DE2046055C - Process for concentrating solutions by reverse osmosis - Google Patents

Process for concentrating solutions by reverse osmosis

Info

Publication number
DE2046055C
DE2046055C DE19702046055 DE2046055A DE2046055C DE 2046055 C DE2046055 C DE 2046055C DE 19702046055 DE19702046055 DE 19702046055 DE 2046055 A DE2046055 A DE 2046055A DE 2046055 C DE2046055 C DE 2046055C
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
solution
membrane
pressure
membranes
solvent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE19702046055
Other languages
German (de)
Other versions
DE2046055A1 (en
Inventor
Chaim Savion Ben Dror Jonathan Rehovot Elata, (Israel)
Original Assignee
Hydronautics Israel Ltd , Rehovot (Israel)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from IL31953A external-priority patent/IL31953A/en
Application filed by Hydronautics Israel Ltd , Rehovot (Israel) filed Critical Hydronautics Israel Ltd , Rehovot (Israel)
Publication of DE2046055A1 publication Critical patent/DE2046055A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE2046055C publication Critical patent/DE2046055C/en
Expired legal-status Critical Current

Links

Description

die auf der Niederdruckseite dieser Membran anfallende verdünnte Lösung verworfen oder zur Ausgangslösung zurückgeführt wird.the one occurring on the low-pressure side of this membrane dilute solution is discarded or returned to the starting solution.

Dabei ist vorzugsweise der Arbeitsdruck in der ersten und zweiten Stufe jeweils größer als R2n\ wobei R das Rejektionsverhältnis der jeweiligen Membran und π' der osmotische Druck der zur Membran geführten Lösung ist.The working pressure in the first and second stage is preferably greater than R 2 n \ where R is the rejection ratio of the respective membrane and π 'is the osmotic pressure of the solution fed to the membrane.

Nachfolgend wird die Erfindung im einzelnen beschrieben. Dabei wird unter anderem auf die Zeichnung Bezug genommen, die zur Erläuterung der Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels dient. Sie zeigt ein Fließbild für eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.The invention is described in detail below. Among other things, the Reference is made to the drawing to explain the invention on the basis of an exemplary embodiment serves. It shows a flow diagram for a plant for carrying out the method according to the invention.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann am besten an Hand der folgenden Gleichungen erklärt werden:The method according to the invention can best be explained using the following equations:

Die Salzabweisung bzw. Rejektion R bei der inversen Osmose wird durch die folgende Gleichung gegeben:The salt rejection or rejection R in reverse osmosis is given by the following equation:

C' — C"C '- C " C ■'■ C ■ '■

■ -V--'-■?■ "'■ -V --'- ■? ■ "'

in der C und C" Jie Feststoffkonzentrationen (bzw. Konzentrationen an Gelöstem) auf der Hochdruck- und Niederdruckseite der Membran sind. Die Differenz A C zwischen diesen Konzentrationen kann mithin durch folgende Gleichung wiedergegeben werden:in which C and C "are the solids concentrations (or concentrations of dissolved solids) on the high pressure and low pressure side of the membrane. The difference AC between these concentrations can therefore be represented by the following equation:

/IC= C" - C= -RC- (2)/ IC = C "- C = -RC- (2)

Der osmotische Druck π einer Lösung ist nahezu direkt proportional zu ihrer Konzentration, und die Differenz der osmotischen Drücke Απ kann mithin durch die Gleichung:The osmotic pressure π of a solution is almost directly proportional to its concentration, and the difference between the osmotic pressures Απ can therefore be given by the equation:

An = -Απ' wiedergegeben werden; und weiter ist An = -Απ 'can be reproduced; and further is

Jv = -Lp(AP- σ Απ),Jv = -Lp (AP- σ Απ),

wobei:whereby:

Jv = Vv assei.strömung, d. h. Liter Lösungsmittel (beispielsweise Wasser), die durch 1 m2 Membran pro Tag hindurchgehen, Jv = Vv assei.stromung, i.e. liters of solvent (e.g. water) that pass through 1 m 2 of membrane per day,

AP = hydrostatische Druckdifferenz zwischen der Niederdruck- und Hochdruckseite der Membran, AP = hydrostatic pressure difference between the low pressure and high pressure side of the membrane,

Lp = Volumenperrneationskoeffizient, d. h. Liter Flüssigkeit, die pro Tag bei einem Druck von 1 kg/cm2 durch 1 m2 hindurchgehen, Απ — osmotische Druckdifferenz zwischen den Lösungei auf der Niederdruck- und Hochdruckseite der Membran und σ = Salzabweisung bzw. Rejektion bei unendlich großer angewandter Druckdifferenz. Lp = volume barrier neation coefficient , i.e. liters of liquid that pass through 1 m 2 at a pressure of 1 kg / cm 2 per day, Απ - osmotic pressure difference between the solution eggs on the low-pressure and high-pressure side of the membrane and σ = salt rejection or rejection at infinity large applied pressure difference.

