DE3445415A1

DE3445415A1 - Waermeverdunstungsvorrichtung

Info

Publication number: DE3445415A1
Application number: DE19843445415
Authority: DE
Inventors: Shoji Tokio/Tokyo Kimura; Shunichi Shimatani; Atsuo Ibaraki Osaka Yoshimura
Original assignee: Nitto Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1983-12-13
Filing date: 1984-12-13
Publication date: 1985-06-20
Also published as: SE8406269D0; SE8406269L; US4620900A; GB2151155A; BR8406379A; GB8430956D0; GB2151155B; BE901255A; JPS60125203A; FR2556232B1; FR2556232A1

Description

HOFFMANN *εΠΓ41Β ä-PARTN-ΕΊ^ ^:

PATENT- UND RECHTSANWÄLTE O Μ·' 4 0 4 I

PATENTANWÄLTE DIFL.-ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · DIPL.-ΙΝβ. W. LEHN DIPU-INa. K. FOCHSLE . DR. RER. NAT. B. HANSEN · DR. RER. NAT. H.-A. BRAUNS · DIPL.-ING. K. QDRG DIPL.-ING. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A. NETTE

41 258 Gh/ms

NITTO ELECTRIC INDUSTRIAL COMPANY LTD, Osaka / Japan

Wärmeverdunstungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft Wärmeverdunstungsvorrichtungen. Insbesondere betrifft die. Erfindung Wärmeverdunstungsvorrichtungen, die eine porösen Abstandsteil aufweisen, der zwischen einer mikroporösen Membran und einer Wärme-Übertragungswand angeordnet ist, um den Abstand zwischen diesen zu minimieren und dadurch die Kondensatausbeute zu verbessern.

Als ein Verfahren zum Abtrennen von Wasser aus einer wäßrigen Lösung gibt es ein Wärmeverdunstungsverfahren, bei welchem eine zugeführte·Lösung, beispielsweise Sole oder Salzlauge, durch eine Seite einer mikroporösen Membran hindurchtreten gelassen wird, die gegenüber Flüssigkeiten undurchlässig ist, während sie den Durchtritt von Dampf bequem ermöglicht, und der Dampf der Komponente, die aus der zugeführten Lösung abgetrennt werden soll, wird an einer kalten Wand auf der anderen Seite der Membran kondensiert. Eine Vielzahl von Vorrichtungen zum Durchführen eines solchen Abtrennverfahrens ist vorgeschlagen worden.

Beispielsweise offenbart die japanische Patentveröffentlichung Nr. 49-45461 (45461/1974) eine mehrstufige Wärmeverdunstung svorr ich tung zum Abtrennen einer Komponente aus einer Lösung dadurch, daß die heiße zugeführte Flüssigkeit, die destilliert werden soll, und eine Kühlflüssigkeit auf gegenüberliegenden Seiten eines gasförmigen

BELLASTRASSE 4 · D-8OOO MÜNCHEN 81 · TELEFON (Όβθ} 911087 · TELEX S-29619 CPATHEJ · TELEKOPIERER S183Sß

Bereiches umlaufen gelassen werden, der zwischen der oben genannten mikroporösen Membran, die gegenüber dem Dampf der abzutrennenden Komponente durchlässig ist, und der kalten Wand angeordnet ist, an welcher der Dampf kondensieren soll, wodurch aus Sole oder Salzlauge oder dgl. reines Wasser erhalten wird.

Allgemein ist es mit einer solchen Warmeverdunstungsvorrxchtung möglich/ eine hohe Kondensationsrate für den Dampf zu erreichen, wodurch eine hohe Ausbeute je Stunde an Kondensat erreicht wird, und eine solche Vorrichtung ist minimiert bzw. hat kleinsten Raumbedarf, wenn der genannte Raum (d. h. der gasförmige Bereich) zwischen der Membran und der kalten Wand klein gemacht wird. Jedoch ist die Membran nicht starr, und sie hat das Bestreben, sich zu biegen, so daß sie oftmals in Berührung mit der kalten Wand gelangt. Derjenige Teil der Membran, der mit der kalten Wand in Berührung gelangt, verhindert nicht nur, daß der Dampf durch die Membran hindurchtritt, sondern er verhindert auch/ daß das Kondensat zwischen der Membran und der kalten Wand hindurchtritt, wodurch die Ausbeute an Kondensat verringert wird. Demgemäß ist eine übliche Warmeverdunstungsvorrxchtung so gestaltet, daß zwischen der mikroporösen Membran und der kalten Wand ein großer Raum aufrechterhalten wird, um Berührung zwischen der Membran und der kalten Wand zu verhindern. Dies führt demgemäß zu einer unvermeidbaren Verringerung der Ausbeute an Kondensat.

