DE4432627A1 - Filtrationseinheit zur Abtrennung von Stoffen mit Membranadsorbern - Google Patents
Filtrationseinheit zur Abtrennung von Stoffen mit MembranadsorbernInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Filtrationseinheit zur selektiven Abtrennung von Stoffen aus
Fluiden durch Filtration an porösen Membranadsorbern.
Die Filtrationseinheit ist für Trennaufgaben mittels poröser Membranadsorber im Labor,
für Arbeiten zur Maßstabsvergrößerung (scale-up) und für die Gewinnung von Stoffen
im Produktionsprozeß einsetzbar. Sie ist anwendbar zur selektiven Abtrennung und
Reinigung von Stoffen, die gegenüber Membranadsorbern eine spezifische
Adsorptionsfähigkeit besitzen wie beispielsweise biospezifische Moleküle, Proteine,
Enzyme, ionogene Stoffe, Metallionen, insbesondere Schwermetallionen. Die
Erfindung ist anwendbar im Bereich der Biotechnologie, der Gentechnik, der
Pharmazie, der Chemie, der Getränke- und Lebensmittelindustrie sowie des
Umweltschutzes.
Nach der WO-A1-92/00805 sind poröse Membranadsorber solche Membranen, die an
ihrer Oberfläche funktionelle Gruppen, Liganden oder Reaktanden tragen, die zur
Wechselwirkung mit mindestens einem Stoff einer mit ihm in Kontakt stehenden
flüssigen Phase befähigt sind. Der Transport der flüssigen Phase durch die Membran
hindurch erfolgt dabei konvektiv.
Die Bezeichnung Membranadsorber ist als Oberbegriff für verschiedene Arten von
Membranadsorbern wie Membranionenaustauscher, Ligandenmembranen und
aktivierte Membranen zu verstehen, die ihrerseits wieder je nach den funktionellen
Gruppen, Liganden und Reaktanden in unterschiedliche Membranadsorber-Typen
eingeteilt werden.
Nach der DE-A1-38 04 430 ist eine Filtrationseinheit zur Trennung molekularer
Komponenten aus flüssigen Gemischen an Membranadsorbern bekannt. Sie besteht aus
einem Gehäuse, aus einer innerhalb des Gehäuses befindlichen mehrlagigen
mikroporösen Membraneinheit und aus Mitteln, die den Durchfluß zwischen der
Membraneinheit und einer Sperre verhindern. Die Kanten jeder Membran der
Membraneinheit sind der Sperre (Gehäuse oder Dichtmittel) benachbart. Die Mittel
bestehen aus Druckringen und Dichtscheiben. Bei einer speziellen Ausgestaltung der
Erfindung, bei der die Kanten der Membranen an der Gehäusewandung angrenzend
vorgesehen sind, verhindert eine Abdichtung einen Durchfluß zwischen Membranen
und Gehäusewandung. Die Abdichtung besteht aus einer Dichtmasse, die an der
Gehäusewandung und im Bereich des Umfangs der Membranen im Stapel aufgebracht
ist. Die Filtrationseinheit besitzt einen Einlaß zur Zuführung der aufzubringenden
Flüssigkeit auf eine erste Fläche der Membraneinheit und Austrittsmittel zum Sammeln
und Abführen der aus einer zweiten Fläche der Membraneinheit austretenden
Flüssigkeit.
Nachteilig ist, daß die Leistungsfähigkeit der Filtrationseinheit bei einer geringen
Anzahl von Membranadsorberlagen durch eine für die Praxis zu geringe
Adsorptionskapazität oder aber bei einer großen Anzahl von Membranadsorberlagen
durch eine zu geringe Flußrate begrenzt ist. Versucht man nämlich die
Adsorptionskapazität der Filtrationseinheit durch Einbringen einer größeren Anzahl an
Membranadsorberlagen zu erhöhen, so sinkt die Flußrate exponentiell und gibt auch bei
deutlicher Druckerhöhung keine befriedigenden Ergebnisse.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Filtrationseinheit zur Abtrennung
von Stoffen aus Fluiden an Membranadsorbern zu schaffen, die sich durch eine große
Leistungsfähigkeit bei hoher Adsorptionskapazität und Flußrate auszeichnet und zum
Scale-up geeignet ist.
