DE2209116C3 - Vorrichtung zur umgekehrten Osmose oder Ultrafiltration - Google Patents

Description

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Einlage besteht, einer weiteren Membran, einer zweiten anderen einen grolien Aufwand für die Umlenkplaiie, Leitplatte und einer weiteren Abdeckplatte. Auch bei da diese eine entsprechende mechanische Festigkeit dieser bekannten Anordnung ist für eine Kammer ein aufweisen muß. Bei der erfindungsgemäßen Austeilung ganzer Plattenstapel erforderlich, so daß die bekannte der Filtrationseinheit in Untergruppen erfolgt die UmVorrichtung kompliziert im Aufbau und der Montage ist 5 lenkung der Flüssigkeitsströmung nicht in der Umlenk- und einen relativ großen Raumbedarf im Verhältnis zur platte selbst, sondern durch die Umlenkplatte wird die verfügbaren Membranfläche hat an einer Seite der vorhergehenden Untergruppe austre-

Bei der aus der US-PS 34 12 865 bekannten Vorrich- tende Flüssigkeit an der gleichen Seite des Querschnitts

tung ist jeder Membran ein eigener Abführraum für das der Filtrationseinheit in die folgende Untergruppe ein-

Permeat zugeordnet, während bei der aus der DE-OS 10 geleitet und fließt in dieser im Gegenstrom. Durch diese

19 64 635 bekannten Vorrichtung jeweils zwei Membra- erfindungsgemäße Anordnung wird ein sehr einfacher

nen mit einem gemeinsamen Abführraum in Verbiß- Aufbau und eine erhebliche Platzeinsparung möglich, da

dung stehen. Dadurch kann bei an den einzelnen Mem- die Umlenkplatten sehr dünne Platten sein können, die

branen ungleichen Druckverhältnissen eine Beeinträch- die Umlenkung dadurch bewirken, daß nur an einem

tigung der Wirkung auftreten. 15 Ende der Platte Durchlaßöffnungen vorgesehen sind.

Schließlich ist es aus der US-PS 34 94 469 bekannt, bei die mit den Durchlaßöffnungen auf der gleichen Seite einer Vorrichtung zur umgekehrten Osmose für die Er- der angrenzenden Platten fluchten,
zeugung reinen Wassers aus Salinenwasser einen Stapel Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat u. a. den Voraus beidseitig mit Membranen versehenen Platten vor- teil, daß sie aus einem beliebigen Material, insbesondere zusehen, wobei zwischen gegenüberliegenden Membra- 20 auch Kunststoff mit Eigenschaften, die die Vorrichtung nen eine poröse Zwischenschicht zur Abstandhaltung für die Behandlung von medizinischen oder der Ernäh- und längs des Umfangs eine Abdichtung angeordnet ist rung dienenden Flüssigkeiten geeignet macht ermög-Der Stapel aus Platten und Membranen sowie Abdich- licht und mit relativ geringen Kosten herstellbar ist tung längs des Umfangs ist dabei verklebt so daß ein Auch kann bei praktisch gleicher Ausbildung der Plat-Austausch einer Membran praktisch nicht möglich ist 25 ten, insbesondere auch der Membranträgerplatten, die Im Bereich des Umfangs der Platten sind in deren den Vorrichtung für viele Zwecke verwendet werden.
Membranen zugekehrten Seiten Nuten ausgebildet Durch die bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch die das gereinigte Wasser auf dem Umfang des gegebene Möglichkeit bei Bruch einer Membran die Stapels austreten kana Dabei ist es nicht möglich, den Kammer abzuschalten und die übrige Vorrichtung wei-Bruch einer Membran festzustellen und diese außer Be- 30 ter zu betreiben, wird eine wesentlich größere Betriebstrieb zu setzen, ohne die gesamte Vorrichtung stillzuset- sicherheit erreicht,
zen. Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeich-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor- nungen an Ausführugnsbeispielen näher erläutert

richtung der eingangs angegebenen Art so auszubilden, F i g. 1 zeigt eine perspektivische Teilansicht einer

daß der Bruch einer Membran festgestellt und diese 35 Ausführungsform der Vorrichtung;

außer Betrieb gesetzt werden kann, ohne daß die Vor- F i g. 2 zeigt eine Membranträgerplatte B;

richtung stillgesetzt werden muß. . F i g. 3 zeigt die Membranträgerplatte B im Schnitt

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die entlang der Linie C-Cin F ig. 2;

Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst F i g. 4 zeigt ein Umlaufschema für die zu behandeln-Durch die Verbindung jeder Aussparung der Membran- 40 de Flüssigkeit und das Permeat in der Vorrichtung;
trägerplatten mit einer Austrittsleitung für das Permeat F i g. 5 zeigt in vergrößertem Maßstab eine Teilannach außen entfällt eine durch den Plattenstapel verlau- sieht der Membranträgerplatte;
fende Permeatsammelleitung, wobei durch die gespn- Fig.6 zeigt einen Dichtungsrahmen ]\ auf einer derten Austrittsleitung der Bruch einer einzelnen Mem- Membranträgerplatte B;

bran festgestellt werden kann. Dabei kann die Austritts- 45 F i g. 7 zeigt den Dichtungsrahmen J\ im Schnitt entleitung der der gebrochenen Membran zugeordneten lang der Linie L-L in F i g. 6;
Aussparung abgesperrt werden, so daß mit der Vorrich- , F i g. 8 ist ein Teilschnitt einer Untergruppe;
tung weitergearbeitet werden kann und diese zum Aus- F i g. 9 zeigt eine Abwandlungsform einer Membrantauschen der beschädigten Membran nicht stillgesetzt trägerplatte;
werden muß. 50 F i g. 10 ist ein Schnitt entlang der Linie M-M der in

Durch eine Einrichtung zur Abstandshalterung zwi- F i g. 9 dargestellten Platte; und

sehen den einander gegenüberliegenden Membranen F i g. 11 ist ein Teilschnitt einer Untergruppe, die

ergibt sich bei hoher Durchflußgeschwindigkeit nur ein Membranträgerplatten gemäß F i g. 9 aufweist

geringer Druckabfall, so daß insgesamt eine hohe Effek- Die Hauptelemente einer erfindungsgemäßen Vor-

tivität der Vorrichtung erreicht wird. 55 richtung sind in F i g. 1 dargestellt Die Vorrichtung um-

Vorzugsweise Weiterbildungen des Gegenstandes faßt einen Stützrahmen P, der mit Führungsstangen 1,

der Erfindung sjnd in den Ansprüchen 2—4 gekenn- zwei Endplatten E, einer beliebigen Anzahl von Mem-

zeichnet. branträgerplatten B und Umlenkplatten Fversehen ist

Um die Berührungszeit der Flüssigkeit mit Membran- Die Platten werden mit Hilfe von Zugstäben 2 zu

flächen zu vergrößern, ist es zwar bekannt (AT-PS 60 einer Anordnung eingespannt. Je eine bestimmte An-

8 790, DErPS 30 487, Jean de Clerck »Lehrbuch der zahl von Membranträgerplatten sind zu Untergruppen

Brauerei«, Band 1.2. Auflage 1964, Seite 691) die Filtra- zusammengefaßt wobei jede dieser Untergruppen

tionseinheit durch Umlenkplatten in Untergruppen auf- durch eine Endplatte E und eine Umlenkplatte F oder

zuteilen. Bei diesen bekannten Vorrichtungen erfolgt durch zwei Umlenkplatten begrenzt wird. Dichtungs-

die Umlenkung der Flüssigkeit bzw. des Permeats je- 65 rahmen /oder J,, die später näher beschrieben werden,

doch in der Umlenkplatte selbst Dies erfordert einmal trennen die Platten der jeweiligen Untergruppen,

eine relativ dicke Umlenkplatte, da die Umlenkkanäle Die Platten B liegen zwischen einer Endplatte E und

im Inneren der Platte angeordnet sein müssen, und zum einer Umlenkplatte F, die mit nur einer länglichen Off-

nung 7 versehen ist. Alle Platten sind etwa rechteckig. Die Endplatte E ist an einer Führungseinrichtung befestigt, die durch die Stangen 1 gebildet wird, die die Platten B mit Hilfe von Schlitzen in diesen Platten halten. Die Endplatte E weist eine Einlaß- oder Auslaßöffnung 6 für die zu behandelnde Flüssigkeit auf. Die Zugstangen 2 verlaufen durch Löcher 3 in den Endplatten E und durch Löcher 4 in den Umlenkplatten F. Diese Zugstangen 2 dienen zum Einspanen des Plattenstapels. Die Einspannkraft kann auf die Endplatten F, durch U-Profi-Ie 5 verteilt werden.

Eine vollständige Vorrichtung umfaßt im allgemeinen zwei gleiche Endplatten fund eine Umlenkplatte Fweniger, als Untergruppen vorgesehen sind.

