DE2262918A1 - Reversosmoseeinrichtung - Google Patents
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Description
K 2193 FP-Dr.Kn-df 19. Dezember 1972
Beschreibung zur Anmeldung der
KALLE AKTIENGESELLSCHAFT Wiesbaden-Biebrich
für ein Patent 'auf
Reversosmoseexnrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Reversosmose bzw. Ultrafiltration zur Abscheidung einzelner Komponenten aus Flüssigkeiten oder
Gasen mit Hilfe von semipermeablen Membranen.
Einrichtungen zur Reversosnose bzw. Ultrafiltration,
auch Module genannt, sind in zahlreichen Ausführungsformen bekannt. Sie dienen der selektiven !Trennung»
vorzugsweise der Aufbereitung von Salz* oder Brack·*
wasser oder zum Behandeln von Blut, Molke, Parbstoffsuspensionen,
Kunststoffdispersionen u.a.
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ßAD
Eine Gruppe betrifft die sogenannten Lamellenmodule, wie sie z.B. in der DT-OS 1 642 8o8 beschrieben sind.
Dort werden beschichtete poröse Platten als ebene Lamellen in winkligen Gehäusen oder um einen Kern
gewickelt und in einem quadratischen Körper oder einem Rohr untergebracht. Der Nachteil dieser Module
ist darin zu sehen, daß sie hohe Strömungsgeschwindigkeiten nur bei sehr hohem Durchsatz zulassen.
Eine weitere Gruppe sind die sogenannten Spiralmembranen, wie sie z.B. in der DT-AS 1 517 915 oder der
DT-OS 1 142 420 offenbart sind.
Dabei werden üblicherweise Plachmembranen mit zwischengelegtem
ableitfähigem Material spiralig um ein Rohr gewickelt, wobei die Plachmembranen verklebt werden.
Der erhebliche Nachteil der Module liegt darin, daß ein hoher Druckabfall an der Piltrationsgrenze auftritt, daß
Undefinierte Strömungsverhältnisse auftreten und daß sie
infolge der engen Spalte für zu Ablagerung neigende Medien nicht geeignet sind.
In der DT-OS 1 805 590 ist eine andere Gruppe von Modulen, nämlich die sogenannten Schlauchmodule beschrieben.
Hierbei ist eine Einzelmembran auf einem porösen Sttitz-
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rohr direkt aufgebracht, wobei üblicherweise die Umlenkung des zu trennenden Mediums in Hauben erfolgt.
Der Nachteil dieser Ausfuhrungsform besteht in der - ·
aufwendigen Bauart und vor allem auch darin, daß' sie1 nur eine niedrige Packungsdichte (Membranfläche/Apparaturvolumen)
aufweist.
Es stellte sich somit die Aufgabe,einen Modul zu entwickeln,
der sowohl eine hohe Packungsdichte als auch günstige und definierte Strömungsverhältnisse und einen
genügend großen freien .Strömungsquerschnitt aufweist.
Weiterhin soll der Modul bei kleinen Durchsatzmengen hohe
Strömungsgeschwindigkeiten erlauben, eine kleine Spalthöhe besitzen und vor allem technisch einfach aufgebaut
sein. ' ; "■·-""■ - ■ :' '■· ■" ■■-.;■ - · ■ ■
Gelöst wird die vorstehend genannte Aufgabe durch eine
Einrichtung zur ReVersosmose, bestehend aus semipermeablen
Membranen und mit diesen in Verbindung stehendem ableitfähigem Material, deren kennzeichnendes Merkmal darin
besteht, daß wenigstens eine Schlauchmembran in abgeflachter, bevorzugt stark abgeflachter Form 1 vorhanden ist^ die'
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wenigstens an den beiden Flachseiten mit dem ableitfähigen Material 2 in Berührung steht und der Anschluß 3 an das
zu trennende Material lediglich im Bereich des Flachschlauches angeordnet ist und an den abgerundeten Schlauchseiten
seitliche Abschlußwände 1Ia, 4b vorhanden sind.
