DE2900603C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die in den Ansprüchen dargelegten Gegenstände.

Membran-Trennverfahren werden zur Trennung von wenig­ stens einer Komponente aus einem flüssigen Gemisch, das verschiedene Komponenten enthält, unter Verwen­ dung einer Membran mit einer selektiven Permeabilität für die Flüssigkeit durchgeführt. Die Gebiete, in denen das Verfahren anwendbar ist, umfassen die Gas­ permeation, Flüssigkeitspermeation, Dialyse, Ultra­ filtration, umgekehrte Osmose usw. Spezielle Anwen­ dungsbeispiele des Membran-Trennverfahrens sind die Umwandlung von Meerwasser in Süßwasser, das Entsalzen von Salzwasser, die Reinigung von Abwässern, das Kon­ densieren von Fruchtsäften, das Raffinieren von Pro­ teinen, die Trennung von Öl und Wasser, künstliche Nieren, künstliche Lungen usw. Die Membranen werden in Form von Folien, Röhren, Hohlfasern o. dgl. verwen­ det. Insbesondere sind Hohlfasern vorteilhaft, da sie eine große Membranfläche per Einheitsvolumen und einen guten Trenneffekt aufweisen. Wenn jedoch feine und dünne Hohlfasern verwendet werden, ergibt jeder Fehler im Zusammenbau oder in der Planung und Kon­ struktion den Verlust dieser Vorteile, die den Hohl­ fasern inhärent sind.

Ein weiteres Beispiel ist die in der JA-Patentveröffent­ lichung (geprüft) 5153/1975 beschriebene Vorrichtung, bei der Hohlfasern spiralförmig um einen rohrförmigen Kern gewickelt sind, um eine Schicht von Hohlfasern zu bilden, wobei gegen Druck resistente Wände am Ende der Hohlfaserschichten vorgesehen sind. Dieses Membran- Trennelement ist günstig, da es die Mechanisierung und Automatisierung des Zusammenbaus von Trennvor­ richtungen erleichtert. Jedoch ist bei dieser Vor­ richtung die Anordnung der Hohlfasern um den Kern ungleichmäßig und eine hohe Packungsdichte der Fasern kann kaum realisiert werden. Bei diesem System bilden sich beim Umwickeln der Hohlfaserbündel um den rohr­ förmigen Kern Räume zwischen den Bündeln und insbe­ sondere werden an den sich kreuzenden oder schneiden­ den Teilen der Fasern Leerräume gebildet. Wenn eine Flüssigkeit radial vom röhrenförmigen Kern zu den Hohlfaserschichten zugeführt wird, geht die Flüssigkeit daher sofort durch diese Hohlräume und weiterhin weist die Strömung der Flüssigkeit in den Hohlfaserschichten Kanalbildung wegen der ungleich­ mäßigen Packungsdichte der Hohlfasern im Hohlfaser­ bündel auf. Das führt dazu, daß die Durchgangsmenge der Flüssigkeit gering ist und die Trennrate des gelösten Stoffes geringer wird. Darüber hinaus hat diese Vorrichtung den Nachteil, daß der Abstand zwischen den offenen Enden einer Hohlfaser größer wird, so daß die durchtretende Strömung einen be­ trächtlichen Druckabfall innerhalb der Hohlfasern hervorruft, weil die Hohlfasern in vielen Windungen spiralförmig um den Kern gewunden sind. Im allge­ meinen ist der Abstand zwischen den offenen Enden einer Hohlfaser durch den Druckverlust der Flüssig­ keit, die in der Hohlfaser fließt, begrenzt. Bei­ spielsweise kann im Fall der Anwendung im Verfahren der umgekehrten Osmose eine Vergrößerung der Länge der Hohlfasern über einen bestimmten Grenzwert hinaus nur sehr selten eine Steigerung der Permeations­ kapazität der Flüssigkeit hervorrufen. Daraus folgt, daß, wenn die Länge der Hohlfaser begrenzt ist, die axiale Länge der daraus gebildeten Membran-Trennvor­ richtung unvermeidbar klein sein muß, so daß die Kapazität einer solchen Vorrichtung reduziert ist.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung in Form eines spulenartigen Körpers kann mit Wänden aus Harz an einem Ende oder an beiden Enden vertikal zur axialen Richtung des Spulkörpers versehen sein, wobei die Hohlfasern an wenigstens eine Harzwand nach außen geöffnet sind.

Der spulförmige Körper gemäß der Erfindung ist als flaches, bandartiges Hohlfaserbündel, die eine größere Anzahl von Hohlfasern, die auf dem Kern wechselseitig und in auf- und abwärts sich über­ schneidenden Beziehungen und in Mehrfachschichten ange­ ordnet sind ausgebildet. Aufgrund dieser Konstruktion sind die Hohlfaserbündel in den Multischichten gleich­ förmig und regulär und die Hohlfasern ebenfalls gleichförmig und mit einer hohen Packungsdichte über die gesamten Schichten der Hohlfasern angeordnet, ohne Hohlräume an den Kreuzungs- und Überschneidungsstellen zu bilden. Da die Kreuzungspunkte innerhalb des flachen zentralen Teils der bandförmigen Bündel der Hohlfasern an den oberen und unteren Schichten gehalten werden, fließt die Flüssigkeit, die durch die Hohlfaserschicht in einer vertikalen Richtung zur axialen Richtung des Kerns durchgeht, gleichförmig über die gesamten Bereiche der Hohlfasern, ohne ein sofortiges Austre­ ten an den Kreuzpunkten oder Schnittpunkten zu verur­ sachen. Daher werden die Membranflächen der Hohl­ fasern wirksam verwendet, um eine hohe Permeation und eine hohe Trennung zu ergeben.

Wegen der extrem gleichmäßigen und dichten Anord­ nung der Hohlfasern, kann ein Harz, das in eines oder beide Enden des Hohlfaserspulkörpers gespritzt wird, gleichmäßig über die gesamten Schichten am Ende der Hohlfaserschichten aufgebracht werden, so daß der Raum zwischen der so gebildeten Wand aus Harz und den Hohlfasern vollständig gegen die Flüssigkeit abge­ dichet ist. Diese Dichtung dient dazu, die Strömungs­ wege der Flüssigkeit mit großer Konzentration und der Flüssigkeit mit geringer Konzentration zu teilen, die durch die Hohlfasermembran getrennt worden sind und eine wichtige Rolle bei der Membrantrennung spielen. Da das Harz vollständig in die Räume um die Hohlfasern im Dichtungsteil gefüllt ist, ist die Dichtung selbst gegenüber extrem hoher Betriebsdrücken sehr widerstands­ fähig.

