DE574136C - Verfahren und Vorrichtung zur Abscheidung von Verunreinigungen durch Filtration aus kolloidalen Loesungen, Emulsionen und aehnlichen Dispersionen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Abscheidung von Verunreinigungen durch Filtration aus kolloidalen Loesungen, Emulsionen und aehnlichen Dispersionen

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DE574136C
DE574136C DEH110702D DEH0110702D DE574136C DE 574136 C DE574136 C DE 574136C DE H110702 D DEH110702 D DE H110702D DE H0110702 D DEH0110702 D DE H0110702D DE 574136 C DE574136 C DE 574136C
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MARIUS GERRIT WAGENAAR HUMMELI
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MARIUS GERRIT WAGENAAR HUMMELI
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D29/00Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/39Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with hollow discs side by side on, or around, one or more tubes, e.g. of the leaf type

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Description

  • Verfahren und Vorrichtung zur Abscheidung von Verunreinigungen durch Filtration aus kolloidalen Lösungen, Emulsionen und ähnlichen Dispersionen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abscheidung von Verunreinigungen aus kolloidalen Lösungen oder Emulsionen mittels Filtration.
  • Bei den üblichen Filtrationsverfahren werden aus der zu filtrierenden Flüssigkeit nur diejenigen Verunreinigungen abfiltriert, deren Abmessungen größer als die Abmessungen der Maschen bzw. Poren des Filtermaterials sind. Die Filtration bereitet aber Schwierigkeiten, wenn man kolloidale Lösungen oder Emulsionen filtrieren muß. In diesem Falle kommt es häufig vor, daß die zu entfernenden Verunreinigungen zum Teil von derselben Größenanordnung sind wie die dispergierten Teilchen. Die Filtration ist dann entweder sehr mangelhaft, oder die Poren des Filtermaterials werden schnell verstopft, indem die Teilchen der Dispersion selbst zurückgehalten werden.
  • Die Erfindung beruht nun auf der überraschenden Beobachtung, daß es möglich ist, Kollo, undloder gröber disperse Gebilde enthaltende Flüssigkeiten, wie z. B. Milch, Rohre und Rübenrobzuckersäfte, Latex usw., unter bestimmten, näher anzugebenden Bedingungen restlos durch eine dünne Schicht von Filtermaterial, deren Poren zum überwiegenden Teil größer sind als die Verunreinigungen, unter nahezu vollkommener Abscheidung der Fremdstoffe auf dem Filtermaterial hindurchzuführen. Die Verunreinigungen werden bei dieser Filtration durch Adhäsion oder Absorption zurückgehalten.
  • Das Filtrationsverfahren nach der Erfindung ist auf ein ähnliches Prinzip gegründet wie die Reinigung des Wassers mittels Sandfiltration. Die Sandfiltration unterscheidet sich aber u. a. dadurch von dem vorliegenden Verfahren, daß die Filtration dabei durch eine dicke Sandschicht stattfindet, während nach der Erfindung eine sehr dünne Filterschicht, z. B. ein Filtertuch, verwendet wird.
  • Man hat bereits vorgeschlagen, die zu reinigende Flüssigkeit durch Stromlinienfilter hindurchzuführen, welche aus einer Anzahl Papierblätter bestehen, derart, daß die Flüssigkeit die sich zwischen den Papierblättern befindenden Zwischenräume durchströmt.
  • Auch hier muß also die Flüssigkeit einen langen Weg durch das Filtermaterial zurücklegen.
  • Die Bedingungen, welche bei der Ausführung des Verfahrens in Betracht kommen, sind im wesentlichen die folgenden: I. Die zu reinigende Flüssigkeit ist in ruhigem Strome durch die und entlang der Filteroberfläche zu führen, damit die gegenseitige Wirkung des Filtermaterials und der Verunreinigungen nicht gestört wird. Als Höchstgeschwindigkeit der Flüssigkeit durch die Filterschicht wurde für verschiedene Flüssigkeiten I, 8 m pro Stunde festgestellt, für die Geschwindigkeit entlang der Filterschicht höchstens das Zehnfache der Geschwindigkeit durch das Filter. Eine Flüssigkeitszufuhr von einem einzelnen Punkte aus ist zu vermeiden. (Bei den in der Zuckerindustrie bekannten Filterpressen und Beutelfiltern wird z. B. diese Bedingung niemals erfüllt.) Ebenso zu vermeiden sind Erschütterungen des Apparates, was durch das Wesen der Kolloidfiltration bedingt wird.
  • 2. Damit die geformte Filterschicht nicht zerstört und das Filtermaterial nicht verschmiert wird, ist während des Filtrierprozesses die ganze Filteroberfläche unter dem Flüssigkeitsspiegel zu halten.
  • 3. Die Maschenweite des Filtermaterials ist dem Dispersitätsgrade der im Filtrat erwünschten Teilchen anzupassen.
  • Die Verwendung von möglichst viel- upd feinfaserigem Material kann eine Verb es serung der Reinigung hervorrufen; es wird aber ein ebenso guter Erfolg mit Filterstoffen anderer Art erzielt. Selbst durchlochtes Metall oder feines Drahtgewebe kann sehr gut verwendet werden.
  • So wurde z. B. gefunden, daß für Milch, in welcher die Abmessungen der dispergierten Teilchen (Fettkügelchen) zwischen I bis 20 Iiegen, eine Maschenweite von 200 y den Anforderungen entspricht, wenn man die Geschwindigkeit durch das Filtermaterial auf maximal I,S m und entlang dem Filtermaterial auf maximal I8 m pro Stunde begrenzt.
  • Bei diesen Geschwindigkeiten wird eine vollkommene Abscheidung der Fremdstoffe erzielt, während die Filterschicht ihre Wirksamkeit während mehrerer Stunden beibehält.
  • Konstruktiv können die obengenannten Bedingungen in verschiedener Weise erfüllt werden. Im allgemeinen besteht ein Filter, das nach diesem Filtrierprinzip arbeitet, aus einem Gefäß mit einem Zufuhrraum, aus dem die Flüssigkeit in beruhigtem Strome in einen Filterelementenraum tritt. In diesem befinden sich ein oder mehrere stehende, mit Filtermaterial umkleidete Filterelemente, welche außerhalb des Gefäßes ausmünden, und zwar an der Oberseite oder der Unterseite des Gefäßes oder des Filterraumes.