Wenn Jv groß ist, wird a g* R, und die Gleichung(3) nimmt dann die Form an:If Jv is large, then ag becomes * R, and equation (3) then takes the form:

Jv = -Lp(AP+ R*n'). Jv = -Lp (AP + R * n ').

Damit eine inverse Osmose stattfindet muß daher der auf einer Membranseite ausgeübte hydrostatische Druck immer größer als Λ2π' sein.In order for inverse osmosis to take place, the hydrostatic pressure exerted on one side of the membrane must therefore always be greater than Λ 2 π '.

Gemäß der Erfindung wird nun ein Verfahren zum Einengen einer .Speiselösung vorgesehen, bei dem die einem gewissen Arbeitsdruck ausgesetzte Speiselösung zunächst durch ein System mit in Reihe angeordneten stark abweisenden Membranen geschickt wird. Die durch die Membranen hindurchgehende (stark) verdünnte Lösung wird bese;tigt, und die als (vorläufige) Produktlösung anfallende eingeengte Lösung wird noch unter einem Arbeitsdruck als Speiselösung zu einem System von schwach abweisenden Membranen geschickt.According to the invention, a method for concentrating a feed solution is now provided, in which the feed solution exposed to a certain working pressure is first sent through a system with highly repellent membranes arranged in series. The (strongly) diluted solution passing through the membranes becomes wet ; tigt, and the concentrated solution obtained as a (preliminary) product solution is still sent under a working pressure as a feed solution to a system of weakly repellent membranes.

Die Produktlösung dieser zweiten Stufe wird gesammelt, und die durch die schwach abweisenden Membranen hindurchgetretene verdünnte Lösung kann beseitigt oder vorzugsweise zur Ausgangsspeise-The product solution of this second stage is collected, and that through the weakly repellent Diluted solution that has penetrated the membranes can be eliminated or, preferably, used as the starting feed

lösung zurückgeführt werden. Der Betriebsdruck dersolution. The operating pressure of the

zu den stark abweisenden Membranen geleitetendirected to the strongly repellent membranes

Lösungen soll höher sein als der Wert von Α2π'Solutions should be higher than the value of Α 2 π '

(gemäß der vorstehenden Definition) für die stark(as defined above) for the strong

/ abweisende Membran, und der Betriebsdruck der zu den schwach abweisenden Membranen geleiteten Lösung soll größer als der Wert von R*n' für die schwach abweisende Memb..tn sein./ repellent membrane, and the operating pressure of the solution fed to the weakly repellent membranes should be greater than the value of R * n ' for the weakly repellent membrane.

Die Abweisung der stark abweisenden Membran muß höher sein als diejenige der folgenden Membran-The rejection of the strongly repellent membrane must be higher than that of the following membrane

gruppe. Stark abweisende Membranen sind solche Membranen, bei denen eine maximale Menge des Gelösten bzw. der gelösten Feststoffe, d. h. nahezu J00°/o der vom Lösungsmittel verschiedenen Produkte, abgewiesen werden. Gewünscht wird, daß nurgroup. Strongly repellent membranes are those membranes that have a maximum amount of the Dissolved solids, d. H. nearly 100 per cent of the products other than solvent, be rejected. It is only desired that

das nahezu reine Lösungsmittel durch die stark abweisenden Membranen hindurchgeht. In diesem Falle ist σ ^ R ^ 1 und die Speiselösung kann innerhalb dieses Systems so weit eingeengt werden, bis ihr osmotischer Druck nahezu gleich dem angewandten Betriebsdruck ist.the almost pure solvent passes through the highly repellent membranes. In this case σ ^ R ^ 1 and the feed solution can be concentrated within this system until its osmotic pressure is almost equal to the operating pressure used.

■ Schwach abweisende Membranen lassen neben dem Lösungsmittel (einen gewissen Anteil des Gelösten bzw.) einige gelöste Feststoffe durch di.· Membran hindiTchtreten. In diesem Falle ΊΛ R < 1, und die in der ersten Stufe, d. h. durch die stark abweisenden Membranen, bereits bis zu einem gewissen Grad angereicherte Speiselösung kann weiter eingeengt werden, bis der neue Wert von Rzn der schwach abweisenden Membranen wiederum nahezu gleich dem Arbeitsdruck ist.■ Weakly repellent membranes allow the solvent (a certain proportion of the dissolved or) some dissolved solids to pass through the membrane. In this case ΊΛ R < 1, and the feed solution already enriched to a certain extent in the first stage, ie by the strongly repellent membranes, can be further concentrated until the new value of R z n of the weakly repellent membranes is again almost the same the work pressure is.