Die vorliegende Erfindung bezweckt/ die Nachteile bekannter Wärmeverdunstungsvorrichtungen zu überwinden.

Eine Vorrichtung gemäß der Erfindung, mit welcher die oben erläuterten Nachteile und weitere zahlreiche Nachteile und Defekte bekannter Vorrichtungen überwunden werden,

umfaßt eine mikroporöse Membran, die gegenüber Flüssigkeiten undurchlässig ist, während sie Dampf bequem hindurchtreten läßt. Auf einer Seite der mikroporösen Membran befindet sich ein Durchgang für heiße zugeführte Lösung, und an wenigstens einem Teil der anderen Seite der mikroporösen Membran ist ein poröser Abstandsteil angeordnet, an welchem eine Wärmeübertragungswand derart angebracht ist, daß der Dampf der aus der zugeführten Lösung abzutrennenden Komponente, der durch die Membran hindurchtritt, durch den Abstandsteil hindurch zu der Wärmeübertragungswand diffundiert und an der Wärmeübertragungswand abgekühlt wird, um ein Kondensat zu bilden, welches durch den Abstandsteil abgezogen wird.

Die mikroporöse 24embran hat bei einer bevorzugten Ausführungsform Poren eines Durchmessers im Bereich von 0,05 bis 50 μΐη.

Die mikroporöse Membran hat gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform Poren, die 20 % oder mehr des Gesamtvolumens der Membran einnehmen.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform hat die mikroporöse Membran eine Dicke im Bereich von 1 bis 500 μΐη.

Die mikroporöse Membran ist gebildet aus einem Fluorkohlenstoffharz, einem Silikonharz, aus Polyethylen oder aus Polypropylen. Das Fluorkohlenstoffharz ist wenigstens ein Harz, ausgewählt aus der Gruppe, die Polytetrafluorethylen/ Viny-0 lidenfluorid und Ethylen/Tetrafluorethylen-Mischpolymerisat umfaßt.

Der poröse Abstandsteil besteht vorzugsweise aus gewebtem oder nichtgewebtem Stoff aus natürlichen und/oder synthetisehen Fasern, aus gewebtem oder nichtgewebtem Stoff, der

mit Melaminformaldehydharz oder mit Epoxyharz imprägniert ist, aus gewebtem oder nichtgewebtem Stoff aus Kohlenstofffasern, aus schwammartigem porösen Band- oder Bogenmaterial, oder aus Metallnetz. Die synthetischen Fasern sind Polyethylenfasern, Polyesterfasern oder Polyamidfasern.

Die gewebte oder nichtgewebte Stoff hat bei einer bevorzugten Ausführungsform eine Maschengröße entsprechend 10 bis 1000 mesh.
10

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform hat der poröse Abstandsteil eine Dicke im Bereich von 0,1 bis 5 mm.

Durch die Erfindung ist (1) eine Wärmeverdunstungsvorrichtung geschaffen, mit welcher eine hohe Ausbeute an Kondensat erreicht wird. Durch die Erfindung wird (2) eine Wärmeverdunstung svorr ich tung geschaffen, bei welcher eine mikroporöse Membran dicht an einer Wärmeübertragungswand angeordnet ist derart, daß, sobald der Dampf der aus einer zugeführten Lösung abzutrennenden Komponente durch die Membran hindurchtritt, er an der Wärmeübertragungswand abgekühlt wird und kondensiert. Schließlich.wird (3) durch die Erfindung eine Wärmeverdunstⁿ:ng svorr ich tung geschaffen, bei weicher das erhaltene Kondensat glatt oder weich durch den Raum zwischen der Membran uhd der Wärmeübertragungswand hindurchtreten und daraus abgezogen werden kann.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.
30

Fig. 1 ist eine senkrechte Schnittansicht einer Wärmeverdunstungsvorrichtung gemäß der Erfindung.

Fig. 2 ist eine Schnittansicht nach Linie II-II in Fig. 1 35

Fig. 3 ist eine Schnittansicht einer anderen Wärmeverdun-

stungsvorrichtung gemäß der Erfindung.

Fig. 4 ist eine schaubildliche Teilansicht von Abstandsteilen, die an der mikroporösen Membran gemäß Fig. 3 angeordnet sind.

Fig. 5 ist eine senkrechte Schnittansicht einer anderen Wärmeverdunstungsvorrichtung gemäß der Erfindung.