Die Einrichtung besitzt, da die Schlauchmembranen in abgeflachter Form angeordnet sind, eine sehr hohe Packungsdichte,
wobei definierte Strömungsverhältnisse erhalten werden.Ebenfalls ist erwünschtermaßen ein großer freier
Strömungsquerschnitt vorhanden.
Unter abgeflachter Form der Schlauchmembran soll verstanden werden, daß die Schlauchmembranen bis auf einen - bevorzugt
kleinen - Spalt zusammengedrückt im Modul vorliegen, wie dies in den späteren Abbildungen dargestellt ist.
Im einfachsten Fall ist der Modul aus einer Schlauchmembran und zwei an deren flachen Seiten angebrachten Platten aus
ableitfähigem Material aufgebaut. Das nur im Bereich der Membran aufgegebene und zu trennende Material fließt axial
durch den Schlauch. Durch den dem Medium überlagerten statischen Druck erfolgt ein Duchtritt durch die Membranwände,
wodurch das Permeat über das ableitfähige Material
abfließt. Das Konzentrat wird am Ende der Schlauchmembran entnommen.
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Als ableitfähige Materialien sind an sich alle permeablen Stoffe zu gebrauchen, in der Praxis haben sich jedoch vor
allem Gewebe oder Gelege sowie aus Stapelfasern gepreßte Vliese, z.B. solche aus Polyestern, bewährt. Wegen ihrer
Druckfestigkeit werden auch Sinterplatten verwendet, z.B. solche aus YkA oder V2A, insbesondere jedoch aus Kunststoffen
wie Polyäthylen.
In bevorzugter Ausführung ist jedoch die Einrichtung derart aufgebaut, daß mehrere Schlauchmembranen nebeneinander-,
liegen, die durch ableitfähige" Materialien voneinander getrennt sind.
Hierdurch wird die effektive Mambranfläche erhe-blich erhöht
und trotzdem eine Kompaktbauweise eingehalten. In einfacherer Form wird jeder Schlauchmembran eine Zuleitung
zugeordnet. Das Permeat wird über die jeweils zugeordneten permeablen Schichten abgeleitet. Die seitlichen Abschlußwände
können aus undurchlässigen Materialien, z.B. Metallen oder Kunststoffen hergestellt sein, bevorzugt bestehen
sie jedoch ebenfalls aus ableitfähigem Material.
In weiterer Ausbildung der Einrichtung sind die ableitfähigen Schichten, die die Schlauchmembranen begrenzen und
stützen und die seitlichen Abschlußwände einstückig hergestellt. Hierbei ist wieder Sintermaterial, insbesondere
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aus Kunststoff, bevorzugt, da sich solche einstückigen, in
Form eines Käfigs ausgebildeten Teile besonders einfach herstellen lassen und somit keine undichten Stellen im
Modul auftreten können.
Bei den bisher geschilderten Einrichtungen fließt das Permeat frei ab und muß daher aufgefangen werden. In weiterer
Ausbildung der Erfindung ist deshalb vorgesehen, daß der Modul von einem Gehäuse umgeben ist, das das Permeat
aufnimmt und über einen Abfluß ableitet. Das Gehäuse, das rund oder eckig ausgebildet sein kann, besitzt zum Verschließen
weiterhin einen Gehäusedeckel und einen Gehäuseboden. In bevorzugter Ausführung sind die mit Einlaß
' für das zu trennende Medium bzw. Auslaß für das Konzentrat versehenen Gehäusedeckel und -boden trennbar mit dem
Gehäusemantel, z.B. durch Verschrauben, verbunden. Hierdurch läßt sich der eigentliche Modul leicht aus dem Gehäuse
entfernen, bzw. es lassen sich zur Erhöhung der Effektivität mehrere Einrichtungen miteinander zu einer
größeren Einheit verbinden.
Bei einer besonders bevorzugten Ausfuhrungsform ist bei
mehreren nebeneinanderliegenden Schlauchmembranen eine
Zwangsführung des zu trennenden Mediums durch die einzelnen Membranen vorgesehen. Hierzu bedient man sich Abschottungen,
die daa eingegebene Material umlenken, wodurch die Effekti-
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"" 7 "■
vität ebenfalls, infolge längerer Verweilzeit, erhöht •wird. Die Abschottungen, die bevorzugt jeweils nach einer
Schlauchlänge umlenken, sind vorzugsweise in dem Gehäusedeckel und -boden angeordnet.
