SE525737C2 - Hålfiber-memran modul för separationer varvid uppkomsten av avlagning på membranet vill undvikas - Google Patents

Description

.- r7 " If å.. :S2 222 3.1 22"..

Ffäf' I g , \/ n..- v ' 2 om kapillår- resp. rörmembraner när diametern hos de rörformiga membraner- na är > 1 mm, om hålfibermembraner när diametern år < 1 mm, varvid diarne- tern av en dialysmembran typiskt uppgår till 0,2 till 0,5 mm.

Membraner för ñltrerings- eller dialysförfaranden utgör tunna, folieartade, antingen så kallade "täta" eller porösa skiljeskikt. De porösa skiljeskikten är beroende på porstorleken endast genomsläppliga för vissa molekyl- eller partikelstorlekar, under det att de så kallade "täta" skiljeskikten beroende på löslighet och diffusivitet hos de material, som skall separeras, i skiljeskiktens material, låter ämnena permiera (tränga igenom) snabbare eller långsammare och på detta sätt leder till en separering. Membraner har ofta en skumartad skyddsstruktur med 60 till 80 % hålrum, som uppbär det egentliga skiljeskiktet.

Asymmetriskt uppbyggda membraner består av ett högporöst stödskikt, varvid storleken hos hålrummen inuti stödstrukturen avtar åt den sida till, som uppbär det egentliga skiljeskiktet.

För upparbetningen av större lösningsvolymer införes slangformiga membran- knippen av hàlfibrer (hollow fiber) - eller kapillärmembraner, som på grund av en stor membranyta möjliggör en större passage av lösningar, direkt i den lös- ning, som skall bearbetas, som så kallade neddoppningsmoduler. För skydd av membranknippet mot mekaniska skador, vilka exempelvis kan åstadkommas genom av vätskeströmningen orsakade krafter, anordnas membranknippet ofta i ett hus, som ger hålfibermembranerna tillräckligt stöd och ger stabilitet utåt.

Huset uppvisar därvid öppningar, som skall möjliggöra utbyte av lösningar mellan husets inre, sålunda hålfibermembranema, och mediet, i vilket hålfibermembranmodulen är neddoppad.

Vid den vanligen använda konstruktionstypen för en membranmodul, vilken icke kan betecknas såsom neddoppningsmodul, har väggarna hos det skyddande huset inga öppningar och är sålunda ogenomslâppliga, och huset har istället två anslutningar, nämligen en till- och en bortledning, genom vilka det medium, som skall behandlas, tillföres till hålfibremas ytterytor, därefter åter bortföras från dessa.

:CO :I D CI O II r- r\_ r rv 'I i? ...'Z . 1 35 2 .H1 22". ' _ ' Q I I II O _, L_ 34- I I, _' n u o p a vann om oo o o c 0 a en Hos sådana vanligen använda moduler eftersträvas en så hög packningstäthet som möjligt, vilket betyder att så stor mängd hålñbermembraner som möjligt anordnas parallellt i husets inre och huset sålunda uppvisar en hög packnings- täthet. Under begreppet "packningstäthet" förstås förhållandet av volymen av alla hålfibermernbraner innefattande deras väggvolymer, till volymen av huset, i vilket hålfibrerna år anordnade, i procent. En hög packningstäthet betyder där- för en mindre volym av de mellan de rörformiga membranfibrerna bildade hål- eller frirummen inuti huset. En naturlig övre gräns för packningstätheten av < lOO % erhålles genom att inuti den definierade volymen av huset endast ett sådant antal av rörformiga membraner kan anordnas parallellt, som icke fyller den förutbestämda volymen. Begränsningen uppkommer genom att vid beröring mellan de rörformiga membranerna mellanrum bildas, som icke uppvisar någon rörforrnig (tubulär) form och sålunda även vid mest ideal anordning kvarlämnar en resthålvolym. Packningstätheten begränsas emellertid dessutom genom två ytterligare viktiga faktorer. Å ena sidan måste vid utningen av hålñberändaina tätningsmaterial anbringas mellan hålflbrerna, och å andra sidan skall hålfibrema även vid dessas ytterytor kunna omströmmas av de använda lösningarna, så att, beroende på driftssâttet av modulen, antingen en lösning, som skall filtreras, kan bringas i kontakt med membranerna, eller ñltratet kan bortföras. Hálfiberknippet måste vid dess ändar inbâddas i ett gjutmaterial för att på detta sätt, liksom vid rörknippevärmeväxlarna, vid varje ände, en i det följande såsom "pottung" betecknad rörbotten bildas. Därigenom bildas tillsam- mans med huset, i vilket knippet är infört, två rum, som är åtskilda av membra- nen. De på detta sätt bildade, åtskilda rummen, kan vardera förses med en till- förings- och en bortföringsledning, för att i det ena rummet tillföra det utgångs- material, som skall behandlas, och såsom retentat därifrån bortföras, och ur det andra rummet bortföra det av utgångsmaterialet utvunna filtratet.

Packningstätheten hos de vanligen använda, konventionella hålfibermembran- modulerna ligger därför vid ca 25 till 30 %. 00A Ica o o o in Konventionella hålfiber-membranmoduler är framför allt avsedda för använd- ning i partikelfria lösningar, del vill såga icke nedsmutsade eller icke till avla- gringar benägna lösningar eller medier. Sådana konventionella, tätt packade membranmoduler med ett perforerat modulhus användes emellertid ofta likaledes vid tekniska processer, vid vilka partikelhaltiga medier, exempelvis nedsmutsade vätskor vid avloppsvattenbehandling, användes. I synnerhet vid sådana partikelhaltiga medier uppträder under förloppet av filtreringsprocessen en så kallad "fouling", dvs. på membranytorna bildas med tiden tilltagande av- lagringar, som i allt högre grad nedsätter membranernas genomslåpplighet för de material som skall avskiljas. Detta kan föra så långt att den konvektiva transporten inuti hålfiber-membranmodulen, dvs. mellan hålñbrerna, fullstän- digt avbrytes och transporteffekten hos hela modulen avtar med storleksordnin- gar, eftersom endast en ringa procentandel av den i modulen anordnade total- membranytan står till förfogande för materialseparering. Om exempelvis knippen av hålfibrer användes kan i synnerhet endast de vid det yttre omfånget av knippet anordnade hålfibrerna delta i ytterrummets konvektiva transport. De i det inre av modulen anordnade hålfibrerna uppvisar i det yttersta fallet endast diffusionsprocesser, som emellertid på grund av avlagringarna likaledes starkt försämras.

För övervinnande av avlagringarna av "fouling"-processer användes vanligen kemiska eller mekaniska rengöringsförfaranden, såsom bakspolning, mekanisk skakning, ultraljud-förfaranden, etc. Bortsett från att dessa rengöringsförfaran- den är förenade med en hög energetisk kostnad, medför de alltid risken för en mekanisk skada på hàlfiberrnembranerna. När dessa vanliga åtgärder icke längre är användbara, återstår såsom enda åtgärd en lämplig anströmning av membranytoma genom utgångsmaterial-lösningen.

För att förhindra "fouling"-processer i synnerhet vid användning i rötbassänger i reníngsanläggningar, har man utvecklat ett ñltreringsförfarande (W O 99/ 29401; Zenon Environmental, Inc., Burlington, Ontario, CA), vid vilket kapillärmembra- ner utan skyddande hus direkt införas i rötkammaren (aktív-slam-bassängen).

För att hålla fibrerna fria från avlagringar överspolas de med en likformig ström av luftblåsor. Dessa fibrer uppvisar emellertid en delvis avsevärt större diameter än de vanligen använda ñbrema, som uppvisar en diameter av mindre än l mm.