Fig. 6 ist eine Schnittansicht der Wärmeverdunstungsvorrichtung gemäß Fig. 5 nach Linie VI-VI der Fig. 5.

Fig. 7 ist eine senkrechte Schnittansicht einer anderen Wärmeverdunstungsvorrichtung gemäß der Erfindung. 15

Fig. 8 ist eine graphische Darstellung, in welcher das Verhältnis zwischen den pH-Werten der zugeführten Lösung und den pH-Werten des Kondensats dargestellt ist bei einer Behandlung von sauren oder säurehaltigen und alkalischen Lösungen.

Fig. 9 ist eine graphische Darstellung, in welcher das Verhältnis zwischen dem Konzentrationsgrad der zugeführten Lösung und der Ausbeute an Kondensat dargestellt ist.

Fig. 10 ist eine graphische Darstellung der Ausbeute an Kondensat von einer Pektinlösung.

0 Fig. 11 ist eine graphische Darstellung, in welcher das Verhältnis zwischen der Konzentrationserhöhung und der Ausbeute an kondensiertem Wasser dargestellt ist bei einer Behandlung von Abfallflüssigkeit einer Pulpemühle oder Papiermühle.

* *■»·♦

Die Figuren 1 und 2 zeigen eine Wärmeverdunstungsvorrichtung gemäß der Erfindung mit einem Innenrohr 2, welches aus einer mikroporösen Membran gebildet und gleichachsig in einem Außenrohr 1 angeordnet ist, um einen Durchgang 3 für eine heiße zugeführte Lösung zwischen den beiden Rohren 1 und 2 zu bilden. Die das Innenrohr 2 darstellen-■ de mikroporöse Membran sollte keine Affinität gegenüber der heißen zugeführten Lösung haben, was bedeutet, daß sie hydrophob sein sollte, wenn die zugeführte Lösung eine wäßrige Lösung ist, und sie sollte gegenüber der zugeführten Lösung undurchlässig sein, während sie den Durchtritt von Dampf bequem ermöglicht. Die mikroporöse Membran hat Poren einer Größe im Bereich von 0,05 bis 50 μΐη, und vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 10 μπι. Die Poren nehmen 20 % oder mehr, und vorzugsweise 50 % des Gesamtvolumens der Membran ein. Die Dicke der mikroporösen Membran liegt im Bereich von 1 bis 500 um, und vorzugsweise im Bereich von 5 bis 50 μΐη, jedoch ist die Dicke auf diese Werte nicht beschränkt. Wenn die zugeführte Lösung eine wäßrige Lösung ist, umfassen Materialien, die zur Verwendung als mikroporöse Membran nützlich sind, Fluorkohlenstoffharze wie beispielsweise Polytetrafluorethylen, Vinylidenfluorid, ein Ethylen/Tetrafluorethylen-Mischpolymerisat usw., Polypropylen (beispielsweise CELLGARD, welches von CELANESE PLASTICS COMPANY erhalten ist und bei welchem die Poren 35 % des Gesamtvolumens des Materials einnehmen) und Polyethylen wegen der Wärmebeständigkeit und der hydrophoben Eigenschaften. Mikroporöse Membranen aus hydrophilem Material wie beispielsweise Polysulfon, Cellulose usw. können verwendet werden, wenn sie mit hydrophobem Material überzogen sind, beispielsweise mit Fluorkohlenstoffharz, Silikonharz usw.

Leitungen 4 und 5 sind mit dem Durchgang 3, und, falls gewünscht, mit einer Heizeinrichtung 6 verbunden. Die züge-

führte Lösung wird von der Heizeinrichtung 6 auf eine gegebene Temperatur erhitzt und fließt aus der Leitung 4 in den Durchgang 3, und sie wird durch die Leitung 5 hindurch abgezogen. Frische zugeführte Lösung wird diesem System nach Wunsch oder Bedarf zugeführt.

