DE3544082A1 - Verfahren und vorrichtung zur trennung von dispersionen mittels membranen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trennung von Disper­ sionen in ihre Phasen mittels Membranen, bei dem ein Differenz­ druck zwischen Außenseite und Innenseite aufrechterhalten wird, unter Zuhilfenahme von Zentrifugalkräften. Sie betrifft ebenfalls eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei fast allen Verfahren zur Trennung von Fluiden mittels Membranen führen die in der Rohlösung mitgeführten ungelösten Partikel, Schwebestoffe oder sonstigen Inhaltsstoffe dazu, daß Ablagerungen dieser Stoffe auf der permeablen Mem­ bran eine Deckschichtbildung hervorrufen bzw. durch chemische Wechselwirkung der abgelagerten Stoffe mit der Membran die Filtrationsleistung mit der Zeit abnimmt, was dann zur tota­ len Membranblockade führen kann. Deshalb hat man es bisher als notwendig erachtet bei der permeativen Trennung von Fluiden eine sorgfältige Vorreinigung des zu trennenden Fluids vor­ zunehmen und die Schwebstoffanteile weitestgehend auf me­ chanischem oder chemischem Wege zu entfernen. Als Trennappa­ rate werden bekannte Bauarten von Membranapparaten wie z.B. Hohlfaser-, Rohr-, Wickel- oder Plattenmodule eingesetzt. Wenn die Fluidinhaltstoffe nicht korpuskulärer Natur sind, sondern während des Trennprozesses als schleimige, gelarti­ ge, flockige, kristalline oder andersartige Struktur auf der Oberfläche der permeablen Trennwand abgelagert werden, so führt dies auch heute noch zu komplizierten Prozeßführungen. Maßnahmen die Folgen einer Deckschichtbildung herabzusetzen, sind bisher einmal eine gute Vorreinigung des Fluides die erhebliche Kosten des Verfahrens verursacht oder die Mem­ branen möglichst turbulent axial zu überströmen, das heißt Aufbringen von großen Strömungsenergien oder nach kurzen Filtrationszeiten die Membran durch Umkehrung der Durch­ strömungsrichtung mit einer Spülflüssigkeit von den Abla­ gerungen zu befreien (Rückspülung).

Im Laufe der Zeit setzen sich die Membranen immer mehr zu und damit än­ dert sich auch die Trenncharakteristik der Membran und die Flußrate durch die Membran nimmt stark ab, so daß die Membranen im­ mer häufiger chemisch gereinigt oder ausgetauscht werden müssen. Deshalb kann eine wirklich kontinuierliche Prozeß­ führung nur dann erreicht werden, wenn mehrere Trennappa­ rate parallel geschaltet werden und durch eine entsprechen­ de Regelung die Trennapparate in ihren Zyklen Filtration - Rückspülung - chemische Reinigung ideal aufeinander abge­ stimmt werden.

Die aufgeführten Maßnahmen lassen erkennen, daß beim der­ zeitigen Stand der Technik bei einer Reihe von Trennpro­ blemen zusätzliche Maßnahmen ergriffen werden müssen, um diese bisher noch nicht vermeidbaren Nachteile zu überwin­ den. So wird in der Literatur (z. B. Bericht "Wirtschafts­ vereinigung Industrielle Meerestechnik e.V.", Düsseldorf 1983, Thema Membrantechnologie für die Meerestechnik) da­ rauf hingewiesen, daß im Bereich der Ultrafiltration, Mi­ krofiltration, Umkehrosmose und Dialyse als oberstes Ziel der zukünftigen Entwicklungsarbeit Maßnahmen zur Vermeidung oder Verminderung der Deckschichtbildung stehen soll. Der Membrantechnik ist in den letzten Jahren mit der Entwick­ lung der Überströmtechnik ein entscheidender Durchbruch ge­ lungen. Sowohl bei dem Verfahren der Mikrofiltration als auch bei der Ultrafiltration wird durch hohe Überströmge­ schwindigkeiten an der Membran und damit hohen Scherkräften versucht, die Stärke der Deckschicht zu limitieren. Beispiels­ weise wurden der Mikrofiltration durch die Überströmtechnik Anwendungsgebiete wie die Klarfiltration von Wein oder die Aufbereitung hydrometallurgischer Abwässer erst zugänglich gemacht.