Dessutom har de tjocka stödstrukturer. Dessutom kan dessa hälfibrer endast användas på sådana ställen i aktiv-slam-bassângen, vid vilka de av strömnin- gen inducerade mekaniska krafterna är mycket små respektive kan hållas mycket små. Vid denna speciella användning uppgår avstånden mellan de enskilda kapillärrnembranerna till upp till ett flertal millimeter.

Enligt teknikens tidigare ståndpunkt är även i handeln vanliga hålñber-system tidigare kända, vid vilka i ett hus ett flertal enskilda, tätt packade moduler, exempelvis med en packningstäthet av 20 till 35 %, är anordnade i parallell koppling. På detta sätt erhålles i princip enskilda strängar, mellan vilka tillräck- lig plats förefinnes för att säkerställa en lätt an- resp. genomströmning av de enskilda strängarna och minimerar "fouling"-processer. Sådana system kräver emellertid ett tekniskt mycket besvärligt hus vars framställning är i motsva- rande grad dyrbar.

Dessutom är för veckmoduler eller elektrodialys-staplar innefattande flatrnem- braner användning av så kallade mellanlägg (Spacer) tidigare känd. Mellan- läggen skall å ena sidan sörja för likformiga avstånd mellan de enskilda mem- branerna och ä andra sidan likforrnigt fördelar strömningen av lösningen i de ifrågavarande utgångsmaterial- eller permeatsidiga kamrarna hos membran- modulen likformigt, för att på detta sätt åstadkomma en överströmning av hela membranen. De använda mellanläggsmaterialen utgöras av nätartade struktu- rer med olika stora maskvidder. Dessa konventionella mellanläggsmaterial leder emellertid till ett ytterligare tryckfall för vätskeströmningen, som endast kan ut- järnnas genom en ytterligare energiförbrukning. Konventionella moduler med mellanlägg kräver därför tvångsmässig genomströmning av deras ytterrum.

Uppgiften för föreliggande uppfinning är därför att ställa till förfogande en hål- fibermembran-modul, som är lämpad för användning såsom neddoppningsmo- dul i olika membran-materialsepareringsförfaranden och för vilken under sepa- reringsförfarandet bildningen av avlagringar på membranytoma, som orsakas 000 000 o o I Fn r* 11"* *F 3.." '2 f. Ü I I I' 0 o n Q 0 Q no 6 genom alltför ringa anströmning av membranerna, i så stor utsträckning som möjligt eller fullkomligt förhindras, varvid de såsom knippen anordnade hålfi- bermembranema om- resp. anströmmas väl och varvid materialstransporten från utgångsmaterialet i permeatrummet under hela materialsepareringsproces- sen förblir i det närmaste konstant, varvid hålfibermembran-modulen kan an- vändas såväl i partikelfria medier eller lösningar som även i partikelhaltiga medier eller lösningar, i synnerhet nedsmutsade medier eller till avlagringar benägna medier.

Föreliggande uppfinning löser detta tekniska problem genom att ställa till förfo- gande en hålñberrnembran-modul enligt huvudpatentkravet, som är särskilt ut- formad för användning såsom neddoppningsmodul för biotekniska processer och kännetecknas av följande väsentliga kännetecken: Hålfibermodulen omfattar minst ett, företrädesvis med öppningar i manteln försett och företrädesvis cylinderformigt, hus och ett flertal av i eller på huset i ett packningsrum anordnade hålfibermembraner med lika eller olika tvärsek- tion, som är anordnade parallella med varandra, i synnerhet med bildning av fria rum, varvid förhållandet av volymen av alla i packningsrummet anordnade hålñbermembraner innefattande deras väggar i förhållande till volymen av pack- ningsrummet uppgår till mindre än 20 %.

I samband med föreliggande uppfinning avses med begreppet packningsrum det av huset för modulen omslutna husinnerrummet, om i detta är anordnade hål- ñbermembraner. Om hålfibermembraner är anordnade utanför huset, avses med begreppet packningsrum det utanför huset förefintliga rum, i vilket hål- ñbermembranema är anordnade och som begränsas inåt genom ytterytoma hos huset och utåt genom en inre mantelyta av ett andra, radiellt utåt liggande hus, som ommantlar det rum som innehåller membranhålfibrerna, eller bildar en motsvarande tänkt ommantlande resp. mantelyta. Denna ommantlande del står enligt en föredragen utföringsform i kontakt med i denna utföringsform förefint- liga segmenteringselement vid dessas perifert liggande kanter. Denna mantelyta eller ommantling är innerytan av en i tvärsnitt sett ringformig kanal. Kanalen c n. on n n q g .z . rm" v11» w g-ngg: :z ° 0 c h, _,_ ,_, _ .__, , I o o anna on nn n O I 0 :nu 7 har i synnerhet en cirkelforniig tvärsektion. Enligt en föredragen utföringsform är det inutiliggande huset i tvärsektion cirkelrunt, varvid den detta hus omgi- vande ringkanalen hos det yttre huset eller den tänkta mantelytan är anordnad koncentriskt till huset. Om membranhálfibrer är anordnade såväl inuti som även utanför det inre huset utgör packningsrummet såväl det inre rummet inuti som även utanför det inre huset, sålunda det rum som omfattas av den yttre ommantlingen av totalrummet hos modulen, sålunda innerytan hos ringkanalen.

I samband med föreliggande uppfinning avses med begreppet packningstäthet förhållandet av volymen av alla i packningsrummet anordnade hålfiberrnem- braner, inkluderande volymen av deras väggar, till volymen av packningsrum- met, uttryckt i procent.

Enligt uppfinningen innefattas även att packningstätheten hos hålfibermem- bran-modulen enligt uppfinningen år låg och mindre, föredraget är mycket mindre, än 20 °/<>.

Enligt en föredragen utföringsform kan packningstâtheten även beskrives med förhållandet av summan av tvârsektionema hos alla hålfibrer i packningsrum- met till tvârsektionen hos packningsrummet. Packningstätheten hos hålfiber- membranmodulen enligt uppfinningen är därför väsentligt mindre än denna hos de enligt teknikens tidigare ståndpunkt kända hålfiberinenbran-modulerna, vilkas packningstäthet ligger vid 25 till 30 %. Enligt uppfinningen uppvisar modulerna en stor andel av fritt rum, sålunda av packningsrum, i vilket över hela längden av modulen inga hålfiberinembraner är anordnade. Dessutom är manteln hos modulhuset försedd med mycket stora öppningar, så att mellan de i husets inre anordnade hålfibrerna och vätskan eller mediet, i vilken / vilket modulen är anbringad, ett obehindrat vätskeutbyte kan äga rum utan att stabi- liteten hos husmanteln försämras. Betingat genom den låga packningstätheten och den, beräknad på totalytan hos husmanteln, mycket stora ytan hos mantel- öppningarna, kan strömningen av vätskan eller mediet bättre genomströmma 0:a :ll u a > a c c Q oo modulen och därmed bildningen av avlagringar på ytorna hos de enskilda hål- ñbrerna verksamt förhindras.

I samband med föreliggande uppfinning avses under begreppet hålfiberknippe resp. hålñbermembranknippe i en genom segmenteringselement avgränsad kammare (kompartiment) anordnade hålfibrer resp. hålfibermembraner. Därvid kan inom anordningen hålfibrerna hållas samman till varandra med samman- bindande strukturer, exempelvis genom radiellt runt knippen löpande element, eller också kan de vara anordnade löst bredvid varandra, enligt uppfinningen emellertid med ett avstånd som tillåter en god omströmning av fibrerna.

Hålñberknippen sträcker sig företrädesvis över modulhusets hela längd.

