DE19527012C2

DE19527012C2 - Modular construction for flat membranes

Info

Publication number: DE19527012C2
Application number: DE19527012A
Authority: DE
Inventors: Norbert Stroh; Eckehard Dr Walitza
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1994-07-27
Filing date: 1995-07-24
Publication date: 1996-07-04
Anticipated expiration: 2015-07-25
Also published as: DE19527012A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Modulkonstruktion für Flachmembranen mit einer oder mehreren in Form eines Stapels angeordneten Membrankassetten in einem Ge häuse.The invention relates to a module construction for flat membranes with or several membrane cassettes arranged in the form of a stack in one ge house.

Membranen für die verschiedensten Membrantrennverfahren werden in flacher oder in rohrartiger Form hergestellt. Für viele dieser Zwecke sind Flachmembranen die geeignetste Form, da sie einfach herzustellen und zu erproben sind. Als Nach teil hat sich jedoch die Tatsache erwiesen, daß sie selbst bei niedrigen Arbeits drücken nicht selbsttragend sind und deshalb Unterstützung brauchen. Zur besse ren Handhabung werden Flachmembranen darum in einem Gehäuse angeord net, das den Druck aufzunehmen hat und daneben zusätzliche Anforderungen erfüllt, wie z. B. optimale Strömungsführung von Rohlösung oder Rohgas bzw. Re tentat oder Permeat, hohe Packungsdichte, d. h. großes Verhältnis der Membran fläche zum Volumen des Gehäuses, gute Reinigungsmöglichkeit bzw. einfache Möglichkeit zum Membranwechsel. Die Gehäuseeinheit zur Aufnahme der Mem bran mit eingebauter Membran wird als Modul bezeichnet.Membranes for a wide variety of membrane separation processes are becoming flatter or made in tubular form. Flat membranes are used for many of these purposes the most suitable form because they are easy to manufacture and try out. As after In part, however, the fact has proven that even at low work are not self-supporting and therefore need support. For better flat membranes are therefore arranged in a housing net that has to take up the pressure and also additional requirements met, such as B. optimal flow of raw solution or raw gas or Re tentate or permeate, high packing density, d. H. large ratio of the membrane area to the volume of the housing, easy to clean or simple Possibility to change the membrane. The housing unit for the mem bran with built-in membrane is called a module.

Flachmembranen können auf verschiedene Weise zu Modulen zusammengefaßt werden. So sind z. B. Platten- und Wickelmodule bekannt. Eine besonders vorteil hafte Art ist der Aufbau von Modulen aus einzelnen Kassetten. Diese Kassetten können vorgefertigt werden und müssen dann nur noch mit passenden Abstand stücken gestapelt in ein Gehäuse eingebaut werden. Dies ist ein einfacher Auf bau, der es gestattet, daß bei Bedarf einzelne defekte Elemente ausgetauscht werden können.Flat membranes can be combined into modules in different ways will. So z. B. plate and winding modules known. A special advantage The hard way is to build modules from individual cassettes. These tapes can be prefabricated and then only have to be spaced appropriately pieces stacked in a housing. This is an easy up Construction that allows individual defective elements to be replaced if necessary can be.

Die Grundform einer Membrankassette besteht immer aus zwei Membranschei ben, die materialtypisch so zusammengefügt sind, daß ein umseitig geschlossener Hohlraum entsteht, der durch eine oder mehrere Öffnungen im Mittelbereich er schlossen wird. Aus diesen Öffnungen kann z. B. das Permeat abfließen. Der Ab stand des Plattenzwischenraumes wird durch Einbauten wie Netze, Stege oder Ähnliches gesichert, so daß auch hohe Transmembrandrücke aufgefangen wer den können. Diese Konstruktionsweise erlaubt sehr druckrobuste Aufbauten. Die Strömungskanalhöhe, gegeben durch den Abstand der einzelnen Kassetten, kann durch definiert dicke, d. h. dem jeweiligen Anwendungsfall angepaßte Ab standstücke eingestellt werden.The basic shape of a membrane cassette always consists of two membrane discs ben, which are put together in a way typical of the material so that a closed overleaf Cavity arises through one or more openings in the central area is closed. From these openings z. B. drain the permeate. The Ab The space between the panels is replaced by internals such as nets, webs or Similar secured so that even high transmembrane pressures are caught that can. This design allows very pressure-resistant structures. The Flow channel height, given by the distance of the individual cassettes, can by defined thickness, d. H. adapted to the respective application stand pieces can be set.

