DE7246898U - Reversosmoseeinrichtung - Google Patents

Description

Gbm 619 *♦«·«*». ^»pptfDr.foi-ä« 19. Dezember 1972/

Beschreibung
zur Anmeldung der

KALLE AKTIENGESELLSCHAFT Wiesbaden-Biebrich

für ein Gebrauchsmuster auf

Reversosmoseeinrichtung

Die vorliegende Neuerung betrifft eine Einrichtung zur Reversosmose bzw. Ultrafiltration zur Abscheidung einzelner Komponenten aus. Flüssigkeiten odsr Gasen mit Hilfe von semipermeablen Membranen.

Einrichtungen zur Reversosmose bzw. Ultrafiltration, auch Module genannt, sind in zahlreichen Ausführungsformen bekannt. Sie dienen der selektiven Trennung,

vorzugsweise der Aufbereitung von Salz- oder Brackwasser oder zum Behandeln von Blut, Molke, Farbstoff-

suspensioryetf, Kunst stoff dispersionen u.a.

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Eine Gruppe betrifft die sogenannten Lamellenmodule, wie sie z.B. in der DT-OS 1 542 808 beschrieben sind. Dort werden beschichtete poröse Platten als ebene Lamellen in winkligen Gehäusen oder um einen Kern gewickelt und in einem quadratischen Körper oder einem Rohr untergebracht. Der Nachteil dieser Module ist darin zu sehen, daß sie hohe Strömungsgeschwindigkeiten nur bei sehr hohem Durchsatz zulassen.

Eine weitere Gruppe sind die sogenannten Spiralmembranen, wie sie z.B. in der DT-AS 1 517 915 oder der DT-OS 1 442 420 offenbart sind.

Dabei werden üblicherweise Flachmembranen mit zwischengelegtem ableitfähigem Material spiralig um ein Rohr gewickelt, wobei die Flachmembranen verklebt werden.

Der erhebliche Nachteil der Module liegt darin, daß ein hoher Druckabfall an der Filtrationsgrenze auftritt, daß Undefinierte Strömungsverhältnisse auftreten und daß sie infolge der engen Spalte für zu Ablagerung neigende Medien nicht geeignet sind.

In der DT-OS 1 0O5 590 ist eine andere Gruppe von Modulen, nämlich die sogenannten Schlauchmodule beschrieben.

Hierbei ist eine Einzelmembran auf einem porösen Stütz-

rohr direkt aufgebracht, wobei üblicherweise die Umlenkung des zu trennenden Mediums in Hauben erfolgt. Der Nachteil dieser Ausführungsform besteht in der aufwendigen Bauart und vor allem auch darin, daß sie nur eine niedrige Packungsdichte (Membranfläche/Apparaturvolumen) aufweist.

Es stellte sich somit die Aufgabe, einen Modul zu entwickeln, der sowohl eine hohe Packungsdichte als auch günstige und definierte Strömungsverhältnisse und einen genügend großen freien Strömungsquerschnitt aufweist.

Weiterhin soll der Modul bei kleinen Durchsatzmengen hohe Strömungsgeschwindigkeiten erlauben, eine kleine Spalthöhe besitzen und vor allem technisch einfach aufgebaut sein.

Gelöst wird die vorstehend genannte Aufgabe durch eine Einrichtung zur Reversosmose, bestehend aus semipermeablen Membranen und mit diesen in Verbindung stehendem ableitfähigem Material, deren kennzeichnendes Merkmal darin besteht, daß wenigstens eine Schlauchmembran in abgeflachter, bevorzugt stark abgeflachter Form 1 vorhanden ist, die

wenigstens an den beiden Plachseiten mit dem ableitfähigen Material 2 in Berührung steht und der Anschluß 3 an das zu trennende Material lediglich im Bereich des Flachschlauches angeordnet ist und an den abgerundeten Schlauchseiten seitliche Abschlußwände 4a, Hb vorhanden sind.