Enligt ytterligare föredragna utföringsformer av uppfinningen innefattas att i eller på det med öppningar försedda huset ett flertal med mellanrum anordnade hålfiberknippen är anordnade i förhållandevis ringa packningstäthet, varvid de enskilda hålñberknippena är åtskilda från varandra i rummet med vid huset anordnade segrnenteringselement. Långdaxeln hos segmenteringselementen sträcker sig parallellt med längdaxeln hos huset och företrädesvis över hela längden av huset.

Enligt en utföringsform är segmenteringselementen anordnade vid innerytan hos den med öppningar försedda husmanteln och sträcker sig sålunda in i innerrummet hos huset, varvid därigenom i husets innerrum kammare (kom- partímenter) erhållas som är fyllda med hålfibrer. Enligt denna utföringsform år hälñberknipperna sålunda anordnade i husets innerrum.

Enligt en ytterligare utföringsfonn av uppfinningen är dessa segmenterings- element fästa vid ytterytan av en första huscylínder, som i synnerhet uppvisar öppningar i manteln. De företrädesvis vid segmenteringselementen fästa hål- fibermembranknippena är därför anordnade på utsidan av manteln hos den första huscylindem. I denna utföringsform anbringas hela modulen av stabili- tetsskäl vid en ytterligare, föredragen utföringsform av uppfinningen i ett andra r-NF' WWW 9 cylinderforrnigt hus, som i tvärsnitt sett kan vara cirkelforrriigt utformat. Det andra huset bildar samtidigt ommantlingen av det utanför det inre huset beläg- na packningsrummet och kan till exempel vara utformat som bur. Tillsammans med segmenteringselementen bildar den inre och den yttre cylindern på före- draget sätt en segmenterad ringkanal.

De vid dessa båda utföringsforrner använda segmenteringselementen enligt upp- finningen skiljer sig såväl beträffande deras form som även beträffande deras anordning i eller på husets från de i teknikens tidigare ståndpunkt beskrivna avståndselementen (spacer-elementen). Segmenteringselementen består av en ramdel, som omsluter en stor fri genomträdesyta (passageyta). Genom den stora genomträdesytan och även genom den specifika anordningen av dessa element i modulen, som medför en specifik anordning av hålfibermembranknippet i eller på huset, uppnås att i jämförelse med de enligt teknikens tidigare ståndpunkt beskrivna modulerna volymen av frirummen inuti modulerna enligt uppfinnin- gen ånyo väsentligt förstoras och sålunda packningstätheten i modulerna enligt uppfinningen väsentligt minskas. Beräknat på totalantalet av hålfibrer i alla knippen hos en hålfiberrnembran-modul enligt uppfinningen ligger packnings- tätheten i modulen enligt uppfinningen under 10 %, i synnerhet under 5 %.

Genom den speciella utformningen av segrnenteringselementen enligt uppfin- ningen minskas likaledes motståndet mot strömningen av lösningen eller mediet väsentligt, så att strömníngen bättre omströmmar de i modulen anordnade hål- ñbrerna och sålunda bildningen av avlagringar på ytorna hos de enskilda hål- fibrerna verksamt kan förhindras.

Genom den ringa packningstätheten hos hålfiberrnodulerna enligt uppfinningen inuti modulen, användningen av segmenteringselement enligt uppfinningen med mycket stora genomträdesytor i föredragna utföringsforiner och användnin- gen av ett modulhus med mycket stora öppningar uppnås att inom modulen kan utgångsmateriallösningen (Feed-lösningen) överströmma de enskilda hålfiberrnembranerna turbulent. På detta sätt uppnås visserligen å ena sidan icke de stora membranytorna hos hittills enligt teknikens ståndpunkt beskrivna hålfibermoduler, men under den totala separeringsprocessen förändras enligt r f» r f? "f -1 o a nano 0:a 1:00 10 uppfinningen transportkoefficienterna endast i ringa grad, så att i motsats till konventionella hälfibermembran-moduler, den för materialutbytet avgörande storheten, nämligen produkten av membranyta och transportkoefficient, under hela processen förblir i det närmaste konstant. I förhållande till konventionella membranmoduler är därför materialöverföringshastighetema i hälfibennodulen enligt uppfinningen vid början av ñltreringsprocessen lägre, såsom medelvärde med tiden är de emellertid väsentligt högre än för konventionella anordningar, vid vilka med tiden en kraftig fouling uppträder.

I samband med föreliggande uppfinning avses med en hålfibermembran eller tubulär (rörformig) hålfibermembran en teknisk membran, särskilt föredraget ett tunt, folieartat och poröst skiljeskikt. En sådan porös membran kan även uppvisar ett homogent, skumartat utforrnat stödskikt, i synnerhet när den är särskilt tunn. Enligt uppfinningen är användningen av membraner med ett homogent utformat stödskikt lika möjlig som användningen av membraner med ett asymmetriskt stödskikt. Membranmodulen enligt uppfinningen utgöres i särskilt föredragen form av ett membranfilter, vars membran i särskilt föredra- gen form exempelvis kan vara framställd av keramiska eller polymera material, exempelvis cellulosaderivat, polyamider, polyvinylklorid, polysulfon och/ eller Teflon och består av detta eller innehåller detta i väsentliga delar, i synnerhet i mer än 50 vikt-%. Det för framställningen av membranen använda materialet är i särskilt föredragen form steriliserbart med hetånga. I föredragen form uppvisar membranerna en tjocklek från 50 till 250 pm. De enligt uppfinningen använda membranerna är företrädesvis utformade såsom rörmembran eller tubulär membran.

Uppfinningen avser i särskilt föredragen utföringsform att rörmembranen består av ett polymert material. Givetvis kan även andra rörmembraner användas, exempelvis en keramisk rörmembran, så länge som de huvudsak uppvisar tubulära former samt en pordiamter, som enligt det ifrågavarande användnings- exemplet uppvisar en motsvarande selektionsgräns, dvs. separeringsgräns, så att vissa partiklar, exempelvis bakterier, virus, celler av mänskligt, animaliskt eller vegetabiliskt ursprung, delar därav och/ eller högmolekulära substanser, 11 kvarhållas, under det att andra partiklar med mindre molekylvikt obehindrat kan passera membranen. Man kan även använda filtreringshålfibrer, i synner- het mikrofiltreringshälfibrer. Enligt en särskilt föredragen utföringsforrn av före- liggande uppfinning ligger innerdiametern hos den tubulära membranen inom ett område från 0,2 till 2 mm.

Inuti modulhuset kan de enskilda hålfibermembranerna föreligga i godtycklig anordning, så länge rörelsefriheten för de enskilda hålñbrerna i strömningen är begränsad i sådan utsträckning, att icke brott eller sönderslitning av hålfibrerna uppkommer. Anordningen bestämmes i huvudsak av materialegenskaperna hos det för framställningen av hålfibrema använda materialet resp. det speciella användningsändamålet för den färdiga modulen. Om hålfibrerna exempelvis be- står av ett förhållandevis flexibelt material och om hålñberrnodulen skall använ- das i medier vid förhållandevis stark strömming, är det fördelaktigt att samman- föra hålñbrerna till ett knippe eller en sträng och därefter integrerar den i det med öppningar försedda huset, för att på detta sätt erhålla en ytterligare fixe- ring och/ eller Stabilisering av fibrerna.

I samband med föreliggande uppfinning betyder begreppet "lika eller olika tvär- sektion" att tvärsektíonerna hos enskilda hàlfiberrnembraner, dvs. den genom ett plant snitt vinkelrätt mot längdaxeln hos tubulära hälfibrer erhållna snitt- ytoma hos hålfibrerna, beträffande formen och beträffande storleken kan vara lika eller olika. Såsom exempel kan tvärsektionerna ha formen av en cirkel, formen av en ellips eller en övergångsform mellan cirkel och ellips.

