-
Verfahren und Vorrichtung zur ununterbrochenen Dialyse von kolloidale
Stoffe enthaltenden Flüssigkeiten Nachdem sich herausgestellt hat, daß das Ätznatron
in den Ablaugen der Kunsts-eideninduustrie, welche das Viskoseverfahren anwenden
und in den Ablaugen, welche bei der Herstellung von derartigen Produkten, wie regenerierte
Cellulosie, Zellwolle usw., entstehen, mittels Dialyse zurückgewonnen werden konnte,
lag @es. auf der Hand, dafür Vorrichtungen anzuwenden, deren Konstruktian in ihrem
Aufbau eine große Ähnlichkeit mit den allgemein bekannten, sogenannten Rahmenfilterpressen
zeigte. Bei den letztgenannten Pressen sind einerseits eine Anzahl parallel geschaltet,
welche die verunreinigte Flüssigkeit enthalten und andererseits eine Anzahl Rahmen,
auch wohl Plattem genannt, parallel geschaltet, welche das Filtrat aufnehmen. Die
Schaltung ist immer derartig, daß düe Rahmen r, 3, 5 usw. ebenso wie die Rahmen
z, 4, 6 u@sw. miteinander in Verbindung stehen. Zwischen den. Rahmen befinden sich
Filtertücher. Die Rahmen, an welche die verunreinigte Flüssigkeit zugeführt wird,
werden also alle aus einem gemeinschaftlichen Einlaß gespeist, während die Rahmen,
woraus
das Filtrat abfließt, jeder einen besonderen Auslaß oder- einen gemeinschaftlichen
Auslaß besitzen.
-
Da durch Beinen Dialysator immer zwei Flüssigkeiten -strömen, war
es für die Erhaltung eines Dialysatars nur erforderlich, beide Gruppen von Rahmen
sowohl mit einem gemeinschaftlichen Einlaß als mit einem gemeinschaftlichen Auslaß
auszustatte,n, während an Stelle von Filtertüchern zwischen den Rahmen jetzt Membranen
angeordnet wurden. In dieser Weisse konnten diese Membranen ebenso wie die Filtertücher
deiner Filterpresse schnell und leicht ausgewechselt werden. Da man diese Membranen
beim Zusammenschrauben der Presse zwischen an den Rahmen befestigten Gummipackungien
festklammern kannte, war es möglich, Membranen aus Pergamentblättern anzuwenden,
welche nicht nur billig sind, sondern auch eine große Durchlässigkeit besitzen.
Bei einer großen Dialysiergeschwdndigkeit je Quadratzentimeter Membranoberfläche
genügt dadurch eine ziemlich geringe Oberfläche.
-
Da man aber in dien genannten Industrien mit größeren Mengen Ablauge
zu tun hat, welche dialysiert werden müssen, braucht man jedoch eine große Membra#noberfläche,
so d;aß Anlagen mit insgesamt 1200M2 nützlicher Membranoberfläche und mehr keine
Seltenheiten sind. Es ist klar, daß man diese Oberfläche über eine möglichst ,geringe
Anzahl Apparate verteilen wird, so. daß. jeder für sich aus einer großen Anzahl
Rahmen aufgebaut werden muß.
-
Bei allen diesen Faktoren spielt noch der folgende Faktor Beine wichtige
Rolle. Für die Erhaltung einer guten Ausbeute darf die behandelte Ablauge nicht
mehr Natriumhydroxyd enthalten als nötig ist, um das Ausflocken der Veru;äreinigungen,
in diesem Falle die Hemizellulose, welche zu einer Verstopfung der Kanäle der Vorrichtungen
und der Poren der Membranen Veranlassung geben konnten, zu verhindern.
-
Um diesen Anforderungen zu genügen, ist es erforderlich, die einströmenden
Flüssigkeiten gleichmäßig über die durch die Membranen begrenzten und parallel geschalteten
Räume zu verteilen. Denn wenn durch einen bestimmten Raum mehr Lauge strömt als
für die benachbarten Membranen berechnet ist, dann besitzt die ausströmende behandelte
Lauge einen hohen NatTiumhydroxydgehalt, was also einen Verlust 'bedeutet. Wenn
aber der eine Raum zuviel Lauge erhält, wird der andere Raum zuwenig empfangen,
wodurch die Dialyse zu weit durchgeführt wird und die Kolloide ausflocken; dabei
entstehen dann die !obergenannten Nachbeile. Dieselben Umstände treten bei einer
ungleichmäßigen Wasserverteilung auf. Ist die Menge Wasser, welche einen Raum,durchstmömt,
zu gering, dann kann in den benachbarten Räumen die Dialyse nicht weit genug durchgeführt
werden. Ist diese Menge Wasser zu groß, dann wird die Dialyse im. den benachbarten
Räumen zu weit durchgeführt, es tritt also Ausflockung ein. Auch die Vergrößerung
der Membranoberfläche im höheren Maße als theoretisch mit der zu verarbeitenden
Menge Lauge übereinstimmt, nützt nichts, da hierbei die unerwünschte Ausflockumg
der Kolloide noch im erhöhten Maße auftritt.
