DE3432022A1 - Process and apparatus for separating liquid mixtures by pervaporation via a selectively permeable membrane - Google Patents

Process and apparatus for separating liquid mixtures by pervaporation via a selectively permeable membrane

Info

Publication number
DE3432022A1
DE3432022A1 DE19843432022 DE3432022A DE3432022A1 DE 3432022 A1 DE3432022 A1 DE 3432022A1 DE 19843432022 DE19843432022 DE 19843432022 DE 3432022 A DE3432022 A DE 3432022A DE 3432022 A1 DE3432022 A1 DE 3432022A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
membrane
support structure
pervaporation
heating
liquid mixture
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19843432022
Other languages
German (de)
Inventor
Horst Prof. Dr.-Ing. 7259 Leonberg Chmiel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority to DE19843432022 priority Critical patent/DE3432022A1/en
Priority to DE8585904424T priority patent/DE3574455D1/en
Priority to AT85904424T priority patent/ATE48240T1/en
Priority to EP85904424A priority patent/EP0193570B1/en
Priority to PCT/DE1985/000304 priority patent/WO1986001425A1/en
Priority to JP60504004A priority patent/JPS62500289A/en
Publication of DE3432022A1 publication Critical patent/DE3432022A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/36—Pervaporation; Membrane distillation; Liquid permeation
    • B01D61/362—Pervaporation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/10—Supported membranes; Membrane supports
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
    • B01D69/1216—Three or more layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/22—Cooling or heating elements

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • External Artificial Organs (AREA)

Abstract

To increase the separation efficiency of a pervaporation membrane, this is heated, preferably by electrical heating, e.g. in the form of inductive heating, by microwaves or as resistance heating if the support framework is designed as a resistance heater. The heat of evaporation of the component separated off can in this manner be fed to the region of the membrane without an otherwise required heating of the entire liquid mixture. Damage to or decrease in production by the temperature-sensitive microorganisms, e.g. in the liquid mixture, is avoided.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Trennen von Flüssig-Method and device for separating liquid

keitsgemischen mittels Pervaporation über eine permselektive .Membran Die Pervaporation ist ein Verfahren zum Trennen von aus mehreren Komponenten bestehenden Flüssigkeitsgemischen mittels einer permselektiven Membran. Die Voraussetzung, daß ein Trennen der Komponenten auf diese Weise erfolgen kann, ist, daß die permselektive Membran (in der Regel ein Polymer) so gewählt ist, daß eine bestimmte Komponente des Flüssigkeitsgemisches sich darin besser löst als die übrigen Komponenten.mixing by means of pervaporation over a permselective membrane Pervaporation is a method of separating multiple components Mixing liquids by means of a permselective membrane. The requirement that A separation of the components can be done in this way is that the permselective Membrane (usually a polymer) is chosen so that a certain component of the liquid mixture dissolves in it better than the other components.

Bringt man eine derartige Membran auf ihrer einen Seite mit dem Flüssigkeitsgemisch in Kontakt uvnd erzeugt man auf ihrer anderen Seite einen Vakuumunterdruck, so reichert sich die besser lösliche Komponente auf der Unterdruckseite an. Dieses Permeat verläßt die Membran jedoch nur im dampfförmigen Zustand, was bedeutet, daß die dazu nötige Umwandlungswärme durch Heizen zugeführt werden muß. Verwendet man aber keine Heizung, so kühlt sich das Flüssigkeitsgemisch so stark ab, daß die Transportvorgänge durch die Membran sich verschlechtern.If you bring such a membrane on one side with the liquid mixture in contact and a vacuum negative pressure is created on their other side, so enriches the more soluble component on the negative pressure side. This permeate leaves the membrane, however, only in the vaporous state, which means that the necessary Conversion heat must be supplied by heating. But if you don't use heating, so the liquid mixture cools down so much that the transport processes through the membrane deteriorate.