Die Aufgabe wird durch eine Filtrationseinheit gelöst, die aus einer Vielzahl
anströmseitig parallel angeordneter Filtrationskammern mit Membranadsorberstapeln
besteht, die aus einer variablen Anzahl flächiger Zuschnitte poröser Membranadsorber
gebildet werden und bei der an jedem Membranadsorberstapel zwischen
Flüssigkeitseingang und Filtratausgang die gleiche Druckdifferenz herrscht.
Dadurch, daß an jedem Membranadsorberstapel die gleiche Druckdifferenz anliegt, ist
die Flußrate an Filtrat, die durch den Membranadsorberstapel hindurchtritt, an jedem
Membranadsorberstapel gleich hoch. Die Höhe dieser Flußrate hängt dabei ab von der
absoluten Größe der Druckdifferenz, die durch den Druck am Fluideingang der
Filtrationseinheit und/oder den Druck am Filtratausgang der Filtrationseinheit
eingestellbar ist, sowie von der Anzahl der flächigen Zuschnitte poröser
Membranadsorber, die einen Membranadsorberstapel bilden. Die Adsorptionskapazität
der Filtrationseinheit ist einstellbar durch Veränderung der Anzahl flächige Zuschnitte
poröser Membranadsorber, die einen Membranadsorberstapel bilden und/oder durch
Veränderung der Anzahl an Membranadsorberstapeln, mit der eine Filtrationseinheit
aufgebaut werden soll.
Die Filtrationseinheit kann sowohl als Dead-End- als auch als Cross-Flow-
Filtrationseinheit betrieben werden.
Zur Realisierung der Erfindung werden zwischen den einzelnen
Membranadsorberstapeln Spacer angeordnet, die alternierend für einen Fluidzulauf und
einen Filtratablauf vorgesehen sind. Zur Gewährleistung einer gleichen Druckdifferenz
an jedem Membranadsorberstapel stehen jeweils die Spacer für den Fluidzulauf und
jeweils die Spacer für den Filtratablauf über Fluidzulaufkanäle und Filtratablaufkanäle
miteinander in kommunizierender Verbindung. Der Fluidzulaufkanal ist mit dem
Eingang für zu filtrierendes Fluid an der Filtrationseinheit, und der Filtratablaufkanal
mit dem Filtratausgang an der Filtrationseinheit verbunden. Es ist zweckmäßig, wenn
die Spacer für Fluid vorzugsweise an der der Einströmöffnung für zu filtrierendes Fluid
diametral gegenüberliegenden Seite ebenfalls in kommunizierender Verbindung stehen
und einen Fluidablaufkanal bilden, der mit einem zweiten Ausgang an der
Filtrationseinheit verbunden ist. Der Fluidsablaufkanal dient im Falle des Betriebs der
Filtrationseinheit als Dead-End-Filtrationseinheit lediglich zur Entlüftung der
Anströmseite der Membranadsorberstapel und ist nach Entlüftung geschlossen, oder er
dient im Falle des Cross-Flow-Betriebs der Filtrationseinheit als Retentatablaufkanal
und bildet zusammen mit dem Fluidzulaufkanal den Retentatkreislauf.
Die Folge der Bauelemente erster Membranadsorberstapel, Spacer für den Filtratablauf,
zweiter Membranadsorberstapel und Spacer für den Fluidzulauf ist als
Filtrationskammer ausgebildet, deren wiederkehrende Einheiten die Filtrationseinheit
bilden. Die Spacer dienen dabei gleichzeitig als Stütze und Rückstausicherung für den
Membranadsorberstapel.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bestehen die Filtrationskammern aus
zwei ringförmig ausgebildeten Elementen, die durch einen Freiraum bildende
Aussparungen senkrecht zur Ebene der Membranadsorberstapel aufeinanderzubewegt
und ineinandergeschoben werden können, wobei mittels Ausgleichsbuchsen eine
fluiddichte Verbindung innerhalb der Fluidzulauf- und Filtratablaufkanäle entsteht. Der
durch die Aussparungen erzielte Freiraum und die Ausgleichsbuchsen sind so bemessen,
daß trotz unterschiedlicher Anzahl an flächigen Zuschnitten poröser Membranadsorber
innerhalb der Membranadsorberstapel eine fluiddichte Verbindung besteht.
Erfindungsgemäß können innerhalb einer Filtrationskammer bis zu 50 flächige
Zuschnitte, die einen Membranadsorberstapel bilden, untergebracht werden.
