DE540066C - Dialyserahmen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Dialyserahmen mit keilförmigen Führungsrippen, der besonders zur Reinigung der bei der Viskoseherstellung abfallenden Natronlauge verwendet werden soll. Bei dem Studium der Osmose (Dialyse) hat es sich herausgestellt, daß der Inhalt dieser Dialysatorkammern von großem Einfluß auf die Wirkung der Vorrichtungen ist; dasselbe gilt auch für die Art und Weise, in welcher der

10-Durchfluß in den Kammern stattfindet. Tatsächlich wirkt die Osmose nur in der unmittelbaren Nähe der Membranen, während die Flüssigkeit, die sich in einigem Abstande der Membranen befindet, sich nicht daran beteiligt.

Weil die Diffusion der Flüssigkeitsschichten von den Wänden und von der Mitte der Kammern aus nur langsam stattfindet, ist die mittlere Konzentrationsänderung der Flüssigkeit, die eine. Kammer durchströmt hat, viel geringer

ao als diejenige, welcher die gegen die Membran liegenden Schichten unterliegen.

Bei den bisher üblichen Kammern wird die Strömungsgeschwindigkeit in der Mitte selbst etwas größer sein als in der Nähe der Membran en, weil die Flüssigkeit hier einen gewissen Widerstand von Seiten der zur Unterstützung der Membranen gebräuchlichen Gitter, Flechtwerke oder perforierten Bleche erleidet; dieser Widerstand tritt in der Mitte der Kammer nicht auf. Hierdurch wird deshalb die Menge • der Flüssigkeit, welche durch die Kammer strömt, ohne sich merklich an der Dialyse zu beteiligen, noch größer.

Weiter ist es eine bekannte Tatsache, daß die Geschwindigkeit, mit welcher die Dialyse stattfindet, zunimmt, je größer die osmotische Spannung, d. h. der Unterschied in der Konzentration der Flüssigkeiten an beiden Seiten einer Membran ist.

Betrachtet man eine einzige Kammer, z. B. eine derartige, in welcher die Konzentration zunimmt, für sich, so wird offenbar die Konzentration in der Nähe der Membranen höher sein als in der Flüssigkeit, welche in derselben Kammer von der Membran weiter entfernt ist, da eine gleichmäßige Verteilung des gelösten Stoffes über den ganzen Inhalt der Kammern nur langsam stattfindet.

Den umgekehrten Zustand findet man selbstverständlich in denjenigen Kammern, welche gelösten Stoff abgeben und in welchen deshalb die Konzentration abnimmt.

Hieraus geht hervor, daß die osmotische Spannung in der Nähe der Membranen, d. h. dort, wo die Dialyse stattfindet, geringer ist als die Spannung zwischen den beiden Mittelwerten der Konzentrationen der Kammer an den beiden Seiten einer Membran.

Beide Ursachen wirken deshalb zusammen, um den Effekt der Osmose zu verringern. Man könnte diesen Effekt dadurch verbessern, daß man die Rahmen sehr dünn machte, weil

dann ein gra)ßer Teil der zirkulierenden Flüssigkeit in die -unmittelbare Xähe der Membranen gelangen wüirde; der Dicke der Rahmen sind indessen in der Praxis aus konstruktiven Gründen Grenzen gesetzt.

Was den Einfluß der Strömung durch die Kammern tinbelangt, so wird es, wenn die langsam durceh die Kammer strömende Flüssigkeit sich i"?:ubei in Konzentration und speziiischem Gewicht ändert, besonders bei schräg nach unten gerichteten Strome, wenn die Konzentration euer Flüssigkeit abnimmt, und bei schräg nach- oben gerichtetem Strome, wenn die Konzentration zunimmt, geschehen können daß die zufliegende Flüssigkeit auf einem direkten Wege zum .Austritt fließt, ohne daß sie sich gleichmäßig über den ganzen Rahmen verteilt so daß sich tote oder jedenfalls weniger wirksame Ecken in der Kammer bilden können. Esistbereutsbekannt, offenbarim wesentlichen zum Stutzern des Diaphragmas bei einigen Diaphragmenirahmen ein Netzwerk vorzusehen. Auch bei dieser Ausführungsform des Rahmens findet eine Führung des Stromlinienverlaufs statt. Allerdings erfolgt diese nicht systematisch, derart, daß die einzelnen Stromlinien wieder und immer -wieder gegen die Membranen getrieben werden.