I samband med uppfinningen betyder uttrycket "hålfibren vilka är anordnade parallella med varandra under bildning av fria mellanrum" att de inuti och/ eller utanför modulhuset förefintliga hålfibrerna är anordnade parallella med varan- dra på sådant sätt, att icke endast de fria utrymmen erhållas, som i fallet med en teoretiskt tätast möjliga packning av förutbestämda cylinderformiga kroppar i ett större hus av definierad volym, sålunda packningsrummet, naturligt erhål- les mellan dessa kroppar, utan att ytterligare frirum i packningsrummet, exem- pelvis mellan hàlñbrerna, förefinnes. Det måste även beaktas att i synnerhet Fria' |"~H 12 hålñbrer av polymera material icke utgöras av styva, ideala cylinderformiga fibrer, utan av flexibla, i mindre skala ofta starkt från cylinder-formen avvikande former. I detta avseende betyder parallell anordning den parallella inriktningen av den ifrågavarande medelriktningen av hålfibrerna.

Uppfinningen innefattar att det första och/ eller andra huset hos modulen före- trädesvis uppvisar formen av en cylinder eller ett så kallat filterrör. Det cylinder- forrniga huset erbjuder fördelar i många avseenden. Ä ena sidan kan hålfibrer anordnas på sådant sätt i huset att optimala betingelser för deras funktion, nämligen materialseparering ur lösningar, erhålles. Ä andra sidan erbjuder de tubulära hålfibrema i särskild omfattning skydd mot mekaniska skador, i synnerhet mot en alltför starkt mekanisk belastning genom vätskeströmningen, som annars skulle kunna bryta eller riva sönder de i vissa fall ytterst känsliga hålfibrerna. 'Pvärsektionen hos de cylinderformade husen kan exempelvis ha formen av en cirkel, en ellips eller en regelbunden månghörning, exempelvis en sexhörning eller åttahöming.

För att även tillräcklig mängd vätska från omgivningen skall kunna strömma genom det första och/ eller andra huset in i husets inre är manteln hos hus- cylindern företrädesvis försedd med tillräckligt stora öppningar. Uppfinningen innefattar i synnerhet att de enskilda öppningarna uppvisar karakteristiska mått på ett flertal millimeter. Om den plana projektionen av dessa öppningar exempelvis utgöres av kvadrater uppgår deras sidolängd beroende på diametern hos huscylindern företrädesvis till 3 till 20 mm, i synnerhet 5 till 15 mm, före- draget 7 till 12 mm. Förhållandet mellan totalytan hos öppningarna och cylin- dermantelytan ligger företrädesvis icke över 0,7. På detta sätt säkerställes att tillräckligt mängd vätska kan strömma genom huset in i det inre. Ä andra sidan ligger förhållandet mellan totalytan hos öppningarna till cylinderrnantelytan företrädesvis icke under 0,2, så att en tillräcklig mekanisk stabilitet hos huset säkerställes. Detta år särskilt viktigt när genom en temperaturhöjning under separeringsprocessen de vanligen för framställningen av modulhuset använda konsthartserna blir mjuka. Vâggtjockleken hos huscylindern år anpassad till rrwrí HW-'f 13 den erforderliga mekaniska hållfastheten och kan, beroende på material, ligga mellan 0,7 och 10 mm, företrädesvis mellan 1 och 4 mm.

För det första eller andra modulhuset kan godtyckliga material användas om dessa material kan ge modulen tillräcklig stabilitet. Beträffande de fysikaliska egenskaperna kan dessa därvid utgöras av såväl flexibla som även styva mate- rial, såsom exempelvis ädelstål. Enligt en särskilt föredragen utformning är det för framställningen av modulhuset använda materialet beständigt mot den steri- lisering med hetånga. Enligt uppfinningen är användningen av konsthartser, i synnerhet av polypropen, särskilt föredragen eftersom det å ena sidan såsom termoplast är väl bearbetbart, och ä andra sidan fortfarande vid 121°C, den vanligen vid hetångsterilisering använda temperaturen, fortfarande uppvisar tillräckligt mekanisk stabilitet. Enligt uppfinningen kan manteln hos modul- huset tillverkas i ett stycke. Det kan emellertid även bestå av flera enskilda delar, vilka exempelvis är förenade med varandra med gånärri eller andra sammanbindningselement. Om modulhuset består av ett flertal enskilda delar, kan dessa bestå av samma material eller av olika material. Enligt en föredragen utföringsform består de enskilda delarna av samma material och uppvisar även samma dimensioner.

Enligt en fördelaktig form av uppfinningen uppvisar hålfibermembran-modulen dessutom en första hus-anslutning, som tjänar till tilledning av en lösning eller ett medium till fiberinnerrummet hos hålfiberrnernbran-knippet och företrädes- vis är anordnad vid änden av huscylindern. Hålfiberrnembran-modulen är dess- utom enligt en fördelaktig utföringsform utrustad med en andra husanslutning, som tjänar till bortledning av lösningen eller mediet eller en filtrerad lösning ur ñberinnerrummet, som nu genom den i modulen genomförda separeringspro- cessen är förändrad i dess materialsammansättning, och företrädesvis är anbringad vid huscylinderns andra ände. Vid denna utföringsform åstadkom- mes den konvektiva materialtransporten utanför fibrerna av den strömning i omgivningen, i vilken modulen är neddoppad. Enligt uppfinningen kan denna utföringsform av uppfinningen med den med de två husanslutningarna försedda hålfibermembranmodulen i synnerhet användas i en omrörarkärl-reaktor. on g Q I n o o I n ., ' ' c o o o n nu 14 En särskilt föredragen utföringsform av uppfinningen innefattar att i ett, före- trädesvis cylinderformigt, hus ett flertal på avstånd anordnade hålñberknippen är anordnade i ringa packningstäthet, varvid hälfiberknippena är åtskilda från varandra i rummet med vid innerytan av cylindermanteln fastsatta segmente- ringselement. Segmenteringselementen enligt uppfinningen sträcker sig sålunda in i innerrummet hos huscylindern och leder till en kammaruppdelning av husets innerrum, varvid hålfiberknippena är anordnade i de därigenom åstad- komna kamrarna. Genom inbyggnaden av segmenteringselementen ges hålfiber- membran-modulen ytterligare stabilitet.

Segmenteringselementen enligt uppfinningen bildar en företrädesvis råtvirilclig ramdel, som bestämmer de yttre måtten hos segrnenteringselementen. Ramdeln omsluter en fri passageyta (genomträdesyta). I samband med föreliggande upp- ñnning avser begreppet "passageyta hos ramdelen" den av ramdelen omslutna materialfria ytan eller ytorna, som tillåter en obehindrad passage av vätskor mellan två med segmenteringselementet från varandra åtskilda intill varandra belägna kammare i båda riktningarna. Passageytan kan eventuellt vara avbru- ten av inuti rarndelen anordnade stabiliseringselement, såsom tvärsträvor eller gitterstrukturer, som tjänar till Stabilisering av ramdelen och därmed segmente- ringselementet. Beroende på det avsedda användningsområdet för hålfiberino- dulen kan dessa stabiliseringselement, beräknad på dimensionerna hos ramde- len resp. passageytan vara olika breda, varvid stabiliseringselementen på ett föredraget sätt är förhållandevis smala. Likaledes kan avståndet mellan stabili- seiingselementen vara olika, varvid enligt uppfinningen förhållandevis stora avstånd föredragas.