Die Permeationsrate der Feststoffe bzw. des Gelösten durch die schwach abweisende Membran kann abhängig von den Arbeitsbedingungen und der gewünschten Lösungskonzentration variieren. Je niedriger die für die Produktlösung geforderte Konzentration an Gelöstem ist, um so höher kann beispielsweise die Rejektionsrate der Membranen sein, weil die Produktlösung dann einen niedrigen osmotischen Druck haben wird und ein vernünftiger hydrosta-The permeation rate of the solids or the dissolved matter through the weakly repellent membrane can vary depending on the working conditions and the desired concentration of solution. The lower The concentration of dissolved matter required for the product solution is, for example, the higher it can be the rejection rate of the membranes because the product solution then has a low osmotic Pressure and a reasonable hydrostatic

so tischer Druck in der zweiten Stufe noch annehmbare Fließgeschwindigkeiten verursacht.so table pressure in the second stage is still acceptable Causes flow velocities.

Auf der anderen Seite sollten die schwach abweisenden Membranen um so durchlässiger sein, je höher die fü. die endgültige Produktlösung geforderte Konzentration (und damit ihr osmotischer Druck) ist. Vorzugsweise sollte die Menge des zurückgehaltenen Gelösten zumindest gleich der Menge an neben dem Lösungsmittel durch die Membranen der zweilen Stufe hindurchgehenden Feststoffe bzw. gelösten Anteilen sein.On the other hand, the weakly repellent membranes should be the more permeable, ever higher the fü. the final product solution required concentration (and thus its osmotic pressure) is. Preferably, the amount of solute retained should be at least equal to the amount of besides Solids or dissolved solids passing through the membranes of the two-stage process in the solvent Be shares.

Die Art der zu verwendenden Membranen ist im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht kritisch, solange die Membran den speziellen Anforderungen des auszuführenden Konzentrierungsprozesses genügt, d. h. den gewünschten Volumenpermeationskoeffizientcn (Lp) hat und den erforderlichen Betriebsdruck aushält. Im übrigen sollte die Membran natürlich unlöslich und eeeenüber demThe type of membrane to be used is not critical in the process according to the invention as long as the membrane meets the special requirements of the concentration process to be carried out, ie has the desired volume permeation coefficient (Lp) and can withstand the required operating pressure. In addition, the membrane should of course be insoluble and above that

Lösungsmittel und allen Bestandteilen der Lösung chemisch inert sein. Celluloseacetatmembranen, die im Handel erhältlich sind, werden derzeit bevorzugt.Solvent and all components of the solution be chemically inert. Cellulose acetate membranes, which are commercially available, are currently preferred.

Die Membranen können irgendeine geeignete Gestalt haben und beispielsweise rohrförmig oder flach sein. Eine Reihe von mit ihren Enden aneinandergefügten rohrförmigen Membranen bildet ein bevorzugtes System von stark abweisenden Membranen.The membranes can be of any suitable shape, such as tubular or flat being. A series of end-to-end tubular membranes forms a preferred one System of highly repellent membranes.

Die gleiche Anordnung wird-auch für das System der schwach abweisenden Membranen bevorzugt, wenn große Volumina Lösungsmittel in der zweiten Stufe des Verfahrens von der ,Lösung abgetrennt werden müssen. Üblicherweise werden die Membranen von außen gestützt, damit sie den Betriebsdruck bei den Arbeiten mit inverser Osmose aushalten können. Die Abmessungen der Membranen werden unter Berücksichtigung des Ausgangsvolumens und des für die zu konzentrierende spezielle Speisclösung gewünschten Einengungsgrades ausgewählt.The same arrangement will-also apply to the system of the weakly repellent membranes preferred when large volumes of solvent in the second Step of the process from which the solution must be separated. Usually the membranes supported from the outside so that they can withstand the operating pressure when working with reverse osmosis. The dimensions of the membranes are determined taking into account the initial volume and the for the special food solution to be concentrated, the desired degree of concentration is selected.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann zum Einengen irgendwelcher Speiselösungen zu einer Produktlösung mit einem osmotischen Druck verwendet werden, der größer ist als der höchste erforderliche Arbeitsdruck. Typische Speiselösungcn sind beispielsweise Fruchtsäfte, wie Orangensaft, Erdbeersaft oder Apfelsaft, und verdünnte Zuckerlösungen.The inventive method can be used to concentrate any feed solutions used to form a product solution with an osmotic pressure greater than the maximum required working pressure. Typical feed solutions are, for example Fruit juices, such as orange juice, strawberry juice, or apple juice, and diluted sugar solutions.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann chargenweise oder kontinuierlich ausgeführt werden, wobei letztere Arbeitsweise bevorzugt wird. Da die zusammen mit dem Lösungsmittel durch die schwach abweisenden Membranen hindurchgehenden gelösten Anteile bzw. Feststoffe sehr oft wertvolle Bestandteile sind, ist es vorteilhaft und wünschenswert, die von den schwach abweisenden Membranen herkommende verdünnte Lösung zu der ursprünglichen Speiselösung zurückzuführen. Da nur ein geringer Anteil des ursprünglich Eingespeisten zurückgeführt wird, kann die für die Durchführung des Verfahrens erforderliche Fläche der Membran auf ein Minimum reduziert werden.The process according to the invention can be carried out batchwise or continuously, with the latter mode of operation is preferred. Because the together with the solvent by the weak Dissolved fractions or solids passing through repellent membranes are very often valuable constituents it is advantageous and desirable to use the one derived from the weakly repellent membranes diluted solution to be returned to the original feed solution. Since only a small one The proportion of what was originally fed in can be used to carry out the procedure required area of the membrane can be reduced to a minimum.