In einer weiteren Ausbildungsform der Einrichtung sind im
Innern der Schläuche Turbulenzen erzeugende Einbauten, z.B. aus Spritzguß oder Streifen oder Netzen aus Metallen oder
Kunststoffen, angeordnet.' Hierdurch wird die Trennwirkung weiterhin erhöht.
Wenn auch die Erfindung nicht auf ein besonderes Anwendungsgebiet zur Trennung von Gasen oder Lösungen beschränkt ist,
so hat sie sich wegen der Kompaktbauweise besonders vorteilhaft z.B. bei der Wasseraufbereitung im Haushalt9 bei
der Blutaufbereitung, beim Eindicken von Lösungen, 2.B.
von Fruchtsäften u.a. technologischen Verfahren besonders bewährt. :
Die Erfindung wird nunmehr nochmals anhand der folgenden
Figuren näher erläutert, ohne daß jedoch eine Einschränkung
auf die hier gezeigten Ausführungsformen bestehen soll.
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In den Figuren bedeuten gleiche Ziffern gleiche Teile. Im einzelnen bedeuten:
| 1 | Schlauchmembran in abgeflachter Form |
| 2 | ableitfähiges Material |
| 3 | Einlaß für das zu trennende Medium |
| 3a | Auslaß für Konzentrat |
| 4a,b | seitliche Abschlußwände |
| 5 | Gehäusemantel |
| 5a | Gehäusedeckel |
| 5b | Gehäuseboden |
| 6 | Permeatauslaß |
| 7 | Abschottungen |
| 8 | Abführbohrungen |
| 9 | Nuten |
| 10 | Stirnplatten |
| 11,12 | ineinandergepreßte Formkörper |
| 13 | Dichtung |
| 14 | Turbulenzen erzeugende Einbauten |
| 15 | Spalt |
Fig. 1 zeigt im Schnitt in Seitenansicht die einfachste Ausführungsform der Einrichtung.
Zwischen den beiden Platten aus ableitfähigem Material 2
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befindet sich eine Schlauchmembran 1 in abgeflachter Form. Über den Einlaßstutzen 3 wird das zu trennende
Medium dem Modul zugeführt und über den Auslaßstutzen 3a das Konzentrat abgeführt. Das Konzentrat fließt über
die Platte 2 frei ab. .
Fig. 2 zeigt in Draufsicht eine der Pig. I entsprechende
Einrichtung mit den seitlichen Abschlußwänden 4a und 4b.
Diese können jedoch ebenfalls aus -able it fähigem Material
bestehen und mit den Teilen 2 bevorzugt einstückig ausgebildet sein.
Fig. 3 zeigt im Schnitt in Seitenansicht einen mit einem
Gehäuse umgebenen Modul.
Das Gehäuse besteht aus dem Gehäusemantel 5 und dem bevorzugt trennbar angeordneten Gehäusedeckel 5a und -boden
5b. Zwischen Gehäusemantel und den Teilen 2 befindet sich ein Spalt 15 zur Aufnahme des Permeats, das über den Auslaß
6 abfließt. Im Schlauch sind weiterhin die Turbulenzen erzeugenden
Einbauten 14 untergebracht.
Fig. 4 und 5 zeigen im Schnitt bzw. in Draufsicht eine bevorzugte Ausführungsform der Einrichtung.
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Das zu behandelnde Medium tritt bei 3 in die Einheit ein und durchströmt den zum Flachkanal geformten Membranschlauch 1.
Die Strömung wird von den mit Abschottungen 7 versehenen Hauben 5a, 5b umgelenkt und durchströmt jeweils den nächsten
Schlauchkanal in umgekehrter, axialer Richtung bis zum Austritt 3a. Durch den dem Medium überlagerten statischen
Druck gelangt das Permeat durch die feinen Poren der aktiven Membranschicht auf die Innenseite der Schläuche und wird
durch zwischengelegte ableitfähige Materialien 2 aufgenommen und gelangt durch Abführbohrungen 8 und eine oder
mehrere Ring- und Längsnuten 9 durch den Permeatstutzen 6 im Gehäusemantel 5 nach außen.