Enligt uppfinningen kan den av ramdelen omfattade passageytan, beräknad på totalytan hos stabiliseringselementen, dvs. tvärsträvorna eller gitterstrukturen, ligga under 20 %, företrädesvis under 10 %, särskilt föredraget vid 2 %.

Enligt uppfinningen kan segmenteringsavsnitten bestå av ett godtyckligt mate- rial om detta uppvisar tillräckliga stabilitetsegenskaper, så att avständen mellan r-nr' wv-.I 15 de enskilda hålñbermembranknippena kan säkerställas under längre tidrymder och hålfibermembran-modulen ges ytterligare stabilitet. Företrädesvis användes för framställningen av segmenteringselementen material som är beständiga mot en sterilisering med hetånga. Segmenteringselementen kan framställas av sam- ma material som det för bildning av cylindern använda materialet, men kan även bestå av andra material.

De inuti en modul använda enskilda segmenteringselementen kan beträffande deras dimensioner vara lika eller olika. Enligt en föredragen utföringsform har alla segmenteringselement en längd som är lika med längden av huscylindem, och en höjd, vilken exempelvis är lika med radien hos tvärsektionen av huscy- lindern eller mindre än denna. Enligt en ytterligare föredragen utföringsform är segmenteringselementen kortare än huset och är fördelade med motsvarande axiella mellanrum över längden av huset, varvid inom dessa axiella mellanrum över hela azimutvinkeln inuti huset inget ytterligare segmenteringselement är anordnat. Enligt ytterligare en annan föredragen utföringsform är segmente- ringselementen så långa som de vid ändarna av huset anordnade tätningarna (Pottungen) och anordnade vid husändarna, så att dessa tätningar segmenteras.

Enligt en föredragen utföringsform är höjden av segmenteringselementen mindre än radien hos tvärsektionen och segmenteringsavsnitten uppvisar vid den från innersidan av huscylindern vända sidan ytterligare element, i synner- het avståndshållare. Dessa avståndshållare är exempelvis ensidigt eller tvåsidigt vid den från husväggen vända lângskanten hos ramdelen och i rät vinkel till ramdelen hos segmenteringselementen anbringade lister. Avståndshållama hos alla segmenteringselement bildar runt huscylinderns längsaxel en innercylinder och åstadkommer en ytterligare fixering av segmenteringselementen. Avstånds- hållarna kan enligt en föredragen utföringsform uppvisa öppningar.

Den specifika utformningen av segmenteringselementen enligt uppfinningen, liksom deras specifika anordning inuti modulen enligt uppfinningen, åstad- kommer att totalvolymen av de fria utrymmena mellan hålfibrerna likaledes väsentligt förstoras och sålunda är tydligt större ån hos de enligt teknikens tidigare ståndpunkt beskrivna modulerna. Detta innebär att i sådana moduler rr n r' w f? . »hv f \. 2"' f: :II . o o O n Q o n no 16 enligt uppfinningen minskas packningstätheten likaledes väsentligt genom inbyggnaden av segmenteringselementen enligt uppfinningen. i hålfibennem- branmoduler enligt uppfinningen innehållande segmenteringselement ligger packningstätheten hos hålfibermembranema, beräknad på alla hålfibrer i ett knippe hos en hàlfiberrnembran-modul enligt uppfinningen, vid högst 20 %, företrädesvis högst 10 %, under det att packningstätheten, beräknad pä total- antalet av alla hålfibrer i alla knippen, ligger under 10 %, företrädesvis under 5 %.

Genom inbyggnaden av segmenteringselement enligt uppfinningen i hålfiber- modulerna, i synnerhet genom den av ramdelen omfattade förhållandevis stora passageytan, sörjes till skillnad från konventionellt använda distansmaterial (Spacerrnaterial) att mellan de enskilda kamrarna hos modulen och därmed mellan de enskilda hälñberknippena ett i det närmaste obehindrat vätskeutbyte är säkerställt. Eftersom på grund av denna passageyta motståndet hos modulen mot strömningen av lösningen eller mediet är väsentligt nedsatt, kan strömnin- gen bättre genomströmma modulen och sålunda bildningen av avlagringar på. ytorna av de enskilda hålfibrerna förhindras effektivare. Eftersom samtidigt tryckförlusten för strömningen minimeras uppkommer dessutom inget ytter- ligare energibehov för genomströmningen av modulen, såsom erfordras vid de enligt teknikens tidigare ståndpunkt kända modulema, hos vilka konventionella distansorgan (spacer) användas.

Enligt en ytterligare särskilt föredragen utföringsform av uppfinningen innefat- tar denna att segmenteringselementen år fastsatta vid ytterytan hos en första huscylinder, vars mantel företrädesvis uppvisar öppningar. Hålfibermembran- knippena är därvid anordnade i de genom de på inbördes avstånd anordnade segmenteringselementen definierade mellanrummen eller kamrarna på utsidan av manteln hos den första huscylindern, varvid de företrädesvis är ytterligare fixerade, exempelvis med hällarringar. Hela modulen befinner sig enligt en föredragen utföringsform inuti ett andra cylinderformigt hus, som företrädesvis är utformat såsom en bur, bildar den yttre begränsningen av packningsrummet och huvudsakligen tjänar till Stabilisering av hålfibennembran-modulen.

Ffifi' f7"'f7 -....-' lv; 17 Givetvis kan membranmoduler enligt uppfmningen även uppvisa segmente- ringselement inuti och utanför det första, dvs. inre huset.

Enligt en särskilt fördelaktig utföringsform av föreliggande uppfinning innefattar denna att alla komponenter av hålfibermembran-modulen enligt uppfinningen, dvs. hus, hålfibrer och segmenteringselement, består av sådana material, som är beständiga mot en sterilisering med hetånga.

Beroende på vilken membran som insättes i modulen, dvs. om det handlar om en mikrofiltrerings-, ultrafiltrerings-, nanofiltrerings- eller dialysmembran, är hålfiberrnembran-modulen enligt uppfinningen i synnerhet lämpad för använd- ning vid filtrering eller dialys av medier, som åstadkommer en stark fouling- effekt. Såsom exempel kan hålfibermembran-modulen enligt uppfinningen användas såsom så kallad reaktordialys-membranmodul i fermenteringsanord- ningar för avlägsnande av materialutbytesprodukter för de fermenterade cellerna och/ eller för tillföring av näringsämnen. En ytterligare användning kan förekomma i bio-reaktorer, i "feed and bleed"-drift, för att avlägsna vätskan med produkter ur reaktorn.

Uppfinningen avser även förfarande för framställning av de i det föregående angivna hålfibermembran-modulerna, i synnerhet sådana moduler, som på grund av användningen av segmenteringselement uppvisar ett flertal hålfiber- membran-knippen. Enligt en föredragen utföringsform förses därvid ett i rums- projektion flackt, plant material eller formstycke, som skall bilda den senare manteln hos det första resp. enda, företrädesvis cylinderformiga huset, med segmenteringselement. Segmenteringselementen kan exempelvis påstickas eller påsnäppas på det plana mantelmaterialet med hjälp av speciellt därför anord- nade element, exempelvis utskott (noppor). Därefter samman- eller upprullas mantelmaterialet till en cirkelforrnig eller på armat sätt utformad, exempelvis i tvärsektion rätvinklig cylinder. Därvid kan mantelmaterialet upprullas på sådant sätt, att segmenteringselementen befinner sig på innerytan av cylindern.

