DE68905455T2 - Vorrichtung zum schaumzerstoeren. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine schaumbrechende Vorrichtung, welche dazu befähigt ist, Gasblasen in Flüssigkeiten zum Platzen zu bringen und die gasförmigen Komponenten aus den Flüssigkeiten zu entfernen, ohne daß ein chemisches Antischaum-Mittel verwendet wird. Eine solche Vorrichtung kann dazu benutzt werden, um Blasen aus Flüssigkeiten in Bioreaktoren, Wasserreinigungsanlagen, Papierfabrikationsanlagen, bei Alkoholherstellungsverfahren und anderen Verfahren zu entfernen.
• In Situationen, in welchen Gasblasen unerwünscht sind, welche in behandelten Flüssigkeiten erzeugt oder mit behandelten Flüssigkeiten vermischt werden, wie z.B. in biologische Organismen verwendenden Industrien, Wasserreinigungsanlagen, Papierherstellungsanlagen und Alkohol - Zwischenherstellungs -anlagen, werden in herkömmlicher Weise Antischaum- Mittel den genannten behandelten Flüssigkeiten hinzugefügt, um die Menge der Gasblasen zu beseitigen oder zu verringern.
• Solche herkömmlichen Methoden, welche Antischaum-Mittel verwenden, erhöhen in beträchtlichem Umfange die Betriebskosten.
• Ferner setzt die Zugabe von Antischaum-Mitteln im allgemeinen die Detergentwirkung von grenzflächenaktiven Stoffen herab und kann andere Reaktionen als die beabsichtigten verursachen. Dies trifft insbesondere in dem Falle von Bioreaktoren und Alkohol-Zwischenherstellungsverfahren zu. In solchen Fallen kann daher das Behandlungsverfahren schwierig oder kompliziert werden, wenn Antischaum-Mittel hinzugefügt werden. Ferner wird bei solchen Behandlungsverfahren die Wirkung der durchgeführten Behandlung oftmals herabgesetzt. In der deutschen Patentanmeldung DE-A-2 163 666 wird ein Verfahren zum Schaumzerstören oder Schaumbrechen unter Verwendung einer Vorrichtung beschrieben, welche ein Heizelement aufweist.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine schaumbrechende Vorrichtung mit einem Heizelement vorgesehen, wobei diese Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß das Heizelement innerhalb eines aus synthetischem Harz bestehenden Membran-Körpers eingeschlossen ist, so daß das Element gegenüber der Umgebung außerhalb der Vorrichtung geschützt ist, wobei die Membrane porös ist, so daß sie für Gase, aber nicht für Flüssigkeiten durchlässig ist.
• In bevorzugter Weise ist das Heizelement zwischen zwei Schichten der Membrane aus synthetischem Harz angeordnet, wobei die Schichten in Positionen um das Heizelement herum miteinander versiegelt sind, um das Element einzuschließen.
• Bei der Anwendung wird die Vorrichtung (mit einem vorgeschriebenen Abstand) in einer der Schaumbildung unterworfenen Flüssigkeit, durch die poröse Harz-Membrane der Vorrichtung getragen, angeordnet und das Heizelement wird in Betrieb gesetzt, um die Temperatur des Gases in den innerhalb der Flüssigkeit vorhandenen Gasblasen zu erhöhen. Dies erhöht den Gasdruck und ändert die Oberflächenspannung, so daß die Blasen platzen. Das Gas aus den geplatzten Blasen wird durch die Poren der porösen, aus synthetischem Harz bestehenden Membrane hindurch abgelassen, so daß es keinen Anstieg in dem inneren Druck des Apparates gibt.
• Die poröse Struktur der Membrane ist derart, daß dem Hindurchtreten von Flüssigkeiten vorgebeugt wird, ferner werden hierdurch die Hinzumischung von Verunreinigungen oder das Eindringen von Saprophyten und dergleichen mehr von der Außenseite her in die Flüssigkeit verhindert.