Ein Abstandsteil 7 ist an der Innenseite des Membranrohres 2 angeordnet. Auf der Innenseite des Abstandsteiles 7 ist eine Wärmeübertragungswand 8 angeordnet. Der Abstandsteil 7 sollte porös sein, so daß der Dampf der aus der zugeführten Lösung abzutrennenden Komponente durch das Membranrohr 2 hindurchtritt und"die "Wärmeübertragungswand 8 erreicht. Der Dampf wird an der Wärrneübertragungswand 8 abgekühlt, so daß sich Kondensat ergibt, welches durch den Abstandsteil 7 hindurch abgezogen wird. Demgemäß sollte der Abstandsteil auch flüssigkeitsdurchlässig und wärmeleitend sein, und beispielsweise kann der Abstandsteil 7 aus gewebtem oder nichtgewebtem Stoff gebildet sein mit einer Maschenweite von 10 bis 1000 mesh. Der Stoff kann aus natürlichen und/oder synthetischen Fasern, beispielsweise aus Polyethylen, Polyester, Polyamid usw. gebildet sein. Es können auch poröse bandförmige oder bahnförmige Materialien verwendet werden, die erhalten werden können dadurch, daß der oben genannte Stoff mit Melaminformaldehydharz, mit Epoxyharz oder dgl. imprägniert wird. Für den Abstandsteil 7 können auch verwendet werden gewebte oder nichtgewebte Stoffe aus Kohlenstoffasern, schwammartige poröse bahnartige Materialien, Metallnetze usw. Die Dicke des Abstandsteiles 7 liegt im Bereich von 0,1 bis 5 mm, und vorzugsweise im Bereich von 0,2 bis 3 mm, jedoch ist die Dicke auf diese Werte nicht beschränkt. Wenn jedoch die Dicke zu groß wird, wird die Wirksamkeit der Kondensation verringert.Eine Kondensatleitung 9 ist mit dem unteren Abschnitt des Abstandsteiles 7 verbunden, und durch diese Leitung 9 hindurch wird das vom oberen Abschnitt zum

unteren Abschnitt des Abstandsteiles 7 fließende Kondensat aus der Vorrichtung abgezogen. Es können irgendwelche Abstandsteile verwendet werden, welche das Kondensat in spezielle Richtungen richten.
5

Der Abstandsteil 7 ist an dem Membranrohr 2 derart angeordnet, daß er mit wenigstens einem Teil der Innenseite des Membranrohres 2 in Berührung gelangen kann, wie es in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist. Er kann an dem Membranrohr 2 nahe der Leitung 9 zum Abziehen des Kondensats angeordnet sein. Demgemäß kann das Kondensat durch den Abstandsteil 7 glatt oder weich .abgezogen werden, selbst wenn ein Teil des Membranrohres 2 mit der Wärmeübertragungswand 8 in Berührung tritt.

Der Abstandsteil 7 kann vorher mit dem Membranrohr 2 oder mit der Wärmeübertragungswand 8 verbunden werden, es sei denn, daß durch ein solches Anhaften des Abstandsteiles 7 am Rohr 2 oder an der Wärmeübertragungswand 8 der Dampf daran gehindert wird, durch das Membranrohr 2 hindurch- ■ zutreten und durch den Abstandsteil 7 zur Wärmeübertragungswand 8 zu diffundieren.

Die Wärmeübertragungswand 8 ist ein dünnes Rohr aus einem Material mit ausgezeichneter Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise aus Metall. Mit der Wärmeübertragungswand 8 sind Leitungen 10 und 11 verbunden. Ein Kühlmittel, beispielsweise Kühlwasser, wird in dem Wärmeübertragungsrohr 8 mittels' der Leitungen 10 und 11 umlaufen gelassen. 30

Alternativ kann eine Mehrzahl von Membranrohren gleichachsig in dem Außenrohr 1 angeordnet sein, wobei dann jedes Membranrohr auf seiner Innenseite einen Abstandsteil aufweist, an dessen Innenseite eine Wärmeübertragungswand befindet.

Die Figuren 5 und 6 zeigen eine andere Warmeverdunstungsvorrichtung gemäß der Erfindung, bei welcher der Durchgang 3 für die heiße zugeführte Lösung innerhalb des Membranrohres 2 liegt, welches in dem Außenrohr 1 gleichachsig
angeordnet ist. Der Abstandsteil 7 ist auf der Außenseite des Membranrohres 2 angeordnet. Das Wärmeübertragungsrohr 8 ist an der Außenseite des Abstandsteiles 7 angeordnet, um einen Durchgang 13 für ein Kühlmittel, beispielsweise für Kühlwasser, zwischen dem Außenrohr 1 und der

Wärmeübertragungswand 8 zu bilden. In gleicher Weise wie
bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform sind die Leitungen 4 und 5 für die z'ugeführte Lösung mit dem Durchgang 3 verbunden, und die Leitungen 10 und 11 für das Kühlmittel sind mit dem Durchgang 13 verbunden. Die Leitung 9

zum Abziehen des Kondensats ist mit dem unteren Abschnitt des Abstandsteiles 7 verbunden.