Eine Ausführungsform einer Anlage gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Die verschiedenen Teile der Anlage können aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sein, die sich mit den verschiedenen Bestandteilen der Lösung vertragen und den Betriebsdruck aushalten können. Für die Verarbeitung von Nahrungsmittellösungen wird üblicherweise rostfreier Stahl bevorzugt.An embodiment of a system according to the invention is shown schematically in the drawing. The different parts of the system can be made of different materials, that are compatible with the various components of the solution and withstand the operating pressure be able. Stainless steel is usually preferred for processing food solutions.

Die Anlage bzw. Vorrichtung umfaßt einen Speisetank 10, eine Hochdruckpumpe 12, ein System 14 von stark abweisenden Membranen, ein System 16 von schwach abweisenden Membranen, einen Produkttank 18 und einen Wassertank 20. Die Drücke innerhalb der Membransysleme 14 und 16 werden durch Druckeinstelimiitel 22 und 24 eingestellt. Für die Rückführung der verdünnten Lösung vom System 16 zum Speisetank 10 sind Mittel, wie die Leitung 26, vorgesehen. Weiler sind auch Ventile zur Kontrolle der Flüssigkeitsströmung an verschiedenen Stellen der Anlage vorgesehen, und ein Luftsammler 27 ist direkt abströmscitig von der Pumpe 12 angeordnet.The installation or device comprises a feed tank 10, a high pressure pump 12, a system 14 of highly repellent membranes, a system 16 of weakly repellent membranes, a product tank 18 and a water tank 20. The pressures within the membrane systems 14 and 16 are set by printing controls 22 and 24. for the return of the dilute solution from system 16 to feed tank 10 are means such as line 26, intended. Hamlets are also valves for controlling the flow of fluid in various places of the system is provided, and an air collector 27 is arranged directly downstream of the pump 12.

S Bei Betrieb wird die Speiselösung durch die Pumpel2 vom Tank 10 zum System 14 der stark abweisenden Membranen gepumpt, in dem ein Teil des Lösungsmittels (wie beispielsweise Wasser) in praktisch reiner Form durch die Membran hindurchtritt und zumS During operation, the feed solution is pumped out by Pump2 is pumped from the tank 10 to the highly repellent membrane system 14, in which some of the solvent (such as water) passes through the membrane in practically pure form and to the

ίο Wassertank 20 hin abfließt, während die eingeengte Lösung zum System 16 der schwach abweisenden Membranen fließt. Die durch die Membranen des Systems 16 hindurchgehende verdünnte Lösung wird über die Leitung 26 zum Speisetank 10 zurückgeführt.ίο Water tank 20 flows out while the restricted Solution flows to system 16 of the weakly repellent membranes. The through the membranes of the Dilute solution passing through system 16 is returned to feed tank 10 via line 26.

Die im System 16 schwach abweisender Membranen anfallenden Produktlösungen werden im Tank 18 gesammelt. Bei kontinuierlicher Durchführung des Verfahrens wird die Speisclösung kontinuierlich durch die Leitung 28 zum Tank 10 zugeführt und die Pro-The product solutions occurring in the system 16 of weakly repellent membranes are in the tank 18 collected. When the process is carried out continuously, the feed solution is continuously passed through the line 28 is fed to the tank 10 and the pro-

ao duktlösung aus dem Tank 18 und das Lösungsmittel aus dem Tank 20 ebenfalls kontinuierlich entfernt.Ao duct solution from the tank 18 and the solvent from the tank 20 are also continuously removed.

Die folgenden Beispiele dienen zur ErläuterungThe following examples serve to illustrate

der Erfindung, die dadurch selbstverständlich in keiner WfMe eingeschränkt werden soll. Alle nachfolgendof the invention, which of course in none WfMe should be restricted. All below

as angegebenen Teile und Prozentsätze sind Gewichtsteile bzw. Gewichtsprozente, wenn nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben wird.The parts and percentages given are parts by weight or percentages by weight, unless expressly stated something else is stated.

Beispiele i bis 4Examples i to 4

Bei diesen Beispielen wurden Celluloseacetatmembranen in der an Hand der Zeichnung beschriebenen Anlage verwendet, und die Druck- und Konzentrationsmessungen wurden an den in der Zeichnung markierten Stellen vorgenommen.In these examples, cellulose acetate membranes were as described with reference to the drawing System was used, and the pressure and concentration measurements were taken from those shown in the drawing marked positions.