• Eine Ausführung der Erfindung wird nunmehr im Rahmen eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert, wobei zeigen:
• Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Heizelement für ein Beispiel einer schaumbrechenden Vorrichtung in Übereinstimmung mit der Erfindung;
• Fig. 2 eine Querschnittsansicht durch die Vorrichtung, wobei das Heizelement gemäß Fig. 1 in einer Stellung gezeigt wird, in welcher es auf einer porösen Harz-Membrane der Vorrichtung angeordnet ist;
• Fig. 3 teilweise eine Schnittansicht und teilweise eine seitliche Kantenansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 2; und
• Fig. 4 eine Schnittansicht eines Apparates zur Veranschaulichung der Anwendung der Vorrichtung gemäß den Fig. 1 bis 3.
• Wie aus Fig. 1 ersichtlich, wird ein Heizelement 1 durch einen elektrisch leitenden Widerstandsdraht gebildet, der an einem jeden Ende einen Anschluß- Ijeiter 2 aufweist, wobei das Element einer mäandrischen oder labyrinthischen Bahn folgt. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, ist das Heizelement 1 auf einer aus Synthetikharz bestehenden Membrane 3 angebracht, welche porös ist, so daß sie für Gase durchlässig ist, jedoch undurchlässig für Flüssigkeiten. Ein Beispiel für eine solche poröse Synthetikharz-Membrane ist eine Polytetrafluorethylen-Membrane mit einer porösen Struktur, von der Art, wie sie durch Recken erzielt wird, wie in der US-A- 3 953 566 beschrieben. Bei einem derartigen Recken werden ein Film aus einem Polytetrafluorethylen-Harz fibrilliert und folglich eine Struktur erzeugt, in welcher zahllose feine Fibrillen oder Fäserchen in der Art eines Spinnwebenmusters zwischen unzähligen Mikroknoten gebildet sind. Im Ergebnis wird ein poröses Membranenmaterial erhalten, in welchem der Durchmesser der zwischen diesen Fibrillen gebildeten Poren 1 um oder geringer ist, wobei diese geringe Porengröße in Verbindung mit den wasserabweisenden Eigenschaften des Materials selbst die Wirkung besitzt, die Membrane durchlässig für Gase, jedoch undurchlässig für Flüssigkeiten zu machen.
• Das oben erwähnte Heizelement 1 ist in der Tat zwischen zwei gleichen Schichten aus der porösen, aus synthetischem Harz bestehenden Membrane 3 angeordnet, wobei diese Schichten in gewissen Bereichen, wie bei (4) gezeigt, miteinander versiegelt werden, um hierdurch nicht-poröse Abschnitte zu bilden. Diese Abschnitte 4 können durch örtliches Verschmelzen von Bereichen der Membranen 3 erzeugt werden, welche ursprünglich mit einer porösen Struktur ausgebildet sind. Die versiegelten, nichtporösen Abschnitte 4 umschließen das Heizelement, wie gezeigt, und verhindern eine Leckage, selbst in Fällen, in denen die Temperatur des Heizers 1 abfällt, so daß Blasen die poröse Membrane 3 berühren und es oberflächenaktiven Stoffen und dergleichen mehr erlauben, in die poröse Struktur einzudringen.
• Somit wird die schaumbrechende Vorrichtung, wie diese in den Fig. 1 bis 3 gezeigt ist, in bevorzugter Weise dadurch gebildet, daß das Heizelement 1 zwischen zwei porösen, aus Polytetrafluorethylen bestehenden Membranen 3 als Zwischenlage eingebracht wird, wobei diese Membranen 3 eine Porengröße von 0,2 Mikron, eine Porosität von ungefähr 80 % und eine Dicke von 50 Mikron aufweisen, wobei sodann die Membranen miteinander um den Heizkörper 1 herum miteinander versiegelt werden, um nichtporöse Bereiche 4 zu bilden.
