NO171401B - Innretning for gjennomfoering av membranadskillelsesprosesser - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en innretning for gjen-nomføring av membranadskillelsesprosesser, omfattende et hus, minst en innenfor huset anordnet spiralformig, oppviklet membranlomme som inneholder minst et dreneringssjikt og på begge sider av dette påførte, semipermeable membraner, en avstandsholder mellom de enkelte viklingslagene av membranlommen, en samleledning som er anordnet sentralt, en første åpning på frontsiden som innløp for materialet som skal adskilles, en andre åpning på frontsiden som utløp for konsentratet, samt en bortføring for permeatet som er nådd inn i samleledningen.

Slike innretninger, som generelt betegnes membranmoduler, er kjent i litteraturen og beskrives i de forskjelligste utførelsesformer for forskjellige anvendelsesformål (se f.eks. Ullmann, "Enzyklopådie der technischen Chemie", 4. opplag, bind 2, side 188). Spesielt ved de spiralformige opprullede membranelementene består imidlertid kjente problemer, spesielt med hensyn på avtetningen av membranelementene i sideområdene eller i området ved innmunningen av samleledningen (Ullmann).

DE-A-30 33 800 beskriver at de membranene som danner det oppviklede membranelementet i områdene nær sidekanten er forbundet med hverandre ved hjelp av klebestoffer for å løse dette tetningsproblemet. Anvendelsen av klebestoff fører imidlertid ved gjennomføring av membranadskillelsesprosessen til omfattende problemer, spesielt ved drift eller rensing av membranelementene ved høyere temperaturer og/eller med organiske oppløsningsmidler, men også ved innretninger hvor det er viktig å utnytte hele membranoverflaten økonomisk, og ikke- minst også ved gjennomføringen av adskillelsesprosesser i forbindelse med nærings- eller nydelsesmidler beregnet for inntak.

Følgelig forelå den oppgaven å tilveiebringe en membran-adskillelsesinnretning av den aktuelle typen hvorpå den ene siden en uønsket forurensning av det meget rene permeatet med det adskilte materialet på grunn av eventuelle utettheter virksomt forhindres, som på den annen side muliggjør gjennomføring av adskillelsesprosesser også ved forhøyede temperaturer, spesielt i området fra 45 til 100"C, som videre er egnet for gjennomføringen av adskillelsesprosesser også i nærvær av organiske oppløsningsmidler, som videre tillater renseoperasjoner ved høye temperaturer (over 100°C) og/eller ved hjelp organiske oppløsningsmidler, hvor den memhranflaten som står til disposisjon for gjennomtrengningsprosessen utnyttes tilnærmet fullstendig og som endelig også er egnet for adskillelsesprosesser i forbindelse med stoffstrømmer som er underkastet strenge renhetskrav, som f.eks. nærings-midler .

Denne oppgaven løses ved innretningen av den innledningsvis nevnte typen, hvis kjennetegnende trekk består i at overgangen av permeatet fra membranlommen i samleledningen ved hjelp av fjærelastiske elementer holdes tett fra det rommet som er fylt med materialet som skal adskilles, og at de semipermeable membranene er forbundet med hverandre i områdene nær sidekantene av membranlommen ved hjelp av sveisesømmer.

Ved drift ledes et materiale som skal adskilles (adskillelsesmaterialet) eksempelvis en oppløsning, brakkvann eller en gassblanding, gjennom innløpet inn i huset av innretningen ifølge oppfinnelsen. Der trer adskillelsesmaterialet straks i kontakt med de spiralformige oppviklede membranlommene, som er adskilt fra hverandre ved hjelp av avstandsholdere, og strømmer parallelt med samleledningen langs membranlommene i retning av av utløpet på frontsiden, hvor det igjen» forlater huset. Under stømningsforløpet diffunderer en del av adskillelsesmaterialet, permeatet, gjennom de semipermeable membranene og inn i det indre av membranlommene hvor dreneringssjiktet befinner seg. Som dreneringssjikt egner seg alle typer væskegjennomtrengelige flåtestrukturer som svamplegemer, vevnader, vlieser, fibermaterialer og lignende, som i det vesentlige må oppvise den egenskapen at de utøver en minst mulig motstand for et medium som stømmer gjennom dem. Permeatet flyter deretter i det indre av membranlommene, idet det følger de spiralformige oppvindingene, inn til sentrum av viklingen hvor samleledningen er anordnet og trer ved hjelp av gjennomboringer anbragt i samleledningen inn i denne. Idet membranene, som for dannelse av membranlommene omhyller dreneringssjiktet på alle sider, ifølge oppfinnelsen er forbundet tettsluttende med hverandre ved hjelp av sveisesømmer, og idet overgangen av permeatet fra membranlommene inn i samleledningen er avtettet ved hjelp av fjærende elastiske elementer, er intet klebestoff nødvendig for innretningen ifølge oppfinnelsen.