Vorzugsweise werden zwei Membranadsorberstapel mit je 10 bis 25 flächigen
Zuschnitten in einer Filtrationskammer angeordnet. Dabei kann der
Membranadsorberstapel aus einzelnen, aneinandergelegten flächigen Zuschnitten oder
aus einem Paket flächiger Zuschnitte, die in ihrem Randbereich peripher von einem
dauerelastischen Dichtungsmaterial eingefaßt sind und eine Filterkassette bilden,
bestehen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die
Filtrationskammern dadurch gebildet, daß Spacer und Membranadsorberstapel mit
einem dauerelastischen Dichtungsmaterial peripher eingefaßt sind. Eine Vielzahl von in
Anströmrichtung parallel angeordneten Filtrationskammern ist dabei zu einer
Filterkassette verbunden. Fluidzulauf-, Filtratablauf- und Fluidablaufkanäle
durchdringen die Filterkassette senkrecht zur Ebene des Membranstapels und sind im
peripheren vom dauerelastischen Dichtungsmaterial eingefaßten Bereich untergebracht.
Die Filtrationseinheit besteht aus zwei als Endplatten ausgebildeten Filterhaltern,
zwischen denen eine oder mehrere Filterkassetten dichtend eingepreßt sind.
Jeder Membranadsorberstapel kann eine variable Anzahl flächiger Zuschnitte poröser
Membranadsorber enthalten, in der Regel zwischen 2 und 50, vorzugsweise zwischen
10 und 25 Zuschnitte. Form und Größe der Zuschnitte können beliebig gewählt werden.
Entsprechend der Filtrationsaufgabe können mehrere Filtrationseinheiten parallel oder
in Reihe geschaltet werden. Sollen unterschiedlich Stoffe abgetrennt werden, die an
verschiedenen Membranadsorber-Typen spezifisch adsorbierbar sind, kann dies
beispielsweise durch in Reihe-Schaltung von mehreren Dead-End-Filtrationseinheiten,
die nacheinander mit dem jeweiligen Membranadsorber-Typ bestückt sind, geschehen.
Erfindungsgemäße Cross-Flow-Filtrationseinheiten haben sich als partikelgängig
erwiesen, wenn geeignete Spacer für den Fluidzulauf ausgewählt werden.
Beispielsweise kann durch geeignete Spacer, etwa in Form eines Gitterwerks, die Breite
des Überströmkanals beim Cross-Flow-Betrieb der Filtrationseinheit so festgelegt
werden, daß bei der Filtration von Partikel enthaltenden Fluiden ein vorzeitiges
Verstopfen (Fouling) der porösen Membranadsorber verhindert wird.
Durch die beschriebenen Bauweisen lassen sich die Filtrationseinheiten modular
aufbauen und in ihrer Adsorptionskapazität bei gleichbleibender Flußleistung der
jeweiligen Filtrationsaufgabe anpassen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Fig. 1 bis 4 und der
Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 schematisch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Filtrationseinrichtung,
Fig. 2 die Draufsicht auf ein ringförmig ausgebildetes Filtratablaufelement und ein
ringförmig ausgebildetes Fluideinlaufelement längs der Schnittlinie A-B der Fig. 1,
Fig. 3 die explosionsartige, perspektivische Darstellung der Elemente einer
Filterkassette für eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Filtrationseinrichtung und
Fig. 4 schematisch eine Ausführungsform der Filtrationseinheit mit Filterkassetten, die
gemäß Fig. 3 aufgebaut sind.