Fig. 7 zeigt eine andere Wärmeverdunstungsvorrichtung gemäß der Erfindung, bei welcher eine Mehrzahl von mikro-

porösen Membranen in Form von Wänden 2 parallel zueinander angeordnet ist, um zwischen sich Durchgänge 3 für die zugeführte Lösung zu bilden, und ein poröser Abstandsteil 7 ist an der Außenseite jeder Membranwand 2 angeordnet. An
der Außenseite jedes Abstandsteiles 7 ist eine Wärmeübertragungswand 8 angeordnet, um zusammen mit der gegenüberliegenden Wärmeübertragungswand 8 einen Durchgang 13 für
ein Kühlmittel zu bilden. Die zugeführte Lösung wird aus
der Leitung 4 über einen Einlaß 14 in den Durchgang 3
geführt und über einen Auslaß 15 mittels der Leitung weggeführt. Das Kühlmittel wird in den Durchgang 13 von der

Leitung 10 über einen Einlaß 16 eingeführt und über einen Auslaß 17 und die Leitung 11 weggeführt. Der Abstandsteil 7 ist über einen Auslaß 18 mit der Leitung 9 verbunden.

5 Gemäß der Erfindung wird heiße Zuführlösung den Durchgang

3 zugeführt, und der Dampf der Zuführlösung tritt durch das Membranrohr bzw. die Membranwand 2 hindurch und diffundiert durch den Abstandsteil 7 hindurch zur Warmeübertragungswand 8, in welcher ein kaltes Mittel umläuft. Der Dampf wird an der Warmeübertragungswand 8 gekühlt, so daß sich Kondensat ergibt, welches dann durch den Abstandsteil 7 zur Leitung 9 gerichtet und mittels dieser aus der Vorrichtung abgezogen wird. Die Trennbehandlung der zugeführten Lösung wird wiederholt, und die Restlösung kann in gewünschtem Ausmaß konzentriert werden.

Eine Vorrichtung gemäß der Erfindung ist derart gestaltet, daß eine mikroporöse Membran 2 und eine Wärmeübertragungswand 8 über einen dünnen Abstandsteil 7 parallel zueinander angeordnet sind derart, daß zwischen den Teilen 2 und 8 ein außerordentlich kleiner Raum aufrechterhalten ist, so daß der Abstandsteil 7 durch die Warmeübertragungswand 8 gekühlt werden kann. Daher wird der Dampf, sobald er durch die Membran 2 hindurchtritt, von dem Abstandsteil 7 und der Warmeübertragungswand 8 abgekühlt, so daß er kondensiert. Auf diese Weise wird eine hohe Kondensationsrate erzielt. Da weiterhin der Abstandsteil 7, der das Kondensat in einer gegebenen Richtung richtet, zwischen der Membranwand 2 und der Warmeübertragungswand 8 angeordnet ist, kann das Kondensat glatt öder weich nach unten zum Auslaß 18 fließen. Demgemäß können mit einer Wärmverdunstung svor richtung gemäß der Erfindung hohe Kondensationsrate und hohe Ausbeute an Kondensat erhalten werden.

Bei Verwendung einer Wärmeverdunstungsvorrichtung gemäß der Erfindung kann beispielsweise reines Wasser aus einer Salzlösung oder Sole erhalten werden. Weiterhin können nützliche Komponenten oder Bestandteile, die in der Nahrungsmittelindustrie oder in der pharmazeutischen Industrie verwendet werden, abgetrennt und/oder konzentriert

werden. Es kann auch eine Abfallflüssigkeit behandelt werden, beispielsweise eine Pektinlösung, eine Gelatinelösung, eine Stärkelösung, säurehaltiges Wasser, alkalihaltiges Wasser, eine chromatische Lösung und Flüssigkeiten aus einem Boiler oder Kessel und/oder aus einer Papiermühle usw.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen näher erläutert.
10

Beispiel 1

Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 wurde verwendet, und sie umfaßte ein Wärmeübertragungsrohr aus rostfreiem Stahl, welches gleichachsig in einem Außenrohr angeordnet war. Ein poröser Abstandsteil aus einem gewebten porösen Polyamidstoff einer Maschenweite von 50 mesh und einer Dicke von 0,5 mm wurde an der Außenseite des Wärmeübertragungsrohres angeordnet. Ein mikroporöses Membranrohr aus Polytetrafluorethylen mit einem durchschnittlichen Porendurchmesser von 0,6 μΐη, einer Dicke von 70 μπι und einem Anteil der Poren von 80 % an dem Gesamtvolumen der Membran, wurde auf der Außenseite des Abstandsteiles angeordnet, so daß

2 eine wirksame Membranfläche von 240 cm erhalten wurde.

