DE25709C - Verfahren und Apparate zur Herstellung von Mikroroembratie - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE 30: Gesundheitspflege.

Diese Erfindung betrifft die Herstellung eines Mittels, durch dessen Anwendung es möglich wird, alle bis jetzt bekannten und wahrscheinlich überhaupt alle Mikro-Organismen aus tropfbaren und gasförmigen Flüssigkeiten auszuscheiden.

Das Mittel besteht seinem Wesen nach aus äufserst fein vertheilten Mikrolithen, denen ein eigens präparirtes Metallgewebe als Träger dient.

In diesen Zeichnungen stellt Fig. 1 einen Mikro-Organismenausscheider im Längenschnitte dar.

Fig. 2, 3 und 4 sind hierzu gehörige Details.

Fig. 5 zeigt den Horizontal- und Fig. 6 den Verticalschnitt eines modificirten Ausscheiders von gröfserer Leistungsfähigkeit und namentlich zum Ausscheiden von Mikro-Organismen und Körpern aus Gasen, aus der atmosphärischen Luft u. dergl. geeignet. Fig. 7 und 8 sind hierzu gehörige Details.

Fig. 9 stellt einen Hülfsapparat zur Mischung und Sortirimg der zerkleinerten Mikrolithen im Längenschnitte dar.

Fig. 10 ist eine Vorrichtung zur Erzeugung der Mikromembranen.

Fig. 11 zeigt einen sehr kleinen Theil einer Mikromembran in starker Vergröfserung; Fig. 12, 13, 14, 15, 16 und 17 sind verschiedene Mikrokörper in der gleichen Vergröfserung.

Zerkleinert man Mikrolithe,- am besten Mikrolithe der Hornblende, wie im Handel unter dem Namen vorkommenden Strahl- oder Faser-Asbest oder Bostonit unter Wasser, so erhält man Stäbchen oder Fäserchen, welche feiner wie Coconseide und Spinnenfäden und nicht dicker als 0,003 bis 0,0013 mm, aber 10000 bis 100 000 mal so lang als dick sind.

Die Spaltung des Strahlasbestes in seine feinsten Theile wird am besten durch einen Kollergang, dessen Walzen nur rollende und keine oder eine nur sehr geringe gleitende Reibung besitzen, gänzlich unter Wasser laufen und pro Quadratcentimeter berührter drückender Walzenfläche höchstens 0,5 kg Druck ausüben, bewerkstelligt. Die Spaltung des Bostonits wird am besten durch einen sogenannten Ganzstoffholländer (Papierwalze), dessen Walzenschneiden bis auf 0,5 mm den Grundwerksschneiden genähert werden können, bewerkstelligt. Die derart präparirte Asbestmasse wird im Apparat Fig. 9 nach der Gröfse der Trümmer durch Sedimentirung gesondert. Dieser Apparat besteht aus einer verticalen Trommel mit einem Rührwerke. Die Achse dieses Rührwerkes ist in ihrer unteren Hälfte röhrenförmig und bei α α¹ α" mit Löchern versehen. In dieser Achse ist das Rohr b mit dem Wechsel c vertical verstellbar.

Der Apparat wird durch das Füllloch d mit dem Asbeststoff aus dem Ganzstoff holländer oder dem Kollergange beschickt, und zwar derartig, dafs das Gewichtsverhältnifs des Wassers 1000 bis 2000 mal gröfser ist wie das Gewicht der trockenen Asbestmasse. Dann wird das Rührwerk etwa durch eine Riemscheibe e in rotirende Bewegung gesetzt (ca. 30 bis 60 Umdrehungen in der Minute) und, je nach dem man die Asbestmasse in mehr oder weniger feine und grobe Theilchen sondern will, 15 bis 30 Minuten stillstehen gelassen. Um zuerst die feinsten Asbestfäserchen abzulassen, stellt man das Rohr b

so, dafs die Flüssigkeit mit den in ihr suspendirten Mikrolithen nur durch a a abfliefsen kann, wozu natürlich der Wechsel c im Rohr b geöffnet werden mufs. Nach Schliefsung des Wechsels stellt man dann die Rohrmündung auf a¹, läfst in ein zweites Gefäfs ab, und der Rest, der durch a? abgelassen wird, kommt nochmals zur Zerkleinerung. Ueberhaupt regelt man durch das Ablassen mittelst des Rohres b des Apparates Fig. 9 und durch die Art der Zerkleinerung nach Belieben und Zweck die Dichtigkeit und Feinheit der zu erzeugenden Mikromembrane.