Die Untergruppen werden miteinander in Reihe angeordnet, ohne daß ein äußerer Anschluß vorgesehen ist

Die F i g. 2 und 3 zeigen eine Membranträgerplatte B im einzelnen. Diese Platte weise obere und untere Schlitze bzw. Ausparungen 13,14 auf.

Die Membranträgerplatte B weist zwei längliche Öffnungen 15 und 16 auf, die dem Zu- und Abführen der zu behandelnden Flüssigkeit dienen. Sie weist außerdem auf jeder Oberfläche Längsränder 17 und 18 und Querränder 19 und 20 auf, die ein Rechteck umfassen, durch das die Dichtungsrahmen, die später beschrieben werden, gehalten werden, wenn der Stapel eingespannt, und die Vorrichtung unter Druck gesetzt wird. Auf jeder der gegenüberliegenden Oberfläche der Membranträgerplatten B ist eine schalenförmige Aussparung 21, 22 vorgesehen. Jede Aussparung nimmt eine Anordnung zum Abstützen der Membran auf, die später genauer beschrieben werden soll. Jede dieser Aussparungen 21, 22 steht mit Austrittsleitungen 23,24 auf der einen bzw. 25 auf der gegenüberliegenden Oberfläche für das Permeat in Verbindung.

Zwischen jeder Membranträgerplatte B ist ein Dichtungsrahmen /vorgesehen.

Jede Membranträgerplatte B weist im Inneren der Aussparungen 21, 22 eine Stützeinrichtung für die Membran auf. Diese Stützeinrichtung im Inneren der Aussparung 21 baut sich vom Boden nach außen auf durch ein Gitter 31, eine poröse Platte 32 und ein Filterpapier 33, auf welchem eine Membran 34 aufliegt, wobei die Dicke dieser Abstützeinrichtung etwa der Tiefe der Aussparung entspricht Der Dichtungsrahmen /liegt gegen die Membran in der in F i g. 5 gezeigten Stellung an.

Das Gitter 31 kann beispielsweise ein Gitter aus zwei Bahnen aus gekreuzten, wärmeverbundenen Polyäthylenfäden sein. Die poröse Platte 32 kann beispielsweise aus Polyäthylen bestehen, das gesintert oder von einer Vielzahl von Kanälen durchdrungen ist

Damit eine zerstörte Membran leicht ersetzt werden kann, ist es vorteilhaft die verschiedenen Elemente der Membranstützung auf folgende Art zusammenzufügen und anzuordnen, während die Platte waagerecht liegt

Man legt auf den Boden der Aussparung 21 das Gitter 31 und darauf die poröse Platte 32, deren Abmessungen der Aussparung entsprechen, wobei die Dicke dieser beiden Elemente etwa so groß wie die Tiefe der Aussparung 21 ist Diese beiden Elemente werden befestigt indem ein Klebeband H (F i g. 5) z. T. auf der porösen Platte und z. T. auf dem glatten Bereich der Membranträgerplatte selbst so aufgebracht wird, daß das Band die Aussparung umgibt Das Klebeband H liegt auf der Platte in einer Fläche auf, die etwa der Größe des mit 35 bezeichneten Bereiches entspricht der zwischen den Öffnungen 15 und 16 und dem Rand der Aussparung 21 liegt. Durch dieses Band sind das Gitter 31 und die poröse Platte 32 fest mit der Platte B verbunden.

Nunmehr wird auf die poröse Platte das Filterpapier 33 aufgelegt, dessen Abmessungen denjenigen der Aussparung entsprechen. Dieses Filterpapier wird durch die Membran 34 abgedeckt, deren Abmessungen etwas größer als diejenigen der Aussparung sind. Nunmehr wird auf die Membran 34 der Dichtungsrahmen / aufgebracht, nachdem dieser zuvor auf der der Membran

ίο zugewandten Seite mit zweckmäßigerweise nicht härtenden Klebstoff beschichtet wurde.

Auf diese Art sind die Membran mit der Abstützung und die Dichtung fest mit der Membranträgerplatte verbunden und können mit dieser leicht als Einheit gehandhabt werden.

Bei diesem Aufbau ist es möglich, im Falle des Bruches der Membran den Dichtungsrahmen /, die Membran 34 und das Filterpapier 33 zu entnehmen, ohne das Gitter 31 und die poröse Platte 32 zu entfernen.