Die Einrichtung besitzt, da die Schlauchmembranen in abgeflachter Form angeordnet sind, eine sehr hohe Packungsdichte, wobei definierte Strömungsverhältnisse erhalten werden.Ebenfalls ist erwünschtermaßen ein großer freier Strömungsquerschnitt vorhanden.

Unter abgeflachter Form der Schlauchmembran soll verstanden werden, daß die Schlauehmembranen bis auf einen - bevorzugt kleinen - Spalt zusammengedrückt im Modul vorliegen, wie dies in den späteren Abbildungen dargestellt ist.

Im einfachsten Fall ist der Modul aus einer Schlauchmembran und zwei an deren flachen Seiten angebrachten Platten aus ableitfähigem Material aufgebaut. Das nur im Bereich der Membran aufgegebene und zu trennende Material fließt axial durch den Schlauch. Durch den dem Medium überlagerten statischen Druck erfolgt ein Duchtritt durch die Membranwände, wodurch das Permeat über das ableitfähige Material abfließt. Das Konzentrat wird am Ende der Schlauchmembran entnommen.

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Als ableitfähige Materialien sind an sich alle permeablen Stoffe zu gebrauchen, in der Praxis haben sich jedoch vor allem Gewebe oder Gelege sowie aus Stapelfasern gepreßte Vliese, z.B. solche aus Polyestern, bewährt. Wegen ihrer Druckfestigkeit werden auch Sinterplatten verwendet, z.B. solche aus V4A oder V2A, insbesondere jedoch aus Kunststoffen wie Polyäthylen.

In bevorzugter Ausführung ist jedoch die Einrichtung derart aufgebaut, daß mehrere Schlauchmemoranen nebeneinanderliegen, die durch ableitfähige Materialien voneinander getrennt sind.

Hierdurch wird die effektive Mambranflache erheblich erhöht und trotzdem eine Kompaktbauweise eingehalten. In einfacherer Form wird jeder Schlauchmembran eine Zuleitung zugeordnet. Das Permeat wird über die jeweils zugeordneten permeablen Schichten abgeleitet. Die seitlichen Abschlußwände können aus undurchlässigen Materialien, z.B. Metallen oder Kunststoffen hergestellt sein, bevorzugt bestehen sie jedoch ebenfalls aus ableitfähigem Material.

In weiterer Ausbildung der Einrichtung sind die ableitfähigen Schichten, die die Schlauchmembranen begrenzen und stützen und die seitlicher Abschlußwände einstückig hergestellt. Hierbei ist wieder Sintermaterial, insbesondere

aus Kunststoff, bevorzugt, da sich solche einstückigen, in Form eines Käfigs ausgebildeten Teile besonders einfach herstellen lassen und somit keine undichten Stellen im Modul auftreten können.

Bei den bisher geschilderten Einrichtungen fließt das Permeat frei ab und muß daher aufgefangen werden. In weiterer Ausbildung der Neuerung ist deshalb vorgesehen, daß der Modul von einem Gehäuse umgeben ist, das das Permeat aufnimmt und über einen Abfluß ableitet. Das Gehäuse, das rund oder eckig ausgebildet sein kann, besitzt zum Verschließen weiterhin einen Gehäusedeckel und einen Gehäuseboden. In bevorzugter Ausführung sind die mit Einlaß für das zu trennende Medium bzw. Auslaß für das Konzentrat versehenen Gehäusedeckel und -boden trennbar mit dem Gehäusemantel, z.B. durch Verschrauben, verbunden. Hierdurch läßt sich der eigentliche Modul leicht aus dem Gehäuse entfernen, bzw. es lassen sich zur Erhöhung der Effektivität mehrere Einrichtungen miteinander zu einer größeren Einheit verbinden.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist bei mehreren nebeneinanderliegenden Schlauchmembranen eine Zwangsführung des zu trennenden Mediums durch die einzelnen Membranen vorgesshen. Hierzu bedient man sich Abschottungen, die das eingegebene Material umlenken, wodurch die Effekti-

vität ebenfalls, infolge längerer Verweilzeit, erhöht wird. Die Abschottungen, die bevorzugt jeweils nach einer Schlauchlänge umlenken, sind vorzugsweise in dem Gehäusedeckel und -boden angeordnet.