Die flachen Bündel der Hohlfasern könnten vorteilhaft um den Kern mit Schnittpunkten mit einem Schnittpunktswinkel von 10 bis 90°, bezogen auf die axiale Richtung des Kerns, vielschichtig ange­ ordnet sein. Bei einem solchen Spulkörper sind die Hohlfasern in nahezu paralleler Beziehung mit dem Kern angeordnet, so daß, wenn die Hohlfasern durch Abschnei­ den der Enden des Spulkörpers offen gemacht werden, der Abstand zwischen den offenen Enden verkürzt wird und daher bei der Behandlung einer Flüssigkeit der Druckver­ lust der durchdringenden Flüssigkeit in den Hohlfasern reduziert werden kann, so daß eine drastische Steigerung der Permeationsrate verwirklicht wird. Zusätzlich werden die einander benachbarten Hohlfasern an Veränderungen in ihrer Lage gehindert.

Wenn man den Fall annimmt, bei dem der Schnitt­ winkel der Hohlfaserbündel zur Verkürzung der Spannung der Hohlfaser über den Kern reduziert ist, dann wird, je geringer der Schnittpunktswinkel ist, der Raum in der Nachbarschaft der überschneidenden Teile größer und die Packdichte verringert. Eine solche Anordnung er­ laubt keine gleichmäßige Strömung der Flüssigkeit über die gesamten Hohlfaserschichten. Selbst wenn die Länge verkürzt wird und der Druckverlust in den Hohlfasern verringert wird, kann die Durchgangsmenge der Flüssig­ keit nicht gesteigert werden und damit der Effekt des Kürzens der Hohlfasern nicht dargelegt werden, wenn nicht die Flüssigkeit, die außerhalb der Hohlfaser fließt, eine gleichmäßige Strömung zeigt. Nur wenn der Schnittpunktswinkel reduziert und die Hohlfaserbündel in flacher Form angeordnet sind, können die Wirkungen auftreten, daß die Flüssigkeit gleichförmig von dem Kern zu den Hohlfaserschichten fließt, der Druckverlust innerhalb der Hohlfasern gering ist und die hohe Flüssig­ keits-Permeationsrate und die hohe Zurückhaltung an gelöstem Feststoff mit Sicherheit erreicht werden können

In der vorliegenden Erfindung werden die Hohlfasern um den röhrenförmigen Kern als bandartige Bündel in nahe­ zu paralleler Beziehung zueinander in flacher Form ange­ ordnet. Wenn der äußere Durchmesser einer Hohlfaser als d bezeichnet wird, beträgt die Weite des Bündels der Hohlfaser vorzugsweise 15 bis 50 000 d und insbesondere 30 bis 5 000 d. Weiterhin ist das Verhältnis von Dicke zu Weite des Bündels der Hohlfasern vorzugsweise von 1/20 000 bis 1/5 und insbesondere von 1/10 000 bis 1/10. Wenn die Weite des Bündels der Hohlfasern weniger als 15 d oder das Verhältnis von Dicke/Weite des Bündels der Hohlfasern mehr als 1/5 ist, wird die Flachheit der Hohlfaserbündel verringert, wodurch ein Flüssigkeitsverlust an den Schnittpunkten der Bündel der Hohlfasern hervorgerufen werden kann und wodurch Kanalbildung der Flüssigkeit in den Hohlfaserschichten verursacht wird. Wenn die Weite der Hohlfaserbündel mehr als 50 000 d oder das Verhältnis von Dicke/Weite weniger als 1/10 000 ist, wird der Abfall und Verbrauch an Hohlfasern an den Endteilen bei der Herstellung des Membran-Trennkörpers durch Abschneiden der Endteile des Spulkörpers groß und außerdem wird die Fixierung der vielschichtigen Hohlfaserschichten unzureichend und die Fasern können sich während des Betriebs der Trennvor­ richtung bewegen, wodurch sie von der ursprünglichen Anordnung abweichen.

Zur Herstellung der Hohlfaser-Spulkörper-Vorrichtung gemäß der Erfindung werden mehrere Hohlfaserbündel in paralleler Beziehung zueinander auf einen rotierenden Kern mit Verschiebung in axialer Richtung des Kerns aufgebracht. An jedem Ende des Kerns werden die Hohlfasern in solcher Weise zurückgeführt, daß die Hohlfasern von jedem Bündel einander nicht überlappen, während sie ihre parallele Beziehung aufrecht erhalten.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Hohlfasern in geeigneter Weise verteilt, ohne Über­ lappen am Endteil, wo sie in ihrer Richtung zurückge­ dreht werden. Daher können ohne Anreicherung von Fasern am Ende des Kerns die Hohlfasern um den Kern von seinem einen Ende bis zu seinem anderen Ende gleichförmig und in einer hohen Packdichte angeordnet werden. So sind die Räume zwischen den Hohlfasern klein und gleich­ mäßig, weshalb die Flüssigkeit schnell in gleichförmi­ ger Strömung ohne Stillstand der Strömung durchgeführt werden kann. Wegen der geringeren Neigung, die Polari­ sation der Konzentration der Flüssigkeit zu bewirken oder einen Niederschlag oder eine Verklebung zu bilden, findet die Trennung von Flüssigkeiten gleichförmig und effizient in den Hohlfasern statt und der Wirkungsgrad der Trennung im ganzen System wird signifikant verbessert.

Bei der oben beschriebenen Herstellung der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung werden die Hohlfaserbündel bevorzugt um den Kern gewickelt, während sie mit Hilfe eines schnurartigen oder leinenartigen und/oder bandartigen Mittels an ihrem Umkehrteil fest­ gehalten werden. Durch diese Maßnahme ist das Abgleiten der Umkehrteile verhindert, so daß die Fasern akurat angeordnet werden, um einen Spulkörper frei von zusam­ mengefallenen Kreuzwicklungen zu erhalten. Dies ist insbesondere wirksam, wenn der Schnittwinkel der Hohl­ faserbündel in axialer Richtung des Kerns geringer als 90° ist. Da auf diese Weise ein Spulkörper ohne Anwen­ dung von ungeeigneten Kräften wie Spannung oder Rei­ bung auf die Hohlfasern herstellbar ist, wird keine Schädigung der Hohlfasern verursacht.

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Aus­ führungsform des Hohlfaserspulkörpers gemäß der Erfindung, bei der Hohlfaserbündel 13 auf dem Kern 12 regelmäßig und in paralleler Beziehung zueinander ohne Überlappen am Ende des Kerns angeordnet sind.