Von Nachteil ist, daß eine definierte Überströmung bei gleichzeitiger Minimierung des Totraumes mit den Modulanordnungen nach dem Stand der Technik nicht realisiert werden kann. Den durch die Einzelkassetten vorgegeben Strömungska nälen müssen entweder großzügig dimensionierte Ein- und Ausläufe zugeschaltet werden oder, wenn dies nicht gegeben ist, bilden sich Totwasserzonen mit all den bekannten Nachteilen, wie z. B. der Bildung von Ablagerungen (Fouling der Membran), verbunden mit einer Verringerung des Stoffaustausches. Insbesondere das Fouling macht ein häufiges Reinigen oder Auswechseln der Membran erfor derlich, will man keine Leistungsminderung erleiden. Nachteil der Modulanord nungen nach dem Stand der Technik ist also u. a. die Bildung von Totwassergebie ten außerhalb der Strömungswege, und dieser Nachteil ist in einer Stapelanord nung noch verstärkt.The disadvantage is that a defined overflow with simultaneous minimization the dead space with the module arrangements according to the prior art is not can be realized. The flow rate specified by the individual cassettes channels must either be connected to generously dimensioned inlets and outlets or, if this is not the case, dead water zones form with all of them known disadvantages, such as. B. the formation of deposits (fouling the Membrane), associated with a reduction in mass exchange. Especially the fouling requires frequent cleaning or replacement of the membrane You don't want to suffer a reduction in performance. Disadvantage of the module arrangement According to the prior art, u. a. the formation of dead water areas ten outside the flow paths, and this disadvantage is in a stacked arrangement strengthened.

Aus der DE 26 52 605 A1 ist z. B. ein Membranmodul mit Flachmembranen für die Umkehrosmose oder die Ultrafiltration bekannt. Auch hier hat sich als Nachteil erwiesen, daß eine definierte Überströmung bei gleichzeitiger Minimierung des Totraumes nicht möglich ist.From DE 26 52 605 A1 z. B. a membrane module with flat membranes for Reverse osmosis or ultrafiltration are known. Again, this has been a disadvantage proved that a defined overflow while minimizing the Dead space is not possible.