Es ist aucia bekannt, in dem Dialyserahnien zwei Paare u;ater sich paralleler Leistenscharen anzuordnen, die sich wie bei einem Gewebe nach Kette und Schuß durchkreuzen. Bei dieser Ausbildung des Dialyserahmens findet aber ein Ricfctungswechsel der Flüssigkeit überhaupt nicht statt.

Ferner ist es bekannt, einen Dialyserahmen mit keilförmigen Führungsrippen auszubilden, die sich mit ihren schmalen Außengraten gegen die über den Rahmen gespannten Diaphragmen legen und deren breitere Rückenflächen nach der Mitte der Rahmenkammer zu gerichtet sind. An einem Dialyserahmen von der zuletzt genannten Art ist die Erfindung verwirklicht. Diese besteht darin, daß im Rahmen nebeneinander zwei Systeme paralleler und mit ihrer Breitseite senkrecht zum Diaphragma angeordneter Führungslamellen c, h, υ vorgesehen sind, von deßen das eine System etwa die eine Hälfte der Kammerdicke und das zweite den übrigen Teil ausfüllt, wobei die Lamellen beider Systeme, ohne ein Flechtwerk zu bilden, in aufeinander senkrecht stehenden Richtungen angeordnet sind.

Erfindungsäcemäß sind einige der im Rahmen waagerecht oder senkrecht angeordneten Lamellen über *5ie ganze Kammerdicke erstreckt und abwechselnd am einen und anderen Ende mit DurchfhiSöffnungen versehen. Auf diese Weise werden die an sich zickzackförmig verlaufenden Stromlinienzüge der einzelnen Kammern veranlaßt, an diesen Durchflußöffnungen im spitzen Winkel umzubiegen, so daß auch die Hauptrichtung der Strömung durch den Rahmen einen zickzackförmigen Verlauf nimmt.

Durch die Erfindung wird die Diffusion und damit der Effekt der Osmose besonders wirksam gefördert.

Der wesentliche Vorteil dieser Anordnung ist darin zu erblicken, daß sie die zirkulierende Flüssigkeit jedesmal zwingt, ihre Richtung zu ändern und sich von der Außenseite zur Mitte der Kammer und von dort wieder nach der Außenseite zu bewegen, so daß die Diffusion der Flüssigkeit innerhalb der Kammer kräftig gefördert wird.

Um die Zirkulation zu fördern, kann man einige der waagerechten oder einige der senkrechten Lamellen über die ganze Dicke der Kammer sich erstrecken lassen. Diese haben, wie schon ausgeführt, nur eine einzige Öffnung an einem der Enden, derart," daß diese Öffnungen untereinander und mit den Ein- und Austrittsöffnungen der Flüssigkeit, welche durch die Kammer strömt, eine Zickzacklinie bilden. In dieser Weise wird jede Kammer in Abteilungen geteilt und die Durchmischung der Flüssigkeitsschichten infolge des längeren Weges, den die Flüssigkeit zurücklegen muß, noch mehr gefördert. go

Es empfiehlt sich weiter, die verschiedenen Rahmen derart anzuordnen, daß jede Membran an der einen Seite durch senkrechte, an der anderen Seite durch waagerechte Lamellen gestützt wird. Es ist weiter ein wichtiger Vorteil, daß die Rahmen mit den Lamellen in einem Stück gegossen werden können. Es ist dadurch möglich, Rahmen herzustellen, bei denen das Material gegen die damit in Berührung kommenden Flüssigkeiten, z.B.Natronlauge, durch eine einheitliche Gußhaut vollkommen geschützt werden kann.

Die Erfindung kann auch für Dialysevorrichtungen, welche nicht als Filterpresse ausgebildet sind, verwendet werden, wenn nur Abteilungen vorhanden sind, in welchen die einander kreuzenden Lamellen angeordnet werden können und die Membranen die Außenseite dieser Lamellen berühren.

Die Erfindung wird durch anliegende Zeich- no nung in einer Ausführungsform beispielsweise erläutert:

Abb. ι ist eine schaubildähnliche Ansicht von einem Teile eines Rahmens.

