DE2638649A1

DE2638649A1 - Abscheidegeraet

Info

Publication number: DE2638649A1
Application number: DE19762638649
Authority: DE
Inventors: Ronald Gayler; John Roger Grover; Dennis Wood
Original assignee: UK Atomic Energy Authority
Current assignee: UK Atomic Energy Authority
Priority date: 1975-08-29
Filing date: 1976-08-27
Publication date: 1977-03-10
Also published as: NL7609518A; GB1498449A; JPS5230791A

Description

PATENTANWALT Fnedrich-E&ert^Str.

DIPLrING. ROLF BDRCtCHMJER

Telefon Ϊ027Τ1 331970 Telegramm-Anschrift: Patschub. Siegen

2 a MIS. 1378

76 027 Pu/s

United Kisragdo« Eroe:rgr iftotticnriifcy» Hit, Charles II Street, London SWIY 4PP /

Für diese Anwieldemig wird die Priorität aus der britischen Patentanmeldung IMr. 35722/75' vom 2S.Änjigiist 1975 beansprucht.

Äbscheidegerät

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Abscheiden von Bestandteilen aus einer Flüssigkeit, dessen Wirkungsweise darauf beruht, daß ein Bestandteil der Flüssigkeit durch eine halbdurchlässige Membran fließt« Derartige Abscheidegeräte werden beispielsweise dazu verwendet, um Lösungsmittel aus Lösungen durch ein Ultrafiltrationsverfahren; oder ein Umkehrosmoseverfahren abzuscheiden.

Bei dem Ultrafiltrationsverfahren wird die zu behandelnde

Flüssigkeit auf eine Oberfläche der halbdurchlässigen Membran

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bei Drücken zwischen 2,11 und 7,03 kp/crn [0,2-0,7FfNZm Ϊ geleitet, und die halbdurchlässige Membran wirkt als ein Sieb, welches den Durchtritt für Moleküle einer vorbestimmten Erenz- ^grÖBe ermöglicht, jedoch Moleküle,, deren Größe die Grenzgröße Überschreitet, zurückhält«

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Wenn hei einem natürlichen Dsmoseprozeß eine halbdurchlässige Membran zwischen einer Lösung und einem Lösungsmittel der Lösung angeordnet ist, findet eine Diffusion des Lösungsmittels durch die Membran in die Lösung statt und die Lösung wird dünner. Der Begriff -"osmotischer Druck" weist daraufhin, daß der auf die Lösung ausgeübte Druck gerade das Fließen des Lösungsmittels durch die Membran in die Lösung durch Osmose verhindert. Beim Umkehrosmoseverfahren wird ein Druck, der den "osmatlschen Druck" überschreitet, auf die Lösung ausgeübt, um den OsmoseprozeB zu unterbinden und zu bewirken, daß das Lösungsmittel in der Lösung durch die halbdurchlässige Membran zurückfließt in umgekehrter Richtung zu derjenigen, in welcher es beim Osmaseprozeß geflossen wäre. Auf diese Weise wird der Lösung daB Lösungsmittel entzogen, und die Lösung wird stärker konzentriert.

In den britischen Patentanmeldungen Nr. 499220/72 und 214Q9/73 wird ein Umkehrosmosegerät vorgeschlagen, welches eine halbdurchlässige Membrananordnung aufweist, die drehbar in einem Druckbehälter angeordnet ist, durch welchen die zu behandelnde Lösung unter hohem Druck strömt. Das Lösungsmittel, das die Membranen der Membrananordnung durchdringt, wird anschließend von Kanälen innerhalb der Membrananordnung gesammelt. Durch Drehung der Membrananordnung eines einzigen Gerätes kann ein größeres Rückgewinnungsverhältnis von Lösungsmittel zu Lösung erzielt werden als mit mehreren Geräten ähnlicher Größe, die nicht drehbare Membrananordnungen aufweisen. Außerdem kann jede Tendenz zur Ablagerung von Salzen auf den Membranen der Membrananordnung verringert werden, während zur gleichen Zeit die Geschwindigkeit der zugeführten Lösung Im Druckbehälter im Vergleich mit ähnlich bemessenen Geräten, die nicht rotierende Membrananordnungen aufweisen, erheblich reduziert werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgeschlagenen Abscheidegeräte hinsichtlich ihrer Leistung zu verbessern.