Das so erhaltene Fasernmaterial läfst sich jedoch nicht ohne weiteres zu dem in Rede stehenden Zwecke verwenden. Es mufs auf einen Träger aufgetragen werden, wozu sich am besten feine Metallnetze eignen, die in folgender Weise montirt und präparirt werden.

Ein Drahtgewebe von cä. 0,2 mm linearer Oeffnungsweite und ca. 0,9 mm Drahtstärke wird entweder auf einen Metallrahmen, Fig. 2 und 3, oder auf einen Metallrost, Fig. 7 und 8, gespannt. Diese Rahmen oder Roste können viereckig, rund, oval etc. sein.

Fig. 2 zeigt Längenschnitt und Oberansicht eines durch Prägung gewonnenen Rahmens /, auf welchen das Drahtgewebe g dadurch festgespannt wird, dafs der Rahmen auf eine feste Basis h, Fig. 3, gelegt wird. Man legt nun das Drahtgewebe g über den Rahmen f und prefst den mit einer Lederliderung i versehenen Metallrahmen k darüber, wobei sich das Drahtgewebe vollkommen glatt spannt. Der Rahmen k mufs so weit niedergedrückt werden, dafs er mit seinem oberen Rande gleich hoch oder besser noch etwas tiefer liegt als der Rahmen /, um über den letzteren und das über denselben gespannte Gewebe nach dem Rahmen /^x pressen zu können. Das vorstehende Drahtgewebe wird abgeschnitten.

Will man Drahtgewebe über den Metallrost, Fig. 7, spannen, so wird dasselbe erst in einem anderen nicht gezeigten beliebigen Rahmen eben gespannt, dann in diesem Zustande sammt Rahmen auf den Rost gelegt und der Rahmen /³ desselben mittelst Niete oder Schrauben verbunden, so dafs das Drahtgewebe, welches über dem Rost liegt, durch die Verbindung der Flantschen desselben mit dem Rahmen f³ eine feste Spannung erhält. Aufserdem werden noch je zwei solcher Roste mit den Siebflächen, wie Fig. 8 zeigt, gegen einander gerichtet und fest verschraubt, nachdem vorher noch eine Hartgummi- oder Guttaperchaplatte zwischen die beiden Drahtgewebe gelegt wurde.

In diesem Zustande kommen die Metallroste oder Rahmen in ein galvanisches Metallbad und bleiben daselbst so lange, bis der metallische Niederschlag die Drahtgewebe durch metallische Verbindung an den Kreuzungsstellen versteift hat und die Drahtgewebe mit den Metallrosten oder Rahmen metallisch verbunden sind. Die Metallroste werden dann auseinandergenommen und jeder Rost der Gleichmäfsigkeit wegen einzeln für sich frei nochmals im galvanischen Bade metallisirt. Auf diese Art erhält man eine poröse homogene Metallplatte, welche das Mikromembranbett bildet.

Auf dieses Mikromembranbett wird nun das oben beschriebene feine Fasermaterial durch Sedimentirung aufgetragen und mit demselben auf nachstehende Weise verbunden.

Das metallische Membranbett wird, mit der Siebseite nach aufwärts gerichtet in den Sedimentrahmen I, Fig. 10, gelegt; ff¹ stellt den Schnitt des Membranbettes dar.