-
Es, hat sich nun herausgestellt, daß bei ,einer Filterpresse eine
derartige gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeiten über die parallel geschalteten
Räume nicht stattfindet, was man deutlich beobachten kann, wenn .diese Räume mit
besonderen Auslaßk.anälen für das Filtrat ausgestattet sind. Diese gleichmäßige
Verteilung der Flüssigkeiten ist bei einer Filterpresse auch nicht erforderlich
im Gegensatz zu :einer Vorrichtung für die Dialyse, wa dies egleichmäßige Verbeilungeine
große Rolle spielt.
-
Man meinte nun, eine derartige gleichmäßige Verteilung auch bei einer
Vorrichtung für die Dialyse erhalten zu können, und zwar auf Grund folgender Umstände:
Bei einer Vorrichtung für die Dialyse bilden nämlich die parallel geschalteten Räume
sowohl für die Flüssigkeit, welche für die Dialyse dient, als für die Flüssigkeit,
welche dialyslerb werden soll, kommuniz"eren;de Gefäße, was also bedeutet, d'aß
'm der gleichen Höhe der Druck gleich ist. Da, in, der Flüssigkeit, welche dialysiert
werden soll, z. B. Preßlauge, welche von unten nach oben strömt, der Natriumhydroxydgchalt
abnimmt, wird auch das spezifische Gewicht dieser Flüssig-
keit abnehmnen.
Ist jetzt die Durchströmungsgesch,Andigkeit in allem, Räumen nicht gleich, dann
wird der Druck in der gleichen Höhe auch nicht mehr gleich sein. Ist die Geschwindigkeit
in einem Raum zu groß, dann findet dort keine genügende Dialyse statt, wodurch der
Drudk in diesem Raum also höher ist als in einem kommunizierenden Raum, wo eine
niedrigere Geschwindigkeit herrscht. Hierdurch würde also eine regulierende Wirkung
entstehen, welche für eine gleichmäßige Verteilung der Lauge über den parallel geschalteten
Räumen sorgen würde. Dieselbe Wirkung findet in den Räumen statt, durch welche Wasser
von oben nach unten hindurchströmt, das sich in reine Lauge umwandelt.
-
Es hat sich nun aber herausgestellt, daß aus dieser regulierenden
Wirkung insbesondere bei Vorrichtung ,gen, welche aus einer großen Anzahl Räume
bestehen, in der Praxis nichts wird. Denn d; a. bei der auf der Hand liegenden.
Konstruktion der E,inlaß jeder Flüssigkeit an derselben Seite wie der Auslaß liegt,
wird der Weg, den jedes Flüssigkeitsteilchen zurücklegen muß, länger sein, je nachdem
es dnen Raum durchläuft, welcher weiter vom. Kopfstück entfernt ist, worin sieh
sowohl der Einlaß, als der Auslaß für diese Flüssigkeit befindet. Die Druckverluste,
weldhe durch Reibungswiderstand @entstehen, sind deshalb nicht gleich.
-
Die oben gesdhilderte regulierende Wirkung wird also teilweisse zunichte
gemacht, und zwar um so mehr, je nachdem die Vorrichtung länger ist und deshalb
der Unterschied zwischen den zurückzulegenden Weben größer wird. Hat man z. B. eine
Vorrichtung größerer Kapazität, welche im ganzen achtzig zwischen den Kopfstücken
parallel geschaltete
Räume enthält, wobei abwechselnd vierzig Räume
für die Flüssigkeit, welche dialysiert werden soll, und vierzig Räume für die Flüssigkeit
für die Dialyse dienen, dann beträgt der Weg durch den ersten Raum in waagerechter
Richtung nur einige Zentimeter; durch den letzten Raum ist der Weg dagegen mehr
als 5 m lang, während die Wege in senkrechter Richtung immer gleich sind. Die Erfindung
bezweckt nun die Beseitigung des schädlichen Einflusses, den der Unterschied in
Reibungsverlusten zwischen den Wegen, welche jeder durch einen -der parallel geschalteten
Räume hindurchführen, auf die gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit über diese
Räume ausübt.