Mantelmaterialet kan emellertid även upprullas på sådant sätt, att segmente- 18 ringselementen befinner sig pà utsidan av cylindern. Enligt en utföringsform kan hålfibrerna före upprullningen av huscylindern ifyllas i de genom de fast- satta segmenteringselementen förutbestämda mellanrummen eller kamrarna i önskad anordning och motsvarande den avsedda packningstätheten, varvid hål- ñbrerna eventuellt före upprullningen kan fixeras. I detta fall tillslutes och tätas huscylindern efter upprullningen på vanligt sätt vid cylinderändarna. Enligt en annan utföringsfonn kan hålfibrerna emellertid även efter upprullningen av huscylindem ifyllas i de genom segmenteringsavsnitten definierade kamrarna.

Modulen kan företrädesvis införas i en andra huscylinder, som i en föredragen form är utformad såsom bur.

Uppfinningen avser även enkelt och kostnadsgynnsamt genomförbart förfarande för framställningen av hålñberxnembran-moduler. F örfarandet kännetecknas bl.a. av att ett med öppningar försett, plant formstycke, som skall bilda den senare manteln hos det cylinderforrniga huset, genom upprullning bringas till en cylinderform och hålfibermembraner anordnas i och/ eller runt huset.

Beroende på vilka egenskaper det material, som skall upprullas, uppvisar i rumsprojektion, exempelvis om det är flexibelt eller förhållandevis styvt, om det är utformat i ett stycke och exempelvis innefattar skåror, vid vilka materialet är böjbart, eller icke innefattar sådana, eller om det består av ett flertal, företrädes- vis beträffande dimensionerna identiska delar, vilka exempelvis är förenade med varandra med gánärri (scharneringar) eller liknande element, kan tvärsektio- nen hos den därigenom erhållna cylindern vara cirkelformig eller månghörnig.

Husmaterialet kan vara utfört såsom flexibel matta, flexibelt gitter, matta med gängjärnsliknande delar etc. l den på detta sätt erhållna huscylindern kan även därefter de avsedda hålfibrerna införas i önskad anordning och i önskad pack- ningstäthet.

Enligt en ytterligare föredragen utföringsforrn av föreliggande uppfmning inne- fattar denna att på det för bildningen av huscylindern använda plana form- stycket ytterligare delar, i synnerhet segmenteringselement, är anbringade eller anbringas, vilka år lämpade att i den senare huscylindem i rummet åtskilja enskilda hålfiberknippen från varandra och/ eller att ge huscylindern ytterligare f- Ö F: V7 '7- [f gon. en o I 9.. . \_4' I (sr . 19 stabilitet. Dessa segmenteringselement kan exempelvis vara framställda i ett arbetssteg tillsammans med det för bildning av huscylindern använda materia- let, exempelvis i ett sprut- eller utförfarande. Detta innebär att det med seg- menteringselement försedda materialet, som skall upprullas till cylinderform, kan vara utformat i ett stycke. Segmenteringselementen kan emellertid även vara framställda separat och därefter påsatta (påstuckna) eller påknåppta (på- klipsade) eller fastsatta på liknande sätt på eller i husmaterialet på därför an- ordnade element, exempelvis utskott (nopper).

Därefter upprullas mantelmaterialet till en cylinder. Därvid kan mantelmateria- let upprullas på sådant sätt, att segmenteringselementen befinner sig på inner- ytan av cylindern, så att en hälñbermembran-modul enligt uppfinningen erhål- les, vars hus-innerrum genom segmenteringselementen är uppdelat i kammare.

Mantelmaterialet kan emellertid även upprullas på. sådant sätt, att segmente- ringselementen befinner sig på ytterytan av cylindern. I detta fall består emeller- tid i synnerhet även möjligheten att först sammanrulla cylinderrnaterialet och därefter utifrån på den på detta sätt bildade cylindern påklipsa eller på lämpligt sätt fastsätta segmenteringselementen.

Enligt en utföríngsform av förfarandet enligt uppfinningen kan hålfibrerna före upprullningen av huscylindern ifyllas i de genom de fastsatta segmenteringsele- menten förut bestämda mellanrummen eller kamrarna i önskad anordning och motsvarande den avsedda packningstätheten. Företrädesvis fixeras hålfibrema före upprullningen av huscylindern till segrnenteringselementen, varvid i syn- nerhet tunna nät, kabelbindorgan eller liknande element användas. I detta fall tillslutes och avtätas huscylindern efter upprullningen på vanligt sätt vid cylin- derändarna genom att fiberändarna på vanligt sätt fastgjutas. Enligt en annan utföringsform kan hålfibrema emellertid även efter upprullningen av huscylin- dern ifyllas i de genom segmenteringsavsnitten definierade karnrarna och fixeras i kamrarna på lämpligt sätt. Efter fyllning av den på detta sätt erhållna modulen med hålfiberknippena tillslutes och avtätas därefter huscylindern pä vanligt sätt vid cylinderändarna genom att fiberändarna på vanligt sätt fastutas. Därefter r' ra i' f” '* f! , 20 införes den med hålfibennembranknippena bestyckade modulen i en andra huscylinder, som företrädesvis är utformad såsom korg och stabiliseras därmed.

Ytterligare fördelaktiga utföringsforrner av uppfinningen framgår av under- kraven.

Uppfinningen beskrives närmare med följande figurer och exempel.

Figurerna visar: Figur 1 figur 2 ñgur 3 figur 4 figur 5 figur 6 på ett schematiskt sätt ett mellansteg vid framställningen av hålfiber- rnembran-modulen enligt uppfinningen, en utföiingsform av hålfibermembran-modulen enligt uppfinningen i perspektívvy och i tvärsektion samt en andra utföringsform i tvärsektion, en ytterligare utföringsforrn av en hålfiberrnembran-modul enligt uppfinningen i perspektivvy med olika utföringsexempel av segmen- teringselement, utföringsforrnen av hålfibennembran-modulen enligt uppfinningen från figur 3, fylld med hàlfiberknippen i perspektivvy, ett ytterligare utföringsexempel på hålfibermembran-modulen enligt uppfinningen, som utfördes av ådelståltråd, i dess avvecklade form och i tvärsektion, och ett ytterligare utföringsexempel på hålfibermembran-modulen enligt uppfinningen, uppbyggd på utföringsexemplet i figur 2 med segmen- teringselement som är kortare än modullängden, i perspektivvy.

Samma hänvisningsbeteckningar hänvisar till konstruktions- och / eller funktionslika anordningar eller element därav. 0 0 0 0000 0 0000 00 0 I |_f\f" F? "/ li] pd., , . .i .2 2. 2' 3 . 22.. nov u: o o' s c n u. 21 Figur 1 a) visar i schematisk form husmanteln eller väggen 1 hos en hålfiber- membran-modul 100 enligt uppfinningen, som genom upprullning kan bringas till den exempelvis på figur 2 a) visade, i tvårsektion sexkantiga formen av ett hus 3. Vid väggen 1 är på likformigt inbördes avstånd anordnade rätvinkliga segmenteringselement 5 med längden LS och höjden HS anbringade. Längden LS hos segmenteringselementen motsvarar längden LM hos huset 3. Höjden HS motsvarar ca 90 till 95 % av halva höjden av huset 3. I husmanteln 1 är med likforrnigt inbördes avstånd och alternerande med segmenteringselementen 5 försvagningslinjer 39 utformade, som underlätta omvikning av husmanteln 1 i den slutliga formen hos huset 3 och som i den slutgiltiga formen bildar kanter- na av det i tvärsektion sexkantiga huset 3 på figur 2.

På figur 1 b), c) och d) år olika utföringsformer av segmenteringselement 5 visade. Segmenteringselementen 5 innefattar vart och ett en rätvinklig ramdel 7, som omsluter passageytan (genomträdesytan) 9. Passageytan 9 uppdelas av de såsom balkar eller gitter utformade stabiliseringselementen 1 1 i mindre enskil- da ytor. Segmenteringselementen 5 uppvisar dessutom två vid en långssida vid ändarna utformade utskottsliknande fastsåttningselement 13, som tjänar till fastsåttning av segmenteringselementen 5 vid väggen 1. Fastsättningselementen 13 uppvisar två skänklar 35 och 37, som bildar en rät vinkel. Skånkeln 35 sitter på långsidan hos segmenteringselementet 5, under det att den andra skänkeln 37 är riktad bort från segrnenteringselementet 5.