Mellom vindingene av de enkelte membranlommene er det anordnet avstandsholdere, som kan bestå av det samme eller av lignende materiale som dreneringssjiktet i det indre av membranlommene.

Valget av den semipermeable membranen avhenger av typen adskillelsesprosess. Prinsipielt er alle markedsvanlige symmetriske, asymmetriske og/eller integralasymmetriske (thin film composite) membraner av kunststoff egnede, som f.eks. av forskjellige polyamider, polyimider, polysulfoner eller polyetersulfoner, celluloseacetat, celluloseregenerat og lignende. Membraner av slike materialer lar seg lett sveise sammen ved kantene som ved foreliggende oppfinnelse. For dette formålet egner seg kjente fremgangsmåter, som bevirker en sammensveising enten ved varmetilførsel, ultralyd- eller høyfrekvenstilførsel.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere, og eksempelvis, ved hjelp av de vedlagte figurene 1 til 3.

Figur 1 viser et loddrett snitt gjennom et segment av samleledningen, hvor det er festet to membranlommer ifølge oppfinnelsen. Figur 2 viser et snitt som forløper paralelt med lengdeaksen av samleledningen gjennom samleledningen ved en posisjon hvor permeatet går over, ifølge linje II-II i figur 1. Figur 3 viser en skisse av en klipsanordning av en plugglist ifølge pilen III i figur 2.

Nærmere bestemt fremgår av figur 1 at samleledningen 1 i den angitte utførelsesformen i det indre har et rundt tverrsnitt og har en sekskantet ytre formgivning. På det angitte segementet av samleledningen 1 er det anbragt to membranlommer 2 som omfatter et dreneringssjikt 3 og på begge sider av dette anordnede semipermeable membraner 4. Mellom membranlommene 2 er det angitt en avstand fra 5. I området ved permeatovergangen 7 er membranlommene 2 utstyrt med en plugglist 6, hvorved plugglisten er anordnet innenfor membranlommen 2 og står i direkte kontakt med drenerings-sj iktet 3 og hvor membranen 4 er ført rundt frontsiden 14 av plugglisten 6. Plugglisten 6 oppviser en i opptaksutboringen 11 av samleledningen 6 innsatt rørstuss 12, og tjener til å bedre formstabiliseringen. For å unngå en overgang av adskillelsesmateriale inn i permeatrommet på virksom måte er membranlommen 2 i området ved permeatovergangen 7 via plugglisten 6 ved hjelp av en klipsfesteinnretning 8 forbundet med samleledningen 1. For ytterligere avtetning ved det kritiske punktet ved permeatovergangen er det i figuren vist at det eventuelt kan innføres enda en tetningsring 9 mellom membranlommen 2 og samleledningen 1. Klipsfesteinnretningen 8 holder membranlommen 2 fast i samleledningen 1 over støttelisten 6 ved hjelp av fjærelastiske elementer 13 utstyrt med låsefremspring 10, formet på rørstussene 12.