Kühlwasser einer Temperatur von 10⁰C wurde in dem Wärmeübertragungsrohr umlaufen gelassen, während eine Salzlösung oder Sole einer Temperatur von 60⁰C, die Salz in einer Konzentration von 3,5 % enthielt, behandelt wurde. Kondensiertes Wasser wurde erhalten in einer Menge von 16,0 kg/m²/h.

Beispiel 2

Die gleiche Vorrichtung, wie sie bei Beispiel 1 verwendet

wurde, wurde unter den gleichen Bedingungen verwendet mit der Ausnahme, daß als Abstandsteil ein gewebter Stoff mit einer Maschenweite von 50 mesh und einer Dicke von 0,5 mm verwendet wurde, der aus Kohlenstoffasern gebildet wurde. Kondensiertes Wasser wurde in einer Mengevon

2
17,2 kg/m je Stunde erhalten.

Als Bezugsstandard wurde eine Vorrichtung verwendet ohne einen Abstandsteil, jedoch mit einem Abstand von 0,4 mm zwischen einer mikroporösen Membran und einem Wärmeübertragungsrohr . Die Vorrichtung wurde verwendet für Behandlung der gleichen Salzlösung wie bei den Beispielen 1 und 2. Kondensiertes Wasser wurde in einer Menge von

2
2,0 kg/m je Stunde erhalten.

Beispiel 3

Der gleiche Stoff aus gewebtem Polyamid, wie er beim Beispiel 1 verwendet wurde, wurde mittels Punktbefestigung an der gleichen mikroporösen Membran wie bei Beispiel 1 anhaften gelassen. Eine Mehrzahl der sich ergebenden Schichtungen wurde parallel derart angeordnet, daß zwischen jedem Paar von parallelen Schichtungen die poröse Fläche jeder Membran derart ausgerichtet war, daß sie der porösen Fläche ihres Partners zugewandt war. Eine Wärmeübertragungswand aus rostfreiem Stahl wurde an jedem der Abstandsteile aus Polyamid angeordnet, so daß eine Vorrichtung erhalten wurde mit 20 Stufen und einer wirksamen

2
Membranfläche von 0,64 m und einer Ausführung gemäß Fig.

7. Die gleiche Salzlösung wie beim Beispiel 1 wurde auch in der gleichen Weise wie bei Beispiel 1 behandelt. Kon-

2 densiertes Wasser wurde in einer Menge von 14,5 kg/m

je Stunde erhalten.
35

_ 1 C _

Beispiel

Saure Lösungen und alkalische Lösungen wurden unter Verwendung der Vorrichtung gemäß Beispiel 1 behandelt. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 1 und in Fig. 8 dargestellt, wodurch gezeigt ist, daß Schwefelsäure bzw. Natriumhydroxid aus der zugeführten sauren Lösung bzw. alkalischen Lösung vollständig abgetrennt wurden, so daß reines Wasser als Kondensat in hoher Ausbeute erhalten wurde.

	Tabelle 1	Kondensier	Ausbeute	Zurückweisung
	pH-Wert	tes Wasser	(kg/m²-h)	(%)
		6,09
	zugeführ	6,04
	te Lösung	6,11	16,2	100
	0,48	6,41	16,0	100
	1,44	5,84	16,0	100 .
Schwefel	2,8	5,83	16,0	99,0
säure	' 4,2	5,98	16,2	100
	9,85	6,11	16,2	100
Natrium	11,41		16,3	100
hydroxid	12,35		16,0	100
	13,55
Beispiel 5

Orangensaft (spezifisches Gewicht: 12 Bx°) wurde konzentriert unter Verwendung der Vorrichtung und der Bedingungen gemäß Beispiel 1 mit der Ausnahme, daß der Oran-

gensaft auf einer Temperatur von 48⁰C gehalten wurde. Als Bezugsstandard oder Vergleichsbeispiel wurde der gleiche Orangensaft, wie er oben erwähnt ist, bei einer Temperatur von 30⁰C und unter einem Druck von 50 kg/cm behandelt mittels umgekehrter Osmose. Die Ergebnisse sind in Fig. 9 dargestellt, aus welcher ersichtlich ist, daß mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung hohe Konzentrationsrate und stabile Ausbeute an Kondensat in einem weiten Bereich von Konzentrationsraten erhalten werden 0 können.