,Die Schläuche 1 sind in den Stirnplatten 10 verklebt. Die
axiale Distanzierung der Stirnplatten und die Fixierung der Teile 2, die gleichzeitig den Innendruck der Schläuche
aufnehmen, erfolgt durch zwei geteilte und ineinandergepaßte Formkörper 11 und 12, die vom Gehäusemantel 5 zusammengehalten
werden. Die Abdichtung des Druckraumes zum Permeatraum erfolgt durch zwischen den Flanschen eingespannte
O-Ringe 13.
In dieser Ausführungsform ist der die Außenteile 2 abschliessende
Mantel aus undurchlässigem Material, so daß die Permeatableitung über Bohrungen und Nuten vorgenommen werden muß.
Dieser Teil entfällt, wenn ein einstückiger Käfig, der die
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Schlauehmembranen enthält, verwendet wird, da über das ein
stückige Material der Abfluß des Permeats, ohne daß ein
zusairanenhaltendes Gehäuseteil vorhanden ist, vorgenommen wird. Die Einrichtung entspricht dann im Prinzip der in
Fig. 3 gezeigten.
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Claims (10)
1. Einrichtung zur Reversosmose, bestehend aus semipermeablen Membranen und mit diesen in Verbindung
stehendem ableitfähigem Material, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Schlauchmembran in
abgeflachter, bevorzugt stark abgeflachter Form (1), vorhanden ist, die wenigstens an den beiden Plachseiten
mit dem ableitfähigen Material (2) in Berührung steht und der Anschluß (3) an das zu trennende Material
lediglich im Bereich des Flachschlauches angeordnet ist und an den abgerundeten Schlauchseiten seitliche
Abschlußwände (4a, 4b) vorhanden sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Abschlußwände (4a, 4b) ebenfalls
aus ableitfähigem Material bestehen.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die in abgeflachter Form vorliegende Schlauchmembran
umgebende ableitfähige Material (2,4a, 4b) einstückig ausgebildet ist. . ■
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das ableitfähige Material gesintertes Material ist.
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5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das ableitfähige Material aus gesinterter Kunststoffmasse besteht.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5a dadurch
gekennzeichnet, daß der aus Schlauchmembran mit beidseitig angeordnetem ableitfähigem Material bestehende
Modul (1, 2.bzw. 1, 2, 4a, 4b) von-einem das Permeat
aufnehmenden Gehäuse, bestehend aus Gehäusemantel (5), Gehäusedeckel (5a) und Gehäuseboden (5b), umgeben und
ein Permeatabfluß (6) vorhanden ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusedeckel (5a) und/oder der Gehäuseboden
(5b) von dem Gehäusemantel (5) trennbar angeordnet ist.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7j dadurch
gekennzeichnet, daß bei mehreren nebeneinanderliegenden Schlauchmembranen (1) die beidseitig mit ableitfähigem
Material (2) in Berührung stehen nur je ein Anschluß (3, 3a) zum Einleiten für das zu trennende Material
bzw. zum Ableiten des Konzentrates;, vorhanden ist und
im Deckel (5a) und im Boden (5b) Abschottungen (7) zur Umlenkung des aufgegebenen Materials angeordnet sind.
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9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Module trennbar miteinander
verbunden sind.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß im Schlauchinnern Turbulenzen
erzeugende Einbauten (14) angeordnet sind.
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Leerseite
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| EP3894057A4 (de) * | 2018-12-11 | 2022-04-13 | Thetis Environmental Inc. | Flachfolienmembranfiltermodul mit zylindrischem gehäuse |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| IL43856A (en) | 1976-10-31 |
| FR2211270B3 (de) | 1976-10-15 |
| GB1463310A (en) | 1977-02-02 |
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| IL43856A0 (en) | 1974-03-14 |
| NL7316812A (de) | 1974-06-25 |
| FR2211270A1 (de) | 1974-07-19 |
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