DE1939605B2

DE1939605B2 - Traggefuege fuer membranen zur rueckwaerts-osmose

Info

Publication number: DE1939605B2
Application number: DE19691939605
Authority: DE
Inventors: Charles H Pittsburgh; Calderwood Andrew S Monroeville; Pa. Vondracek (V.StA.)
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1968-08-22
Filing date: 1969-08-04
Publication date: 1978-01-26
Also published as: DE1939605A1; FR2017002A1; BR6911765D0; US3598241A; NL6912185A; CH511621A; ES370187A1; MTP625B; BE737622A; GB1261414A; JPS514956B1

Description

Die Erfindung betrifft Traggefüge für Membranen zur Rückwärts-Osmose. Die Rückwärts-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 Herstellungszeit.

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 Füllstoffteilchen besteht.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Dabei zeigt

F i g. 1 in einem Schema das Prinzip der Gewinnung von Frischwasser aus Seewasser bzw. aus verunreinigtem Wasser durch Rückwärts-Osmose; und

F i g. 2 in einer perspektivischen Schnittansicht ein erfindungsgemäßes Traggefüge für Membranen zur Rückwärls-Osmose.

Fig.l veranschaulicht ein typisches Rohrsystem zur Rückwärts-Osmose. Von einer Pumpe 2, welche einen Druck zwischen 0,7 kp/cm² und 10,6kp/cm² 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. azetonmodifiziertem 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.

F i g. 2 zeigt die erfindungsgemäße Ausführung eines Traggefüges, bei dem die Röhrenanordnung 10 vier axiale Hohlräume 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 13 bezeichnet ist, und bestehen aus Füllstoffteilchen 14, die mit einem Überzug aus organischem Harz 15 versehen sind, welcher die Füllstoffteilchen miteinander verbindet.

Eine Harzlösung, der gewöhnlich ein Katalysator beigemischt ist, wird auf die Füllstoffteilchen so aufgebracht, daß sich auf jedem Füllstoffteilchen ein dünner, oberflächlich trockener Überzug bildet. Die Füllstoffteilchen 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 Füllstoffteilchen, 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 Füllstoffteilchen auf und gestattet dadurch das Abfließen des reinen Wassers, welches durch die Membrane 17 bei der Rückwärts-Osmose hindurchgetreten ist. Die Membrane 17 wird von der Innenwandung des Rohres getragen.

Beim Trocknungsvorgang verbindet der dünne Harzüberzug die einzelnen Füllstoffteilchen fest miteinander. Es ist leicht einzusehen, daß Art und Anteil des verwendeten Harzes, Größe der Füllstoffteilchen und die Wanddicke so gewählt werden müssen, daß das herzustellende Rohr ein gewünschtes Maß an Festigkeit und Porösität aufweist. Bei jedem vorgegebenem 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:

Polygiycidyläther (vgl. Lee und Neville, Handbook of Epoxy Resins, McGraw Hill, 1966, besonders Kapitel 2), Polyesterharze (vgl. B j ο r k s t e n, 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. Frost und Bower, »Aromatic Polyimides«, J. Polymer Science, Teil A, Band 1, 1963, 3135-3150, und U.S.-amerikanische Patente 31 79 631; 31 79 632; 31 79 633 und 31 79 634 über Polyimidharze und U.S.-amerikanisches Patent 31 79 635 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 beispielswei-

se Azeton, aromatische Kohlenwasserstoffe, wie beispielsweise Xylol, Toluol, reines Benzol und ähnliche, und die normalerweise flüssigen organischen Lösungsmittel der NN-Dialkylcarboxylamid-KIasse, wie beispielsweise Dimethylacetamid und ähnliche. Fs ist klar, daß zu jedem verwendeten Harz auch das passende Lösungsmittel gewählt werden muß.

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, Furfuraldehyd, Acetaldehyd, Polymethylolphenol, Alkalimetalle und Alkali-Erdmetallsalze des Polymethylolphenols.

Bei Verwendung von Epoxid-Harz sind geeignete Katalysatoren: Dicyndiamid, Triäthanolaminborat, Metaphenylendiamin, Dipehnylamin, 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, Laurolperoxid, Methyläthylketonperoxid, t-Butylhydroperoxid, Ascaridol, Tert.-Butylperbenzoat, Di-t-Butyldiperphtalat, Ozonit und ähnliche.

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: Benzoylperoxid, Laurolperoxid,Tertiärbutylhydroperoxid, Diertiärbutylperoxid 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 körnigen Füllstoffteilchen. Besonders geeignet sind leichtgewichtige Füllstoffe, wie z. B. Glas-Hohlperlen, Vermiculit, gestreckter Perlit und Bimsstein. Die bevorzugte mittlere Teilchengröße beträgt 50 μπι bis 150 μΐη.

Der relative Harzgehalt hängt von der jeweiligen Art des Füllstoffes und seiner Feinheit ab. Beispielsweise beträgt das prozentuale Gewicht des Harzes zwischen 2% und 18% des Gewichtes der harzüberzogenen Füllstoffteilchen, wenn Sand verwendet wird, bzw. zwischen 1% 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 4% und 32% für die aufgezählten Füllstoffe.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Offenporiges Traggefüge für Membranen zur Rückwärts-Osmose, dadurch gekennzeichnet, daß das Traggefüge aus miteinander verbundenen, harzüberzogenen Füllstoffteilchen (14) besteht.

2. Traggefüge nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstoffteilchen (14) eine mittlere Teilchengröße zwischen 40 μηι und 500 μιη haben.

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

4. Traggefüge nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Überzugharz aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Phenolharze, Polygiycidyläther, Polyesterharz, Silikonharze, Polystyrolharz, Polyimidharz und Polyamid-Imidharz.

5. Traggefüge nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Harzüberzug ein Phenolharz ist, welches 2% bis 18% des Gewichtes der harzüberzogenen Füllstoffteilchen ausmacht, wobei der Füllstoff ein Sand mit einer Teilchengröße zwischen 50 μιη und 100 μίτι ist.