Eine in Fig. 1 gezeigte erfindungsgemäße Filtrationseinrichtung besteht aus zwei als
Endplatten 1, 2 ausgebildeten Filterhaltern mit einer dazwischen dichtend angeordneten
Vielzahl von wiederkehrenden Filtrationskammern 3. Jede Filtrationskammer 3 besteht
aus einem ringförmig ausgebildeten Filtratablaufelement 4 und einem ringförmig
ausgebildeten Fluideinlaufelement 5. Das ringförmige Filtratablaufelement 4 faßt einen
ersten Membranadsorberstapel 6, einen Spacer für Filtratablauf 7 und einen zweiten
Membranadsorberstapel 8 ein, während das ringförmig ausgebildeten
Fluideinlaufelement 5 einen Spacer für Fluidzulauf 9 einfaßt. Die
Membranadsorberstapel können von Filterunterstützungen 10 abgedeckt werden,
beispielsweise in Form von Geweben, Vliesen, Lochblechen oder Steckmetallen, die
Schutz vor mechanischer Beschädigung der Membranen bieten und anströmseitig
gleichzeitig als Vorfilter dienen. Die Spacer 7, 9 können einstückig oder zweistückig
ausgebildet werden. Die in der Fig. 1 dargestellten Spacer 7, 9 sind zweistückig
ausgebildet und werden durch Abstandshalter 11 stabilisiert. Die einstückigen oder
zweistückigen, durch Abstandshalter 11 stabilisierten Spacer 7, 9 sind so ausgebildet,
daß sie einen Filtratsammelspalt 12 zum Sammeln des die letzte Membran der
Membranadsorberstapel verlassenden Filtrats und einen Fluideinlaufspalt 13 zur
Anströmung der ersten Membranfläche der Membranadsorberstapel mit zu filtrierendem
Fluid bilden. Zweckmäßigerweise werden die Spacer gleichzeitig so ausgebildet, daß sie
als Rückstausicherung dienen. Zur Verringerung von Totvolumen wird jeder Spalt 12,
13 möglichst eng vorzugsweise mit einstückigen Spacern ausgebildet. Vom
Filtratsammelspalt 12 und vom Fluideinlaufspalt 13 führen radiale Verbindungskanäle
14, 14′ zu Filtratablaufkanälen 15 und Fluidzulaufkanälen 16, die den Ringteil der
Filtratablaufelemente 4 und der Fluideinlaufelemente 5 als Durchbrechungen
rechtwinklig durchsetzen. Dabei befindet sich in jeder Durchbrechung des
Fluideinlaufelements 5 eine Ausgleichsbuchse 17, 18, wobei die Ausgleichsbuchsen im
Fluidzulaufkanal mit 17 und im Filtratablaufkanal mit 18 bezeichnet sind.
Dadurch, daß im ringförmigen Umfangsbereich der Filtratablauf- und
Fluideinlaufelemente 4, 5 Aussparungen 19, 20 vorgesehen wurden, lassen sich über
den dadurch entstandenen Freiraum hinweg die Filtratablauf- und Fluideinlaufelemente
4, 5 aufeinanderzubewegen und soweit ineinanderschieben, bis mittels vorhandener
Dichtelemente 21, wie beispielsweise O-Ringe, eine radiale Abdichtung der
Membranadsorberstapel 6, 8 gegenüber dem Fluideinlaufspalt 13 erfolgt. Die in den
Durchbrechungen des Ringteils des Fluideinlaufelements 5 vorhandenen
Ausgleichsbuchsen 17, 18 sorgen mit ihren Dichtelementen 21′ für die Ausbildung einer
fluiddichten Verbindung innerhalb der Filtratablaufkanäle 15 und der Fluidzulaufkanäle
16. Dabei sind die durch die Aussparungen 19, 20 geschaffenen Freiräume und die
Ausgleichsbuchsen 17, 18 so zu bemessen, daß eine unterschiedliche Dicke der
Membranadsorberstapel 6, 8, die durch Variation der Anzahl flächiger Zuschnitte
poröser Membranadsorber verursacht wird, ausgeglichen werden kann. Der Freiraum
muß für jeden Membranadsorberstapel wenigstens das n-Fache der Dicke eines
flächigen Zuschnitts poröser Membranadsorber betragen, die in einem Stapel maximal
untergebracht werden sollen, wenn n die maximale Anzahl der flächigen Zuschnitte ist.
Er beträgt bei einem Membranadsorberstapel aus maximal 50 flächigen Zuschnitten 10
mm, wenn davon ausgegangen wird, daß die Dicke eines flächigen Zuschnitts 0,2 mm
beträgt. Bei dieser Auslegung des Freiraumes und der Ausgleichsbuchsen können in die
Filtrationseinheit gemäß Fig. 1 Membranadsorberstapel mit 2 bis 50 flächigen
Zuschnitten eingebracht werden.
Über die Endplatten 1, 2 wird die Filtrationseinheit mechanisch oder hydraulisch über
Zugatangen (nicht dargestellt) zusammengepreßt.