  • Die Trennung zwischen Zufuhrraum und Filterelementenraum kann sehr bequem durch eine Platte gebildet werden, welche die Verbindung zwischen beiden Räumen zum größten Teile abschließt. Diese Platte, welche Zonentrennung genannt wird, weil sie eine Scheidewand zwischen der unruhigen Zufuhrzone und der ruhigen Filterelementenzone bildet, wird an einer durch die Eigenschaften der zu filtrierenden Flüssigkeit bedingten Stelle angeordnet.
  • Bei dem Bau einer Filtervorrichtung nach der Erfindung sind die gesamte Filtrierooerfläche und ihr Gesamtumfang zu bestimmen, und zwar als Funktionen der die Strömungsenergie liefernden Druckdifferenz unter Berücksichtigung der Viskosität und des Reibungskoeffizienten der zu filtrierenden Flüssigkeit und der Form und Größe der Abführöffnungen der Filterelemente.
  • Die beiliegenden Zeichnungen zeigen (jedoch nur beispielsweise) eine Ausführungsform einer zu dem genannten Zweck besonders geeigneten Vorrichtung. Es wird hierbei aber ausdrücklich bemerkt, daß die für die Ausführungsform des Verfahrens geeigneten Apparate keineswegs auf die angegebene Ausführungsform beschränkt sind, und daß die üblichen Filterapparate derart umgebaut werden können, daß sie den gestellten Bedingungen genügen.
  • Fig. I ist ein Schnitt durch einen für das Verfahren geeigneten Apparat; Fig. 2 stellt im Querschnitt die oberen Enden von zwei Filterelementen dar; Fig. 3 ist ein Schnitt durch eine etwas abweichende Ausführungsform der Erfindung.
  • In dem Behälter I von rechteckigem Querschnitt befinden sich die Filterelemente 2, welche senkrecht und parallel zueinander angebracht sind. Diese bestehen im wesentlichen aus einem Rahmen 3, der oben an einem Rohr 4 befestigt ist. Der Raum zwischen Rahmen und Rohr ist mit dünnen Streifen 5 ausgefüllt, die durch dünne Stangen 6 gestützt werden. Diese dünnen Streifen dienen dazu, das Zusammenschlagen des faserigen Filtersackes 7 durch den Flüssigkeitsdruck zu verhüten. Für diesen Zweck können auch beliebige andere Vorrichtungen angebracht werden, z. B. Ketten, spiralförmig gewundener Metalldraht, Wellblech 0. dgl. Die Streifen 5 sind oben und unten mit Löchern 8 versehen, um etwa auftretende Druckunterschiede auszugleichen. Die Rohre 4 sind mit Löcherng versehen, durch welche die gereinigte Flüssigkeit abgeführt wird. Zu diesem Zweck sind sämtliche Rohre 4 der Filterelemente 2 mittels Muttern 10 und auf den Rohren 4 befindlicher Kragen in in Löchern in der Seitenwand des Gehäuses 1 befestigt, während die Rohre am anderen Ende durch Stopfen 12 abgeschlossen sind.
  • Oberhalb der Filterelemente2 befindet sich die Zonentrennungsplatte I3, welche die stark bewegte Zufuhrzone 14 von der Filterelementenzone trennt, in der die zu reinigende Flüssigkeit sich sehr ruhig und gleichmäßig bewegt. Diese Platte ist mit einem senkrechten Rand 22 versehen, um einen direkten Strom von der Zufuhrzone 14 nach der Filterelementenzone zu verhüten.
  • Die zu reinigende Flüssigkeit wird der Zufuhrzone in beliebiger Weise zugeleitet, nur muß darauf geachtet werden, daß dabei keine Erschütterungen auf das Filter übertragen werden, da diese das einwandfreie Arbeiten des Filters verhindern.
  • Die sämtlichen Rohrenden münden in einen kleinen Kasten I5, der seitlich an dem Filtergehäuse angebracht ist. Durch die Ablauföffnung I6, die höher angebracht ist als die Trennungsplatte I3, So daß die Filterelemente 2 während der Filtration ständig in der Flüssigkeit untergetaucht bleiben, wird die filtrierte Flüssigkeit abgeführt. Eine weitere durch einen Hahn abgeschlossene Offnung I7 ermöglicht nach Beendigung der Filtration die Entleerung des kleinen Kastens. Ein Deckel schützt die filtrierte Flüssigkeit vor Verunreinigungen.
  • Das Filtergehäuse 1 ist unten ein wenig vertieft, damit die gröberen Schmutzteile sich dort sammeln und gegebenenfalls während des Betriebes durch den Hahn 19 abgelassen werden können.
  • Die Filtration wird folgendermaßen ausgeführt: Die zu filtrierende Flüssigkeit geht durch den zwischen den Wänden des Gehäuses I einerseits und der Trennungsplatte I3 andererseits gebildeten Spalt und kommt in den Filterelemententeil des Filtergehäuses.
  • Dort tritt sie durch das Filtertuch7 ins Innere der Filtersäcke, strömt durch die Löcher 9 in das Rohr 4 und geht schließlich durch den Sammelkasten 15 zur Auslauföffnung I6. In Fig. I ist der Druck, unter dem das Filter augenblicklich arbeitet, mit h bezeichnet.
  • Ist die Filtration beendet, so wird die zurückgebliebene Flüssigkeit durch Hahn 19 abgelassen, um erforderlichenfalls in anderer Weise gereinigt zu werden. Das Rohr 4 kann jedoch auch an der - Unterseite der Filterelemente angebracht werden, was den Vorteil hat, daß schließlich gar keine ungereinigte Flüssigkeit zurückbleibt.
  • In Fig. 2 bezeichnet a den Abstand zwischen beiden Filterelementen. Dieser Abstand wird für jede Filterelementengröße aus den zulässigen Flüssigkeitsgeschwindigkeiten durch das Filtermaterial und an ihm entlang sowie aus den Abmessungen der Filterelemente berechnet.
  • In Fig. 3 bewirkt ein Rohr 205 daß der Ablauf höher liegt als das obere Ende der Filterelemente. Die Filterelemente bleiben dann immer unter der Flüssigkeit, auch wenn keine Flüssigkeitszufuhr stattfindet.
  • Ein Einfülltrichter 21 gestattet im Zusammenwirken mit dem Rand 22 auf der Zonentrennungsplatte das Eingießen der zu filtrierenden Flüssigkeit mit Handgefäßen.
  • Durch diese Vorrichtung wird nämlich erreicht, daß die Filterelementenzone nicht mit einem direkten Flüssigkeitsstrom in Berührung kommt.
  • Durch die Erfindung wird eine sehr hohen Anforderungen entsprechende bequeme Reinigung von kolloidalen Flüssigkeiten erzielt.