Die Ergebnisse der Messung von Konzentration, Druck und Durchfluß sind in der nachfoigenden Tabelle angegeben, in der im übrigen die angegebenen Symbole folgende Bedeutung haben:The results of the measurement of concentration, pressure and flow are in the following Table, in which the symbols have the following meanings:

C = bei 30 C gemessene Konzentration in Brixgraden [Br] (Konzentrationsbestimmung durch Spindeln mit dem Saccharometer nach B r i x),C = concentration measured at 30 C in degrees Brix [Br] (concentration determination by spindles with the saccharometer according to B r i x),

Q ~ Strömungsgeschwindigkeiten in Liter pro Tag, Jv — Wasserpermeation in Liter Wasser pro m2 Q ~ flow velocities in liters per day, Jv - water permeation in liters of water per m 2

Membran pro Tag,
R = mittlere Rejektionsrate der Membranen,
Membrane per day,
R = mean rejection rate of the membranes,

P = Arbeitsdruck in kg/cm*.
50
P = working pressure in kg / cm *.
50

Bei der speziell für diese Beispiele verwendeten Anlage wurden als Hochdruckmembrangruppe 14 sechsunddreißig rohrförmige Membranen mit 1,27cm VIt') Innendurchmesser in einer Reihe ausgerichtel verwendet und für die Niederdruckmembranen H ebenfalls sechsunddreißig rohrförmige Membraner mit einem Durchmesser von 1,27 cm.In the system used specifically for these examples, thirty-six tubular membranes with an inner diameter of 1.27 cm VIt ') were used in a row as the high-pressure membrane group 14, and thirty-six tubular membranes with a diameter of 1.27 cm were also used for the low-pressure membranes H.

Bei-At- Speise-Food- CrCr KonzentrationenConcentrations
(Br*) (bei 300Q(Br *) (at 30 0 Q
ε*ε * Γ,Γ, c-,c-, Qr I Qr I StrömungsgeschwindigkeitenFlow velocities
(Litei/Tag)(Litei / day)
ß,ß, β,β, Q*Q *
10,310.3 C0 jC 0 j 00 1515th 44,544.5 148148 Q.Q. 112112 1313th 3636 (D(D ZuckerlösungSugar solution 10,810.8 10,610.6 00 3737 128128 161161 9595 IiIi 3333 (2)(2) Orangensaftorange juice 10,910.9 10,510.5 00 66th 36,536.5 161161 139139 115115 1313th 4646 (3)(3) Orangensaftorange juice 10,510.5 10,510.5 00 19,519.5 46,546.5 102102 174174 7979 4343 2323 (4)(4) Orangensaftorange juice 13,013.0 145145

Die Wirksamkeit des neuen Verfahrens und der Anlage geht aus den Ergebnissen der Beispiele ohne weiteres hervor. Die Erfindung ermöglicht die Konzentrierung von Speiselösungen zu einer Produkt-'ösung, die einen höheren osmotischen Druck hat als der Summe aus dem höchsten hydrostatischen Arbeitsdruck, der auf die Lösung ausgeübt wird und dem osmotischen Druck der aus dem System entfernten Lösi'ngsmittellösung entspricht.The effectiveness of the new process and de r plant will be readily apparent from the results of examples. The invention enables the concentration of feed solutions to form a product solution which has a higher osmotic pressure than the sum of the highest hydrostatic working pressure exerted on the solution and corresponds to the osmotic pressure of the solvent solution removed from the system.

Gemäß der Erfind ing wird ein Betrieb bei gewünschtem Druckniveej zur Verhinderung einer Beeinträchtigung der Membranen und ein gewünschtes niedriges Verhältnis von Volumen Lösungsmittel, das durch die Membranen hindurchtritt, zu Volumen an gewonnenem Produkt erreicht. Das letztere Merkmal hilft die erforderliche Fläche der Membranen zu vermindern und eine Vorrichtung mit einer bestimmten Produktkapazität zu erhalten.According to the invention, an operation at a desired pressure level to prevent a Impairment of the membranes and a desired low ratio of volume of solvent, which passes through the membranes, reaches volume of recovered product. The latter feature helps to increase the required area of the membranes and to obtain a device with a certain product capacity.