Es ist bereits ein Verfahren beschrieben worden bei dem eine Membran auf einen Zylinder gespannt wird und wobei dieser Zylinder in einem zylindrischen Gehäuse untergebracht ist. Zwischen beiden Zylindern bleibt ein konzentrischer Ring­ spalt bestehen, durch den eine Dispersion geleitet wird. Während des Filtrationsvorganges dreht sich der innere, mit der Mem­ bran bespannte Zylinder relativ zur Flüssigkeit und zum stati­ schen Gehäuse. Im Gegensatz zur Überström-Membran werden bei dieser Verfahrensweise die Scherkräfte an der Membran die zur Reduzierung der Deckschichtbildung beitragen, durch die Rotation des Zylinders erzeugt. Je höher die Rotations­ geschwindigkeit, also die eingebrachte Energie ist, um so geringer bleibt die Deckschichtbildung. Aber dieses Ver­ fahren kann nicht die Kontamination der Membran mit deck­ schichtbildenden Stoffen vermeiden (Vortrag "Cake free Filtration in a Rotary Highshearfilter, Second World Filtration Congress London 1979").

Der Widerstand den ein Fluid erfährt wenn es durch die Membran permeiert setzt sich zusammen aus dem Widerstand der Deckschicht und dem Widerstand der Membran. Da bei fast allen industriellen Anwendungen der Widerstand der Deck­ schicht der limitierende Faktor ist und den Hauptwiderstand beim Transport durch die Membran darstellt, gilt es diese möglichst in ihrer Dicke zu beschränken. Es ist nicht sel­ ten, daß die Deckschicht ein um den Faktor 50 größeren Widerstand darstellt als die Membran selbst und dadurch der Fluß durch die Membran im Vergleich zum Filtratwert einer Klarflüssigkeit um den Faktor 50 abfällt. Eine Verringerung der Deckschichtdicke bringt aber trotzdem nur eine sehr ge­ ringe Verkleinerung des Gesamtwiderstandes und damit nur einen kleinen Anstieg des spezifischen Permeatflusses.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren zu entwickeln, bei dem die Deckschichtbildung weitgehend vermieden wird, um Flußraten durch die Membran zu erreichen, die in der Größenordnung des deckschichtfreien Membranmaterials liegen. Zusätzlich war es Aufgabe der Er­ findung eine Vorrichtung für das entwickelte Verfahren zur Verfügung zu stellen, welche für kleine, aber auch für große Durchsatzmengen im diskontinuierlichen, quasikonti­ nuierlichen und kontinuierlichen Betrieb geeignet ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Dispersion in kreisringförmigen oder spiraligen Kanälen mit mehr als 30 U/min bewegt wird, wobei die Membran an den Orten hoher Zentrifugalkräfte, be­ zogen auf den jeweiligen Kanal angeordnet und das Filtrat an der Innenseite der Membran abgeführt wird. Die im Rahmen der Erfindung einzusetzenden Dispersionen sind vorzugswei­ se Fest-Flüssig-Dispersionen und Fest-Gas-Dispersionen. Als Innenseite der Membran wird die Membranseite verstanden, die dem von der Membran begrenzten Permeat- bzw. Filtratraum zugewandt ist. Insbesondere hat sich das erfindungsgemäße Verfahren her­ vorragend für die Abtrennung von Feststoffen aus einem Feststoffe enthaltenden Abgas bewährt. Die Bewegung der Dispersion wird vorzugsweise durch die Drehbewegung der Ka­ näle selbst einschließlich der Membran bewirkt.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gelingt es Deckschicht­ bildungen, chemische und physikalische Wechselwirkungen der Deckschicht mit der permeablen Trennwand, sowie mögli­ che Verstopfung der Poren in der Trennwand zu vermeiden. Daraus ergeben sich erhebliche Vorteile für den gesamten Trennprozeß, denn die Standzeiten der Membranen werden er­ höht, die spezifische Filtratleistung nimmt zu, auf eine Rückspülung des Filters bzw. der Membran kann in den meisten Fällen vollständig verzichtet werden oder, wenn es doch erforderlich ist, werden die Zykluszeiten zwischen Filtration und Rückspülung bzw. auch chemischer Reini­ gung erheblich verlängert. Dabei bleibt die Filtratmenge über die Zeit nahezu konstant bei maximal möglicher Fluß­ rate und die gesamte angebotene Filterfläche kann optimal genutzt werden. Durch die Anwendung einer bisher in der Membrantechnik nicht genutzten Kraftkomponente, der Flieh­ kraft, in Verbindung mit der im Fliehkraftfeld jeder Trenn­ kammer besonderen Anordnung der Membran und der kontinuier­ lichen zu- und abgeleiteten Flüssigkeitsströme gelingt es, ein kontinuierliches Verfahren zur Trennung kleiner bis großer Durchsatzmengen zur Verfügung zu stellen, bei dem das Problem der Deckschichtbildung vermieden wird und da­ durch die Membran mit ablagerungsfähigen Stoffen überhaupt nicht in Kontakt kommt. Daher bietet die Erfindung wesent­ liche Vorteile für fast alle Membrantrennprozesse:

• - Eine vorgeschaltete Prozeßstufe zur Abscheidung von in der Rohlösung mitgeführten Inhaltsstoffen erscheint in den meisten Fällen nicht mehr notwendig zu sein.
• - Abscheidungen von Feststoff oder Fluidinhaltsstoffen einschließlich der Trennung des Fluids über Membranen sind in einem Apparat möglich.
• - Für die Membran ergeben sich deutlich längere Stand­ zeiten.
• - Rückspülung und damit diskontinuierliche Prozeßfüh­ rung des Trennapparates entfällt oder bleibt die Aus­ nahme. Dadurch kann der gesamte Permeatstrom als Pro­ duktstrom genutzt werden.
• - Der Membranprozeß läuft unter nahezu konstanten Be­ triebsbedingungen ab, da die Abnahme der Filtrations­ leistung entfällt.
• - Während des gesamten Filtrationsprozesses steht die komplette Filterfläche für den Stofftransport zur Verfügung.

Somit stellt das erfindungsgemäße Verfahren nebst der Vor­ richtung gegenüber dem Stand der Technik eine erhebliche Verbesserung dar und erhöht entscheidend die Wirtschaft­ lichkeit von Membranprozessen dadurch, daß

• - die Anzahl der Verfahrensschritte verringert werden kann,
• - die Membraneigenschaften optimal ausgenutzt werden können,
• - die Betriebskosten durch längere Lebensdauer der Mem­ bran, höhere spezifische Flußraten und sehr lange un­ ter konstanten Bedingungen bleibende Filtrationszyklen, verringert werden,
• - wenig Meß- und Regelaufwand erforderlich ist.

Insbesondere kann die Erfindung auch auf die Gastrennung mittels Membranen und die Abtrennung von Feststoffen aus dem Rohgas angewendet werden.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Vorrichtung zur Durch­ führung des Verfahrens mit einem Gehäuse, Zuführleitungen und Abführleitungen und Mitteln zur Bewegung der Dispersion, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Gehäuse mindestens ein kreisringförmiger oder spiraliger Kanal angeordnet ist, welcher durch eine in etwa parallel zur Innenwand des Kanals angeordnete Membran in einen Dispersions- bzw. einen Konzentratraum und mindestens einen Permeat-Filtratraum unterteilt ist. Vorzugsweise ist dabei der Kanal kreiszylindrisch ausge­ bildet und die Zuführleitung für die Dispersion mündet im Bereich der einen, die Abführleitung für die Dispersion im Bereich der gegenüberliegenden Stirnseite ein. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekenn­ zeichnet, daß der spiralige Kanal in einer Art archimedischen Spirale geformt ist. In einer weiteren Form der Erfindung ist der spiralige Kanal in Art einer Schraubenlinie geformt. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal kreisringförmig ausgebildet ist, wobei die Seitenwände des Kanals zur Achse des Kreis­ ringes geneigt sind.