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht einer an­ deren Ausführungsform des Hohlfaserspulkör­ pers gemäß der Erfindung, die hergestellt worden ist, indem man Hohlfaserbündel 23 um den Kern 22 angeordnet hat, um eine Mehrfachschicht von Hohlfaserbündeln 23 zu bilden, durch Ein­ spritzen, Formen und Härten von Harz in beide Enden der Mehrschichten der Hohlfasern, um Harzwände 24 und 25 zu bilden, und durch Abschneiden der Harzwand 24 in nahezu ver­ tikaler Weise in bezug auf den Kern, um ein offenes Ende der Hohlfasern vorzusehen.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch eine Membran­ trennvorrichtung gemäß der Erfindung, die einen Behälter und den Hohlfaserspulkörper gemäß Fig. 2 in dem Behälter umfaßt. Der Spulkörper weist den Kern 22, Schichten von Hohl­ faserbündeln 23, die den Kern umrunden, und die Harzwände 24 und 25 auf und befin­ det sich in dem zylindrischen Behälter 31. Der Kern 22 hat eine schlitzartige Öffnung an dem im Kontakt mit der Hohlfaserschicht befindlichen Teil. Auf der Seite der Harz­ wand 24 ist, getrennt durch ein ringförmi­ ges Glied 32, eine Endplatte 33 angeordnet. An der Harzwand 25 ist eine Endplatte 34 angeordnet. Die Endplatte 33 hat einen Flüssigkeitseintritt 35, der mit dem Inne­ ren der Hohlfasern in Verbindung steht. Die Endplatte 34 hat einen Flüssigkeits­ austritt 36 und den Flüssigkeitseintritt 37, der mit der Außenseite der Hohlfasern in Verbindung steht. Die Endplatten 33 und 34 sind durch Sprengringe 38 und 39 im Inneren des Behälters 31 gestützt. Elastische Ringe 40 a, 40 b, 40 c und 40 d sind am äußeren Umfang der Endplatte 33, der Harzwand 24 und der Endplatte 34 und am inneren Umfang der End­ platte 34 angebracht, um flüssigkeitsdichten Kontakt zwischen der inneren Wand des zylin­ drischen Behälters 31 und dem äußeren Umfang der Endplatte 33, zwischen der inne­ ren Wand des zylindrischen Behälters 31 und dem äußeren Umfang der Harzwand 24, zwischen der inneren Wand des zylindrischen Behälters 31 und dem äußeren Umfang der Endplatte 34 und zwischen dem äußeren Umfang des Kerns 22 und dem inneren Umfang der Endplatte 34 zu ergeben. Diese elasti­ schen Dichtringe können in ringförmigen Auskeh­ lungen an den äußeren Umfängen der Endplatte 33, der Harzwand 24 und der Endplatte 34 und am inneren Umfang der Endplatte 34 eingesetzt sein.

Bei Anwendung der Membran-Trennvorrichtung gemäß Fig. 3 auf die umgekehrte Osmose wird die zu behandelnde Flüssigkeit durch den Flüssigkeitseintritt 37 einge­ bracht und fließt durch den Kern 22; sie geht dann durch den Schlitz und läuft in die Schichten von Hohlfaserbündeln 23. Während die Flüssigkeit durch die Hohlfaserschichten läuft, dringt ein Teil der Flüssigkeit durch die Membranwände der Hohlfasern und dieser Teil erreicht das äußere offene Ende der Harzwand 24 durch den Strö­ mungsweg innerhalb der Hohlfasern, geht durch die durch die Ring­ glieder 32 gebildete Kammer und fließt aus dem Auslaß 35 aus. An­ dererseits wird die behandelte Flüssigkeit, die durch die Hohlfaserschichten ohne Durchdringung der Membran­ wände der Hohlfasern fließt, am Auslaß 36 aufgenommen.

Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung des Hohlfaserspulkörpers gemäß der Erfindung.

In Fig. 4 bedeuten die Bezugszeichen folgendes: 21 ist eine zentrale Stange zum Rotieren des Kerns 22. 23 ist ein Hohlfaserbündel, das um den Kern 22 ange­ ordnet ist. 41 ist eine quer laufende Führung (Führungs­ querhaupt, Luntenführer = traverse guide). 42 ist eine Ballenwalze (bale roller); 43 ist eine Quetsch­ walze, die in Kontakt mit der Ballenwalze rotiert; 44 a und 44 b sind Befestigungsschnüre zum Befestigen der Hohlfaserbündel 23 am Ende des Kerns 22 und 45 a und 45 b sind endlose Riemen zur zeitweiligen Befestigung der Hohlfaserbündel 23 am Ende des Kerns 22. Diese endlosen Riemen pressen die Hohlfaserbündel 23 auf den Kern 22 durch die Ballenwalze 42 und die Ballenumkehr-Walzen 46 a und 46 b (bale reversing rollers).

In Fig. 4 wird gezeigt, daß eine Mehrzahl Hohlfaserbündel 23 angeordnet ist, die in mehr­ fache Anzahlen mit einer Querführung 41, wie in Fig. 5 dargestellt, verteilt werden, wodurch sie um den lang­ sam rotierenden Kern 22 gewunden werden. Die endlosen Befestigungsriemen 45 a und 45 b, die an den zwei Enden des Kerns 22 vorgesehen sind, bewegen sich längs der Oberfläche der Ballenwalze 42, des Kerns 22 und der Ballenumkehrwalzen 46 a und 46 b. Wenn die Querführung 41 sich zum Ende des Kerns 22 bewegt und ein Hohlfaser­ bündel 23 dem Ende des Kerns 22 zugeführt wird, wird dieses Hohlfaserbündel in dem Raum zwischen den fixie­ renden Endlosriemen 45 a und 45 b und dem Kern 22 gehalten. und wird durch die Befestigungsschnüre 44 a und 44 b ge­ halten, die um das Ende des Kerns 22 gewickelt werden, worauf das Hohlfaserbündel in einem parallelen Zustand befestigt und zurückgeführt wird. Dementsprechend wird das Hohlfaserbündel 23, das am Ende fixiert ist, beim Umkehren der Querführung 41 zum zentralen Teil des Kerns 22 aufgenommen, ohne auf dem Kern 22 zusammen­ zufalten. Die Form oder Linienführung der Bewicklung dieses Hohlfaserbündels kann so sein, wie es in Fig. 1, 7 oder 8 dargestellt ist, worin die Hohlfaserbündel 13 a, 13 b und 13 c in parallelem Zustand ohne Ver­ ursachung irgendeiner Überlappung am Ende 15 des Kerns 22 durch die Befestigungsschnüre 17 a, 17 b und 17 c oder durch ein Stück der Befestigungsschnur 17 befestigt oder fixiert und regelmäßig und gleichförmig angeord­ net sind.

Die gemäß der Erfindung zu verwendenden Hohlfasern un­ terliegen keiner bestimmten Begrenzung, vorausgesetzt, daß sie einen äußeren Durchmesser von 10 bis 1 000 µm und ein Hohlverhältnis (Prozentsatz der Hohlflächen zur Schnittfläche der Hohlfasern) von 3-80% aufweisen und ihre Membran­ wände eine selektive Durchlaßeigenschaft für eine Flüssigkeit aufwei­ sen. Die Membranwände dieser Hohlfasern können entweder homogen, mi­ kroporös oder anisotrop sein und die Spinnverfahren zur Herstellung dieser Fasern können entweder Schmelzspin­ nen, Naßspinnen, Trockenspinnen oder Kombinationen davon sein. Beispiele für Materialien, aus denen die Hohlfasern bestehen können, sind Cellulosepolymere, z. B. Celluloseacetat, Hydroxyäthylcellulose, Cyan­ äthylcellulose, regenerierte Cellulose; Vinylpolymere, z. B. Polyvinylalkohol, Polyvinylacetal, Polyacryl­ nitril, Polyacrylat, Polyäthylen, Polypropylen, Poly­ styrol, Polyvinylchlorid und Polytetrafluoräthylen; Polyelektrolytenkomplexe von Polystyrolsulfonat-Poly­ vinylbenzyltrimethylammonium; Polyamide, z.B. Poly- L-glutamat, Nylon 4, Nylon 6, Nylon 66, Polydimethyl­ piperazinfumaramid, Polydimethylpiperazinisophthal­ amid, Polydimethylpiperazinterephthalamid, Poly-p- xyloladipamid, Poly-p-xylolisophthalamid, Poly-p-xylol­ terephthalamid, Poly-m-phenylenisophthalamid und Poly- p-phenylenterephthalmid; Polyhydrazid, Polyamidhydrazid, Polybenzylimidazol, Polyimidazopyrrolon, Polycarbonat, Polyphenylenoxid, Polysulfon, Polyäthylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Silikonharz, Kollagen.