Figur 1 a) uppvisar dessutom i schematisk form anordningen av hålfibrer 33 mellan två intill varandra belägna segmenteringselement 5 och hålñberknippet 17 i kammaren 21.

Figur 2 a) uppvisar i perspektivvy den i tvärsektion sedda sexkantiga formen hos huset 3. Utgående från den på figur 1 a) visade väggen 1 genomföres upp- rullningen av väggen 1 för framställningen av modulen 100 på det sättet att seg- menteringselementen 5 sträcker sig in i innerrummet 18 hos cylindern 3 och uppdelar denna i kammare 21. Höjden HS hos segmenteringselementet 5 mot- r- m ~- fw f; c o c Q o ø u ø o n n Q n ø n n Q nu 22 svarar ungefär halva höjden av huset 3 hos modulen enligt uppfinningen, så att vid den visade i tvärsnitt sedda sexkantiga formen med parvis två parallellt med varandra anordnade motliggande lika långa sidor 70 de centralt vinkelrätt mot sidorna 70 anordnade segmenteringselementen 5 nästan berör varandrai cen- trum av huset 3. Innerrummet eller packningsrummet 18 hos huset 3, dvs. innervolymen hos huset 3, uppdelas därför i det närmaste fullständigt i kamma- re. Visade är även fastsättningsmedlen 13 för fastsättning av segmenteringsele- menten 5 vid manteln hos huset 3. Tvärsektionen av modulen enligt uppfinnin- gen pä figur 2 a) visas på ñgur 2 c). Härav framgår tydligt att kanterna 41 hos de från husets inneryta 22 vända långsidorna hos segmenteringselementen 5 i det närmaste stöter samman i centrum av packningsrummet 18 och därigenom bildar från varandra eller i det närmaste från varandra avgränsade kammare 21. Dimensionerna hos segmenteringselementen kan därvid avpassas på sådant sätt, att alla kanter berör varandra eller i det närmaste berör varandra i mitten, varigenom de därefter, om så erfordras, med lämpliga element lätt kan fixeras till varandra för att öka stabiliteten hos hela modulen. Tvärsektionerna 2 b) och 2 c) visar ytterligare olika utföringsfonner av modulen 100. De båda utförings- formerna skiljer sig genom att i tvârsektionen 2 b) användes segmenteringsele- ment 5, som uppvisar vid den från innerytan 22 hos huset 3 vända kanten 41 av den från innerytan 22 vända långsidan av segmenteringselementet 5 anord- nade avståndshållare 29. Avståndshällarna 29 kan vara utförda såsom materi- alförstärkning av làngsidekanten 41 och segmenteringselementet 5. Den mot centrum av packningsrummet 18 vända långsidekanten 41 hos segmenterings- elementet 5 kan även uppvisa på båda sidor och rät vinkel en omböjning, för- stärkning, en fortsättning (Fortsatz) eller liknande. Avståndshällarna 29 hos segmenteringselementen 5 omsluter därvid över hela längden av huset 3 ett andra innerrum 31. I tvärsektion sett uppvisar avståndshållama 29 såsom förlängning av segmenteringselementet 5 en T-formig profil, varvid skänklarna 50, 51 hos detta T står ut i rät vinkel från segmenteringselementet 5, stöter emot skänkeln hos en intilliggande avståndshållare 29 och på detta sätt bildar ett i tvärsektion sett sexkantigt innerrum 31. Avståndshällarna 29 kan uppvisa här icke visade öppningar. l vissa kammare 21 visas lösa, intill varandra liggan- f-fïg* FWVIM] J. j' i n, 23 de hålfibrer 33. Vidare visas även frirummet (det fria utrymmet) 43 hos pack- ningsrummet 18.

Figur 3 a) visar i perspektiv en ytterligare utföringsform av en hålñbermembran- modul 100 enligt uppfinningen. Härvid visas ett cylindriskt hus 3, vars mantel 1 är genombruten av talrika perforeringar resp. öppningar 25. Segmenteringsele- menten 5 är anordnade på den utåt vända ytan av huset 3, exempelvis påstuck- na. Vidare visas även de såsom tvärstag utförda stabiliseringselementen 1 1 i segmenteringselementen 5. Slutligen visar ñgur 3 a) hållarringar 27, som är an- ordnade koncentriskt runt huset 3 och runt de radiellt utåt vända segrnente- ringselementen 5 samt är anordnade i kontakt med dessa och tjänar till fixering av här icke visade hålfibermembraner, som skall införas i kamrarna 2 1. Vidare visas packningsrummet 18, som inåt bildas genom ytterytan hos huset 3 och utåt av en tänkt, segmenteringselementen 5 omfattande och i kontakt med deras ytterkanter 60 stående samt förloppet av hållarringen 27 följande mantel- yta 47. Denna tänkta mantelyta 47 är anordnad koncentriskt på avståndet av höjden HS runt det inre huset 3.

Figurerna 3 b), 3 c) och 3 d) visar olika utföringsformer av enligt uppfinningen använda segmenteringselement 5, varvid figurerna 3 b) och 3 c) skiljer sig i fråga om antalet tvärstag 11 och antalet därigenom bildade enskilda passage- ytor 45. På 3 d) är såsom matris eller gitter utformade stabiliseringselement 11 visade.

Figur 4 visar i perspektiwy en liknande hålfiberrnembran-modul som den på figur 3 a). Här visas att i de enskilda kamrarna 21 är hålfiberrnembran-knippen 17 anordnade, vilkas längd är lika med längden av modulen 100. Även här defi- nierar sig packningsrummet 18 som den volym, som bildas mellan ytterytan hos huset 3 och innerytan hos den tänkta, segmenteringselementen 5 omfattande och vid deras ytterkanter 60 i kontakt stående mantelyta 47, vars förlopp år för- utbestämt genom förloppet av hållarringen 27. Den omslutande mantelytan 47 är den yta, som erhålles när de utåt vända längsgående kanterna 60 hos seg- menteringselementen 5 förenas med varandra runt omfånget av modulen 100, r-nf' fïvf? o a 0 o c o a n . - Q Q n n Q no 24 så att den omslutande mantelytan 47 år anordnad koncentriskt rumt det inre huset 3.

Figur 5 visar ett ytterligare utföringsexempel på modulen enligt uppfinningen, vilken är utförd av ådelståltråd. Vid denna utföringsform bildar ett segmente- ringselement och en del av mantelytan en fast med varandra förenad enhet, som är sammanbundna till varandra med öglor och sålunda är rörliga i förhållande till varandra, så att de i enlighet med den schematiska figuren 1 kan avvecklas liggande efter varandra i ett plan. Ytan hos segmenteringselementet lutar i en vinkel av ca 45 grader i förhållande till mantelytan. Figur 5 a) visar en avveck- ling av modulhuset, figur 5 b) visar tvârsektionen av den sammanvikta modu- len, utan de hålñbrer, som skall inläggas i kamrarna.

Figur 6 visar en variant av det på. ñgur 2 visade utföringsexemplet. Vid denna variant är segmenteringselementen endast så långa som tätningen (Pottung) och de är anordnade i mitten och vid båda ändarna av modulen.