Beispielexample P,P, PaPa Druckpressure
(kg/cm·)(kg / cm)
PbPb PtPt SalzrejektionSalt rejection
der Membranenof the membranes
(V.)(V.)
RbRb Wajse (permeationWajse (permeation
(l/m· Tag)(l / m day)
Λ-*Λ- *
58,458.4 57,657.6 ΛΛ 55,555.5 53,453.4 RaRa 6363 4,14.1 (D(D 62,662.6 59,859.8 5757 5252 49,249.2 100100 7777 34,634.6 4,14.1 (2)(2) 63,363.3 60,560.5 57,657.6 52,752.7 47,147.1 100100 8888 29,629.6 4,14.1 (3)(3) 59,859.8 56,256.2 5757 47,847.8 42,242.2 100100 5050 35,835.8 2,72.7 (4)(4) 53,453.4 100100 24,424.4

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (2)

1 2 haltende einzuengende Lösung als »Speiselösung« und Patentansprüche: , die nach dem Konzentrierungsverfahren erhaltene eingeengte Lösung als »Produktlösung« bezeichnet.1 2 containing solution to be concentrated as “feed solution” and claims:, the concentrated solution obtained after the concentration process is referred to as “product solution”. 1. Verfahren zum Einengen von Lösungen durch Beim Einengen von Lösungen durch inverse Osinverse Osmose, dadurch gekennze ich- 5 mose wird die Spe.selösung mit einer semipermeablen net, daß die Ausgangslösung in einer ersten Membran in Kontakt gebracht, d. h. mit einer Mem-Stufe unter Verwendung einer Membran, die bran, die für Wasser durchlässig, aber für irgendpraktisch nur das reine Lösungsmittel passieren welche gelösten Bestandteile wie Zucker, organische läßt, teil konzentriert wird, und daß von der dabei Ester und E.sktrolyte praktisch undurchlässig ist, und erhaltenen teilkonzentrierten Lösung weiteres Lö- io es wird dann auf die Speiselösung ein Druck aussungsmittel in einer zweiten Stufe unter Verwen- geübt, der höher ist als der osmotische Druck. Auf dung einer weiteren Membran abgetrennt wird, diese Weise wird relativ reines Wasser durch die die außer dem Lösungsmittel eine gewisse Menge Membran hindurch von der Lösung abgetrennt, und an Gelöstem hindurchläßt, und daß die in der die an Gelöstem angereicherte Lösung bleibt auf der zweiten Stufe auf der Hochdruckseite der Membran 15 Speiselösungsseite der Membran zurück. (Dabei anfallende Lösung als Produktlösung gesammelt, können selbstverständlich auch von Wasser verwahrend die auf der Niederdruckseite dieser schiedene Lösungsmittel durch inverse Osmose in Membran anfallende verdünnte Lösung verworfen einem Konzentrierverfahren abgetrennt werden.)
oder zur Ausgangslösung zurückgeführt wird. Bei der industriellen Anwendung der inversen
1. Method for concentrating solutions by concentrating solutions by inverse osinverse osmosis, thereby marked ich- 5 mose, the Spe.selösung is with a semipermeable net that the starting solution is brought into contact in a first membrane, ie with a meme stage using a membrane that is permeable to water, but for practically only the pure solvent which allows dissolved constituents such as sugar and organic to pass through, is partially concentrated, and from which esters and electrolytes are practically impermeable and obtained partially concentrated solution further solution a pressure means is then applied to the feed solution in a second stage, which is higher than the osmotic pressure. When another membrane is separated, this way relatively pure water is separated from the solution through which the membrane apart from the solvent a certain amount of the membrane lets through, and that in which the solution enriched in the solution remains on the second stage on the high pressure side of the membrane 15 back feed side of the membrane. (The resulting solution, collected as a product solution, can of course also be separated from the water by means of a concentration process, while the diluted solution arising on the low-pressure side of these different solvents through reverse osmosis in the membrane can be discarded.)
or is returned to the starting solution. In the industrial application of the inverse
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- ao Osmose zum Einengen von Lösungen zur Gewinnung zeichnet, daß der Arbeitsdruck in der ersten und von Konzentraten trifft man nun auf ernsthafte zweiten Stufe jeweils größer als Rhi ist, wobei Schwierigkeiten. Eine konzentrierte Produkt'ösung R das Rejektionsverhältni·, der jeweiligen Mem- hat üblicherwese einen recht hohen osmotischen bran und π der osmotische Druck der zur Mem- Druck, und zur Erzielung konzentrierter Produkte bran geführten Lösung ist. 35 müssen daher sehr hohe, über dem osmotischen Druck2. The method according to claim 1, characterized in that the working pressure in the first and of concentrates is greater than Rhi , in each case greater than Rhi, in each case greater than Rhi, with difficulties. A concentrated product solution R is the rejection ratio of the respective mem- brane usually has a very high osmotic branch and π is the osmotic pressure of the solution used to produce the mem- brane pressure and to achieve concentrated products. 35 must therefore be very high, above the osmotic pressure der Produktlösung liegende hydrostatische Drückehydrostatic pressures lying in the product solution angewandt werden. Wenn man nun die derzeit verfügbaren ■/lembranen derart hohen Drücken aussetzt, unterliegen sie rasch einer Verdichtung und ihrecan be applied. If the currently available membranes are exposed to such high pressures, they are quickly subject to compression and theirs Die Erfindung betrifft ?in Verfahren zum Einengen 3° Permeabilität nimmt ab. Diese Verdichtung der Mem-The invention relates to a method for concentration 3 ° permeability decreases. This compression of the mem- von Lösungen durch inverse Os lose. branen verringert ihre Lebensdauer und beeinflußtof solutions through inverse Os lose. Burning reduces their lifespan and affects Zum Einengen von Lösungen sind unterschiedliche beträchtlich die Kosten des Verfahrens, wenn einFor narrowing down solutions, the cost of the process if a different is considerable Verfahren bekannt, wie das Abdampfen des Lösungs- häufiger Ersatz der Membranen notwendig wird,Process known, such as the evaporation of the solution, more frequent replacement of the membranes is necessary, mittels in der Wärme oder im Vakuum oder dessen Ein weiteres Problem sind die Anlagekosten für dasby means of in the heat or in the vacuum or its. Another problem is the investment costs for the Ausfrieren und Abtrennen in kristallisierter Form. 35 gesamte System, das für hohl. Drücke ausgelegtFreezing out and separation in crystallized form. 35 entire system that for