Man heizt aus diesem Grund bisher das gesamte Flüssigkeitsgemisch auf. Das hat nicht nur den energetischen Nachteil, das auch die nicht die Membran permeierende Flüssigkeit mit aufgeheizt werden muß, sondern es kann auch zu einer Schädigung einer oder mehrerer Komponenten des Flüssigkeitsgemisches führen, wenn diese temperaturempfindlich sind. Dies ist insbesondere in der Biotechnologie der Fall, wenn ein Produkt aus einem Bioreaktor entfernt werden soll, in dem sich neben anderen Komponenten auch die dieses Produkt erzeugenden Mikroorganismen befinden. Diese sind häufig sehr temperaturempfindlich; sie besitzen hinsichtlich der Produktbildung ein Temperaturoptimum. Ist man gezwungen, über das Temperaturoptimum hinaus zu erwärmen, so kann es zu einer Reduktion, -ja sogar zur Einstellung der Produktion kommen.For this reason, the entire liquid mixture has hitherto been heated on. This not only has the energetic disadvantage, but also not the membrane permeating liquid must be heated with, but it can also become a Damage to one or more components of the liquid mixture, if these are temperature sensitive. This is especially true in biotechnology the case when a product is to be removed from a bioreactor in which the microorganisms that produce this product are located in addition to other components. These are often very temperature sensitive; they have in terms of product formation a temperature optimum. If you are forced to heat above the optimum temperature, this can lead to a reduction, - yes, even to the cessation of production.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, nur die in unmittelbarer Nähe der Membran befindliche Flüssigkeit und in dieser insbesondere die sich in der selektiven Membran bevorzugt lösende Komponente aufzuheizen. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß nur die permselektive Membran beheizt wird. Diese Lösung vermeidet nicht nur die obengenannten Nachteile, sondern erhöht auch die Diffusionsgeschwindigkeit der in der selektiven Membran gelösten Moleküle.The invention is therefore based on the object only in the immediate Liquid located near the membrane and in this in particular the liquid in of the selective membrane preferably to heat the dissolving component. According to the invention this is achieved in that only the permselective membrane is heated. These Solution not only avoids the above-mentioned disadvantages, but also increases them Diffusion rate of the molecules dissolved in the selective membrane.

Um technisch und wirtschaftlich relevante Massenströme durch die permselektive Membran hindurch zu erzeugen, muß diese selektive Schicht der Membran möglichst dünn sein; sie hat daher keine ausreichende mechanische Festigkeit, weshalb sie ein Stützgerüst benötigt.In order to obtain technically and economically relevant mass flows through the permselective To produce a membrane through, this selective layer of the membrane must be as possible be thin; therefore, it does not have sufficient mechanical strength, which is why it a support frame is required.

Als besonders vorteilhaft hat sich dabei eine Anordnung erwiesen, bei der das Stützgerüst sich auf der Seite des Flüssigkeitsgemisches befindet, während die permselektive Schicht der Membran zur Unterdruckseite, dee Filtratseite, weist. Erfindungsgemäß dient nun das Stützgerüst selbst zur Beheizung der permselektiven Membran. Besonders vorteilhaft ist es, das Stützgerüst als poröse Metallschicht auszubilden. Diese hat nicht nur den Vorteil besonders hoher Festigkeit, sondern läßt sich auch besonders günstig beheizen. Verwendet man als Stützgerüst ein Metall vergleichsweise schlechter elektrischer Leitfähigkeit, so eignet sich dieses zur Widerstandsheizung. Eine andere vorteilhafte Ausführung des Erfindungsgedankens besteht in der Anwendung einer induktiven Heizung. Schließlich kann als eine andere vorteilhafte Ausführung auch eine Mikrowellenheizung vorgesehen werden.An arrangement has proven to be particularly advantageous in which the support structure is on the side of the liquid mixture, while the permselective layer of the membrane faces the negative pressure side, the filtrate side. According to the invention, the support structure itself is used to heat the permselective Membrane. It is particularly advantageous to use the support structure as a porous metal layer to train. This has not only the advantage of particularly high strength, but can also be heated particularly cheaply. Used as a support structure a metal with comparatively poor electrical conductivity is suitable this for resistance heating. Another advantageous embodiment of the inventive concept consists in the use of inductive heating. After all, can be considered another In an advantageous embodiment, microwave heating can also be provided.

