenanordnung 10 vier axiale

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Hohlraums 11 aufweist. Die Röhrenanordnung wird durch Gießen hergestellt und gestattet deshalb die Verwirklichung der verschiedensten Ausführungsformen. Die Rohrwandungen 12 haben eine Dicke, welche mit der Bezugsziffer I^ bezeichnet ist, und bestehen aus Püllstoffteilchen 14, die mit einem Überzug aus organischem Harz 1.5 versehen sind, welcher die Püllstoffteilchen miteinander verbindet.

Eine Harzlösung, der gewöhnlich ein Katalysator beigemischt ist, wird auf die Püllstoffteilchen so aufgebracht, daß sich auf jedem Püllstoffteilchen ein dünner, oberflächlich trockener Überzug bildet. Die Püllstoffteilchen sind nach dieser Behandlung noch lose bzw. haften nicht aneinander und können in eine entsprechende Form geschüttet werden. Die Form wird daraufhin erhitzt, um das Harz zu trocknen. Der Trockenvorgang· wandelt das Gemisch aus Füll-Stoffteilchen, Harz und Katalysator in ein festes, starres, offenporiges Rohr um, wobei die harzüberzogenen Füllstoffteilchen fest miteinander verbunden werden. Das Rohr 10 weist Hohlräume bzw. Poren.16 zwischen den harzüberzogenen Püllstoffteilchen auf und gestattet dadurch das Abfließen des reinen Wassers, welches durch die Membrane 17 bei der Rückwärts-Os-

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mose hindurchgetreten ist. Die Membrane 17 wird von der Innenwandung des Rohres getragen.

Beim Trocknungsvorgang verbindet der dünne Harzüberzug die einzelnen PUllstoffteilchen fest miteinander. Es ist leicht einzusehen, daß Art und Anteil des verwendeten Harzes, Größe der PUllstoffteilchen und die Wanddicke so gewählt werden müssen, daß das herzustellende Rohr ein gewünschtes Maß an Festigkeit und Porösität aufweist. Bei jedem vorgegebenen Gemisch von Füllstoff und Harz wächst die Festigkeit des Rohres und sinkt die Porösität mit steigendem Harzgehalt.

Phenolharze werden bevorzugt, da sie billig und in fertiger Form verfügbar sind.

Es können einstufige Phenolharze (Resole) oder zweistufige Phenolharze (Novolake) verwendet werden. Andere Harze, die für die vorliegende Erfindung Verwendung finden und als Überzugs- und Bindeharz wohlbekannt sind, sind im folgenden aufgezählt:

Polyglycidyläther (vgl. Lee und N e ν le, Handbook of Epoxy Resins, Mc Graw Hill, 1966,

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besonders Kapitel 2), Polyesterharze (vgl. B j,o r k s t e η , Polyesters and their Applications, Reinhold Publishing Corporation, 1956, Seite 1034), Silicon- und Polystyrol-Harze (vgl. Brydson, Plastic Materials, D. van Nostrand Company, 1966, Kapitel 13 und 25), Polyimid- und Polyamid-Imid-Harze, (vgl. Prost und Bower, "Aromatic Polyimides", £. < J. Polymer Science, Teil A, Band 1, I963, 3135-3150 und U.S.-amerikanische Patente 3 179 63I} 3 179 632; 3 179 633 und 3 179 634 über Polyimidharze und U.S.-amerikanisches Patent 3 I79 635 über Polyamid-Imid-Harze).

Lösungsmittel, die sich für die Erfindung als vorteilhaft erwiesen haben, sind folgende: Allgemein Alkohole, wie beispielsweise Methanol, Äthanol, Propanol, Isopropanol und ähnliche; Ketone, wie beispielsweise Azeton, aromatische Kohlenwasserstoffe, wie bei-P spielsweise Xylol, Toluol, reines Benzol und ähnliche, und die normalerweise flüssigen organischen Lösungsmittel der liN-Dialkylcarboxylamid-Klasse, wie beispielsweise Dimethylacetamid und ähnliche. Es ist klar, daß zu jedem verwendeten Harz auch das passende Lösungsmittel gewählt werden muß.

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Die Mehrheit dieser Harze kann in Gegenwart eines geeigneten Polymerisations-Katalysators durch Erhitzen getrocknet und damit in einen festen Zustand übergeführt werden.