Zur Durchführung der Filtration von Fluiden an porösen Membranadsorbern mittels der
erfindungsgemäßen Filtrationseinheit nach Fig. 1 im Dead-End-Filtrationsmodus wird
das Fluid durch den Einlaßstutzen 22, die jeweiligen Fluidzulaufkanäle 16′ die
Fluidausgleichsbuchsen 17, die radialen Verbindungskanäle 14, und die Spacer für
Fluidzulauf 9 über die Fluideinlaufspalten 13 auf die erste Fläche der den Spacern für
Fluidzulauf 9 benachbarten Membranadsorberstapeln 6, 8 unter Druck aufgegeben. Das
Fluid passiert konvektiv die einzelnen aneinandergepreßten oder randseitig peripher
abgedichteten flächigen Zuschnitte poröser Membranadsorber, um die
Membranadsorberstapel als Filtrat zu verlassen. Das Filtrat wird im durch die Spacer für
Filtratablauf 7 gebildeten Filtratsammelspalt 12 gesammelt und über die die radialen
Verbindungskanäle 14′, Filtratausgleichsbuchsen 18′ den Filtratablaufkanal 15 und den
Auslaßstutzen 23 der Filtrationseinheit entnommen. Zur Erhöhung der Flußrate kann am
Auslaßstutzen Unterdruck angelegt werden.
Die in den Fig. 3 und 4 dargestellten stapelfähigen, modular zusammenfügbaren
Filterkassetten bestehen aus folgenden die Filtrationskammern 3 bildenden
wiederkehrenden Bauteilen, einem ersten Membranadsorberstapel 6, einem Spacer für
Filtratablauf 7, einem zweiten Membranadsorberstapel 8, einem Spacer für Fluidzulauf
9 und vorzugsweise Dichtungselementen 21, wie beispielsweise Dichtrahmen, die an
ihren Rändern von einem dauerelastischen Dichtungsmaterial 24 durchdrungen und
fluiddicht eingefaßt sind. In der Fig. 3 ist der Übersichtlichkeit halber nur die
Einfassung der Randbereiche der Spacer und der die Membranadsorberstapel 6, 8
durchdringenden Kanäle für Fluidzulauf 16, Filtratablauf 15, Entlüftung 25 oder
Retentat 26 dargestellt. Die gesamte Einfassung der Kassette mit dem dauerelastischen
Dichtungsmaterial ist nicht dargestellt. Jede Filterkassette enthält eine Vielzahl von
anströmseitig parallel angeordneten Filtrationskammern 3. Die Membranadsorberstapel
6, 8 können aus bis zu 50 flächigen Zuschnitten poröser Membranadsorber bestehen,
vorzugsweise aus 10 bis 25. Form und Größe der Zuschnitte ist beliebig und richtet sich
vor allem nach den in der Praxis verwendeten als Filterhalter dienenden Endplatten 1, 2.
Der erste und letzte Zuschnitt jeder Filterkassette besteht vorzugsweise aus einem
Gitterwerk oder Gewebe 10, das dem Schutz der Membranadsorber dient.
Das dauerelastische Dichtungsmaterial 24 überragt die Ränder der Zuschnitte in axialer
und radialer Richtung. Sie steht im parallelen Randbereich zur Fläche des ersten und
letzten Zuschnitts geringfügig, vorzugsweise weniger als 100 µm, über der Fläche des
Zuschnitts. Dieser Überstand bildet beim Einpressen der Filterkassetten zwischen den
beiden Endplatten 1, 2, zwischen benachbarten Filterkassetten und zwischen einer
Filterkassette und einer Endplatte eine Preßdichtung, die eine radiale Undichtigkeit der
Filtrationseinheit verhindert. Die Herstellung der Filterkassetten erfolgt nach dem
Fachmann geläufigen Verfahren.
In der Fig. 4 ist eine Ausführungsform der Filtrationseinheit für Dead-End-Filtrationen
mit Filterkassetten des Aufbaus gemäß Fig. 3 dargestellt. Danach wird mindestens eine
Filterkassette zwischen zwei Endplatten 1, 2 eingepreßt. Die Endplatten verfügen über
Einlaßstutzen zur Fluidzufuhr 22 und Auslaßstutzen für Filtratablauf 23. Der
erforderliche Anpreßdruck wird mechanisch oder hydraulisch hervorgerufen.