Claims (32)

25 PATENTKRAV

1. Hålñbermembran-modul för filtrerings-, diafiltrerings- och dialysförfaranden, innefattande minst ett hus och ett flertal tubulâra (rörforrniga) hålfibermembraner med lika eller olika diametrar, vilka år anordnade i och/ eller runt huset i ett packningsrum parallella med varandra, kånnetecknad därav, att hål- ñbermembranema (33) år anordnade i modulen i form av minst ett knippe (17), varvid minst två hålfibermembrankrxippen är åtskilda från varandra med minst ett till manteln hos huset (3) anbringat segmenteringselernent (5) och volymför- hållandet av alla i packningsrummet (18) anordnade hålfibennembraner (33) till packningsrummet (18) år mindre än 20 %.

2. Hålfibermembran-modul enligt patentkrav 1, vari huset (3) uppvisar en cylinderform.

3. Hålfibermembran-modul enligt patentkrav 1 eller 2, varvid manteln hos huset (3) år försedd med öppningar (25).

4. Hålfiberrnembran-modul enligt patentkrav 3, varvid öppningar-na (25) i en plan projektion kan vara kvadrater, rektanglar, cirklar eller andra symmetriska eller asymmetriska former.

5. I-Iålñbermembran-modul enligt patentkrav 4, varvid öppningarna (25) uppvisar dimensioner av 3 till 20 mm.

6. Hålfiberrnembran-modul enligt patentkrav 3, varvid förhållandet mellan totala ytan hos öppningarna (25) till totala ytan hos husmanteln uppgår till ca 0,2 till ca 0,9. T-fïf” V? 'TV7 26

7. Hålfibermembran-modul enligt något av föregående patentkrav, varvid hålñbermembranerna (33) består av ett keramiskt och/ eller polymert material eller innehåller sådant i väsentlig andel.

8. Hålñberrnembran-modul enligt patentkrav 7, varvid hålfibermembranerna (33) tillsammans med stödstrukturen uppvisar en tjocklek av från ca 5 pm till ca 300 pm.

9. Hàlfibermembran-modul enligt patentkrav 7 eller 8, varvid hålfibermembra- nerna (33) uppvisar en innerdiameter av maximal 2 mm, i synnerhet 0,15 till 0,8 IIIIII.

10. Hålfiberrnembran-modul enligt något av föregående patentkrav, varvid hål- fibrerna i form av mattor med ett vitt fiberavstånd upprullas såsom knippe, varvid företrädesvis mindre än 10 fibrer per cm föreligger och varvid inom området för tâtningarna genom inlindnjng av konventionella distansmaterial (spacermaterial) fibrerna bringas till ett till packningstâtheten avpassat avstånd.

11. Hålfiberrnembran-modul enligt patentkrav 12, varvid minst ett segmenteringselement (5) består av en ramdel (7) med en genom ramdelen (7) omsluten fri passageyta (genomträdesyta) (9).

12. Hålfibermembran-modul enligt patentkrav 13, varvid den fria passageytan (9) hos ramdelen (7 ) år uppdelad med stabiliseringselement (11).

13. Hàlfibermembran-modul enligt patentkrav 13 eller 14, varvid den totala ytan hos stabiliseringselementen (l 1) beräknad på den av ramdelen (7) omslutna fria passageytan (9) uppgår till ca 2 % till ca 20 %. _ I.. F. _, n ... ... - _ °°,: . '-2 -ugg l: T J' E..::.:š : ::,:.,: :zqzuo .I oc! 27

14. Hålfibermembran-modul enligt något av patentkraven 13 till 15, varvid minst ett segmenteringselement (5) är anbringat på innerytan av huset (3) och uppdelar dess innerrum (18) i kammare (21).

15. Hålfibermembran-modul enligt något av patentkraven 12 till 16, varvid minst ett segmenteringselement (5) är anbringat på ytterytan av huset (3) och uppdelar det utanför ytterytan av manteln förefintliga rummet (18) i kammare (2 1).

16. Hålfibermembran-modul enligt patentkrav 17, varvid huset (3) med minst ett, på utsidan av manteln anbringat segmenteringselement (5) år anbringat i ett andra, burlikriande hus.

17. Hålñbermembran-modul enligt något av patentkraven 12 till 18, varvid längden av segmenteringselementen motsvarar längden av huset.

18. Hålfibermembran-modul enligt något av patentkraven 12 till 18, varvid segmenteringselementen år kortare än huset och är fördelade över längden av huset med motsvarande axiella mellanrum, varvid inom dessa axiella mellanrum över hela azimutvinkeln inom huset inget ytterligare segmenteringselement är anordnat.

19. Hålfibermembran-modul enligt något av patentkraven 12 till 18, varvid seg- menteringselementen är så långa som de vid ändarna anordnade tätningar (Pottungen) och är anordnade vid ändarna av huset, så att tåtningarna segmen- teras.

20. Hålfibermembran-modul enligt något av patentkraven 11 till 17, varvid hålfibermembraner (33) är anordnade i de med minst ett segmenteringselement (5) åstadkomna kamrarna (2 1). _ __, s I., ,. u nu o .II ° ,'. ...o :mf-K t; _, »1 :H-:g å: gš-:H _t.__: o IIII I' 28

21. Hålfiberrnembran-modul enligt patentkraven 22, varvid de i kamrarna (21) anordnade hålfiberrnembranerna (33) är fixerade till minst ett segmenterings- element (5).

22. Hålfibermembran-modul enligt patentkraven 23, varvid packningståtheten av alla hålfiberrnembraner (33) är mindre än 20 %.

23. Hålfibermembran-modul enligt något av föregående patentkrav, som uppvisar en husanslutning för till-ledning av en vätska i fibremas inre hos hålfiber- membranerna (33) och en husanslutning för bortledning av en vätska från fibrernas inre.

24. Hålfibermembran-modul enligt något av föregående patentkrav, varvid alla beståndsdelar är framställda av ett mot vattenång-sterilisering vid 12 1°C bestándigt material.

25. Förfarande för framställning av en hålfibermembran-modul enligt något av föregående patent, varvid ett, företrädesvis med öppningar försett, fonnstycke genom sammanrullning bringas till en husform, i synnerhet cylinderform, och hálfibermembranerna anordnas med en packningståthet av mindre än 20 % i och/ eller runt huset.

26. Förfarande enligt patentkrav 27, varvid före eller efter sammanrullningen av formstycket segmenteringselement anbringas med inbördes avstånd på form- stycket, eller varvid segmenteringselementen är fasta beståndsdelar av det sammanrullbara formstycket. 29

27. Förfarande enligt patentkrav 27 eller 28, varvid det plana materialet sam- manrullas på sådant sätt, att segmenteringselementen efter sammanrullningen av formstycket befinner sig på dettas inneryta.

28. Förfarande enligt patentkrav 27 eller 28, varvid formstycket sammanrullas på sådant sätt, att segmenteringselementen efter sammanrullningen av cylindern befinner sig på dennas ytteryta.

29. Förfarande enligt något av patentkraven 27 till 30, varvid före sammanrullnin- gen av formstycket minst ett hålfibermembran-knippe anordnas och eventuellt fixeras på formstycket, eventuellt i kammaren mellan två intill varandra belägna segmenteringselement.

30. Förfarande enligt något av patentkraven 27 till 31, varvid efter sammanrull- ningen av cylindern minst ett hålfibennembran-kriippe anordnas och eventuellt fixeras i huset, eventuellt i den av två intill varandra belågria segmenterings- element begränsade kammaren.

31. Förfarande enligt patentkrav 31 eller 32, varvid ändarna av hålfiber- membranerna fastgjutas och huset tâtas vid dess ändar.

32. För-farande enligt något av patentkraven 27 till 33, varvid huset införes i ett andra, i synnerhet burartat hus.