Bei einem Phenolharz finden beispielsweise folgende Katalysatoren Anwendung: Hexamethylentetramin, Formaldehyd, Paraformaldehyd, Purfuraldehyd, Acetaldehyd, Polymethylolphenol, Alkalimetalle und Alkali-Erdmetallsalze des Polymethylolphenols. Bei Verwendung von Epoxid-Harz sind geeignete Katalysatoren: Dicyandiamid, Triäthanolaminborat, Metaphenylendiamin, Diphenylamin, Melamin, Chinolin, Hexamethylentetramin, Harnstoff bzw. substituierte Harnstoffe, wie beispielsweise Alkylharnstoffe, für welch letztere Tetraäthylharnstoff ein Beispiel ist, und Guanidin.

Bei Verwendung von Polyesterharz sind geeignete Katalysatoren beispielsweise: Benzolperoxid, Lauroiperoxid, Methyläthylketonperoxid, t-Butylhydroperoxid, Ascaridol, Tert.-Butylperbenzoat, Di-t-Butyldiperphtalat,.Ozonit und ähnliche.

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Bei Verwendung von Silikonharz sind geeignete Katalysatoren: Dicumolperoxid, Benzoylperoxid, Laurolperoxid, Methyl-Äthylketonperoxid, t-Butylhydroperoxid, Di-t-Butyldiperphtalat, Ozonit und ähnliche. Bei Verwendung eines Polystyrolharzes sind geeignete Katalysatoren beispielsweise:

BenzQiperoxid, Lauroiperoxid, Tertiärbutylhydroperoxid, Ditertiärbutylperoxid, und Tertiärbutylperbenzoat.

Die einzelnen Füllstoffteilchen, die gemäß der Erfindung verwendet werden, können kugelige, ovale, kubische oder unregelmäßige Gestalt haben. Einige Beispiele geeigneter Füllstoffteilchen sind: Sand, Zirkonium, Quarz, Beryllium,"Talkum, Glas, Kalkstein, Kalziumsilikat oder Jegliche anderen könrigen Püllstoffteilchen. Besonders geeignet sind leichtgewichtige Füllstoffe, wie z.B. Glas-Hohlperlen, Vermiculit, gestreckter Perlit und Bimsstein. Die bevorzugte W mittlere Teilchengröße beträgt 50 um bis I50 um.

Der relative Harzgehalt hängt von der jeweiligen Art des Füllstoffes und seiner Feinheit ab. Beispielsweise beträgt das prozentuale Gewicht des Harzes zwischen 2% und l8# des Gewichtes der harzüber-

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zogenen PUllstoffteilchen, wenn Sand verwendet wird, bzw. zwischen \% und 10$, wenn Zirkonium als Füllstoff verwendet wird.

Die leichtgewichtigen Füllstoffe verlangen" entsprechend höhere Werte des prozentualen Harzgewichtes. Auf das Volumen bezogen, beträgt der Anteil des Harzes zwischen K% und ~$2% für die aufgezählten Füllstoffe.

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Claims (5)

Patentansprüche:

1. Offenporiges Traggefüge für Membranen zur Rückwärts-Osmose, dadurch gekennzeichnet, daß das Traggefüge aus miteinander verbundenen, harzüber-

Ä zogenen Püllstoffteilchen (14) besteht.

2. Traggefüge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Püllstoffteilchen (14) eine mittlere Teilchengröße zwischen 40 um und 500 tun haben.

J>. Traggefüge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die PUllstoffteilchen (14) aus folgender Gruppe ausgewählt sind: Sand, Zirkonium, Quarz, BeryULum, Talkum, Glas, Glas-Hohlperlen, W gestreckter Perlit, Vermiculit, Bimsstein, Kalkstein und Kalziumsilikat.

4. Traggefüge nach einem der Ansprüche 1 bis 3s dadurch gekennzeichnet, daß das Überzugharz aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Phenolharze, PoIy-

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glycidyläther, Polyesterharz, Silikonharze, Polystyrolharz, Polyimidharz und Polyamid-Imidharz.

5. Traggefüge nach einem der Ansprüche 1 bis J>, dadurch gekennzeichnet.," daß der Harzüberzug ein Phenolharz 1st, welches 1% bis 18$ des Gewichtes der harzüberzogenen Füllstoffteilchen ausmacht, wobei der Füllstoff ein Sand mit einer Teilchengröße zwischen 50 um und 100 um ist.

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ORIGINAL INSPECTID