In einer weiteren Ausbildungsform der Einrichtung ei:3 im Innern der Schläuche Turbulenzen erzeugende Einbauten, z.B. aus Spritzguß oder Streifen oder Netzen aus Metallen oder Kunststoffen, angeordnet. Hierdurch wird die Trennwirkung weiterhin erhöht.

Wenn auch die Neuerung nicht auf ein besonderes Anwendungsgebiet zur Trennung von Gasen oder Lösungen beschränkt ist, so hat sie sich wegen der Kompaktbauweise besonders vorteilhaft z.B. bei der Wasseraufbereitung im Haushalt, bei der Blutaufbereitung, beim Eindicken von Lösungen, z.B. von Fruchtsäften u.a. technologischen Verfahren besonders bewährt.

Die Neuerung wird nunmehr nochmals anhand der folgenden Figuren näher erläutert, ohne daß jedoch eine Einschränkung auf die hier gezeigten Ausführungsformen bestehen soll.

72A68S822.3.73

I	In den	": ·. /	Schlauchmembran in abgeflachter Form
		- 8 - ' ^*	ableitfähiges Material
	Figuren bedeuten gleiche Ziffern gleiche Teile.	Einlaß für das zu trennende Medium
	Im einzelnen bedeuten:	Auslaß für Konzentrat
	1	seitliche Abschlußwände
	2	Gehäusemantel
	3	Gehäusedeckel
	3a	Gehäuseboden
	4a,b	Permeatauslaß
	5	Abschottungen
	5a	Abführbohrungen
	5b	Nuten
	6	Stirnplatten
	7	ineinandergepreßte Formkörper
	8	Dichtung
	9	Turbulenzen erzeugende Einbauten
	10	Spalt
	11,12	zeigt im Schnitt in Seitenansicht die einfachste
	13	Ausführungsform der Einrichtung,
	14	Zwischen den beiden Platten aus ableitfähigem Material 2
	15
	Fig. 1	724689822.3.73

befindet sich eine Schlauchmembran 1 in abgeflachter Form. Über den Einlaßstutzen 3 wird das zu trennende Medium dem Modul zugeführt und über den Auslaßstutzen 3a das Konzentrat abgeführt. Das Konzentrat fließt über die Platte 2 frei ab.

Fig. 2 zeigt in Draufsicht eine der Fig. 1 entsprechende Einrichtung mit den seitlichen Abschlußwänden 4a und 4b. Diese können jedoch ebenfalls aus ableitfähigem Material bestehen und mit den Teilen 2 bevorzugt einstückig ausgebildet sein.

Fig. 3 zeigt im Schnitt in Seitenansicht einen mit einem Gehäuse umgebenen Modul.

Das Gehäuse besteht aus dem Gehäusemantel 5 und dem bevorzugt trennbar angeordneten Gehäusedeckel 5a und -boden 5b. Zwischen Gehäusemantel und den Teilen 2 befindet sich ein Spalt 15 zur Aufnahme des Permeats, das über den Auslaß 6 abfließt. Im Schlauch sind weiterhin die Turbulenzen erzeugenden Einbauten 14 untergebracht.

Fig. 4 und 5 zeigen im Schnitt bzw. in Draufsicht eine bevorzugte Ausführungsform der Einrichtung.