Zur Durchführung der Filtration wird das zu filtrierende Fluid mit den abzutrennenden
Stoffen mittels Druck über den Einlaßstutzen 22, den Fluidzulaufkanal 16, in den
Fluideinlaufspalt 13 gedrückt und passiert konvektiv die benachbarten
Membranadsorberstapel 6, 8. Entsprechend der spezifischen Adsorption werden die
einzelnen abzutrennenden Stoffe in den Membranadsorberstapeln der Filterkassetten
festgehalten. Das Filtrat wird im Filtratsammelspalt 12 gesammelt und über den
Filtratablaufkanal 15 zum Auslaßstutzen 23 geführt und entnommen. Mit
entsprechenden Eluationsmitteln werden die in den einzelnen Filterkassetten
adsorbierten Stoffe selektiv desorbiert und eluiert und in einem nicht dargestellten
Eluatsammler aufgefangen. Sollen unterschiedliche Stoffe getrennt werden, die an
unterschiedlichen Membranadsorber-Typen adsorbiert werden, kann man entsprechend
bestückte Filtrationseinheiten, die Filterkassetten mit den erforderlichen
Membranadsorber-Typen enthalten, in Reihe schalten und die gewünschten Stoffe in
einem Filtrationslauf adsorbieren und anschließend getrennt eluieren.
Eine Ausgangslösung wurde folgendermaßen hergestellt: Aus frischen Hühnereiern
wird das Eiweiß vom Eigelb getrennt und mit dem vierfachen Volumen eines 10 mMol/l
Natriumazetatpuffers pH 5,9 (Puffer A) versetzt und durchmischt. Nach 16 Stunden bei
4°C wird die Lösung geklärt und der pH-Wert auf 5,9 nachgestellt. Die so hergestellte
Ausgangslösung wurde durch eine Lage eines kreisförmigen flächigen Zuschnitts eines
porösen Membranadsorbers mit stark sauren Ionenaustauschergruppe von 293 mm
Durchmesser in herkömmlicher Weise (Versuch 1) und in zwei parallel durchgeführten
Versuchen (2, 3) durch eine erfindungsgemäße Filtrationseinheit gemäß Fig. 1 gepumpt.
Die erfindungsgemäße Filtrationseinheit wurde im Versuch 2 mit einer
Filtrationskammer mit zwei Membranadsorberstapeln zu je 20 flächigen Zuschnitten
poröser Membranadsorber und im Versuch 3 mit drei Filtrationskammern mit 6
Membranadsorberstapeln zu je 10 flächigen Zuschnitten des porösen Membranadsorbers
gemäß Versuch 1 gepumpt. Es wurde in allen Versuchen solange gepumpt bis im
Ablauf die katalytische Aktivität des Enzyms Lysozym, bestimmt durch einen
gebräuchlichen Standardtest 10% des Wertes der Ausgangslösung erreicht hatte. Nach
Freispülen der Membranadsorber durch Hindurchpumpen von Puffer A wurde eine
Lösung von 0,2 Mol/l Kaliumchlorid in Puffer A hindurchgepumpt. Das eluierte Protein
zeigte keine Lysozymaktivität. Danach wurde eine Lösung von 0,5 Mol/l Kaliumchlorid
in Puffer A hindurchgepumpt. Das eluierte Protein besaß enzymatische
Lysozymaktivität. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Durch eine erfindungsgemäße Filtrationseinheit gemäß Fig. 4, die eine Filterkassette
mit drei Filtrationskammern und 6 Membranadsorberstapeln zu je 10 flächigen,
kreisförmigen Zuschnitten poröser Membranadsorber von 5 cm Durchmesser mit
Reaktiv Blue 2 als Ligand enthält, wurde ein Proteingemisch aus 1,5 mg Cytochrom C
(SIGMA Deisenhofen) und 1,5 mg Laktat-Dehydrogenase (LDH) aus Rinderherz
(SERVA Heidelberg) in 0,01 M Kaliumphosphat-Puffer vom pH 7 (KPi) gepumpt.
Beide Proteine wurden quantitativ adsorbiert, wie die Analyse im ablaufenden Filtrat
ergab.
Zur anschließenden selektiven Eluierung der Proteine wurde KPi und anschließend ein
Gradient von 0 bis 1 M NaCl in KPi durch die Einheit gepumpt und Fraktionen auf
Anwesenheit von Cytochtom C und LDH analysiert. Die Ergebnisse zeigen, daß eine
scharfe Trennung der beiden Proteine erfolgte.