Der obere Rand des Sedimentirrahmens mufs mindestens 5 mm das Niveau des Membranbettes überragen, und der Boden mufs mit einer Oeffnung m versehen sein, welche gerade so grofs ist wie die darüber liegende Siebfläche. Dieser Rahmen ruht mit seinen Füfsen η auf dem Boden des Sedimentirgefäfses A mobil auf und hat eine feste, volle, horizontale Scheidewand o, lediglich deshalb, um beim Ablassen der Flüssigkeit aus dem Sedimentifgefäfs die Bildung von Wasserwirbeln über den Abflufsröhren £ und /' zu verhüten. Nachdem das Membranbett in den Sedimentirrahmen ./ und dieser in das. Sedimentirgefäfs A eingelegt ist, wird das Rührwerk q so weit in das Sedimentirgefäfs A eingesenkt, dafs das horizontale, durchlöcherte Rohr r 15 bis 25 cm vom Membranbett entfernt ist; dann wird eine Flüssigkeit, welche aus einer Mischung von 1 Gewichtstheil einer Lösung von Natron- oder Kaliwasserglas von 1,25 bis 1,30 specifischem Gewicht mit 100 Gewichtstheilen Wasser besteht, in siedendem Zustande durch das Rohr ί eingelassen, so dafs sie über den Rand des Sedimentirrahmens reicht und alle Luftblasen aus dem Membranbett vollständig austreibt, und hierauf wird das Sedimentirgefäfs mit derselben Mischung, jedoch in kaltem Zustande, bis über das durchlöcherte Rohr r beschickt.

Nun wird die Asbestmasse oder überhaupt jene Masse von Mikrolithen, welche man zur Herstellung der Mikromembran verwenden will, in das Rührwerk q durch das Füllloch t gebracht, und zwar ebenfalls mit Wasser und Wasserglas in einem Verhältnisse gemischt, dafs sich in dem Sedimentirgefäfs nach Ablassen der ganzen Masse aus dem Rührwerke durch Oeffnen des Wechsels q' 3000 bis 4000 Theile Flüssigkeit mit 5 pCt. Wasserglaslösung, letztere von 1,25 bis 1,30 specifischem Gewicht, und ι Theil trockene Mikrolithen befinden. Vor dem Oeffnen des Wechsels q^l wird das Rührwerk mit etwa 30 Touren pro Minute und auf höchstens 1 bis 1 '/₂ Minuten Dauer in Rotation gesetzt. Wenn das Rührwerk wieder in Ruhe ist, wird der Wechsel q'¹ geöffnet und die

Masse in das Sedimentirgefäfs durch das Rohr r abgelassen, wobei man zu beachten hat, dafs kein Schäumen und keine Bildung von Luftblasen in der Flüssigkeit entstehen und das Sedimentirgefäfs möglichst gleichförmig beschickt wird. Nun wird das Rührwerk q herausgehoben und das Sedimentirgefäfs, mit einer Platte bedeckt, der Ruhe überlassen. Bei gröberem Faserstoff oder Mikrolithen dauert die Sedimentirung ι bis ι '/₂ Stunden, bei feineren 6, 8 bis 12 Stunden und auch mehr. Nach dieser Zeit zeigt sich mit freiem Auge eine äufserst lockere Schicht wie leichter Schnee auf dem Boden des Gefäfses.

Nach der Sedimentirung der Mikrolithe wird der Wechsel des Rohres /, dessen verengte Mündung bis unmittelbar unter die Platte ο reicht, geöffnet.

Das Ablassen darf nicht stofsweise und überhaupt nur so rasch erfolgen, als ob die ganze Flüssigkeit durch die Mikrolithenschicht hindurchpassiren müfste, weil die Flüssigkeit ihren Weg durch die Mikromembranen erst dann nimmt, bis das Flüssigkeitsniveau bis auf die Höhe des oberen Randes des Sedimentirgefäfses / gesunken ist. Vor diesem Zeitpunkt fliefst die Flüssigkeit an der Peripherie des Sedimentirrahmens ab. Auch soll das Sedimentirgefäfs, um jede Erschütterung abzuhalten, auf fester Erde fundirt sein. Es können auch gleichzeitig mehrere Sedimentirrahmen neben einander in ein Sedimentirgefäfs eingesetzt werden. Nach Beendigung des Sedimentirungsprocesses wird der ganze Sedimentirrahmen / einschliefslich der nun gebildeten Mikromembrane sammt Metallbett in einen Trockenofen gebracht und bei allmälig steigender Temperatur bis auf 100 bis 120⁰C. so lange getrocknet, bis mit freiem Auge eine gleichmäfsig weifse, glänzende Fläche sichtbar ist.

