DE3517561C1 - Vorrichtung zur Prüfung einer Membran auf ihre Trenneigenschaften - Google Patents

Description

• Zwischen den beiden Deckelteilen 1, 6 bzw. den Einsätzen 2 und 5 ist die zu testende Membran 3, auf einer Unterlage 4 liegend, angeordnet. Sowohl der äußere Rand 19 der Membran 3 als auch die Unterlage 4 werden hierbei gehaltert. Die Unterlage 4 in Form einer Dränagescheibe bzw. eines Netzes (punktweise Abstützung) liegt zusätzlich auf der Oberfläche 12 des Einsatzes 5 direkt auf. Oberfläche 12 und Unterlage 4 sind parallel zueinander und zur Unterseite 14 der Membran 3 ausgerichtet. Die Stärke bzw. Dicke der Unterlage 4 hängt von den Spülgasbedingungen und der Menge des abzuführenden Permeats ab.
• Die Oberfläche 10 des oberen Einsatzes 2 ist, vom Ringkanal 8 ausgehend derart ausgebildet, daß ihr Abstand von der Oberseite 13 der Membran 3 stetig bis zum Konzentratabzug 11 hin zunimmt. Es entsteht hierbei quasi ein Konus bzw. zusammen mit dem Konzentratabzug 11 ein Trichter mit Trichterhals. Die Oberfläche 10 berührt in jedem Fall die Membran 3 nicht.
• Diese Situation ist in F i g. 2 deutlicher dargestellt. Sie zeigt den Testbehälter im zusammengesetzten Zustand, wobei nur die notwendigsten Bezugszeichen wiedergegeben sind. Der äußerste Rand des oberen bzw. unteren Einsatzes 2 bzw. 5 reicht nicht bis zur Wandung der Deckelteile 1, 6 hin, so daß jeweils ein Ringspalt 9 bzw.
• 15 entsteht. Diese Ringspalte 9, 15 reichen bis zur Ober-bzw. Unterseite 13 bzw. 14 der Membran 3 bzw. zur Unterlage 4 hin. Da der obere Einsatz 2 im Abstand zur Membran 3 steht, ist somit ein Zutritt des Rohmediums über den gesamten Umfang des Einsatzes 2 zur gesamten Membranoberfläche 13 ermöglicht. Es strömt radial zum Konzentratabzug 11, wobei die Membran 3 ganzflächig berührt wird. Da mittels der Unterlage 4 ebenfalls ein umlaufender Schlitz gebildet wird, kann vom Ringspalt 15 durch die Unterlage 4 hindurch bis zum Abzug 17 die Unterseite 14 der Membran 3 mit Spülgas turbulent (ohne Totzone) beströmt werden. Ist keine Spülgaszugabe erforderlich, dann wird die Zuführung 30 mittels eines Stopfens 33 dicht verschlossen. Das Permeat wird entweder alleine oder mit dem Spülgas zusammen, durch Unterdruckerzeugung am Abzug 17, nahezu ohne Druckdifferenz abgesaugt. Die Dichtungen 7 sind in den Rändern der Deckelteile 1 und 6 versetzt derart angeordnet, daß sowohl eine Abdichtung nach der Umgebung als auch vom Rohmedium (Ringkanal 8) zum Ringkanal 16 hin bewirkt wird.
• Die Halterung für den Testbehälter ist in den F i g. 3 und 4 dargestellt. Sie besteht aus einem Tisch 22, auf dem der untere Deckelteil 6 festgeschraubt ist. Mittels eines Gelenkarmes 23, dessen eines Ende am Tisch 22 und dessen anderes Ende am oberen Deckelteil 1 befestigt ist, kann der obere Deckelteil 1 vom unteren abgehoben werden. Hierzu dient ein Gelenk 34 das z. B. eine Schwenkung um 45" erlaubt. Im geöffneten Zustand (F i g. 4) ist der obere Einsatz 2 sowie die übrigen Testbehälterteile frei zugänglich.
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Claims (7)

1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur Prüfung einer Membran auf ihre Trenneigenschaften, deren Oberseite von Rohmedium überströmt, von deren Unterseite das Permeat abgeführt und die von einer Unterlage getragen wird, in einem aus einem oberen und unteren Deckelteil bestehenden, dicht verschließbaren Testbehälter, in dessen oberem Deckelteil ein Einsatz mittig angeordnet ist, der einen äußeren Ringkanal mit Ringspalt für die Zuführung des Rohmediums ausbildet und dessen zur Membran hinweisende Oberfläche zum in der Mitte angebrachten Konzentratabzug hin konisch ausgebildet ist, d a d u r c h gekennzeichnet, daß a) im unteren Deckelteil (6) ebenfalls ein Einsatz (5) angeordnet ist, dessen zur Membran (3) hinweisende Oberfläche (12) parallel zur Unterseite (14) der Membran (3) verläuft, wobei die Unterlage (4) die Membran (3) ganzflächig abstützt, und b) der Einsatz (5) im unteren Deckelteil (6) mit diesem Deckelteil (6) ebenfalls einen Ringkanal (16) bildet, über den zusammen mit einem zentral angeordneten Abzug (17) das Permeat absaugbar ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkanal (16) im unteren Deckelteil (6) eine Verbindung bis zur Unterseite (14) der Membran (3) aufweist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Deckelteil (6) ein Gaseinlaß (18) vorgesehen ist, der mit dem Ringkanal (16) in Verbindung steht, wodurch die Unterseite (14) der Membran (3) radial von Ringkanal (16) zum Abzug (17) des Permeats oder umgekehrt spülbar ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der obere als auch untere Einsatz (2, 5) an jeweils einem Deckelteil (1, 6) dicht zu den Ringkanälen (8, 16) hin befestigt ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenrand (19) der Membran (3) dicht zur Umgebung und zum Rohmedium hin zwischen beiden Deckelteilen (1, 6) gehaltert ist.,
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die der Membran (3) gegenüberliegende Öffnung (20) des Abzugs (17) für das Permeat durch Schlitze (21) gebildet ist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Deckelteile (1, 6) an einer Halterung (22, 23) befestigt sind, mit der einer der Deckelteile (1 bzw. 6) vom anderen abhebbar ist.