Eine weitere Ausführungsform sieht einen Zwei-Schichten-Aufbau des Stützgerüstes und mit der permselektiven Schicht einen Drei-Schichten-Aufbau der gesamten Membran vor.Another embodiment provides a two-layer structure of the Support structure and with the permselective layer a three-layer structure of the entire membrane in front.

Die beiden Schichten des Stützgerüstes sind z.B. die poröse Metallschicht mit beschränkter Dicke und ein weiteres grob-Poriges bzw. engmaschiges, gitterartiges Stützgerüst.The two layers of the support structure are e.g. the porous metal layer with limited thickness and another coarse-pored or close-meshed, grid-like one Support frame.

Dieser Aufbau ist beispielsweise bei nicht ausreichender mechanischer Festigkeit der porösen Metallschicht bezügl#ich des angelegten Unterdrucks erforderlich. Die Beheizung kann entweder in der einen oder anderen oder auch beiden Schichten des StützgerUstes erfolgen.This structure is, for example, inadequate mechanical Strength of the porous metal layer with regard to the negative pressure applied is required. The heating can either be in one or the other or in both layers of the support frame.

Auf der beigefügten Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Membran im Schnitt dargestellt. Gezeigt ist eine permselektive Schicht 1 mit einem durch eine poröse Metall schicht gebildeten Stützgerüst 5Pin Verbindung mit einem weiteren Stützgerüst in Kontakt mit einem Flüssigkeitsgemisch steht, während auf der anderen Seite der Membran Unterdruck herrscht.In the accompanying drawing, a membrane according to the invention is in Section shown. A permselective layer 1 is shown with one through one porous metal layer formed support structure 5Pin connection with another Support structure is in contact with a liquid mixture while on the other Side of the diaphragm there is negative pressure.

Leerseite -Blank page -

Claims (8)

Patentansprüche 1. Verfahren zum Trennen von Flüssigkeitsgemischen mittels Pervaporation #ber eine permselektive Membran durch Erzeugen eines Unterdruckes auf der Filtratseite der Membran, dadurch gekennzeichnet daß nur die permselektive Membran während des Trennvor#gangs beheizt wird.Claims 1. A method for separating liquid mixtures by means of pervaporation # over a permselective membrane by generating a negative pressure on the filtrate side of the membrane, characterized in that only the permselective Membrane is heated during the separation process. 2. Vorrichtung zur Durchfühcung des Verfahrens nach Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet daß als Heizkörper zum Beheizen der permselektiven Membran ein die möglichst dünne Membran (1) haltendes Stützgerüst (2) verwendet ist.2. Device for performing the method according to claim 1 characterized in that as a heater for heating the permselective membrane a support structure (2) holding the membrane (1) as thin as possible is used. 3. Vorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß das Stützgerüst (2) eine aus Metall bestehende Porenmembran ist.3. Device according to claim 2, characterized in that the Support frame (2) is a pore membrane made of metal. 4. Vorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß das Stützgerüst (2) aus einer Porenmembran (2a) und einem weiteren grobporigen bzw. engmaschigen Stützgerüst (2b) besteht.4. Device according to claim 2, characterized in that the Support structure (2) made of a pore membrane (2a) and another coarse-pored or close-meshed support structure (2b). 5. Vorrichtung nach Patentanspruch 3, d a d u r c h gekennzeichnet, daß das aus Metall bestehende Stützgerüst (2) den Heizkörper einer Widerstandsheizung bildet.5. Device according to claim 3, characterized by d a d u r c h, that the metal support frame (2) the radiator of a resistance heater forms. 6. Vorrichtung nach Patentanspruch 3, d a d u r c h gekennzeichnet, daß das aus Metall bestehende Stützgerüst (2) den Heizkörper einer induktiven Heizung bildet.6. Device according to claim 3, d a d u r c h characterized, that the metal support structure (2) the radiator of an inductive heater forms. 7. Vorrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das aus Metall bestehende Stützgerüst (2) den Heizkörper einer Mikrowellenheizung bildet.7. Device according to claim 3, characterized in that the metal support frame (2) the radiator of a microwave heater forms. 8. Vorrichtung nach den Patentansprüchen 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützgerüst (2) auf der Seite des Flüssigkeitsgemisches angeordnet ist.8. Device according to claims 2 to 6, characterized in that that the support structure (2) is arranged on the side of the liquid mixture.
DE19843432022 1984-08-31 1984-08-31 Process and apparatus for separating liquid mixtures by pervaporation via a selectively permeable membrane Withdrawn DE3432022A1 (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19843432022 DE3432022A1 (en) 1984-08-31 1984-08-31 Process and apparatus for separating liquid mixtures by pervaporation via a selectively permeable membrane
DE8585904424T DE3574455D1 (en) 1984-08-31 1985-09-02 DEVICE FOR SEPARATING FLUID MIXTURES.
AT85904424T ATE48240T1 (en) 1984-08-31 1985-09-02 DEVICE FOR SEPARATING FLUID MIXTURES.
EP85904424A EP0193570B1 (en) 1984-08-31 1985-09-02 Device for separating fluid mixtures
PCT/DE1985/000304 WO1986001425A1 (en) 1984-08-31 1985-09-02 Device for separating fluid mixtures
JP60504004A JPS62500289A (en) 1984-08-31 1985-09-02 Fluid mixture separation device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19843432022 DE3432022A1 (en) 1984-08-31 1984-08-31 Process and apparatus for separating liquid mixtures by pervaporation via a selectively permeable membrane