Durch diesen Trocknungsprocefs entsteht eine eigenthümliche Veränderung in den locker auf dem Metallbett liegenden Stäbchen und Mikrolithen, und zwar dadurch, dafs sich dieselben dichter an die Fläche des Metallbettes anlegen. Die dünnen Häutchen der Wasserglaslösung, welche die Mikrolithen mit einander verbinden, zerreifsen durch die Trocknung und bilden anorganische Verbindungsglieder zwischen den Mikrolithen. Nach der Abkühlung der Mikromembran sammt Metallbett wird diese einschliefslich des Sedimentirrahmens /, Fig. 10, in ein Gefäfs gesetzt, welches ebenso eingerichtet ist wie das Gefäfs A. In dieses Gefäfs können auch mehrere Sedimentirrahmen mit getrockneten Mikromembranen eingesetzt werden, wenn zum Aufsetzen der Füfse/ des Sedimentirrahmens auf den oberen Rand desselben Metallroste gelegt werden.

Nachdem nun die getrockneten Mikromembranstücke in das Gefäfs eingesetzt sind, wird eine Lösung von am besten 3 Gewichtstheilen Chlorcalcium auf 100 Gewichtstheile Wasser durch das Rohr / des Gefäfses A ,ebenso langsam eingelassen, wie früher das Ablassen erfolgte. Statt Chlorcalcium kann auch Chlormagnesium oder Chlorbarium angewendet werden. In diesem Bade bleiben dann die Objecte 4 bis 6 Stunden, und es entsteht nun abermals ein mikroskopisch wahrnehmbarer Vorgang von gröfster Wichtigkeit. Die oben erwähnten Häutchen von Wasserglas zerfliefsen ein wenig, rollen sich in unendlich kleine Tröpfchen zusammen und schiefsen unter Ausscheidung von Kochsalz in Gestalt von Mikrokrystallen von kieselsaurem Kalk oder Baryt oder Magnesia an die Mikrolitben an, diese unter einander in ihrer diffusen Lage anorganisch verbindend.

Fig. 11 zeigt einen Theil einer Schicht der Mikrolithe durch die obengedachten Mikrokrystalle verbunden und belegt, wodurch die Asbeststäbchen wie mit Warzen versehen erscheinen und eine rauhe Oberfläche erhalten.

Diese Schicht ist durch optische Messung und Berechnung an ihrer dicksten Stelle bei M 0,0323 mm dick gefunden worden und geben bereits acht bis zehn solcher Schichten ein für die Lichtstrahlen des Mikroskopes völlig undurchdringliches diffuses Gewebe.

Zum leichteren Beurtheilen der Mafsverhältnisse der Mikrolithstäbchen habe ich in Fig. 12 ein menschliches Blutkörperchen, in Fig. 13 eine Bierhefenzelle, in Fig. 14 eine Schimmelspore, in Fig. 15 einen Coconseidenfaden, in Fig. 16 einen Spinngewebefaden und in Fig. 17 einen Bostonitfaden in demselben Verhältnisse, wie der in Fig. 11 dargestellte Theil einer Mikrolithschicht, vergröfsert gezeigt.

Nach der Fixirung durch das Chlorcalciumbad wird die Flüssigkeit langsam durch das Rohr/¹ abgelassen und die Mikromembranen ohne Sedimentirrahmen in verticaler Lage in reines Wasser eingestellt, um die löslichen Salze aus der Mikromembran zu entnehmen.