Es wird bevorzugt, daß der Kern ein hohlzylindrisches Rohr oder ein hohlzylindrischer Schlauch mit gleich­ förmigen Poren oder ein netzartiges zylindrisches Rohr bzw. Schlauch ist und so konstruiert ist, um darin den Durchgang einer Flüssigkeit zu erlauben. Alternativ kann der Kern die Form eines Kerns mit fünfeckigem Querschnitt haben, um den Durchgang einer Flüssigkeit in seinem Raum der Hohlfasern zu gestatten. Weiterhin kann ein geschlitzter Schlauch oder ein geschlitztes Rohr mit einer oder mehreren schlitzähnlichen Längs­ öffnungen oder ein in der Mitte gefüllter Stab, wie z. B. ein Rundstab, ein Vierkantstab oder eine stab­ ähnliche Vorrichtung mit Vorsprüngen sein. Als Materia­ lien für den Kern können Kunststoffe, Metalle, Kerami­ ken o. dgl. verwendet werden.

Das Harz für die Bildung der Harzwände ist vorzugs­ weise in einem flüssigen Zustand bevor es aushärtet und einen harten Feststoff durch Härtung bzw. Vulkanisation bildet. Typische Beispiele sind Epoxyharze, Siliconharze und Polyurethanharze. Die Harzwand oder Harzabgrenzung kann an einem Ende oder an beiden Enden der Hohlfaserspulkörper rechtwinklig zur Achse dieser vorhanden sein. Die entsprechenden Hohlfaserbündel sind außen offen und stoßen durch wenigstens eine der Harz­ wände und der Raum zwischen den Hohlfasern und den Harzwänden ist ausreichend gegen die Flüssigkeit abge­ dichtet.

Bei den in den Figuren dargestellten Ausführungsformen werden sowohl die Schnüre als auch die Endlosriemen zur Fixierung bzw. Befestigung der Hohlfaserbündel ver­ wendet. Es kann jedoch auch eine dieser beiden Befesti­ gungsarten verwendet werden. Wenn eine der Arten ver­ wendet wird, wird es bevorzugt, eine Schnur- oder Streifen- oder bandartiges Mittel wie z. B. Be­ festigungsschnüre zu verwenden, um die Hohlfaserbündel permanent zu halten, da solche Mittel eine aus­ reichende Fixierung oder Befestigung der Hohlfaserbün­ del ermöglichen. Natürlich wird aus Sicherheitsgründen bevorzugt, die Hohlfasern mit einem Endlosriemen zu halten und dann sie permanent festzuhalten, indem man eine Schnur oder ähnliches oder ein Band oder ähnliches herumwickelt. Das schnurartige Mittel zur Befestigung kann Schnur, Kordel, Garn, Spinngarn, Bänder o. dgl. sein. Die Materialien dafür können verschiedener Art sein wie z. B. Nylon, Polyester, Polyurethan, Acryl­ harz, Vinylon, Baumwollgarn und Polypropylen. Die band­ artigen Mittel können Bänder o. dgl. sein. In jedem Fall ist es wünschenswert, ein feines oder dünnes Material zu verwenden, um die gewundene Oberfläche nicht massig zu machen. Bevorzugte Größen sind im Fall von Schnüren 5 bis 50 den, insbesondere 20 bis 30 den und im Fall von Bändern etwa 5 bis 50 µm Dicke. Es ist nicht immer nötig, jedes Hohlfaserbündel mit einer Befestigungsschnur zu halten, sondern alle Bündel können mit einer einzigen Befestigungsschnur gehalten werden, wie das in Fig. 8 dargestellt ist. In anderen Worten, das Festhalten mit einer wahlweisen Anzahl von Schnüren ist möglich. Natürlich kann auch im Fall des Festhaltens mit einem bandartigen Mittel, wie z. B. einem Band oder einem Streifen ein einzelnes Band ver­ wendet werden, um alle Hohlfaserbündel zur Befestigung zu bedecken. Es ist natürlich auch möglich, Schnüre und Bänder zusammen zu verwenden.

Die Ballenwalze, die Quetschwalze und die Ballenum­ kehrwalzen bei den oben dargelegten Ausführungsformen sind vorzugsweise aus einer Eisenwalze, die auf ihrer Oberfläche mit Kautschuk, Tuch, Papier oder anderem Material von weniger glatter Qualität. Die Quetsch­ walze ist zwar nicht notwendig, jedoch soll­ te sie vorzugsweise vorhanden sein, um die Hohlfasern glatt aufzuwickeln. In den gezeigten Ausführungsformen sind die Ballenumkehrwalzen und die Quetschwalzen unabhängig an den beiden Enden des Kerns angeordnet, jedoch kann auch eine einzige Quetschwalze über die ge­ samte Länge des Kerns angeordnet sein. Ebenfalls braucht die Ballenrolle nicht notwendigerweise mit dem Hohlfaserbündel am zentralen Teil des Kerns in Kontakt zu sein.

Claims (6)