F i g. 4 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung mit drei Untergruppen Si, S₂ und S3, die untereinander in Reihe verbunden sind, und die zwei Endplatten fund zwei Umlenkplatten Fumfassen. Die Umlenkplatten F stimmen mit denjenigen der F i g. 1 überein,

wobei die Öffnung 7 dieser Platten in der Achse der Öffnungen 15 oder 16 der Membranträgerplatten B liegt. Die gestrichelte, mit Pfeilen versehene Linie gibt den Umlauf der zu behandelnden Flüssigkeit von einer Untergruppe zur nächsten wieder, während die Pfeile

am unteren Rand jeder Untergruppe den Austritt des Permeats kennzeichnen.

Zweckmäßig wird die Dicke der Flüssigkeitsschicht, die sich in Berührung mit der Membran befindet, dadurch bestimmt daß ein Dichtungsrahmen / mit einer Dicke ausgewählt wird, die den gewünschten Zwischenraum zwischen den Membranen festlegt

Wie oben bereits ausgeführt wurde, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung lediglich Membranträgerplatten B auf, die voneinander durch Dichtungsrahmen

/1 getrennt sind, wobei nebeneinanderliegende Membranträgerpiatten Untergruppen bilden können, die durch Umlenkplatten Fgetrennt sind.

Die Membranabstützung in jeder Aussparung der Membranträgerplatten B sowie die Montage der Membranen sind dieselben wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen. In jedem Fall wird hier aber die Membran, beispielsweise durch Kleben mit einem Klebeband, in den querliegenden Bereichen 35 der Platte befestigt (F i g. 6), da diese Bereiche nicht mehr durch den

Dichtungsrahmen /1 gegen die Membranträgerplatte angedrückt werden.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform können die Membranträgerplatten die in Fig.9 und 10 dargestellte Form aufweisen. Bei diesen Platten befinden sich die Längsränder 17 und 18 und die Querränder 19 und 20 (F i g. 6) nur auf einer Seite jeder Platte. Die Montage einer Untergruppe mit diesen Platten ist in F i g. 11 beispielshalber dargestellt

In einigen Fällen ist es ferner möglich, das Papierfilter 33 fortzulassen, wenn die Oberfläche der Platte 32 ausreichend glatt ist und keine Gefahr besteht daß die Membran 34 zerstört wird. Die Form der Platte B. die in Berührung mit den Platten F. oder Fliegt kann vereinfacht werden, da sie keine aktive Oberfläche braucht

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2 einerseits eine gute Abstützung der Membranen sicher- Patentansprüche: zustellen, und andererseits einen Durchfluß der Flüssig keit und des Permeats mit möglichst geringem Wider-

1. Vorrichtung zur umgekehrten Osmose oder Ul- stand zu ermöglichen.

trafiltration 5 Es ist eine Vorrichtung bekannt (DE-Gbm 70 22 655),

die zwischen den Platten des Stapels eingespannte

a) mit ebenen, semipermeablen Membranen, Membranen aufweist, wobei die Platten in einem mittle-

b) die mit dazwischenliegenden Platten einen Sta- ren Bereich beidseits eine Anordnung zum Abstützen pel ebener Elemente bilden, der Membran aufweisen, die eine Ableitung des Perme-

c) die durch Klemmeinrichtungen zusammenge- io ats ermöglicht, und wobei abwechselnd Platten zum Leihalten und ten der zu behandelnden Flüssigkeit und Platten zum

d) zwischen zwei Endplatten eingespannt sind, Ableiten des Permeats vorgesehen sind. An gegenüber-

e) die Ein- und Auslaßöffnungen für die zu behan- liegenden Enden der Membranen und Platten sind delnde Flüssigkeit aufweisen, Durchlaßöffnungen für die zu behandelnde Flüssigkeit

f) mit Durchlaßöffnungen an den gegenüberlie- 15 und das abzuführende Permeat vorgesehen, die im Stagenden Seiten der Platten, die so angeordnet pel bis zu einer der Endplatten durchgehende Kanäle sind, daß sich durch den Stapel durchgehende bilden.