Claims (3)

  1. P A T E N T A N S P R Ü C H E : 1. Verfahren zur Bascheidung von Verunreinigungen durch Filtration aus kolloidalen Lösungen, Emulsionen und ähnlichen Dispersionen, die noch Verunreinigungen etwa in dergleichen Größenordnung enthalten wie die nicht zu entfernenden dispergierten Teile, dadurch gekennzeichnet, daß man die Flüssigkeit durch Filtermaterial, dessen Schichtdicke von der Größenordnung von Millimetern ist und dessen Poren im Mittel größer sind als die Verunreinigungen, derart hindurchgehen läßt, daß die Strömungsgeschwindigkeit durch das dünne Filtermaterial I,8 m pro Stunde nicht überschreitet und die Strömungsgeschwindigkeit entlang der Filterschicht vor der Filtration höchstens das Zehnfache der Durchtrittsgeschwindigkeit beträgt.
  2. 2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch I, bestehend aus einem Behälter mit eingebauten Filterelementen, dadurch gekennzeichnet, daß im Filterbehälter (I) zwischen dem Filterelementenraum und dem Zuleitungsraum der Flüssigkeit eine Platte (13) so angeordnet ist, daß die Verbindung zwischen beiden Teilen durch den frei bleibenden Raum an den Rändern dieser Platte oder durch Löcher, welche in der Platte vorgesehen sind, oder gegebenenfalls durch beide gebildet wird.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der außen befindliche Ablauf (20) der gereinigten Flüssigkeit höher liegt als die Oberkante der Filterelemente.
DEH110702D 1926-05-28 1927-03-25 Verfahren und Vorrichtung zur Abscheidung von Verunreinigungen durch Filtration aus kolloidalen Loesungen, Emulsionen und aehnlichen Dispersionen Expired DE574136C (de)

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