Bei einer vorzugsweisen Ausführungsform der Vorrichtung sind mehrere Kanäle mit gemeinsamer Achse hintereinander geschal­ tet.

Das Gehäuse der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, sofern dessen Rotation die Fliehkraft bewirken soll, drehbar ge­ lagert.

Besondere Vorteile, insbesondere auch eine große Austausch­ fläche bei relativ kleinem Volumen bietet sich dann, wenn die Membran aus einer Vielzahl von Hohlfasern besteht, die in etwa parallel zur Rotationsachse des Gehäuses angeordnet sind. Die Innenhohlräume der Hohlfäden bilden dann gemein­ sam den Permeat-Filtratraum der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung.

Der Begriff der Dispersion beinhaltet ein Stoffsystem, wel­ ches aus mindestens zwei Phasen besteht, die gleichen oder unterschiedlichen Aggregatzustandes sind. Unter Rotation versteht man einen Vorgang, bei dem eine Ortskoordinate bei der translatorischen Bewegung immer den gleichen Abstand zu einem festen Bezugspunkt beibehält.

Die Erfindung läßt sich beispielsweise dadurch realisieren, daß entweder die in den Kanälen befindliche Flüssigkeit simultan mit den Membranen rotiert oder aber, daß zwischen den Membranen und der im Kanal befindlichen Flüs­ sigkeit eine Differenzdrehzahl erzeugt wird. Dadurch wird die Scherkraft an der Membranoberfläche, die zur Reduzie­ rung der etwaigen Deckschicht dient, noch verstärkt. Bei­ de Rotationssyteme können sowohl gleichsinnig als auch ent­ gegengesetzt laufen.

Die vorliegende Erfindung läßt sich vorteilhaft auch zur Auftrennung einer gasförmig-fest Dispersion anwenden. Derar­ tige Dispersionen treten insbesondere bei Abgasen hinter Wirbelschichten, Verbrennungsanlagen oder bei Mahlprozessen auf. Auch hier ist neben der Abscheidung des Feststoffes aus dem Gasstrom eine Gasseparation, das heißt die Auftrennung des Gases in einzelne Bestandteile, durch Einsatz einer ge­ eigneten Gasseparationsmembran, möglich.

Wenn die Rotationsachse vertikal verläuft, kann die Schwer­ kraft zusätzlich bei der Überströmung der Membran aus­ genutzt werden. Dabei wirkt die Schwerkraft nicht in Rich­ tung Membranoberfläche sondern die Membranoberfläche befin­ det sich in Richtung des Schwerkraftvektors. Aber auch bei horizontaler oder geneigter Rotationsachse ist die Erfin­ dung anwendbar. Die Bewegung der Dispersion kann dadurch erzeugt werden, daß das Gehäuse in Rotation versetzt wird. Dadurch wird erreicht, daß die Dispersion immer mit gleicher Geschwindigkeit rotiert. Andererseits kann die Bewegung der Dispersion dadurch bewirkt werden, daß die Dispersion tan­ gential in den kreisförmigen oder spiraligen Kanal einge­ führt wird.

Besteht die für die Trennung vorgesehene Dispersion aus 2 Phasen unterschiedlichen Aggregatzustandes so ist die Trennwirkung als besonders intensiv zu bezeichnen, weil auf Grund der großen Dichteunterschiede schon mit sehr ge­ ringen Rotationsgeschwindigkeiten große Fliehkräfte erzeugt werden, die dazu führen, daß der Feststoff sehr schnell in membranferne Zonen wandert. Die vorliegende Erfindung bie­ tet weiterhin die Möglichkeit, in einer Apparatur eine Fest- Flüssig-Dispersion sowohl in die einzelnen Phasen zu separie­ ren, als auch die flüssige Phase durch Einsatz einer geeig­ neten weiteren Membran noch einmal zu fraktionieren, das heißt die Flüssigkeit mittels zum Beispiel einer Ultrafil­ trationsmembran nach bestimmten Molekülgrenzen aufzutrennen.