Beispiel 6

Kühlwasser einer Temperatur von 20⁰C wurde in das Wärmeübertragungsrohr der Vorrichtung gemäß Beispiel 1 eingeführt, während eine Pektinextraktlösung von 60 C, die Pektin in einer Konzentration von 0,02 Gew.-% enthielt, dem Zuführdurchgang zugeführt wurde, wodurch eine konzentrierte Lösung erhalten wurde, die Pektin in einer Konzentration von 1,35 Gew.-% enthielt, was das 6,7-fache der ursprüngliche Pektinkonzentration darstellt. Das erhaltene kondensierte Wasser enthielt Pektin in einer Konzentration von 20 ppm oder weniger.

Als Vergleichsbeispiel oder Bezugskontrolle wurde die oben genannte gleiche Pektinextraktlösung bei 30⁰C mit einer Fließgeschwindigkeit an der Oberfläche einer Mem-

2 bran von 2m/s unter einem Druck von 4 kg/cm behandelt mittels eines Membranmoduls, der geschaffen wurde durch eine Polysulfon-Ultrafiltriermembran mit einem fraktionierten Molekulargewicht von 20.000, was zu einer konzentrierten Lösung führte, die Pektin in einer Konzentration von 1,36 Gew.-% enthielt, was das 6,8-fache der ursprünglichen Pektinkonzentration darstellte. Die Ergebnisse sind in Fig. 10 dargestellt, und sie zeigen, daß bei

der Erfindung kondensiertes Wasser in großer Menge erhalten wird und die zugeführte Lösung mit einer Konzentrationserhöhung um das 6-fache und mehr konzentriert werden kann, während ein üblicher Ultrafiltriermodul kondensiertes Wasser mit extrem niedriger Menge erzeugt und als Filtriermodul im wesentlichen nur mit einer Konzentrationserhöhung um das 3-fache arbeiten kann.

10 Beispiel 7

Kühlwasser einer Temperatur von 10°C wurde in ein Wärmeübertragungsrohr der Vorrichtung gemäß Beispiel 1 eingeführt, während ein Austernextrakt (oyster extract) mit einem Gesamtfeststoffgehalt von 3,73 %, einem Gesamtstickstoff gehalt von 1800 ppm und einer elektrischen Leitfähigkeit von 3200 nS bei einer Temperatur von 60⁰C, der durch Behandlung von Austern bei 80 bis 100 C erhalten wurde, in den Zuführdurchgang der Vorrichtung gegeben wurde. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 2 angegeben.

Tabelle 2

Konzentrationserhöhung 1 3

Gesamtstickstoffgehalt (ppm)

a) der konzentrierten Flüssigkeit 1800 5300

b) des kondensierten Wassers 64,4 70

30 Gesamtfeststoffgehalt (%)

a) der tonzentrierten Flüssigkeit

b) des kondensierten Wassers

Elektrische Leitfähigkeit (\iS) 35 a.) der konzentrierten Flüssigkeit

b) des kondensierten Wassers

3 2 Ausbeute an kondensiertem Wasser (m /m · Tag)

3,	73	11,	8
o,	07	1,	1
3200		8000
310		600
o,	25	0,	20

— Ty —

Beispiel 8

Kühlwasser einer Temperatur von 10⁰C wurde in ein Wärmeübertragungsrohr der Vorrichtung gemäß Beispiel 1 eingeführt, während eine schwarze Abfallflüssigkeit, die Lignin und Natriumhydroxid enthielt und einen Feststoffgehalt von 10 %, ein COD von 20.000 ppm, einen pH-Wert von 12,6 und eine elektrische Leitfähigkeit von 10.000 ilS besaß, und die von einer Pulpemühle oder Papiermühle kam, bei 60⁰C in den Zuführdurchgang der Vorrichtung geführt wurde, wonach eine Lösung erhalten wurde mit einer um das 4-fache höheren Konzentration. Die Ausbeute an konden-

3 2 siertem Wasser betrug konstant 0,3 m /m je Tag während der Konzentrationsbehandlung _r wie es in Fig. 11 dargestellt ist. Das erhaltene kondensierte Wasser enthielt weder Feststoffe (ein Zurückweisen von 99,99 %) noch COD (Wirksamkeit der Beseitigung: 99,99 %), und es hatte eine elektrische Leitfähigkeit von nur 2,3 \iS. Es wurde demgemäß gefunden, daß mittels einer Vorrichtung gemäß der Erfindung aus einer solchen Abfallflüssigkeit hochqualitatives kondensiertes Wasser erhalten werden konnte.