-
In Erkenntnis aIkr vorstehend erläuterten Zusammenhänge kommt es bei
dem Verfahren nach der Erfindung, das die ununterbrochene Dialyse von kolloidale
Stoffe @enthaltenden Flüssigkeiten mittels zweier auswechselbarer Sätze von mit
Membranen versehenen Rahmen oder Platten zwischen einem festen und einem beweglichen
Kopfstück und mit abwechselnd und jeweils im Gegenstrom verlaufender Durchsträmung
dieser Rahmen durch die zu dialysierende und die zur Dialyse dienende Flüssigkeit
zum Gegenstand hat, darauf an, daß die Wege; die von jeder der beiden Flüssigkeiten
zwischen Ein- und Austritt zurückzulegen sind, gleich lang gehalten werden. Dies
geschieht dadurch, daß die Speisung jedes Satzes aus untereinander parallel geschalteten
Rahmen oder Platten mit gemeinsamer Zuführung stirnseitig entgegengesetzt zum Abzug
aus der gemeinsamen Ableitung erfolgt. Es ergibt sich auf diese Weise, daß zwar
der Zufuhrweg, den ein Flüssigkeitsteilchen zurücklegen muß, um so größer ist, je
weiter der zu duTchstnömende Raum von dem Kopfstück entfernt liegt, dafür wird aber
der Ableitungsweg für das Flüssigkeitsteilchen im ,selben Maße kleiner, der Gesamtweg
bleibt also immer gleich groß.
-
Vorteilhaft werden gemäß dex Erfindung 'beide Flüssigkeiten an dem
einen Kopfstück zu- und am anderen Kopfstück abgeführt. An sich spielt es für die
Erfindung keime Rolle, ob beide Einlässe für beide Flüssigkeiten an der einen Seite
und beide Auslässe an der .anderen Seite der Vorrichtung liegen oder ob am einen
Ende der Vorrichtung der Eimaß für die eine Flüssigkeit und der Auslaß für die andere
Flüssigkeit und am anderen Ende der Auslaß für die erste Flüssigkeit und der Einlaß
für die zweite Flüssigkeit liegt. Hauptsache ist, daß sich der Einlaß und der Auslaß
derselben Flüssigkeit immer an ,entgegengesetzten Enden der Vorrichtung befinden.
Vorzugsweise ,ordnet man die beiden Einlässe für die zwei Flüssigkeiten an derselben
Seite der Vorrichtung auf crem festen Kopfstück an, wobei gleicherzeit die Regelorgane
für die Zufuhr montiert werden. Das bewegliche Kopfstück trägt dann nur die Auslässe,
aufs dienen die Flüssigkeiten frei ausströmen.
-
In der Zeichnung ist eine Einrichtung gemäß der Erfindung beispielsweise
dargestellt.
-
Abb. i ist eine Seitenansicht und Abb. 2 eine Oberansicht der Einrichtung.
Bei der dargestellten Ausführungsform besteht die Einrichtung aus einem Dialysat.or
mit einem festen Kopfstück a und einem beweglichen Kopfstück f. Zwischen beiden
befinden sich Membranen d,
z. B. aus Pergamentpapier, die voneinander getrennte
Räume 5, 6, 7, 8 und 9 bilden. Diese Räume sind parallel geschaltet und werden der
Reihe nach von der zu dialysierenden Lauge und dem Wasser durchströmt. In crem festen
Kopfstücke sind der Eimaß i für das Wasser und der Einlaß z für die zu behandelnde
Lauge angeordnet, während in dem beweglichen Kopfstück f der Auslaß 3 für die Reimauge
und der Auslaß.q. für die Ablauge vorgesehen sind. Das Wasrer strömt also von oben
nach unten durch die Räume 5, 7 und 9 und verläßt die Einrichtung als Rennlauge
durch den Auslaß 3.
-
Die zu behandelnde Lauge wird bei a eingeführt und strömt von unten
nach oben durch die Räume 6 und 8, um die Einrichtung als Ablauge durch den Auslaß
q zu verlassen. Um zu, verhindern, daß die Einrichtung ausläuft, wird die aufgesammelte
Beinlauge, Lire durch den Auslaß 3 wegstnömt, mit Hilfe einfies daran 'befestigten
Rohres nach oben geführt, das am .oberen En-de umgebogen ist. Es ist klar, daß in
drei Praxis die Anzahl der Räume größer ist als in Abb.2 angedeutet, da man gewöhnlich
mit achtzig und mehr solcher Räume arbeitet. Auch kann man statt eines einzigen
einen doppelten Dialysatior anwenden, wobei sich dann dieselbe Anzahl Räume an dier
anderen Seite des festen Kopfstückesa befindet, mit einem zweiten bewegbarem Kopfstück
als Abschluß. In diesem Fall enthält das feste Kopfstück im ganzen vier Einlässe.