hollow. Pressures designed Derartige Verfahren sind jedoch nicht voll befriedi- werden muß.However, such processes are not entirely satisfactory. gend, da zur Entfernung des Lösungsmittels ein Es wurde daher laufend versucht, eine auf dengend, since to remove the solvent, an attempt has therefore been made to use one on the Phasenwechsel herbeigeführt werden muß, was die Prinzipien der inversen Osmose basierende Verfahrens-Phase change must be brought about, which the principles of inverse osmosis-based process dafür benötigten Anlagen oft kompliziert und das weise zu finden, nach der eingeengte Lösungen beiThe systems required for this are often complicated and wise to find the narrow solutions Verfahren teuer macht. Weiter wurden bei diesen 40 verminderten hydrostatischen Drücken wirtschaftlichMakes procedure expensive. Further, at these 40 decreased hydrostatic pressures became economical Verfahren bisweilen wertvolle Bestandteile der zu erzeugt werden können, die also eine erfolgreicheProcess sometimes valuable components of which can be generated, which is therefore a successful one konzentrierenden Lösungen verloren und/oder zer- Anwendung kommerziell verfügbarer Membranen undconcentrating solutions lost and / or decomposed using commercially available membranes and setzt. weniger kostspieliger Anlagen ermöglicht.puts. less expensive systems. In letzter Zeit wurde versucht, eine Verbesserung Gemäß der Erfindung wird nun ein Verfahren zum durch Anwendung der inversen Osmose zu schaffen. 4ί Einengen einer Speiselösung durch inverse Osmose Die Prinzipien der inversen Osmose können kurz vorgesehen, bei dem eine Froduktlösung erhalten folgendermaßen zusammengefaßt werden: Wenn eine wird, deren osmotischer Druck höher ist als die Lösung und reines Wasser durch eine für das Wasser Summe aus dem höchsten auf die Speiselösung ausdurchlässige Barriere (Membran) voneinander ge- geübten hydrostatischen Arbeitsdruck und dem osmotrennt werden, tritt ein Energiegradient auf, der 50 tischen Druck der durch die für inverse Osmose bewirkt, daß das Wasser durch die Membran hin- verwendeten Membranen hindurchgehenden Lösung, durch zur Lösung hinwandert. Der hydraulischen die beseitigt bzw. weggeschafft wird. Durch die Strömung des Wassers kann ein wirksamer Druck Erfindung werden auch die Flüssigkeitsströme «oluzugeordnet werden, der proportional zur Konzen- menmäßig auf ein Minimum reduziert, so daß titration der Lösung ist und »osmotischer Druck der 55 die Erzeugung eines gewünschten Produktvolumens Lösung« genannt wird. Die hydraulische Strömung pro Tag nur eine relativ kleine Membranfläche erforkann mithin durch Erhöhung des auf die Lösung derlich ist.An improvement has recently been sought. According to the invention, there is now a method for by using reverse osmosis. 4ί Concentration of a feed solution by reverse osmosis The principles of reverse osmosis can be briefly provided in which a product solution is obtained can be summarized as follows: If one becomes whose osmotic pressure is higher than that Solution and pure water through a permeable for the water sum from the highest to the feed solution Barrier (membrane) from each other practiced hydrostatic working pressure and the osmotrnt an energy gradient occurs, the 50 table pressure of that for reverse osmosis causes the water to pass through the membrane used membranes, wanders through to the solution. The hydraulic one that is eliminated or removed. Through the The flow of water can be an effective pressure which is proportional to the concentration reduced to a minimum, so that titration of the solution and the osmotic pressure of the 55 is the generation of a desired product volume Solution «is called. The hydraulic flow can only require a relatively small membrane area per day therefore by increasing the on the solution is derlich. ausgeübten Druckes verlangsamt werden. Wenn der Die Erfindung besteht darin, daß die Ausgangshydrostatische Druck der Lösung gleich dem osmo- lösung in einer ersten Stufe unter Verwendung einer tischen Druck ist, tritt keine Flüssigkeitsströmung 60 Membran, die praktisch nur das reine Lösungsmittel auf und wenn der hydrostatische Druck höher ist passieren läßt, teilkonzentriert wird, und daß von der als der osmotische Druck, kehrt sich die Strömungs- dabei erhaltenen teilkonzentrierten Lösung weiteres richtung um und es tritt nun Wasser von der Lösung Lösungsmittel in einer zweiten Stufe unter Verwendurch die Trennmembran zur Frischwasserseite hin dung einer weiteren Membran abgetrennt wird, die über. Dieser letztere Vorgang wird als inverse Osmose 65 außer dem Lösungsmittel eine gewisse Menge an bezeichnet. Gelöstem hindurchläßt, und daß die in der zweiten In der nachfolgenden Beschreibung und den An- Stufe auf der Hochdruckseite der Membran anfalspriichen wird die Lösungsmittel und Gelöstes ent- !ende Lösung als Produktlösung gesammelt, währendapplied pressure can be slowed down. If the The invention consists in that the output hydrostatic Pressure of the solution equal to the osmotic solution in a first stage using a table pressure, no liquid flow occurs 60 membrane, which is practically only the pure solvent on and when the hydrostatic pressure is higher lets pass, is partially concentrated, and that of the than the osmotic pressure, the flow of the partially concentrated solution obtained is further reversed direction and it now passes water from the solution solvent in a second stage using the separating membrane on the fresh water side is separated from another membrane, which over. This latter process is called inverse osmosis 65 besides the solvent a certain amount of it designated. Lets dissolved solute through, and that those in the second In the description below and the on stage start on the high pressure side of the membrane the solvent and solute resulting solution is collected as a product solution while
DE19702046055 1969-10-07 1970-09-17 Process for concentrating solutions by reverse osmosis Expired DE2046055C (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IL31953A IL31953A (en) 1969-04-04 1969-04-04 Method for the concentration of solutions by reverse osmosis and an apparatus for the performance of said method
US864309A US3617550A (en) 1969-04-04 1969-10-07 Method and apparatus for the concentration of solutions
US86430969 1969-10-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2046055A1 DE2046055A1 (en) 1971-04-22
DE2046055C true DE2046055C (en) 1973-03-08