Als Bezugskontrolle wurde eine Abfallflüssigkeit mit einem Gesamtfeststoffgehalt von 8,3 %, einem COD von 35.000 ppm und einem pH-Wert von 11,3 von einer Pulpemühle oder Papiermühle bei 25°C unter einem Druck von 45 kg/cm mittels einer Umkehrosmosemembran behandelt mit einem Wirkungsgrad betreffend die Entfernung von Salz von 99 %, was zu einer Lösung führte mit einer um das 2-fache erhöhte Konzentration. Die Ausbeute an kondensiertem Wasser betrug 1,8 l/m je Stunde im Durchschnitt. Die Ausbeute verringerte sich mit der Zeit derart, daß sie vergleichsweise früh, und zwar zu einem Zeitpunkt, zu welchem eine Konzentrationserhöhung von das 2-fache erhalten wurde, auf ein Fünftel ab- 5 sank.

Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Liderungen rtßglich.

Wie insbesondere aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich, ist bei dieser Ausführungsform der Abstandsteil 7 in Form
von einzelnen Längsstreifen vorgesehen, die im Abstand voneinander regelmäßig um den Umfang des Wärmeübertragungsrohres 8 angeordnet sind.

Claims

H O FFMAN N.;. E-I-TLE ·& FJARTNEFS ^ , , r / λ r PATENT- UND RECHTSANWÄLTE O M- H O H PATENTANWÄLTE DIPL.-ΙΝβ. W. EITLE . DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · DIPL-ING. W. LEHN DIPL-ING. K. FDCHSLE . DR. RER. NAT. B. HANSEN · DR. RER. NAT. H.-A. BRAUNS · DIPL-ING. K. GORG DIPL-ING. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A. NETTE 41 258 Gh/ms NITTO ELECTRIC INDUSTRIAL COMPANY LTD. Osaka / Japan Wärmeverdunstungsvorrichtung Patentansprüche

1. Wärmeverdunstungsvorrichtung mit einer mikroporösen Membran, die gegenüber Flüssigkeit undurchlässig ist, den Durchtritt von Dampf jedoch bequem ermöglicht, dadurch gekennzeichnet , daß sie einen Durchgang (3) für heiße zugeführte Lösung auf einer Seite der mikroporösen Membran (2) aufweist, ein poröser Abstandsteil (7) an wenigstens einem Teil der anderen Seite der mikroporösen Membran angeordnet ist, und daß eine Wärmeübertragungswand (8) an dem Abstandsteil derart angeordnet ist, daß der Dampf der aus der zugeführten Lösung abzutrennenden Komponente durch die Membran hindurchtritt und über den Abstandsteil zu der Wärmeübertragungswand diffundiert und an dieser abgekühlt wird, um ein Kondensat zu bilden, welches über bzw. durch den Abstandsteil abgezogen wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die mikroporöse Membran (2) Poren eines Durchmessers im Bereich von 0,05 bis 50 μπι hat.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Poren der mikropo-

n-BOnn ΜΠΝΟΗΕΝ 81 · TELEFON COS9~) 911Ο87 · TELEX 5-29619 CPATHEJ · TELEKOPIERER

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rösen Membran (2) 20 % oder mehr des Gesamtvolumens der Membran einnehmen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch

gekennzeichnet, daß die mikroporöse Membran (2) eine Dicke im Bereich von 1 bis 500 μΐη hat.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die mikroporöse Merabran (2) aus Fluorkohlenstoffharz, aus Silikonharz, aus Polyethylen oder Polypropylen gebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluorkohlenstoffharz PoIy- tetrafluorethylen, Vinylidenfluorid oder ein Ethylen/ Tetrafluorethylen-Copolymeres ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß der poröse Abstandsteil (7) aus gewebtem oder nichtgewebtem Stoff besteht aus natürlichen und/oder synthetischen Fasern, die gewebten oder nichtgewebten Stoffe mit Melaminformaldehydharz oder mit Epoxyharz■imprägniert sind, und daß die gewebten oder nichtgewebten Stoffe aus Kohlenstoffasern, aus schwammartigem porösen Streifen- oder Bahnmaterial oder aus Metallnetzen gebildet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die synthetischen Fasern PoIy- 0 ethylen-, Polyester- oder Polyamidfasern sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8/ dadurch gekennzeichnet , daß die gewebten oder nichtgewebten Stoffe eine Maschenweite im Bereich von 10 bis 1000 mesh haben.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß der poröse Abstandsteil eine Dicke im Bereich von 0,1 bis 5 mm hat.