   Die Erfindung betifft eine Vorrichtung zur Prüfung einer Membran auf ihre Trenneigenschaften, deren Oberseite von Rohmedium überströmt, von deren Unterseite Permeat abgeführt und die von einer Unterlage getragen wird, in einem aus einem oberen und unteren Deckel bestehenden, dicht verschließbaren Testbehälter, in dessen oberem Deckelteil ein Einsatz mitttig angeordnet ist, der einen äußeren Ringkanal mit Ringspalt für die Zuführung des Rohmediums ausgebildet und dessen zur Membran hinweisende Oberfläche zum in der Mitte angebrachten Konzentratabzug hin konisch ausgebildet ist.

   Eine Vorrichtung dieser Art ist aus dem Report-GKSS 85/E/12, 1985 bekannt. Die Membranen werden bzgl. ihres Sorptions- und Pervaporationsverhaltens mit Wasser-Äthanol-Gemischen geprüft. Sie werden zu diesem Zwecke auf sowohl eine feste als auch durchlässige Sintermetallscheibe aufgelegt. Diese Auflage bewirkt jedoch, daß eine hohe Druckdifferenz zwischen Rohmedium- und Permeatseite angelegt werden muß, damit eine Trennung überhaupt erfolgt. Ein besonderer Nachteil dieser Auflage entsteht dadurch, daß zwischen der Membran und der Auflage sich das Permeat ansammelt bzw. aufkonzentriert - weil es nicht schnell genug abtransportiert wird - wodurch der Trenngradient sich erheblich verschlechtert.

   Die der Erfindung gestellte Aufgabe besteht darin, die e.g. Vorrichtung derart auszubilden, daß an der Permeatseite der nahezu ungehinderte Abzug des Permeats ermöglicht ist. Darüber hinaus soll die Permeatseite der Membran ganzflächig der Spülung zugänglich sein.

   Die erfindungsgemäße Lösung ist in den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 beschrieben.

   Die übrigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen der Erfindung wieder.

   Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels mittels der Fig. 1-4 näher erläutert.

   Die Fig. 1 zeigt eine Explosionszeichnung des Testbehälters. Er besteht im wesentlichen aus einem oberen und unteren Deckelteil 1 und 6, die über die Dichtungen 7 miteinander verbindbar sind. Als Verschluß dient eine Schelle 24, wie sie in den Fig. 2-4 angedeutet ist. Zur Zentrierung beider Teile 1,6 dienen Stifte 25 im unteren Deckelteil 6, die mit Löchern 26 im oberen Deckelteil 1 korrespondieren. Die beiden Deckelteile 1,6 besitzen in etwa Tellerform, so daß sie im zusammengebauten Zustand einen Innenraum einschließen.

   An den Innenböden der Deckelteile 1, 6 ist von innen oder außen jeweils ein Einsatz 2 bzw. 5, der die Form einer Scheibe aufweist, mittels 4 Schrauben 27 und Dichtringen 28 dicht zur Umgebung und zum Rohmedium hin befestigt. Die Einsätze 2 und 5 sind derart ausgebildet, daß sie jeweils mit ihrem Deckelteil 1, 6 einen äußeren Ringkanal 8, 16 bilden, die über Zuführungen 29 bzw. 30 durch die Deckelteile 1,6 mit dem Rohmedium bzw. Spülgas beaufschlagt werden können. Der obere Einsatz 2 besitzt mittig von seiner Oberfläche 10 einen zentralen Konzentratabzug 11, der durch den oberen Deckelteil 1 hindurchragt. Dahingegen befindet sich der Abzug 17 für das Permeat und/oder Spülmedium (-gas) im Dorn 31, der zentral auf dem Boden des unteren Deckelteils 6 steht und durch eine Ausnehmung im unteren Einsatz 5 hindurch bis zur Oberfläche 12 des unteren Einsatzes 5 reicht. Dort ist die Austrittsöffnung 32 in Form von Schlitzen 21 ausgeführt, die eine sichere Auflage der Unterlage 4 bzw. Dränagescheibe selbst bei Vakuumbeaufschlagung gewährleisten.