Figur 2 viser snitt langs linjen II-II i figur 1. I dette snittet synes veggen av samleledningen 1 ikke rund, men derimot flateformig, hvorved man må forestille seg at krumningen av samleledningen 1 rager ut fra papirplanet. I figur 2 har de samme elementene tilsvarende henvisningstall som i figur 1. Det fremgår her at klipsfesteinnretningen 8 er festet, henholdsvis innført, på den indre veggen av samleledningen 1 ved hjelp av låsefremspring 10, anordnet på overforliggende side av klipsfesteinnretningen 8. Klipsfesteinnretningen 8 består av elastisk materiale, f.eks. av kunststoff, og det ytre tverrsnittet skråner innover mot enden. Derved sikres at klipsfesteinnretningen 8 ved innsetting i opptaksboringen 11 i samleledningen 1 elastisk deformerer ytterdiameteren, straks låsefremspringet 10 skyver seg over innerveggen av samleledningen 1, henholdsvis forlater opptaksboringen 11 i retning mot det indre av samleledningen 1, igjen springer tilbake til den opprinnelige formen, slik at klipsfesteinnretningen 8 fikseres i posisjon ved hjelp av låsefremspringet 10. Ved hjelp av tetningsringen 9 bevirkes en ytterligere sikring som forhindrer at permeatet kan forurenses med adskillelsesmaterialet.

I figur 3 er en klipsfesteinnretning 8 angitt i en posisjon dreiet 90° , hvori lengderetningen for klipsfesteinnretningen 8 står loddrett på papirplanet (kfr. synsretningspil II i figur 2). Man erkjenner sentralt anordnet permeatovergangen 7, på sidene av de fjærelastiske elementene 13 med derpå anordnede låsefremspring 10, som er anbragt på rørstussene 12 av plugglisten 6.

Claims (10)

1. Innretning for gjennomføring av membranadskillelsesprosesser, omfattende et hus, minst en innenfor huset anordnet spiralformig, oppviklet membranlomme (2), som inneholder minst ett dreneringssjikt (3) og på begge sider av dette påførte, semipermeable membraner (4), en avstandsholder (5) mellom de enkelte viklingslagene av membranlommen (2), en samleledning (1), som er anordnet sentralt, en første åpning (14) på frontsiden som innløp for materialet som skal adskilles, en andre åpning (14) på frontsiden som utløp for konsentratet samt en bortføring for permeatet som er nådd inn i samleledningen,karakterisert vedat overgangen av permeatet (7) fra membranlommen (2) i samleledningen (1) ved hjelp av fjærelastiske elementer (13) holdes tett fra det rommet som er fylt med materialet som skal adskilles og at de semipermeable membranene (4) i områdene nær sidekantene av membranlommen (2) er forbundet med hverandre ved hjelp av sveisesømmer.

2. Innretning ifølge krav 1,karakterisertved at minst to, fortrinnsvis fire til åtte, membranlommer (2) er oppviklet spiralformig innenfor huset.

3. Innretning ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat dreneringssjiktet (3) utgjøres av i væskegjennomtrengelige flåtestrukturer som svamplegemer, vevnader, vlieser, fibernettverk og lignende, som oppviser den egenskapen at de utøver liten motstand mot et medium som strømmer gjennom dem.

4. Innretning ifølge et av kravene 1 til 3,karakterisert vedat det mellom vindingene av membranlommene (2) er anordnet avstandsholdere (5) som består av det samme eller av lignende materiale som dreneringssjiktet (3) i det indre av membranlommene (2).

5. Innretning ifølge et av kravene 1 til 4,karakterisert vedat den omfatter semipermeable symmetriske, asymmetriske og/eller integralasymmetriske (thin film composite) membraner av kunststoff som f.eks. av forskjellige polyamider, polyimider, polysulfoner eller polyetersulfoner, celluloseacetat, celluloseregenerat.

6. Innretning ifølge et av kravene 1 til 5,karakterisert vedat sveisesømmene ved kantene av membranlommene (2) er fremstilt ved hjelp av varmetilførsel, ultralyd- eller høyfrekvenstilførsel.

7. Innretning ifølge et av kravene 1 til 6,karakterisert vedat membranlommene (2) alle er utstyrt med en plugglist (6) i området ved permeatovergangen (7).

8. Innretning ifølge et av kravene 1 til 7,karakterisert vedat membranlommene i området ved permeatovergangen (7) er forbundet med samleledningen ved hjelp av en klipsfesteinnretning (8).

9. Innretning ifølge et av kravene 1 til 8,karakterisert vedat det for bedre avtetning av permeatovergangen (7) er anordnet en tetningsring mellom membranlomme (2) og samleledning (1).

10. Innretning ifølge et av kravene 1 til 9,karakterisert vedat klipsfesteinnretningen (8) holdes fast ved den indre veggen av samleledningen (1) ved hjelp av på siden anordnede låsefremspring (10).