Auf die Dialyse läßt sich die Erfindung ebenfalls anwenden. Gerade bei der Dialyse, wo es darum geht, niedermolekulare Substanzen aus einer Flüssigkeit abzutrennen, kann eine Deckschichtbildung besonders negative Auswirkungen auf den Trennvorgang ausüben. Die Dialyse wird fast ausschließlich mit sehr englumigen und dünnwandigen Membranen durchge­ führt. Da eine dünnwandige Membran aber sehr empfindlich auf Verunreinigungen reagiert, ist bei diesen Membranver­ fahren besonders darauf zu achten, daß keine Wechselwir­ kungen mechanischer, chemischer oder verunreinigender Art zwischen einer etwaigen Deckschicht und dem Membranmaterial vorkommen.

Bei der Dialyse benötigt man eine weitere Flüssigkeit, das Dialysat, das die durch die Membran transportierten Stoffe aufnimmt. Das Dialysat befindet sich auf der Membranseite die nicht mit dem zu trennenden Fluid Kontakt bekommt. Einen besonders intensiven Stoffaustausch erhält man dann, wenn die Dispersion und das Dialysat in entgegengesetzter Rich­ tung rotieren.

Es ist allgemein bekannt, daß bei Stoffaustauschvorgängen das Gegenstromprinzip bei sonst gleichen Parametern zur größten Intensität führt. So wird auch bei der Erfindung dann die größte Wirkung erzielt, wenn die Dispersion und das Dialysat bei kontinuierlicher Prozeßführung im Gegen­ strom geführt werden. Dazu wird das Dialysat auf der der Dispersion abgewandten Seite in einem entgegengesetzt zum jeweiligen kreisringförmigen oder spiraligen Kanal ange­ ordneten Kanal geführt. Die Abführleitung für das Dialysat endet dann an der Seite der Membran, wo die Zuführung der Dispersion erfolgt, während die Zuführleitung des Dialysa­ tes dort angeordnet ist, wo die Abführung der Dispersion vorgesehen ist.

Im Rahmen der Erfindung können die Membranen auch auf Ke­ gelmantelflächen angeordnet sein, wobei die Symmetrieachse des Kegels mit der Rotationsachse zusammenfällt und der Ba­ siswinkel des Kegels größer als 15° ist. Die Anordnung von Membranen auf Kegelmantelflächen kann sowohl mit Flachmem­ branen als auch mit Schlauch- oder Hohlfadenmembranen durch­ geführt werden. Ähnliche Tellerseparatoren, die zur Trennung von Fest-Flüssig-Dispersionen eingesetzt werden und appara­ tiv mit ähnlichen Mantelflächen ausgestattet sind, sind bekannt, enthalten jedoch keine Membranen.

Vorzugsweise kann der Basiswinkel der Kegelmantelfläche größer als 30° sein, jedoch sollte der Basiswinkel nicht in die Nähe von 180° gebracht werden, weil dann eine Kontami­ nation der Fluidinhaltsstoffe oder der Dispersionsinhalts­ stoffe mit der Membran nicht mehr sicher vermieden werden kann. Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher beschrieben.