Aufgabe der Erfindung war es deshalb, eine Modulkonstruktion für Flachmembra nen bereit zu stellen, mit der eine gleichmäßige, definierte Überströmung der Membranflächen gegeben ist und bei der keine Totwasserzonen entstehen. Überall auf der Membran sollen hohe Strömungsgeschwindigkeiten erreicht wer den, um ein Fouling der Membran zu verhindern und einen hohen Stoffaustausch zu gewährleisten. Ferner soll die Modulkonstruktion unabhängig vom Membran material sein, d. h. sie soll z. B. sowohl auf Polymermembranen als auch auf kera mische Membranen anzuwenden sein, und sie soll für alle Membrantrennverfah ren einsetzbar sein. Außerdem sollen die einzelnen Elemente der Modulkonstrukti on einfach zu handhaben und bei Bedarf leicht auszutauschen sein. The object of the invention was therefore to provide a module construction for flat membrane to provide with which a uniform, defined overflow of the Membrane surfaces are given and no dead water zones arise. High flow velocities are to be achieved everywhere on the membrane to prevent fouling of the membrane and a high mass transfer to guarantee. Furthermore, the module construction should be independent of the membrane be material, d. H. it should z. B. both on polymer membranes and on kera mixed membranes to be used, and it should be for all membrane separation be usable. In addition, the individual elements of the module construction be easy to use and easy to replace if necessary.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Modulkonstruktion, die eine oder mehrere Membrankassetten (1) in einem Gehäuse enthält. Der von den einzelnen Mem brankassetten (1) umschlossene Hohlraum ist zur Permeatabfuhr durch eine oder mehrere Öffnungen (3) zum Mittelbereich (4) hin geöffnet. Liegen zwei oder mehr Membrankassetten (1) in einer Modulkonstruktion vor, so sind diese in Form eines Stapels angeordnet. Die Membrankassetten (1) sind voneinander durch je einen in etwa radial von der Mitte nach außen verlaufenden Dichtungssteg (5) ge trennt. Die jeweils äußeren Membrankassetten (1) sind vom Gehäuse (2) durch je einen, ebenfalls in etwa radial von der Mitte nach außen verlaufenden Dich tungssteg getrennt. Die Dichtungsstege (5) trennen in einer Ebene jeweils eine Zulauföffnung (6a) von einer Ablauföffnung (6b) und formen somit einen Strö mungskanal für das Rohmedium. Dieser Strömungskanal verläuft von der Zulauf öffnung (6a) entlang der einen Seite des Dichtungssteges (5) zum Mittelbereich, umströmt diesen und führt entlang der gegenüberliegenden Seite des Dichtungs steges (5) zur Ablauföffnung (6b) der gleichen Ebene zurück. Jeweils benachbar te Membrankassetten (1) sind so gegeneinander verdreht, daß deren Dichtungs stege (5) einen Winkel bilden, und die Einlauföffnung der einen Ebene über bzw. unter der Auslauföffnung der benachbarten Ebene zu liegen kommt. Der Zulauf (6a) erfolgt also in Richtung des Mittelbereiches (4). Durch je einen Dichtungssteg (5) wird somit zwischen Gehäuse (2) und äußerer Membrankassette (1) bzw. zwi schen zwei benachbarten Membrankassetten (1) ein Strömungsweg geformt, wobei dessen Höhe durch den Abstand zwischen Gehäuse (2) und Membrankas sette (1) bzw. durch den Abstand der benachbarten Membrankassetten (1) und damit durch die Höhe der Dichtungsstege (5) bestimmt wird.This task is solved by a module construction, which contains one or more membrane cassettes ( 1 ) in one housing. The cavity enclosed by the individual membrane cassettes ( 1 ) is open for permeate removal through one or more openings ( 3 ) towards the central region ( 4 ). If there are two or more membrane cassettes ( 1 ) in a modular construction, they are arranged in the form of a stack. The membrane cassettes ( 1 ) are separated from each other by a sealing web ( 5 ) running approximately radially from the center to the outside. The respective outer membrane cassettes ( 1 ) are separated from the housing ( 2 ) by one, also approximately radially from the center outwardly running web. The sealing webs ( 5 ) each separate in one level an inlet opening ( 6 a) from an outlet opening ( 6 b) and thus form a flow channel for the raw medium. This flow passage extends from the inlet opening (6 a) along one side of the sealing web (5) to the central region, flows around this and runs along the opposite side of the sealing web (5) to the discharge opening (6 b) of the same level back. Each adjacent te membrane cassettes ( 1 ) are rotated so that their sealing webs ( 5 ) form an angle, and the inlet opening of one level comes to lie above or below the outlet opening of the adjacent level. The inlet ( 6 a) thus takes place in the direction of the central region ( 4 ). By a sealing web ( 5 ) between the housing ( 2 ) and the outer membrane cassette ( 1 ) or between two adjacent membrane cassettes ( 1 ) a flow path is formed, the height of which by the distance between the housing ( 2 ) and membrane casette ( 1 ) or by the distance between the adjacent membrane cassettes ( 1 ) and thus by the height of the sealing webs ( 5 ).