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3432022A1 true DE3432022A1 (en) 1986-03-06

Family

ID=6244348

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19843432022 Withdrawn DE3432022A1 (en) 1984-08-31 1984-08-31 Process and apparatus for separating liquid mixtures by pervaporation via a selectively permeable membrane

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JPS62500289A (en)
DE (1) DE3432022A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103551036A (en) * 2013-11-21 2014-02-05 洪梅 High-efficiency permeation and evaporation device and technology of ceramic molecular sieve membrane

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103551036A (en) * 2013-11-21 2014-02-05 洪梅 High-efficiency permeation and evaporation device and technology of ceramic molecular sieve membrane
CN103551036B (en) * 2013-11-21 2016-03-02 洪梅 A kind of ceramic molecular sieve membrane high-effective penetrating vaporising device and technique

Also Published As

Publication number Publication date
JPS62500289A (en) 1987-02-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE1139474B (en) Process for the production of helium
EP0029600B1 (en) Process for the separation of fluids by permeation
EP0193570B1 (en) Device for separating fluid mixtures
DE3001426A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR TREATING BLOOD PLASMA
EP0086770A2 (en) Filter apparatus, especially adapted for the filtration of drinks
DE2119906A1 (en) Device for treating a liquid, in particular by reverse osmosis
DE102015202681A1 (en) Process for carrying out a chemical synthesis
DE2502664B2 (en)
DE3432022A1 (en) Process and apparatus for separating liquid mixtures by pervaporation via a selectively permeable membrane
DE1810679A1 (en) Membrane and process for its manufacture
DE1143187B (en) Process for the production of multilayer gas diffusion electrodes
DE823050C (en) Method and device for the production of molded hollow bodies from thermoplastic material
DE4334767A1 (en) Selective carbon filter
DE2618981B2 (en) A method of making a porous sheet having fine cylindrical communicating pores
DE3518871C2 (en)
DE102011117194A1 (en) Method for adjusting concentration and temperature of substances in gases or fluids, involves adjusting composition of second fluid as that of first fluid, by receiving/delivering suitable amount of substances through a membrane
DE189827C (en)
DE1008290B (en) Device for converting gases with liquids
DE102009013138A1 (en) Apparatus for gas enrichment or generation of mechanical power and method therefor
DE1159394B (en) Ultrafilter with a semipermeable filter membrane made of cellulose derivative
EP0823861A1 (en) Fluid separation device
EP0139806B1 (en) Process and apparatus for producing a filter, and filter thus produced
EP0423857A1 (en) Process for making a channel plate with paralleled plates, device for carrying out the process
DE325637C (en) Process and device for the production of nitric acid
DE1257741B (en) Method and device for separating dissolved substances by countercurrent dialysis

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8130 Withdrawal
8165 Publication of following application cancelled