• Um die Leistungsfähigkeit der so ausgestalteten Vorrichtung 5 zu prüfen, wurde die Vorrichtung oberhalb der offenen Oberseite eines Gefäßes 10 angeordnet, wie in Fig. 4 gezeigt, wobei das Gefäß eine perlende oder sprudelnde Leitung 11 aufweist, welche nahe an dem Boden installiert ist. In das Gefäß 10 wurde Wasser eingebracht, welches einen grenzflächenaktiven Stoff mit einer Konzentration von 1 % enthält, und zur gleichen Zeit wurde durch die Leitung 11 hindurch Luft mit einem Druck von 980,665 x 10² N/m2 (1,0 kg.cm²) eingeblasen, so daß zwischen der Flüssigkeitsoberfläche 6 und der Vorrichtung 5 Blasen 13 erzeugt wurden. Mittels einer elektrischen Energiequelle 14 und Verbindungsdrähten, welche mit den endseitigen Leitungsanschlüssen des Heizelementes verbunden sind, wurde ein elektrischer Strom durch das Heizelement 1 der Vorrichtung hindurch geleitet und hierdurch wurde die Vorrichtung erhitzt. Die Temperatur des Schaumes in dem Gefäß wurde mittels einer Temperatur-Meßeinrichtung 12 überwacht und die schaumbrechende (schaumzerstörende) Leistungsfähigkeit der Vorrichtung 5 wurde ermittelt.
• Eine wünschenswerte schaumbrechende Wirkung wurde beobachtet.
• Darüberhinaus, trotz der Tatsache, daß Luft mit einem Druck von 980,665 x 10² N/m² (1,0 kg/cm²) eingeblasen wurde, wie bereits oben beschrieben, blieb der Druck innerhalb des Gefäßes 10 ungefähr bei 98,067 x 10² N/m² (0,1 kg/cm²). Somit wurde bestätigt, daß Luft aus den geplatzten Blasen in wirksamer Weise mit Hilfe der porösen Membranstruktur der Vorrichtung 5 zum Außenraum abgeleitet wurde.
• Wie oben erläutert, ermöglicht es die vorliegende Erfindung, eine wünschenswerte schaumbrechende Wirkung zu erzielen, ohne daß ein Antischaum-Mittel verwendet wird. Darüber hinaus wird eine ausreichende Gas-Ableitung erzielt, so daß ein stabiler schaumbrechender Effekt erreicht werden kann, und außerdem ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung nicht kostspielig und hat keine schädliche Wirkung auf oberflächen- oder grenzflächenaktive Stoffe oder dergleichen.

Claims (6)

1. Schaumbrechende Vorrichtung (5) mit einem Heizelement (1), dadurch gekennzeichxiet, daß das Heizelement (1) innerhalb eines aus synthetischem Harz bestehenden Membran-Körpers (3) eingeschlossen ist, so daß das Element gegenüber der Umgebung außerhalb der Vorrichtung geschützt ist, wobei die Membrane (3) porös ist, so daß sie durchlässig für Gase, aber nicht für Flüssigkeiten ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das Heizelement (1) zwischen zwei Schichten der Synthetikharz-Membrane (3) angeordnet ist, wobei die Schichten in Positionen um das Heizelement (1) herum miteinander versiegelt sind, um das Element einzuschließen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher das Heize1ement (1) einem labyrinthartigen Weg folgt und die Schichten der Synthetikharz-Membrane (3) miteinander so versiegelt sind, daß das Element (1) innerhalb einer entsprechenden durch die Membran-Schichten gebildeten, labyrinthartigen Tasche eingeschlossen ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Synthetikharz-Membrane aus porösem Polytetrafluoräthylen besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei welcher die aus porösem Polytetrafluoräthylen bestehende Membrane eine Porengröße von ungefähr 0,2 um und eine Porosität von ungefähr 80 % aufweist.

6. Verfahren zum Brechen von Schaum durch Anordnen einer Vorrichtung (5) entsprechend einem der vorhergehenden Ansprüche in Berührung mit dem Schaum und durch Aufheizen des Heizelementes (1).