Wünscht man sehr dichte und feine Mikromembranen, so kann man den oben beschriebenen Procefs der Sedimentirung und anorganischen Verbindung der Mikrolithe noch ein- oder zweimal auf demselben Membranobjecte wiederholen, indem man feine und feinste Mikrolithe sedimentiren läfst, und es ist auf diesem Wege möglich, eine anorganische Membran herzustellen, welche bei ca. 0,25 bis 0,30 mm Dicke, an der äufsersten Schicht von 0,005 mm Dicke, für je ι qmm Fläche 300000 bis 400000 Mikroöffnungen besitzt, wobei infolge der Feinheit der Mikrolithe und der diffusen Lage derselben circa ^]/₃ der Membranfläche als offene Fläche zu betrachten ist und dem Durchtritte von tropfbaren und gasförmigen Körpern bei der enormen Dünnwandigkeit keinen anderen Widerstand, als den Reibungscoefficienten von stäbförmigeii Objecten entgegensetzt.

Claims (4)

Bevor ich zur Bezifferung der Leistungsfähigkeit der Mikromembrane bezüglich ihrer Durchlässigkeit schreite, mufs ich noch angeben, dafs man ca. 7,5 bis 10 mg trockene Asbestmasse für je ι qcm Membranfläche bei ca. 0,25 bis 0,30 mm Membrandicke benöthigt. Behufs Herstellung und Gewinnung gröfserer Dauerhaftigkeit werden je zwei Mikromembranplatten oder sogenannte Mikromembranelemente mit den Membranseiten gegen einander gerichtet, an den Rahmenrändern mit leichtflüssigem Kautschuk abgedichtet und> verbunden, und zwar bei Anwendung von Rosten durch Verschraubung der Flantschen, wie in Fig. 7 und 8, und bei Rahmenmembranbetten durch Rahmenverbindung, wie in Fig. 4 gezeigt. Ein solches Object nenne ich nun ein Membransystem; und dasselbe kann zur Entnahme der Mikrokörper und Mikro-Organismen aus tropfbaren und gasförmigen Körpern in jeder Lage und Richtung angewendet werden. Es wirkt sowohl als Bodenstück, als auch als Decke und als Wandabschlufs von Hohlräumen, sei es, dafs gasförmig oder tropfbar flüssige Körper aus diesen heraus- oder in dieselben hineinströmen. Bezüglich der Construction von Apparaten, z. B. zur Reinigung von Ventilationsluft von niederen Organismen, sowie zur Ausscheidung der Mikrokörper und Mikro-Organismen aus derselben und aus zum Genüsse zu präparirenden ungeniefsbarem Trinkwasser etc. wird sich am besten das in Fig. 1 dargestellte Membrandoppelsystem eignen, welches aus zwei einander gegenüberliegenden und an den Rändern verbundenen · Membransystemen uu besteht und ein Heberrohr υ besitzt. Wird dieser Apparat in ein Reservoir B eingesetzt und das Heberrohr luftleer gemacht, so strömt die von den Mikrokörpern und Mikro-Organismen zu befreiende Flüssigkeit, welche durch horizontale Schraffirung . in der Zeichnung dargestellt ist, in der Richtung der Pfeile des Mikromembransystems und fliefst durch das Heberrohr bei sehr geringer Niveaudifferenz bei C ab. Es genügt eine Niveaudifferenz zwischen C1 und C von 20 bis 25 cm, um bei der dichtesten Membran für je 1 qcm Membranfläche pro Minute 0,39 cbcm Wasser durchzulassen. . Der in Fig. 1 dargestellte Apparat, welcher sich insbesonders für mobile Verwendungszwecke eignet, hat eine aus geprefstem Bleche bestehende Stahlschale w, welche mit Sauglöchern i, 2, 3 und 4 versehen ist. Die Dimension des Heberrohres soll derart geregelt sein, dafs nur so viel Wasser durchfliefsen kann, als die Fläche der gesammten Mikromembran zu leisten vermag. Diese Membrandoppelsysteme sind in jedem Mafsstabe anwendbar, sowohl als Apparate für Touristen, Reisende, Truppen etc., wie für städtische Genufs- und Gebrauchswasserleitungen. Wenn durch den Gebrauch die äufsere Seite der Membran verschlämmt ist, wird sie durch kräftiges Abspülen oder durch Nachhülfe mit einer weichen Vogelfeder bei kleinen Apparaten gereinigt. Ist der Apparat gänzlich unbrauchbar, so braucht nur die aus den Mikrolithen bestehende Membran erneuert zu werden, während die metallischen Bestandteile durch neue, leichte galvanische Metallisirung wieder auf lange Zeit in Stand erhalten werden können. Fig. 5 zeigt den Horizontalschnitt und Fig. 6 den Verticalschnitt eines vierfachen Membransystems, welches aus rostartigen Membranbetten besteht und daher für Verwendungszwecke sich eignet, welche eine bedeutende Leistungsfähigkeit voraussetzen. Dieses Apparatenmotiv eignet sich aber ganz besonders für die Entnahme von Mikro-Organismen und Körpern aus Gasen, aus der atmosphärischen Luft etc., wobei abermals durch die horizontal schraffirten Stellen in der Zeichnung die von den Mikro-Organismen zu befreienden gasförmig oder tropfbar flüssigen Körper dargestellt sind. Patent-An s ρ rüche:

1. Anorganische Mikromembranen, bestehend aus einer dünnen, porösen Metallplatte, ein Sediment von in Wasser suspendirt gewesenen Mikrolithen tragend, welche durch ein unlösliches, mineralisches Bindemittel zusammengehalten werden.

2. Die Erzeugung der der Sedimentschicht als Unterlage dienenden dünnen, porösen Metallplatte durch das Spannen feiner Metallgewebe über Metallrahmen, Fig. 2, oder Metallroste, Fig. 7, und metallisches Ueberziehen des Ganzen auf galvanischem Wege.

3. Die Erzeugung der Mikrolithe für die Sedimentschicht durch Mahlen von Strahl- oder Faserasbest oder Bostonit in einem Kollergange oder Ganzstoffholländer und folgende Absonderung der gröberen Partikelchen durch fractionirtes Ablassen des die Mikrolithe suspendirt haltenden Wassers im Rührwerke, Fig. 9, dessen hohle Achse zu diesem Zwecke in verschiedener Höhe Ausflufsöffnungen a α¹ β² besitzt.

4. Die Herstellung der Mikrolithschicht durch Sedimentirung der Asbestmikrolithe im Apparate Fig. 10, in welchem die poröse Metallplatte/" auf einem Rahmen / in einer Wasserglaslösung ruht, während durch das Rohr r Wasserglaslösung mit darin suspendirten Mikrolithen aus dem Rührwerke q übertritt, durch, folgendes Ablassen der Flüssigkeit, Ausheben des Rahmens I und Trocknen des Sedimentes bei 100 bis 120 ° C. und schliefsliche Behandlung desselben in einem Appa-

rate von der Form jenes in Fig. io mit einer 3 procentigen Lösung von Chlorcalcium, Chlormagnesium oder Chlorbarium behufs Bildung von kieselsaurem Kalk, kieselsaurer Magnesia oder kieselsaurem Baryt.
Die Vereinigung je zweier auf Rahmen, Fig. 2, oder Rosten, Fig. 7, hergestellten Mikromembranen zu einem Elemente, Fig. 4 und 8, in solcher Weise, dafs beide Membranflächen einander berühren, also gegen Abnutzung geschützt sind.

Der Apparat Fig. 1 zur Ausscheidung von Mikro-Organismen aus Wasser, bestehend aus zwei mit einander verbundenen Mikromembranelementen u u, welche von einer geprefsten Stahlschale umgeben sind, durch deren Sauglöcher 1, 2, 3 und 4 unter der Einwirkung des Hebers ν Wasser aus dem Becken B eintritt, um die Mikromembranen zu passiren.

Der Apparat Fig. 5 und 6 zur Ausscheidung der Mikro-Organismen aus Gasen (atmosphärischer Luft), aus vier oder mehr Mikrpmembranelementen bestehend, welche so mit einander verbunden sind, dafs Ein- und Ausströmkanäle alternirend stehen.

Hierzu I Blatt Zeichnungen.