Kanäle für die Zu- und Ableitung der zu behan- Bei dieser bekannten Anordnung sind einmal, um den

delnden Flüssigkeit ergeben, und Strömungswiderstand der zu behandelnden Flüssigkeit

g) mit einer schaJenförmigen Aussparung beider- 20 entsprechend gering zu halten, die Platten für die zu seits jeder Platte, behandelnde Flüssigkeit einerseits und für das Permeat

h) wobei in jeder schalenförmigen Aussparung ei- andererseits unterschiedlich angeordnet und jeder Platne Anordnung zum Abstützen der Membran te ist nur eine Membran zugeordnet. Dadurch wird dievorgesehen ist und auf jeder Aussparung eine se Vorrichtung in ihrem Aufbau kompliziert und aufMembran abdichtend aufliegt, wobei jede Aus- 25 wendig und hat nur eine geringe Austauschfläche. Da sparung zum Sammeln des Permeats an jeder das Permeat durch eine durch alle Platten fehende Sam-Membranträgerplatte mit einer nach außen melleitung abgeführt wird, wird nicht nur der Abströmmündenden Austrittsleitung für das Permeat widerstand erhöht, sondern es kann beim Bruch einer versehen ist, und Membran diese nicht allein außer Wirkung gesetzt wer-

i) mit einer parallelen Strömungsrichtung entlang 30 den.

benachbarter Membranen, Eine weitere bekannte Vorrichtung (US-PS

35 01 010) besteht aus einem Stapel von Membranträ-

dadurch gekennzeichnet, gerplatten, die eine Aussparung haben, in deren jeder

eine Anordnung zum Abstützen der Membran vorgese-

j) daß bei zwei aufeinanderfolgenden Platten zwei 35 hen ist, wobei der Plattenstapel in einem Gehäuse so

Membranen (34) einander gegenüberliegen, angeordnet ist, daß die Spalten zwischen den einzelnen

und Platten in einer Richtung und die schalenförmigen Aus-

k) daß die jeder Membran (34) zugeordnete Aus- sparungen in der anderen Richtung durchströmt wer-

trittsleitung (23, 24, 25) individuell kontrollier- den. Daraus ergibt sich eine sich kreuzende Strömung,

bar ist. 40 wodurch die Wirkung der Osmose und der Ultrafiltration vermindert wird. Durch die Anordnung des Stapels

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- in einem Gehäuse wird die Gesamtanordnung relativ zeichnet, daß die Membranträgerplatten (B) etwa aufwendig, und es entfällt die Möglichkeit einzelne rechtwinklig ausgebildet sind und länglich ausgebil- Membranen stillzusetzen. Außerdem besteht durch die dete Durchlaßöffnungen (15, 16) für die zu behan- 45 Zuführung in das Gehäuse an einer Stelle die Gefahr delnde Flüssigkeit aufweisen. eines Druckabfalls von der Zuführstelle zu den am ent-

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, ferntest liegenden Membranträgerplatten, wodurch eidadurch gekennzeichnet, daß die Membranträger- ne ungleichförmige Durchströmung des Plattenstapels platten (B) durch Dichtungsrahmen (J\) in Abstand auftreten kann.

gehalten sind. 50 Bei einer bekannten Vorrichtung (US-PS 34 12 865)

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn- bilden zwei gegeneinander gerichtete Membranstützzeichnet, daß jede Membranträgerplatte (B) wenig- platten einen Hohlraum zwischen sich, in welchem die stens an einer ihrer Flächen Längsränder (17,18) und Membran liegt. Der Zuführdruck der Flüssigkeit legt die Querränder (19, 20) zur Aufnahme des Dichtungs- Membranen gegen die Oberfläche der Membranstützrahmens (J\) aufweist. 55 platten, die durch Auflage von porösen Platten oder

durch ein entsprechendes Muster, z. B. Rippen, so ausgebildet sind, daß das durch die Membran gehende Per-

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur umge- meat zwischen der Membran und der Membranstütz-

kehrten Osmose oder Ultrafiltration mit semipermeab- platte abgeführt werden kann. Bei dieser bekannten

len Membranen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 60 Vorrichtung sind für jede Kammer zwei Platten erfor-

1. derlich. Die Anordnung ist daher sehr aufwendig.

Derartige Trennvorrichtungen mit semipermeablen Bei einer anderen bekannten Vorrichtung (DE-OS Membranen werden für unterschiedliche Arbeiten, wie 19 64 635) besteht jede Kammer aus einem Stapel von Konzentration, Reinigen durch Filtration, Hyperfiltra- Platten, angefangen mit einer Deckplatte, gefolgt von tion, umgekehrter Osmose, Ultrafiltration od. dgl. ver- 65 einer Leitplatte, die Ausschnitte entsprechend der gewendet. Ein allgemeines Problem bei derartigen Vor- wünschten Strömung der Flüssigkeit aufweist, der darrichtungen ist es, eine möglichst große Membranfläche auf liegenden Membranstützplatte, die aus einem Rahin möglichst engem Raum unterzubringen, und dabei men und einer diesen Rahmen ausfüllenden porösen