Dabei zeigt Fig. 1 eine Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 2 eine schematische Darstellung einer er­ findungsgemäßen Vorrichtung, wobei die Membranen konzentrisch in mehreren Kammern angeordnet sind. Fig. 3 zeigt eine Dar­ stellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der die Membranen auf den Mantelflächen eines Kegels angeordnet sind. Im einzelnen zeigt Fig. 1 einen kreisringförmigen Kanal (1), der von einer äußeren Wand (2) und einer inneren Wand (3) be­ grenzt und durch die Membran (4) in einen Dispersions- bzw. Konzentratraum (5) und einen Permeat-Filtratraum (6) ge­ teilt wird. Zwischen Außenseite und Innenseite der Membran (4) wird sowohl durch Rotationsenergien als auch insbesondere durch den Zuführstrom der Dispersion (7) ein Differenzdruck aufrechterhalten. Im Dispersions- bzw. Konzentratraum (5) reichern sich die Bestandteile höherer Dichte der zugeführ­ ten Dispersion (7) an der äußeren Wand (2) im Schlamm (8) an, der separat abgezogen wird. Um das Anlegen der Membran (4) an die innere Wand (3) zu verhindern, wird beim Einsatz von Flach- oder Schlauchmembranen im Permeatraum ein Stützge­ rüst angeordnet. Bei Verwendung von Hohlfadenmembranen kann auf ein solches Stützgerüst verzichtet werden. Durch den Permeatraum (6) fließt das Permeat (9) ab.

Das Stützgerüst kann als separates, als in die Membran in­ tegriertes und mit dieser verbundenes oder in eine Stütz­ platte eingearbeitetes Element ausgebildet sein. Der Ka­ nal (1) wird über die Welle (10) in Rotation versetzt. Die Welle (10) ist zweckmäßig in der Achse des Gehäuses ange­ ordnet.

Die Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die aus mehreren kreisringförmigen Kanälen (1) besteht, die konzen­ trisch um die auf der Rotationsachse liegende Welle (10) an­ geordnet sind. Die innere Wand (3) eines außen liegenden Kanals (1) bildet gleichzeitig die äußere Wand 2 des innen benachbarten Kanals (1). Die Stirnflächen werden so ausge­ bildet, daß einerseits beispielsweise im Deckel die zuge­ führte Dispersion (7) auf die einzelnen Kanäle verteilt wird und andererseits beispielsweise im Boden des Gehäuses der Schlamm (8), das Permeat (9) und die verbleibende Dis­ persion (7) getrennt gewonnen werden.

Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung die aus meh­ reren kreisringförmigen Kanälen (1) besteht, die konzentrisch um die auf der Rotationsachse liegende Welle (10) angeordnet sind, wobei die Seitenwände (2, 3) des jeweiligen Kanals (1) zur Welle (10) und damit zur Achse des Kreisringes geneigt sind.

Die Kanäle (1) nehmen aufgrund dieser Neigung die Form eines Kegelstumpfes an.

Bei dieser Ausführungsform wird die Wand des Gehäuses oder einer Hohlwel­ le beispielsweise so ausgebildet, daß einerseits die zugeführte Dispersion (7) auf die einzelnen Kanäle verteilt wird und andererseits der Schlamm (8) das Permeat und die verbleiben­ de Dispersion (7) getrennt gewonnen werden.

Über diese in den Fig. 1-3 dargestellten Ausführungs­ formen hinaus läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren in weiteren Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtungen verwirklichen, beispielsweise in einem Wickelmodul oder in einem entsprechend aufgebauten Hohlfasermodul.

Soll in einer apparativen Ausgestaltung der Erfindung gemäß Fig. 2 eine Fest-Flüssigdispersion durch Ultrafiltration in eine Fraktion mit Molekülen eines Molekulargewichts von unter 100 000 und eine solche mit einem Molekulargewicht von über 100 000 getrennt werden, so wird eine mikroporöse Membran eingesetzt, die eine Ausschlußgrenze (Cutoff) von 100 000 aufweist. Die Dispersion wird der Vorrichtung durch den Deckel des Gehäuses unter Druck zugeführt und auf alle parallel angeordneten Kanäle verteilt. Das gesamt Gehäuse wird in Rotation versetzt, wobei die Mindestdrehzahl 30 Um­ drehungen/min. beträgt, wobei die Dispersion gleichsinnig mitrotieren soll. Durch die Zentrifugalwirkung werden die Feststoffteilchen an die jeweils äußere Wand der Kanäle ge­ trieben. Durch den von außen aufgebrachten Druck wird ein transmembraner Druck erzeugt und durch die Membran ein Filtrat ultrafiltriert, dessen Lösungsbestandteile ein Mo­ lekulargewicht von weniger als 100 000 Dalton aufweisen. Die nicht filtrierte Dispersion ist an diesen Bestandteilen verarmt; aber an den Bestandteilen, deren Molekulargewicht über 100 000 Dalton liegt, angereichert. Im Bereich an der äußeren Wand sind die Feststoffteilchen in der Dispersion angereichert, so daß der Schlamm sich durch die Ausbildung des Gehäusebodens getrennt gewinnen läßt. Durch den Einsatz von mehreren parallel angeordneten Kanälen wird ein erhöh­ ter Durchsatz ermöglicht. Dabei wird durch das erfindungs­ gemäße Verfahren eine wesentlich höhere spezifische Filtrat­ leistung erzielt.