Das zu behandelnde Medium tritt bei 3 in die Einheit ein und durchströmt den zum Plachkanal geformten Membranschlauch 1. Die Strömung wird von den mit Abschottungen 7 versehenen Hauben 5a, 5b umgelenkt und durchströmt jeweils den nächsten Schlauchkanal in umgekehrter, axialer Richtung bis zum Austritt 3a. Durch den dem Medium überlagerten statischen Druck gelangt das Permeat durch die feinen Poren der aktiven Membranschicht auf die Innenseite der Schläuche und >jird durch zwischengelegte ableitfähige Materialien 2 aufgenommen und gelangt durch Ab führbohrungen 8 und eine oder mehrere Ring- und Längsnuten 9 durch den Permeatstutzen 6 im Gehäusemantel 5 nach außen.

Die Schläuche 1 sind in den Stirnplatten 10 verklebt. Die axiale Distanzierung der Stirnplatten und die Fixierung der Teile 2, die gleichzeitig den Innendruck der Schläuche aufnehmen, erfolgt durch zwei geteilte und ineinandergepaßte Formkörper 11 und 12, die vom Gehäusemantel 5 zusammengehalten werden. Die Abdichtung des Druckraumes zum Permeatraum erfolgt durch zwischen den Flanschen eingespannte O-Ringe 13.

In dieser Ausführungsform ist der die Außenteile 2 abschliessende Mantel aus undurchlässigem Material, so daß die Permeatableitung über Bohrungen und Nuten vorgenommen werden muß. Dieser Teil entfällt, wenn ein einstückiger Käfig, der die

Schlauchmembranen enthält, verwendet wird, da über das einstückige Material der Abfluß des Permeats, ohne daß ein zusammenhaltendes Gehäuseteil vorhanden ist, vorgenommen wird. Die Einrichtung entspricht dann im Prinzip der in Fig. 3 gezeigten.

Claims (10)

1. SCHUTZANSPRÜCHE

   1» Einrichtung zur Reversosmose, bestehend aus semipermeablen Membranen und mit diesen in Verbindung stehendem ableitfähigem Material, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Schlauchmembran in abgeflachter, bevorzugt stark abgeflachter Form (1), vorhanden ist, die wenigstens an den beiden Flachseiten mit dem ableitfähigen Material (2) in Berührung steht und der Anschluß (3) an das zu trennende Material lediglich im Bereich des Flachschlauches angeordnet ist und an den abgerundeten Schlauchseiten seitliche Abschlußwände (4a, 4b) vorhanden sind.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß die seitlichen Abschlußwände (4a, 4b) ebenfalls aus ableit fähigem Material bestehen.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die in abgeflachter Form vorliegende Schlauchmembran umgebende ableitfähige Material (2,4a, 4b) einstückig ausgebildet ist.
4. 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch

   gekennzeichnet, daß das ableitfähige Material gesintertes Material ist.
5. 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis H, dadurch gekennzeichnet, daß das ableitfähige Material aus gesinterter Kunststoffmasse besteht.
6. 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Schlauchmembran mit 'beidseitig angeordnetem ableitfähigem Material bestehende Modul (1, 2 bzw. 1, 2, ^a, kb) von einem das Permeat aufnehmenden Gehäuse, bestehend aus Gehäusemantel (5), Gehäusedeckel (5a) und Gehäuseboden (5tO > umgeben und ein Permeatabfluß (6) vorhanden ist.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusedeckel (5a) und/oder der Gehäuseboden (5b) von dem Gehäusemantel (5) trennbar angeordnet ist.
8. 8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren nebeneinanderliegenden Schlauchmembranen (1) die beidseitig mit ableitfähigem Material (2) in Berührung stehen nur je ein Anschluß (3, 3a) zum Einleiten für das zu trennende Material bzw. zum Ableiten des Konzentrates vorhanden ist und im Deckel (5a) und im Boden (5b) Abschottungen (7) zur Umlenkung des aufgegebenen Materials angeordnet sind.
9. 9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Module trennbar miteinander verbunden sind.
10. 10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Schlauchinnern Turbulenzen erzeugende Einbauten (14) angeordnet sind.