Abb. 2 ist ein senkrechter Querschnitt nach der Linie H-II von Abb. 1.

In dem Rahmen α befinden sich waageechte, im Querschnitt keilförmig ausgebildete Lamellen h und ebenso geformte senkrechte Lamellen v, welche beide eine der halben Kammerdicke etwa gleiche Breite besitzen und mit ihren Rücken gegeneinander liegen.

Einige der waagerechten Lam eilen c erstrecken sich über die ganze Kammerdicke und zerlegen die Kammer deshalb in verschiedene Abteilungen. Diese Lamellen sind mit Öffnungen ο versehen. Wie aus Abb. 2 hervorgeht, liegen die Membranen m an den sich nach außen keilförmig verjüngenden Lamellen an.

Die Hauptrichtung der Flüssigkeit durch den Rahmen ist mit einer Punkt-Strich-Linie und Pfeilen angegeben. In Wirklichkeit aber bewegt die Flüssigkeit sich nicht dieser Linie entlang, sondern die waagerechten und senkrechten Lamellen zwingen die Flüssigkeit, sich treppenartig zu bewegen, bald in senkrechter und bald in waagerechter Richtung und dabei immer von innen nach außen oder umgekehrt zu fließen. Wenn die waagerechten Lamellen sich an der Vorderseite des Rahmens und die senkrechten sich an der Hinterseite befinden, so ist die waagerechte Bewegung der Flüssigkeit nur an der Vorderseite des Rahmens, die senkrechte dagegen an der Hinterseite möglich. Dies hat zur Folge, daß die Flüssigkeit auch gezwungen wird, sich in einer Richtung senkrecht zur Membran zu bewegen; hierdurch wird erreicht, daß möglichst alle Flüssigkeitsteilchen mit den Membranen in Berührung kommen. Die Flüssigkeitsteilchen, welche sich an der Dialyse beteiligt haben, werden dagegen von den Membranen entfernt; infolgedessen wird die osmotische Spannung an beiden Seiten einer Membran ungefähr gleich der mittleren Spannung zwischen dem Inhalt der zwei durch die Membran getrennten Kammern.

Es hat sich daher auch herausgestellt, daß die Ausbeute durch die Anordnung der Lamellen bei gleichbleibender Membranoberfläche um 10 bis 15 °/₀ erhöht wird. Dieser Erfolg wird erhielt bei der Dialyse von mit Hemicellulose verunreinigter Natronlauge, wie diese als Abfallprodukt bei der Herstellung von Kunstseide erhalten wird.

Die Vorrichtung kann ohne jede Änderung überall da verwendet werden, wo man in der chemischen und auch in der pharmazeutischen Industrie aus einer Lösung, welche einen kristallinischen gelösten Stoff enthält, eine reine Lösung dieses Stoffes abscheiden will. Ein charakteristisches Beispiel ist das Dialysieren der bei der Viskose hergestellten, anfallenden Natronlauge, doch bleiben die Vorteile der Erfindung auch bei dem Dialysieren von anderen Lösungen, z. B der beim Waschen der Rohcellulose für die Papierfabrikation mit Lauge anfallenden Rohlaugen, die gleichen.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Dialyserahmen mit keilförmigen Führungsrippen, die sich mit ihren schmalen Außengraten gegen die über den Rahmen gespannten Diaphragmen legen und deren breitere Rückenflächen nach der Mitte der Rahmenkammer zu gerichtet sind, gekennzeichnet durch zwei im Rahmen (a) nebeneinander vorgesehene Systeme paralleler und mit ihrer Breitseite senkrecht zum Diaphragma angeordneter Führungslamellen (c, h, v), von denen das eine System etwa die eine Hälfte der Kammerdicke und das zweite den übrigen Teil ausfüllt und die Lamellen beider Systeme, ohne ein Flechtwerk zu bilden, in aufeinander senkrecht stehenden Richtungen angeordnet sind.

2. Dialyserahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einige der im Rahmen (a) waagerecht oder senkrecht angeordneten Lamellen (c, h) sich über die ganze Kammerdicke erstrecken und abwechselnd am einen und anderen Ende mit Durchflußöffnungen (0) versehen sind.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen

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