24571Die vorliegende Erfindung betrifft die in den Ansprüchen dargelegten Gegenstände.Membran-Trennverfahren werden zur Trennung von wenig­ stens einer Komponente aus einem flüssigen Gemisch, das verschiedene Komponenten enthält, unter Verwen­ dung einer Membran mit einer selektiven Permeabilität für die Flüssigkeit durchgeführt. Die Gebiete, in denen das Verfahren anwendbar ist, umfassen die Gas­ permeation, Flüssigkeitspermeation, Dialyse, Ultra­ filtration, umgekehrte Osmose usw. Spezielle Anwen­ dungsbeispiele des Membran-Trennverfahrens sind die Umwandlung von Meerwasser in Süßwasser, das Entsalzen von Salzwasser, die Reinigung von Abwässern, das Kon­ densieren von Fruchtsäften, das Raffinieren von Pro­ teinen, die Trennung von Öl und Wasser, künstliche Nieren, künstliche Lungen usw. Die Membranen werden in Form von Folien, Röhren, Hohlfasern o. dgl. verwen­ det. Insbesondere sind Hohlfasern vorteilhaft, da sie eine große Membranfläche per Einheitsvolumen und einen guten Trenneffekt aufweisen. Wenn jedoch feine und dünne Hohlfasern verwendet werden, ergibt jeder Fehler im Zusammenbau oder in der Planung und Kon­ struktion den Verlust dieser Vorteile, die den Hohl­ fasern inhärent sind. Ein weiteres Beispiel ist die in der JA-Patentveröffent­ lichung (geprüft) 5153/1975 beschriebene Vorrichtung, bei der Hohlfasern spiralförmig um einen rohrförmigen Kern gewickelt sind, um eine Schicht von Hohlfasern zu bilden, wobei gegen Druck resistente Wände am Ende der Hohlfaserschichten vorgesehen sind. Dieses Membran- Trennelement ist günstig, da es die Mechanisierung und Automatisierung des Zusammenbaus von Trennvor­ richtungen erleichtert. Jedoch ist bei dieser Vor­ richtung die Anordnung der Hohlfasern um den Kern ungleichmäßig und eine hohe Packungsdichte der Fasern kann kaum realisiert werden. Bei diesem System bilden sich beim Umwickeln der Hohlfaserbündel um den rohr­ förmigen Kern Räume zwischen den Bündeln und insbe­ sondere werden an den sich kreuzenden oder schneiden­ den Teilen der Fasern Leerräume gebildet. Wenn eine Flüssigkeit radial vom röhrenförmigen Kern zu den Hohlfaserschichten zugeführt wird, geht die Flüssigkeit daher sofort durch diese Hohlräume und weiterhin weist die Strömung der Flüssigkeit in den Hohlfaserschichten Kanalbildung wegen der ungleich­ mäßigen Packungsdichte der Hohlfasern im Hohlfaser­ bündel auf. Das führt dazu, daß die Durchgangsmenge der Flüssigkeit gering ist und die Trennrate des gelösten Stoffes geringer wird. Darüber hinaus hat diese Vorrichtung den Nachteil, daß der Abstand zwischen den offenen Enden einer Hohlfaser größer wird, so daß die durchtretende Strömung einen be­ trächtlichen Druckabfall innerhalb der Hohlfasern hervorruft, weil die Hohlfasern in vielen Windungen spiralförmig um den Kern gewunden sind. Im allge­ meinen ist der Abstand zwischen den offenen Enden einer Hohlfaser durch den Druckverlust der Flüssig­ keit, die in der Hohlfaser fließt, begrenzt. Bei­ spielsweise kann im Fall der Anwendung im Verfahren der umgekehrten Osmose eine Vergrößerung der Länge der Hohlfasern über einen bestimmten Grenzwert hinaus nur sehr selten eine Steigerung der Permeations­ kapazität der Flüssigkeit hervorrufen. Daraus folgt, daß, wenn die Länge der Hohlfaser begrenzt ist, die axiale Länge der daraus gebildeten Membran-Trennvor­ richtung unvermeidbar klein sein muß, so daß die Kapazität einer solchen Vorrichtung reduziert ist.Die Vorrichtung gemäß der Erfindung in Form eines spulenartigen Körpers kann mit Wänden aus Harz an einem Ende oder an beiden Enden vertikal zur axialen Richtung des Spulkörpers versehen sein, wobei die Hohlfasern an wenigstens eine Harzwand nach außen geöffnet sind.Der spulförmige Körper gemäß der Erfindung ist als flaches, bandartiges Hohlfaserbündel, die eine größere Anzahl von Hohlfasern, die auf dem Kern wechselseitig und in auf- und abwärts sich über­ schneidenden Beziehungen und in Mehrfachschichten ange­ ordnet sind ausgebildet. Aufgrund dieser Konstruktion sind die Hohlfaserbündel in den Multischichten gleich­ förmig und regulär und die Hohlfasern ebenfalls gleichförmig und mit einer hohen Packungsdichte über die gesamten Schichten der Hohlfasern angeordnet, ohne Hohlräume an den Kreuzungs- und Überschneidungsstellen zu bilden. Da die Kreuzungspunkte innerhalb des flachen zentralen Teils der bandförmigen Bündel der Hohlfasern an den oberen und unteren Schichten gehalten werden, fließt die Flüssigkeit, die durch die Hohlfaserschicht in einer vertikalen Richtung zur axialen Richtung des Kerns durchgeht, gleichförmig über die gesamten Bereiche der Hohlfasern, ohne ein sofortiges Austre­ ten an den Kreuzpunkten oder Schnittpunkten zu verur­ sachen. Daher werden die Membranflächen der Hohl­ fasern wirksam verwendet, um eine hohe Permeation und eine hohe Trennung zu ergeben.Wegen der extrem gleichmäßigen und dichten Anord­ nung der Hohlfasern, kann ein Harz, das in eines oder beide Enden des Hohlfaserspulkörpers gespritzt wird, gleichmäßig über die gesamten Schichten am Ende der Hohlfaserschichten aufgebracht werden, so daß der Raum zwischen der so gebildeten Wand aus Harz und den Hohlfasern vollständig gegen die Flüssigkeit abge­ dichet ist. Diese Dichtung dient dazu, die Strömungs­ wege der Flüssigkeit mit großer Konzentration und der Flüssigkeit mit geringer Konzentration zu teilen, die durch die Hohlfasermembran getrennt worden sind und eine wichtige Rolle bei der Membrantrennung spielen. Da das Harz vollständig in die Räume um die Hohlfasern im Dichtungsteil gefüllt ist, ist die Dichtung selbst gegenüber extrem hoher Betriebsdrücken sehr widerstands­ fähig.Die flachen Bündel der Hohlfasern könnten vorteilhaft um den Kern mit Schnittpunkten mit einem Schnittpunktswinkel von 10 bis 90°, bezogen auf die axiale Richtung des Kerns, vielschichtig ange­ ordnet sein. Bei einem solchen Spulkörper sind die Hohlfasern in nahezu paralleler Beziehung mit dem Kern angeordnet, so daß, wenn die Hohlfasern durch Abschnei­ den der Enden des Spulkörpers offen gemacht werden, der Abstand zwischen den offenen Enden verkürzt wird und daher bei der Behandlung einer Flüssigkeit der Druckver­ lust der durchdringenden Flüssigkeit in den Hohlfasern reduziert werden kann, so daß eine drastische Steigerung der Permeationsrate verwirklicht wird. Zusätzlich werden die einander benachbarten Hohlfasern an Veränderungen in ihrer Lage gehindert.Wenn man den Fall annimmt, bei dem der Schnitt­ winkel der Hohlfaserbündel zur Verkürzung der Spannung der Hohlfaser über den Kern reduziert ist, dann wird, je geringer der Schnittpunktswinkel ist, der Raum in der Nachbarschaft der überschneidenden Teile größer und die Packdichte verringert. Eine solche Anordnung er­ laubt keine gleichmäßige Strömung der Flüssigkeit über die gesamten Hohlfaserschichten. Selbst wenn die Länge verkürzt wird und der Druckverlust in den Hohlfasern verringert wird, kann die Durchgangsmenge der Flüssig­ keit nicht gesteigert werden und damit der Effekt des Kürzens der Hohlfasern nicht dargelegt werden, wenn nicht die Flüssigkeit, die außerhalb der Hohlfaser fließt, eine gleichmäßige Strömung zeigt. Nur wenn der Schnittpunktswinkel reduziert und die Hohlfaserbündel in flacher Form angeordnet sind, können die Wirkungen auftreten, daß die Flüssigkeit gleichförmig von dem Kern zu den Hohlfaserschichten fließt, der Druckverlust innerhalb der Hohlfasern gering ist und die hohe Flüssig­ keits-Permeationsrate und die hohe