Durch kolloidale Deckschichtenbildung an der Membran, die beim erfindungsgemäßen Verfahren vermieden wird, fällt die Ultrafiltrationsleistung während des Betriebes einer Ultra­ filtrationsvorrichtung sehr stark, in den häufigsten Fällen um etwa den Faktor 10, ab. Dadurch daß die Deckschichtbil­ dung vermieden wird, werden spezifische Membranflußmengen er­ reicht, die um mehr als 50% höher liegen als bei bekannten Ultrafiltrationsverfahren, bei denen sich Deckschichten aus­ bilden können.

Die Drehzahl der Membrananordnung beim erfindungsgemäßen Verfahren wird so bemessen, daß ca. 70% des Feststoffan­ teils in der Dispersion sich in membranfernen Zonen anrei­ chern und als Schlamm abgeschieden werden können.

Claims (13)

1. Verfahren zur Trennung von Dispersionen in ihre Phasen mittels Membranen, bei dem ein Differenzdruck zwischen Außenseite und Innenseite der Membran aufrecht erhalten wird, unter Zuhilfenahme von Zentrifugalkräften, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersion in kreisringförmigen oder spiraligen Kanälen mit mehr als 30 Umdrehungen/min. bewegt wird, wobei die Membran an den Orten hoher Zentri­ fugalkräfte, bezogen auf den jeweiligen Kanal, angeord­ net und das Filtrat an der Innenseite der Membran abge­ führt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersion eine Fest-Flüssig-Dispersion ist.

3. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersion eine Fest-Gas- Dispersion ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersion ein Feststoffe enthaltendes Abgas ist.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Drehbewegung der Ka­ näle einschließlich der Membran die Bewegung der Disper­ sion bewirkt wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, mit einem Gehäuse, Zuführleitungen und Abführleitungen und Mitteln zur Bewe­ gung der Dispersion (7), dadurch gekennzeichnet, daß in einem Gehäuse mindestens ein kreisförmiger oder spirali­ ger Kanal (1) angeordnet ist, welcher durch eine in etwa parallel zur Innenwand des Kanals (3) angeordnete Membran (4) in einen Dispersions- bzw. einen Konzentratraum (5) und mindestens ei­ nen Permeat-Filtratraum (6) unterteilt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal kreiszylindrisch ausgebildet ist und die Zuführleitung für die Dispersion (7) im Bereich der einen, die Abführleitung für die Dis­ persion (7) im Bereich der gegenüberliegenden Stirnseite einmündet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der spiralige Kanal (1) in Art einer archimedischen Spirale geformt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der spiralige Kanal (1) in Art einer Schraubenlinie geformt ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal kreisringförmig ausgebildet ist, wobei die Sei­ tenwände (2, 3) des Kanals (1) zur Achse (10) des Kreisringes geneigt sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kanäle (1) mit gemeinsamer Achse (10) hin­ tereinander geschaltet sind.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse drehbar gelagert ist.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 9 und/oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Mem­ bran aus einer Vielzahl von Hohlfasern besteht, die in etwa parallel zur Rotationsachse (10) des Gehäuses ange­ ordnet sind.