Überraschenderweise wurde festgestellt, daß ein erfindungsgemäßer Einlaß bzw. Zulauf (6a) in Richtung des Mittelbereiches (4) der Membrankassetten (1) verbun den mit der erfindungsgemäßen Anordnung der Dichtungsstege (5) Strömungs pfade erhalten werden, die strömungsdynamisch gesehen alle die gleiche Länge haben. Dadurch wird eine gleichmäßige Überströmung der Membrankassetten (1) erzielt und Totwasserzonen vermieden. Erfindungsgemäß wird durch die An ordnung des Zulaufs (6a), des Auslaufs (6b) und der Dichtungsstege (5) eine Um faltung des Strömungsbandes erhalten, denn derjenige Strömungspfad, der auf der einen Seite der Membrankassette auf der Außenseite verläuft, strömt auf der anderen Seite der Membrankassette auf der Innenseite weiter. Werden nun meh rere Membrankassetten (1) gestapelt, so werden die Strömungswege aneinan dergefügt, wenn die einzelnen Elemente um jeweils den Winkel gedreht werden, der durch die Dichtungsstege (5) eingeschlossen ist. Dadurch werden auch bei Anwesenheit von mehr als einer Membrankassette (1) Toträume vermieden. Die erfindungsgemäße Anordnung der Dichtungsstege (5) verhindert einen Kurzschluß und eine Durchmischung.Surprisingly, it was found that an inlet or inlet ( 6 a) according to the invention in the direction of the central region ( 4 ) of the membrane cassettes ( 1 ) connected to the flow paths obtained with the arrangement of the sealing webs ( 5 ) according to the invention, all of which have the same length in terms of flow dynamics to have. This ensures a uniform overflow of the membrane cassettes ( 1 ) and prevents dead water zones. According to the invention by the arrangement of the inlet ( 6 a), the outlet ( 6 b) and the sealing webs ( 5 ) to obtain a folding of the flow band, because the flow path that runs on one side of the membrane cassette flows on the other side of the membrane cassette on the inside. If several membrane cassettes ( 1 ) are now stacked, the flow paths are added to each other when the individual elements are rotated by the angle enclosed by the sealing webs ( 5 ). As a result, dead spaces are avoided even in the presence of more than one membrane cassette ( 1 ). The arrangement of the sealing webs ( 5 ) according to the invention prevents a short circuit and mixing.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Modulkonstruktion mit einer einzigen Membrankassette (1), wobei das Gehäuse (2) aus einem Unterteil (2a) und einem Oberteil (2b) mit spiegelbildlich ausgestaltetem inneren Aufbau besteht. Zwischen Gehäuseunterteil (2a) und -oberteil (2b) befinden sich O-Ringe (10) und eine Nut (7) zur Strömungsverteilung bzw. -umlenkung. Das Gehäuse oberteil (2b) ist ferner mit einer Dichtungshülse (8) und mit Spannmuttern (9) ver sehen. Über die Permeatsammellöcher (3) wird das Permeat gesammelt und über den Auslaß (11) abgezogen. Die Dichtungsstege (5) sind in dieser Ausfüh rungsform radial vom Mittelbereich (4) nach außen angeordnet, wobei diese An ordnung der Dichtungsstege bevorzugt ist. Selbstverständlich sind auch andere Anordnungen der Dichtungsstege (5) und andere Ausgestaltungen des Gehäuses (2) möglich, sofern der Einlaß (6a) nicht tangential sondern in Richtung des Mittel bereiches (4) erfolgt, und selbstverständlich können auch zwei oder mehr Mem brankassetten (1) gestapelt vorliegen. Fig. 1 shows an embodiment of the module construction according to the invention with a single membrane cassette ( 1 ), the housing ( 2 ) consisting of a lower part ( 2 a) and an upper part ( 2 b) with a mirror-image internal structure. O-rings ( 10 ) and a groove ( 7 ) for flow distribution or deflection are located between the lower housing part ( 2 a) and upper part ( 2 b). The upper housing part ( 2 b) is also seen with a sealing sleeve ( 8 ) and with clamping nuts ( 9 ). The permeate is collected via the permeate collecting holes ( 3 ) and drawn off via the outlet ( 11 ). The sealing webs ( 5 ) are arranged in this embodiment approximately radially from the central region ( 4 ) to the outside, this arrangement of the sealing webs being preferred. Of course, other arrangements of the sealing webs ( 5 ) and other configurations of the housing ( 2 ) are possible, provided the inlet ( 6 a) is not tangential but in the direction of the central region ( 4 ), and of course two or more membrane cassettes ( 1 ) stacked.

Fig. 2 zeigt zwei bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Modul konstruktion. In der Version 2a wird der Übergang des Strömungspfades von der einen Seite der Membrankassette (1) zur anderen durch eine Ausformung (12) im Gehäuse (2) erreicht und in der Version 2b durch eine Aussparung (13) in der Membrankassette (1). Fig. 2 shows two preferred embodiments of the module construction according to the invention. In version 2 a, the transition of the flow path from one side of the membrane cassette ( 1 ) to the other is achieved by a shape ( 12 ) in the housing ( 2 ) and in version 2 b by a recess ( 13 ) in the membrane cassette ( 1 ).

Fig. 3 zeigt die Umfaltung des Strömungsbandes beim Übergang von der einen Seite der Membrankassette (1) zur anderen, hervorgerufen durch die erfindungs gemäße Anordnung der Dichtungsstege (5). Fig. 3 shows the folding of the flow band at the transition from one side of the membrane cassette ( 1 ) to the other, caused by the inventive arrangement of the sealing webs ( 5 ).