Zurückhaltung an gelöstem Feststoff mit Sicherheit erreicht werden könnenIn der vorliegenden Erfindung werden die Hohlfasern um den röhrenförmigen Kern als bandartige Bündel in nahe­ zu paralleler Beziehung zueinander in flacher Form ange­ ordnet. Wenn der äußere Durchmesser einer Hohlfaser als d bezeichnet wird, beträgt die Weite des Bündels der Hohlfaser vorzugsweise 15 bis 50 000 d und insbesondere 30 bis 5 000 d. Weiterhin ist das Verhältnis von Dicke zu Weite des Bündels der Hohlfasern vorzugsweise von 1/20 000 bis 1/5 und insbesondere von 1/10 000 bis 1/10. Wenn die Weite des Bündels der Hohlfasern weniger als 15 d oder das Verhältnis von Dicke/Weite des Bündels der Hohlfasern mehr als 1/5 ist, wird die Flachheit der Hohlfaserbündel verringert, wodurch ein Flüssigkeitsverlust an den Schnittpunkten der Bündel der Hohlfasern hervorgerufen werden kann und wodurch Kanalbildung der Flüssigkeit in den Hohlfaserschichten verursacht wird. Wenn die Weite der Hohlfaserbündel mehr als 50 000 d oder das Verhältnis von Dicke/Weite weniger als 1/10 000 ist, wird der Abfall und Verbrauch an Hohlfasern an den Endteilen bei der Herstellung des Membran-Trennkörpers durch Abschneiden der Endteile des Spulkörpers groß und außerdem wird die Fixierung der vielschichtigen Hohlfaserschichten unzureichend und die Fasern können sich während des Betriebs der Trennvor­ richtung bewegen, wodurch sie von der ursprünglichen Anordnung abweichen.Zur Herstellung der Hohlfaser-Spulkörper-Vorrichtung gemäß der Erfindung werden mehrere Hohlfaserbündel in paralleler Beziehung zueinander auf einen rotierenden Kern mit Verschiebung in axialer Richtung des Kerns aufgebracht. An jedem Ende des Kerns werden die Hohlfasern in solcher Weise zurückgeführt, daß die Hohlfasern von jedem Bündel einander nicht überlappen, während sie ihre parallele Beziehung aufrecht erhalten.Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Hohlfasern in geeigneter Weise verteilt, ohne Über­ lappen am Endteil, wo sie in ihrer Richtung zurückge­ dreht werden. Daher können ohne Anreicherung von Fasern am Ende des Kerns die Hohlfasern um den Kern von seinem einen Ende bis zu seinem anderen Ende gleichförmig und in einer hohen Packdichte angeordnet werden. So sind die Räume zwischen den Hohlfasern klein und gleich­ mäßig, weshalb die Flüssigkeit schnell in gleichförmi­ ger Strömung ohne Stillstand der Strömung durchgeführt werden kann. Wegen der geringeren Neigung, die Polari­ sation der Konzentration der Flüssigkeit zu bewirken oder einen Niederschlag oder eine Verklebung zu bilden, findet die Trennung von Flüssigkeiten gleichförmig und effizient in den Hohlfasern statt und der Wirkungsgrad der Trennung im ganzen System wird signifikant verbessert.Bei der oben beschriebenen Herstellung der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung werden die Hohlfaserbündel bevorzugt um den Kern gewickelt, während sie mit Hilfe eines schnurartigen oder leinenartigen und/oder bandartigen Mittels an ihrem Umkehrteil fest­ gehalten werden. Durch diese Maßnahme ist das Abgleiten der Umkehrteile verhindert, so daß die Fasern akurat angeordnet werden, um einen Spulkörper frei von zusam­ mengefallenen Kreuzwicklungen zu erhalten. Dies ist insbesondere wirksam, wenn der Schnittwinkel der Hohl­ faserbündel in axialer Richtung des Kerns geringer als 90° ist. Da auf diese Weise ein Spulkörper ohne Anwen­ dung von ungeeigneten Kräften wie Spannung oder Rei­ bung auf die Hohlfasern herstellbar ist, wird keine Schädigung der Hohlfasern verursacht.Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen erläutert.Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Aus­ führungsform des Hohlfaserspulkörpers gemäß der Erfindung, bei der Hohlfaserbündel 13 auf dem Kern 12 regelmäßig und in paralleler Beziehung zueinander ohne Überlappen am Ende des Kerns angeordnet sind.Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht einer an­ deren Ausführungsform des Hohlfaserspulkör­ pers gemäß der Erfindung, die hergestellt worden ist, indem man Hohlfaserbündel 23 um den Kern 22 angeordnet hat, um eine Mehrfachschicht von Hohlfaserbündeln 23 zu bilden, durch Ein­ spritzen, Formen und Härten von Harz in beide Enden der Mehrschichten der Hohlfasern, um Harzwände 24 und 25 zu bilden, und durch Abschneiden der Harzwand 24 in nahezu ver­ tikaler Weise in bezug auf den Kern, um ein offenes Ende der Hohlfasern vorzusehen.Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch eine Membran­ trennvorrichtung gemäß der Erfindung, die einen Behälter und den Hohlfaserspulkörper gemäß Fig. 2 in dem Behälter umfaßt. Der Spulkörper weist den Kern 22, Schichten von Hohl­ faserbündeln 23, die den Kern umrunden, und die Harzwände 24 und 25 auf und befin­ det sich in dem zylindrischen Behälter 31. Der Kern 22 hat eine schlitzartige Öffnung an dem im Kontakt mit der Hohlfaserschicht befindlichen Teil. Auf der Seite der Harz­ wand 24 ist, getrennt durch ein ringförmi­ ges Glied 32, eine Endplatte 33 angeordnet. An der Harzwand 25 ist eine Endplatte 34 angeordnet. Die Endplatte 33 hat einen Flüssigkeitseintritt 35, der mit dem Inne­ ren der Hohlfasern in Verbindung steht. Die Endplatte 34 hat einen Flüssigkeits­ austritt 36 und den Flüssigkeitseintritt 37, der mit der Außenseite der Hohlfasern in Verbindung steht. Die Endplatten 33 und 34 sind durch Sprengringe 38 und 39 im Inneren des Behälters 31 gestützt. Elastische Ringe 40 a, 40 b, 40 c und 40 d sind am äußeren Umfang der Endplatte 33, der Harzwand 24 und der Endplatte 34 und am inneren Umfang der End­ platte 34 angebracht, um flüssigkeitsdichten Kontakt zwischen der inneren Wand des zylin­ drischen Behälters 31 und dem äußeren Umfang der Endplatte 33, zwischen der inne­ ren Wand des zylindrischen Behälters 31 und dem äußeren Umfang der Harzwand 24, zwischen der inneren Wand des zylindrischen Behälters 31 und dem äußeren Umfang der Endplatte 34 und zwischen dem äußeren Umfang des Kerns 22 und dem inneren Umfang der Endplatte 34 zu ergeben. Diese elasti­ schen Dichtringe können in ringförmigen Auskeh­ lungen an den äußeren Umfängen der Endplatte 33, der Harzwand 24 und der Endplatte 34 und am inneren Umfang der Endplatte 34 eingesetzt sein.Bei Anwendung der Membran-Trennvorrichtung gemäß Fig. 3 auf die umgekehrte Osmose wird die zu behandelnde Flüssigkeit durch den Flüssigkeitseintritt 37 einge­ bracht und fließt durch den Kern 22; sie geht dann durch den Schlitz und läuft in die Schichten von Hohlfaserbündeln 23. Während die Flüssigkeit durch die Hohlfaserschichten läuft, dringt ein Teil der Flüssigkeit durch die Membranwände der Hohlfasern und dieser Teil erreicht das äußere offene Ende der Harzwand 24 durch den Strö­ mungsweg innerhalb der Hohlfasern, geht durch die durch die Ring­ glieder 32 gebildete Kammer und fließt aus dem Auslaß 35 aus. An­ dererseits wird die behandelte Flüssigkeit, die durch die Hohlfaserschichten ohne Durchdringung der Membran­ wände der Hohlfasern fließt, am Auslaß 36 aufgenommen.Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung des Hohlfaserspulkörpers gemäß der Erfindung.In Fig. 4 bedeuten die Bezugszeichen folgendes: 21 ist eine zentrale Stange zum Rotieren des Kerns 22. 23 ist ein Hohlfaserbündel, das um den Kern 22 ange­ ordnet ist. 41 ist eine quer laufende Führung (Führungs­ querhaupt, Luntenführer = traverse guide). 