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69123644T2 (en) Method and device with a reverse osmosis membrane for concentrating a solution
DE69009281T2 (en) Separation systems with hybrid membrane.
DD267914A5 (en) METHOD AND DEVICE FOR TREATING FLUIDS BY MEANS OF MEMBRANE FILTER
DE2321168A1 (en) DEVICE FOR SEPARATING TOXIC SUBSTANCES FROM BODY FLUIDS, IN PARTICULAR FOR USE AS ARTIFICIAL KIDNEY
DE69022128T2 (en) Concentration of a solution by reverse osmosis.
DE2633068A1 (en) METHOD OF TREATING ANTHOCYAN EXTRACTS
DE2739335B2 (en) Process for obtaining germ-free and particle-free water for medical injections and for technical purposes
DE1150656B (en) Continuous multi-chamber electrodialysis of aqueous electrolyte solutions using ion-selective membranes
CH676676A5 (en)
DE3016306A1 (en) REVERSE OSMOSIS DEVICE
AT508549A4 (en) METHOD AND DEVICE FOR CONCENTRATING MATERIAL SOLUTIONS
EP0938267A1 (en) Method of processing, in particular concentrating, fruit and/or vegetable juice and arrangement for carrying out this method
EP0095170B2 (en) Process for obtaining cellular respiration stimulation-active substances from calves&#39; blood
DE2846502A1 (en) PROCESS FOR THE EXTRACTION OF LACTOSE FROM WHEY
DE60202481T2 (en) METHOD AND APPARATUS FOR SEPARATING UNWANTED SUBSTANCES OF LIQUID FOODSTUFFS, IN PARTICULAR WINE
DE2254860B2 (en) Method and device for the ultrafiltration of liquids containing microorganisms, macromolecules or other small solid particles
DE2050917A1 (en) PROCESS AND DEVICE FOR DEACUIFICATION
DE2046055C (en) Process for concentrating solutions by reverse osmosis
DE852242C (en) Dialysis device
DE2807339A1 (en) METHOD OF TREATMENT OF AN ACID HYDROLYZATE FROM VEGETABLE MATERIALS
EP3597045A1 (en) Process for the production of sweet whey
DE2046055B (en) Process for concentrating solutions by reverse osmosis
DE60032999T2 (en) Method for concentrating catechin solutions by means of membranes
EP0874682B1 (en) Process for desalinating water and a suitable device
DE1517577C3 (en) Method and device for the production of fresh water from sea water or salty solutions