Fig. 4 zeigt einen Stapel von Membrankassetten (1) mit der erfindungsgemäßen Anordnung der Dichtungsstege (5) und dem Weg des Strömungsbandes beim Durchgang durch den Stapel. Fig. 4 shows a stack of membrane cassettes ( 1 ) with the arrangement of the sealing webs ( 5 ) according to the invention and the path of the flow band when passing through the stack.

Bei weiteren bevorzugten Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Modulkon struktion weisen die Membrankassetten (1) eine rotationssymmetrische oder eine mehreckige, z. B. vier-, sechs- oder achteckige, Geometrie auf, wobei rotationssymmetrische Membrankassetten besonders bevorzugt sind. Aber auch andere Geometrien sind möglich.In further preferred embodiments of the module construction according to the invention, the membrane cassettes ( 1 ) have a rotationally symmetrical or a polygonal, z. B. four, six or octagonal, geometry, with rotationally symmetrical membrane cassettes are particularly preferred. But other geometries are also possible.

Ohne Einschränkung der Allgemeinheit können die Dichtungsstege (5) aus einem elastischen Material bestehen, z. B. aus Silicon, EPDM, Buna oder ähnlichem.Without restricting generality, the sealing webs ( 5 ) can consist of an elastic material, for. B. made of silicone, EPDM, Buna or the like.

Desweiteren können die Dichtungsstege aus einem der Membrankassette ther misch angepaßten Material aufgebaut sein. In diesem Fall hat es sich als vorteil haft erwiesen, wenn die Membrankassetten (1) über die Dichtungsstege (5) ver klebt sind und eine geschlossene Einheit bilden.Furthermore, the sealing webs can be constructed from one of the membrane cassette thermally adapted material. In this case, it has proven to be advantageous if the membrane cassettes ( 1 ) are glued together via the sealing webs ( 5 ) and form a closed unit.

Hinsichtlich des Materials der Membrankassetten (1) sind durch die erfindungs gemäße Modulkonstruktion keine Einschränkungen gegeben. Diese werden nur durch den jeweiligen Anwendungsfall bedingt. Bevorzugt sind poröse Membran kassetten aus Keramik oder aus einem formstabilen, organischen Polymer, wie z. B. aus porösem PE, PP, PVDF, PSF, Polyester oder ähnlichem. Diese fungieren als Trä ger und sind mit einer selektiven Schicht versehen.With regard to the material of the membrane cassettes ( 1 ), there are no restrictions due to the module construction according to the invention. These are only determined by the respective application. Porous membrane cassettes made of ceramic or of a dimensionally stable, organic polymer, such as. B. from porous PE, PP, PVDF, PSF, polyester or the like. These act as carriers and are provided with a selective layer.

Bei weiteren bevorzugten Ausgestaltungen der erfindungsgemaßen Modulkon struktion weisen die Membrankassetten (1) eine innere Kanalstruktur auf und/oder der Innenraum dieser Kassetten ist mit einer üblichen Stützstruktur verstärkt. Des weiteren ist es möglich, daß der Innenraum der Membrankassetten (1) mit einem zweiten Leitungssystem versehen ist. Dies ist beim Einsatz der erfindungsgemäßen Modulkonstruktion bei Dialyseverfahren von Vorteil.In further preferred embodiments of the module construction according to the invention, the membrane cassettes ( 1 ) have an inner channel structure and / or the interior of these cassettes is reinforced with a conventional support structure. Furthermore, it is possible for the interior of the membrane cassettes ( 1 ) to be provided with a second line system. This is advantageous when using the module construction according to the invention in dialysis procedures.