42 ist eine Ballenwalze (bale roller); 43 ist eine Quetsch­ walze, die in Kontakt mit der Ballenwalze rotiert; 44 a und 44 b sind Befestigungsschnüre zum Befestigen der Hohlfaserbündel 23 am Ende des Kerns 22 und 45 a und 45 b sind endlose Riemen zur zeitweiligen Befestigung der Hohlfaserbündel 23 am Ende des Kerns 22. Diese endlosen Riemen pressen die Hohlfaserbündel 23 auf den Kern 22 durch die Ballenwalze 42 und die Ballenumkehr-Walzen 46 a und 46 b (bale reversing rollers).In Fig. 4 wird gezeigt, daß eine Mehrzahl Hohlfaserbündel 23 angeordnet ist, die in mehr­ fache Anzahlen mit einer Querführung 41, wie in Fig. 5 dargestellt, verteilt werden, wodurch sie um den lang­ sam rotierenden Kern 22 gewunden werden. Die endlosen Befestigungsriemen 45 a und 45 b, die an den zwei Enden des Kerns 22 vorgesehen sind, bewegen sich längs der Oberfläche der Ballenwalze 42, des Kerns 22 und der Ballenumkehrwalzen 46 a und 46 b. Wenn die Querführung 41 sich zum Ende des Kerns 22 bewegt und ein Hohlfaser­ bündel 23 dem Ende des Kerns 22 zugeführt wird, wird dieses Hohlfaserbündel in dem Raum zwischen den fixie­ renden Endlosriemen 45 a und 45 b und dem Kern 22 gehalten. und wird durch die Befestigungsschnüre 44 a und 44 b ge­ halten, die um das Ende des Kerns 22 gewickelt werden, worauf das Hohlfaserbündel in einem parallelen Zustand befestigt und zurückgeführt wird. Dementsprechend wird das Hohlfaserbündel 23, das am Ende fixiert ist, beim Umkehren der Querführung 41 zum zentralen Teil des Kerns 22 aufgenommen, ohne auf dem Kern 22 zusammen­ zufalten. Die Form oder Linienführung der Bewicklung dieses Hohlfaserbündels kann so sein, wie es in Fig. 1, 7 oder 8 dargestellt ist, worin die Hohlfaserbündel 13 a, 13 b und 13 c in parallelem Zustand ohne Ver­ ursachung irgendeiner Überlappung am Ende 15 des Kerns 22 durch die Befestigungsschnüre 17 a, 17 b und 17 c oder durch ein Stück der Befestigungsschnur 17 befestigt oder fixiert und regelmäßig und gleichförmig angeord­ net sind.Die gemäß der Erfindung zu verwendenden Hohlfasern un­ terliegen keiner bestimmten Begrenzung, vorausgesetzt, daß sie einen äußeren Durchmesser von 10 bis 1 000 µm und ein Hohlverhältnis (Prozentsatz der Hohlflächen zur Schnittfläche der Hohlfasern) von 3-80% aufweisen und ihre Membran­ wände eine selektive Durchlaßeigenschaft für eine Flüssigkeit aufwei­ sen. Die Membranwände dieser Hohlfasern können entweder homogen, mi­ kroporös oder anisotrop sein und die Spinnverfahren zur Herstellung dieser Fasern können entweder Schmelzspin­ nen, Naßspinnen, Trockenspinnen oder Kombinationen davon sein. Beispiele für Materialien, aus denen die Hohlfasern bestehen können, sind Cellulosepolymere, z. B. Celluloseacetat, Hydroxyäthylcellulose, Cyan­ äthylcellulose, regenerierte Cellulose; Vinylpolymere, z. B. Polyvinylalkohol, Polyvinylacetal, Polyacryl­ nitril, Polyacrylat, Polyäthylen, Polypropylen, Poly­ styrol, Polyvinylchlorid und Polytetrafluoräthylen; Polyelektrolytenkomplexe von Polystyrolsulfonat-Poly­ vinylbenzyltrimethylammonium; Polyamide, z.B. Poly- L-glutamat, Nylon 4, Nylon 6, Nylon 66, Polydimethyl­ piperazinfumaramid, Polydimethylpiperazinisophthal­ amid, Polydimethylpiperazinterephthalamid, Poly-p- xyloladipamid, Poly-p-xylolisophthalamid, Poly-p-xylol­ terephthalamid, Poly-m-phenylenisophthalamid und Poly- p-phenylenterephthalmid; Polyhydrazid, Polyamidhydrazid, Polybenzylimidazol, Polyimidazopyrrolon, Polycarbonat, Polyphenylenoxid, Polysulfon, Polyäthylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Silikonharz, Kollagen.Es wird bevorzugt, daß der Kern ein hohlzylindrisches Rohr oder ein hohlzylindrischer Schlauch mit gleich­ förmigen Poren oder ein netzartiges zylindrisches Rohr bzw. Schlauch ist und so konstruiert ist, um darin den Durchgang einer Flüssigkeit zu erlauben. Alternativ kann der Kern die Form eines Kerns mit fünfeckigem Querschnitt haben, um den Durchgang einer Flüssigkeit in seinem Raum der Hohlfasern zu gestatten. Weiterhin kann ein geschlitzter Schlauch oder ein geschlitztes Rohr mit einer oder mehreren schlitzähnlichen Längs­ öffnungen oder ein in der Mitte gefüllter Stab, wie z. B. ein Rundstab, ein Vierkantstab oder eine stab­ ähnliche Vorrichtung mit Vorsprüngen sein. Als Materia­ lien für den Kern können Kunststoffe, Metalle, Kerami­ ken o. dgl. verwendet werden.Das Harz für die Bildung der Harzwände ist vorzugs­ weise in einem flüssigen Zustand bevor es aushärtet und einen harten Feststoff durch Härtung bzw. Vulkanisation bildet. Typische Beispiele sind Epoxyharze, Siliconharze und Polyurethanharze. Die Harzwand oder Harzabgrenzung kann an einem Ende oder an beiden Enden der Hohlfaserspulkörper rechtwinklig zur Achse dieser vorhanden sein. Die entsprechenden Hohlfaserbündel sind außen offen und stoßen durch wenigstens eine der Harz­ wände und der Raum zwischen den Hohlfasern und den Harzwänden ist ausreichend gegen die Flüssigkeit abge­ dichtet.Bei den in den Figuren dargestellten Ausführungsformen werden sowohl die Schnüre als auch die Endlosriemen zur Fixierung bzw. Befestigung der Hohlfaserbündel ver­ wendet. Es kann jedoch auch eine dieser beiden Befesti­ gungsarten verwendet werden. Wenn eine der Arten ver­ wendet wird, wird es bevorzugt, eine Schnur- oder Streifen- oder bandartiges Mittel wie z. B. Be­ festigungsschnüre zu verwenden, um die Hohlfaserbündel permanent zu halten, da solche Mittel eine aus­ reichende Fixierung oder Befestigung der Hohlfaserbün­ del ermöglichen. Natürlich wird aus Sicherheitsgründen bevorzugt, die Hohlfasern mit einem Endlosriemen zu halten und dann sie permanent festzuhalten, indem man eine Schnur oder ähnliches oder ein Band oder ähnliches herumwickelt. Das schnurartige Mittel zur Befestigung kann Schnur, Kordel, Garn, Spinngarn, Bänder o. dgl. sein. Die Materialien dafür können verschiedener Art sein wie z. B. Nylon, Polyester, Polyurethan, Acryl­ harz, Vinylon, Baumwollgarn und Polypropylen. Die band­ artigen Mittel können Bänder o. dgl. sein. In jedem Fall ist es wünschenswert, ein feines oder dünnes Material zu verwenden, um die gewundene Oberfläche nicht massig zu machen. Bevorzugte Größen sind im Fall von Schnüren 5 bis 50 den, insbesondere 20 bis 30 den und im Fall von Bändern etwa 5 bis 50 µm Dicke. Es ist nicht immer nötig, jedes Hohlfaserbündel mit einer Befestigungsschnur zu halten, sondern alle Bündel können mit einer einzigen Befestigungsschnur gehalten werden, wie das in Fig. 8 dargestellt ist. In anderen Worten, das Festhalten mit einer wahlweisen Anzahl von Schnüren ist möglich. Natürlich kann auch im Fall des Festhaltens mit einem bandartigen Mittel, wie z. B. einem Band oder einem Streifen ein einzelnes Band ver­ wendet werden, um alle Hohlfaserbündel zur Befestigung zu bedecken. Es ist natürlich auch möglich, Schnüre und Bänder zusammen zu verwenden.Die Ballenwalze, die Quetschwalze und die Ballenum­ kehrwalzen bei den oben dargelegten Ausführungsformen sind vorzugsweise aus einer Eisenwalze, die auf ihrer Oberfläche mit Kautschuk, Tuch, Papier oder anderem Material von weniger glatter Qualität. Die Quetsch­ walze ist zwar nicht notwendig, jedoch soll­ te sie vorzugsweise vorhanden sein, um die Hohlfasern glatt aufzuwickeln. In den gezeigten Ausführungsformen sind die Ballenumkehrwalzen und die Quetschwalzen unabhängig an den beiden Enden des Kerns angeordnet, jedoch kann auch eine einzige Quetschwalze über die ge­ samte Länge des Kerns angeordnet sein. Ebenfalls braucht die Ballenrolle nicht notwendigerweise mit dem Hohlfaserbündel am zentralen Teil des Kerns in Kontakt zu sein.