Die Erfindung bietet vor allem den Vorteil, daß durch Auswahl von Membranadsorber-
Typen, Variation der Anzahl an flächigen Zuschnitten poröser Membranadsorber
innerhalb eines Membranadsorberstapels und Variation der Anzahl von
Filtrationskammern Filtrationseinheiten vor Ort in Übereinstimmungen mit den
Anforderungen der Filtrationsaufgabe aufzubauen und die Filtrationseinheiten im Dead-
End- oder Cross-Flow-Modus einzeln oder mit mehreren Einheiten zu betreiben,
wodurch auch in einem Filtrationslauf mehrere Stoffe, die spezifisch durch verschiedene
Membranadsorber-Typen absorbierbar sind, abgetrennt werden können. Die
Anwendung der Erfindung führt zur Einsparung von Investitionen, Arbeitszeit und
Energie, vermindert Materialverluste und schont die zu behandelnden Wertstoffe.
Claims (5)
1. Filtrationseinheit zur Abtrennung von Stoffen aus Fluiden an porösen
Membranadsorbern, dadurch gekennzeichnet, daß
die Filtrationseinheit aus einer Vielzahl anströmseitig parallel angeordneter Filtrationskammern besteht, die aus einem ersten Membranadsorberstapel, einem Spacer für Filtratablauf, einem zweiten Membranadsorberstapel und einem Spacer für Fluidzulauf aufgebaut sind,
wobei der erste und der zweite Membranadsorberstapel aus einer variablen Anzahl flächiger Zuschnitte poröser Membranadsorber gebildet wird und
wobei jeweils die Spacer für den Fluidzulauf und die Spacer für den Filtratablauf so miteinander in kommunizierender Verbindung stehen, daß die Verbindungen wenigstens einen Fluidzulaufkanal und Entlüftungs- oder Retentatablaufkanal und wenigstens einen Filtratablaufkanal bilden.
die Filtrationseinheit aus einer Vielzahl anströmseitig parallel angeordneter Filtrationskammern besteht, die aus einem ersten Membranadsorberstapel, einem Spacer für Filtratablauf, einem zweiten Membranadsorberstapel und einem Spacer für Fluidzulauf aufgebaut sind,
wobei der erste und der zweite Membranadsorberstapel aus einer variablen Anzahl flächiger Zuschnitte poröser Membranadsorber gebildet wird und
wobei jeweils die Spacer für den Fluidzulauf und die Spacer für den Filtratablauf so miteinander in kommunizierender Verbindung stehen, daß die Verbindungen wenigstens einen Fluidzulaufkanal und Entlüftungs- oder Retentatablaufkanal und wenigstens einen Filtratablaufkanal bilden.
2. Filtrationseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Filtrationskammern aus je einem ineinanderschiebbaren ringförmigen
Filtratablauf- und Fluideinlaufelement gebildet werden,
wobei die Elemente in ihrem ringförmigen Umfangsbereich Durchbrechungen zur Ausbildung der Kanäle für Fluidzulauf, Filtratablauf, Entlüftung oder Retentatablauf besitzen und die Durchbrechungen des einen Elements mit Ausgleichsbuchsen versehen sind und
wobei die Elemente an ihrem ringförmigen Umfangsbereich Aussparungen zur Ausbildung von Freiräumen aufweisen derart, daß die Elemente im ineinandergeschoben Zustand unabhängig von der Stärke der Membranadsorberstapel fluiddichte Filtrationskammern bilden.
wobei die Elemente in ihrem ringförmigen Umfangsbereich Durchbrechungen zur Ausbildung der Kanäle für Fluidzulauf, Filtratablauf, Entlüftung oder Retentatablauf besitzen und die Durchbrechungen des einen Elements mit Ausgleichsbuchsen versehen sind und
wobei die Elemente an ihrem ringförmigen Umfangsbereich Aussparungen zur Ausbildung von Freiräumen aufweisen derart, daß die Elemente im ineinandergeschoben Zustand unabhängig von der Stärke der Membranadsorberstapel fluiddichte Filtrationskammern bilden.
3. Filtrationseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Ausgleichsbuchsen und die Aussparungen so bemessen sind, daß noch
fluiddichte Filtrationskammern erhalten werden bei Membranadsorberstapel, die aus bis
zu 50 flächigen Zuschnitten poröser Membranadsorber bestehen.
4. Filtrationseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Vielzahl der Filtrationskammern als Filtrationskassetten ausgestaltet sind.
5. Filtrationseinheit nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Membranadsorberstapel aus 2 bis 50, vorzugsweise aus 10 bis 25 flächigen
Zuschnitten poröser Membranadsorber bestehen.
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