Die selektive Schicht der Membrankassette (1) kann außen an der Membrankas sette befindlich sein oder innerhalb des von der Membrankassette umschlosse nen Hohlraums. Bevorzugt ist es, wenn die selektive Schicht vom Träger abge wandt ist. Die selektive Schicht besteht entsprechend den Erfordernissen des je weiligen Anwendungsfalles z. B. aus einem organischen Polymer oder aus Kera mik. Ohne Einschränkung der Allgemeinheit sind Beispiele für geeignete organi sche Polymere PSF, PVDF, PAN, PA und andere. Vorteilhaft ist es, wenn das Poly mermaterial unter den Bedingungen des jeweiligen Anwendungsfalles nicht quillt und wenn die Polymerschicht keine Falten bildet. Besteht die selektive Schicht aus Keramik, so kann diese, ohne Einschränkung der Allgemeinheit aus Spinell, Al₂O₃, TiO₂, ZrO₂ oder ähnlichem sein.The selective layer of the membrane cassette ( 1 ) can be located on the outside of the membrane cassette or within the cavity enclosed by the membrane cassette. It is preferred if the selective layer is turned away from the carrier. The selective layer exists according to the requirements of the respective application z. B. from an organic polymer or Kera mic. Without restricting generality, examples of suitable organic polymers are PSF, PVDF, PAN, PA and others. It is advantageous if the polymer material does not swell under the conditions of the respective application and if the polymer layer does not form wrinkles. If the selective layer consists of ceramic, it can be, without restricting the generality of spinel, Al₂O₃, TiO₂, ZrO₂ or the like.

Ist das Kassettenmaterial, d. h. der Träger aus Keramik, so kann sich die selektive Schicht z. B. direkt auf diesem befinden. Besteht die Membrankassette, d. h. der Träger aus einem organischen Polymer, so ist es vorteilhaft, wenn dieser an der der selektiven Schicht zugewandten Seite Sammelkanäle aufweist, die von einem Vlies bedeckt sind. Auf diesem Vlies ist dann die selektive Schicht angebracht und Träger, Vlies und selektive Schicht sind an den Rändern verschweißt oder verklebt.Is the cassette material, i.e. H. the carrier made of ceramic, so the selective Layer z. B. are directly on this. If the membrane cassette exists, i. H. of the Carrier made of an organic polymer, it is advantageous if this on the the selective layer facing side has collecting channels by a Fleece are covered. The selective layer is then attached to this fleece and carrier, fleece and selective layer are welded at the edges or glued.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Modulkon struktion bilden benachbarte Dichtungsstege (5) einen Winkel zwischen 20 und 30°. Selbstverständlich sind auch größere oder kleinere Winkel möglich.In further preferred embodiments of the module construction according to the invention, adjacent sealing webs ( 5 ) form an angle between 20 and 30 °. Of course, larger or smaller angles are also possible.

In Abhängigkeit der Erfordernisse des jeweiligen Anwendungsfalles ist es bevor zugt, wenn die erfindungsgemäße Modulkonstruktion zwischen 1 und 30 Mem brankassetten zu einem Stapel angeordnet enthält. Selbstverständlich kann der Stapel auch mehr als 30 Membrankassetten enthalten.Depending on the requirements of the respective application, it is before moves if the module construction according to the invention between 1 and 30 mem contains brown cassettes arranged in a stack. Of course, the Stacks also contain more than 30 membrane cassettes.

Ohne Einschränkung der Allgemeinheit besteht das Gehäuse (2) z. B. aus einem organischen Polymer (Plexiglas, PVDF, etc.), aus Keramik oder aus Metall (Edelstahl. etc.), wobei die einzelnen Teile des Gehäuses (2) durch Schraub- oder Klammerverbindungen verbunden sind.Without restricting generality, the housing ( 2 ) z. B. from an organic polymer (plexiglass, PVDF, etc.), ceramic or metal (stainless steel. Etc.), the individual parts of the housing ( 2 ) being connected by screw or clamp connections.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Modulkonstruktion besteht darin, daß Ausdehnungsvorgänge bei thermischen Veränderungen nicht relevant werden, da nur an einer Stelle, nämlich in der Mitte, eine Fixierung besteht. Im Gegensatz zum Stand der Technik sind in der erfindungsgemäßen Modulkonstruktion eine unterschiedliche thermische Ausdehnung von Gehäuse (2) und Membrankassette (1) ohne Bedeutung.Another advantage of the module construction according to the invention is that expansion processes are not relevant in the event of thermal changes, since there is only a fixation at one point, namely in the middle. In contrast to the prior art, a different thermal expansion of the housing ( 2 ) and membrane cassette ( 1 ) is of no importance in the module construction according to the invention.