1. Hohlfaservorrichtung in Form eines spulenartigen Körpers zur Trennung von Flüssigkeiten, umfassend einen Kern (12, 22) und sich überkreuzende Hohlfaserschichten, die eine selektive Permeabilität haben und um den Kern (12, 22) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Hohlfaserschichten durch flache bandartige Hohlfaserbündel (23, 13 a, 13 b, 13 c) gebildet sind und aus nahezu parallel zueinander angeordneten Hohlfasern bestehen,
• - die Breite jedes Hohlfaserbündels (13, 13 a, 13 b, 13 c) von 15 bis 50 000 d beträgt, (wobei d der äußere Durchmesser einer Hohlfaser ist) und
• - das Verhältnis der Dicke zur Breite jedes Hohlfaserbündels von 1/20 000 bis 1/5 beträgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlfasern an wenigstens einem axialen Ende des Bündels in eine Harzwand eingebettet und nach außen geöffnet sind.

3. Hohlfasermembran-Trennvorrichtung, enthaltend einen rohrförmigen Behälter mit Flüssigkeitseintritten (35, 37) und Flüssigkeitsaustritt (36) und einer Hohlfaservorrichtung in spulenartiger Form gemäß Ansprüchen 1 und 2, die in dem Behälter (31) angeordnet ist.

4. Verfahren zur Herstellung von Hohlfaservorrichtungen in Form von spulenförmigen Körpern zur Trennung von Flüssigkeiten nach Ansprüchen 1 u. 2, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Mehrzahl von Hohlfaserbündeln (23, 13 a, 13 b, 13 c) in paralleler Beziehung zueinander auf einem rotierenden Kern anordnet, während die Hohlfaserbündel in axialer Richtung quer verschoben und an jedem Ende des Kerns zurückgeführt werden, wobei die parallele Beziehung zwischen den Hohlfasern aufrecht erhalten wird, ohne ein Überlappen zu verursachen und die Hohlfasern an der Umkehrstelle festgehalten werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Festhalten mit Hilfe eines schnurartigen und/oder bandartigen Mittels, das um das Ende des Kerns gewunden ist, durchgeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Festhalten mit Hilfe eines Endlosriemens vorgenommen wird.