Die erfindungsgemäße Modulkonstruktion kann für die verschiedensten Mem brantrennverfahren bei flüssigen und gasförmigen Systemen eingesetzt werden, wie z. B. bei der Dialyse, bei der Umkehrosmose, bei Nano-, Ultra- und Mikrofiltrati onen, bei Pervaporationen, Gasseparationen und Membrandestillationen, wobei ein Einsatz bei flüssigen Systemen bevorzugt ist. Die erfindungsgemäße Modulkon struktion ist sogar für einen Einsatz bei Elektrodialyseverfahren geeignet, wenn die Zahl der Kammern nicht zu hoch ist. Ferner kann die erfindungsgemäße Modul konstruktion Basis für Membranreaktoren oder Membrankonduktoren sein.The module construction according to the invention can be used for a wide variety of memes industry separation processes are used in liquid and gaseous systems, such as B. in dialysis, in reverse osmosis, in nano, ultra and microfiltrati onen, for pervaporation, gas separation and membrane distillation, whereby use in liquid systems is preferred. The module con structure is even suitable for use in electrodialysis processes if the Number of chambers is not too high. Furthermore, the module according to the invention construction to be the basis for membrane reactors or membrane conductors.

BezugszeichenlisteReference list

(1) Membrankassette
(2a) Gehäuseunterteil
(2b) Gehäuseoberteil
(3) Permeatsammellöcher
(4) Mittelbereich der Kassette
(5) Dichtungssteg
(6a) Feed Einlaß, Zulauf
(6b) Ablauf
(7) Nut zur Strömungsumlenkung
(8) Dichtungshülse
(9) Spannmutter
(10) O-Ringe
(11) Permeatauslaß
(12) Ausformung des Gehäuses (2a, 2b)
(13) Aussparung der Membrankassette (1)( 1 ) Membrane cassette
( 2 a) Lower housing part
( 2 b) Upper housing part
( 3 ) Permeate collection holes
( 4 ) Central area of the cassette
( 5 ) sealing web
( 6 a) Feed inlet, inlet
( 6 b) Procedure
( 7 ) Flow deflection groove
( 8 ) Sealing sleeve
( 9 ) tension nut
( 10 ) O-rings
( 11 ) Permeate outlet
( 12 ) Forming the housing ( 2 a, 2 b)
( 13 ) Membrane cassette recess ( 1 )

Claims

1. Module construction for flat membranes with one or more membrane cassettes arranged in the form of a stack in a housing with the following features:

- The cavity of the membrane cassettes ( 1 ) is open for permeate removal through one or more openings ( 3 ) to the central region ( 4 );
- The membrane cassettes ( 1 ) are separated from each other by a sealing web ( 5 ) running approximately radially from the center;
- The respective outer membrane cassettes ( 1 ) are separated from the housing ( 2 ) by a sealing web running approximately radially from the center to the outside;
- The sealing webs ( 5 ) each separate in one plane an inlet opening from an outlet opening and form a flow channel for the raw medium from the inlet opening along one side of the sealing web to Mittelbe rich, this flowing around and back along the opposite side of the sealing web to the outlet opening of the same Level;
- Each adjacent membrane cassettes ( 1 ) are rotated against each other so that their sealing webs ( 5 ) form an angle and the inlet opening of one level comes to lie above or below the outlet opening of the adjacent level.

2. Module construction according to claim 1, characterized in that the Ge housing ( 2 ) in the area between adjacent sealing webs ( 5 ) has a Ausfor formation ( 12 ).

3. Module construction according to claim 1 or 2, characterized in that the membrane cassettes ( 1 ) in the area between adjacent sealing webs ( 5 ) have recesses ( 13 ).

4. Module construction according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the membrane cassettes ( 1 ) have a rotationally symmetrical or a polygonal geometry.

5. Module construction according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the sealing webs ( 5 ) consist of an elastic mate rial.

6. Module construction according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the sealing webs ( 5 ) consist of a thermally adapted to the membrane cassette ( 1 ) material.

7. Module construction according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the membrane cassettes ( 1 ) are glued to a closed unit via the sealing webs ( 5 ).

8. Module construction according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that adjacent membrane cassettes ( 1 ) are twisted against each other so that their sealing webs ( 5 ) form an angle between 20 and 30 °.

9. Module construction according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that 1 to 30 membrane cassettes ( 1 ) are arranged in a stack.

10. Use of the module construction according to one or more of the An sayings 1 to 9 for dialysis, for reverse osmosis, for ultrafiltration, for Microfiltration, for pervaporation, for gas separation, for membrane style lation and as the basis for membrane reactors and membrane conductors.