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Ausgehend von einem Abscheidegerät mit einem Druckbehälter, durch welchen eine zu behandelnde Flüssigkeit fließen kann, einer oder mehreren in dem Druckkessel angeordneten Baueinheiten, wobei jede Baueinheit wenigstens ein hohles, langgestrecktes, rohrf örmiges, halbdurchlässiges Membranglied umfaßt, dessen Inneres mit einem Auslaß für das Produkt verbunden ist, das durch das Membranglied bzw. die Membranglieder gelangt, wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das oder die Membranglieder aufgespult ist bzw. sind und eine oder meh'rere Schichten bildet bzw. bilden, die in einer Ebene liegen, die sich quer zum Zentrum der'Spule erstreckt.

Vorzugsweise umfaßt die oder jede Baueinheit eine durchgehende Länge des einen oder mehrerer Membränglieder, die in miteinander verbundenen Schichten aufgespult sind, die eine erste Schicht umfassen, die eine Spule bildet, deren Windungen sich radial nach außen erstrecken, -und eine zweite Schicht, die eine Spule mit Windungen bildet, die sich radial nach innen erstrecken.

Einem weiteren Merkmal der Erfindung zufolge ist das oder jedes Membranglied mit dem Produktauslaß verbunden, derart, daß das Innere des Membrangliedes oder der Membranglieder mit dem Produktauslaß über beide Enden des Membrangliedes in Verbindung steht. Wahlweise kann nur ein Ende des oder der Membranglieder mit dem Produktauslaß verbunden sein, und daß andere Ende kann verschlossen sein.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die oder jede Baueinheit ein Bündel von Membrangliedern auf, und das Bündel der Membranglieder ist zu einer Spule gebogen.

Vorteilhaft ist zwischen jeder Schicht der Spule oder der Spulen eine Umlenkplatte angeordnet, um den Flüssigkeitsstrom im Druckbehälter über die Membranglieder zu leiten. Die Umlenkplatte ist vorzugsweise an der oder jeder Baueinheit befestigt.

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Des weiteren sieht die Erfindung vor, daß die oder jede Baueinheit auf einer drehbaren Welle angeordnet ist, die durch eine Wand des Behälters nach außen ragt, und das Einrichtungen zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen der Baueinheit oder den Baueinheiten und dem Druckbehälter vorhanden sind.

Vorteilhaft kann die Einrichtung zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen der oder den Baueinheiten und dem Druckbehälter einen Antrieb umfassen, der die drehbare Welle um die Wellenachse in Drehung versetzt.

Eine weitere Möglichkeit der Relativbewegung besteht darin, daß die Baueinheit oder die Baueinheiten um die und/oder entlang der Drechachse in Schwingung versetzt-'Wird bzw. werden.

Wesentliche Merkmale der Erfindung sind schließlich noch darin zu sehen, daß die Drehachse der drehbaren Welle des Rotors vertikal verläuft und daß die drehbare Welle als Hohlwelle ausgebildet ist und den Produktauslaß bildet.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei· spiels zu entnehmen. Es zeigt

Fig. 1 das erfingunsgemäße Umkehrosmosegerät im Längsschnitt gemäß Linie I-I der Fig. 2 und

Fig. 2 eine Draufsicht des Gerätes nach Fig. 1 mit offenem Druckbehälter.

Das Umkehrosmosegerät nach den Fign. 1 und 2 weist einen Druckbehälter 10 mit einer Einlaßöffnung 11 und einer Auslaßöffnung 12 auf. Der Druckbehälter 10 enthält in seinem Boden

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eine Öffnung 13, in die ein Achslager und eine Rotationsdichtung 14 eingesetzt ist.

Innerhalb des'Druckbehälters 10 befindet sich ein Rotor 15. Der Rotor 15 umfaßt einen Rohrverteiler 16, der auf einer Hohlwelle 17 angebracht ist, die drehbar in dem Achslager und der " Rotationsdichtung 14 angeordnet ist. Däe Welle 17 erstreckt sich aus dem Druckbehälter 10 nach außen und wird durch einen elektrischen Motor 18 über Riemenscheiben 19,20, die jeweils mit einem Keil auf der Welle 17 und der Antriebswelle des Elektromotors 18 befestigt sind, und einen endlosen Riemen 21 angetrieben.

Der Rohrverteiler 16 besitzt eine Anzahl von Anschlußbuchsen 22,23, die durch vertikal untereinander in den Rohrverteiler gebohrte Löcher gebildet werden. Die Anschlußbuchsen 22,23 sind mit der zentralen Bohrung 25 der Hohlwelle 17 durch Bohrungen 24 verbunden, die durch den Rohrverteiler 16 gebohrt sind.

Im Druckbehälter 10 ist eine Anzahl von Bauteilgruppen 26 angeordnet, die jeweils eine Mehrzahl von elastischen, hohlen, stabförmigen, halbdurchlässigen Umkehrosmose-Membrangliedern 28 umfassen, die an beiden Enden offen sind. Die Membranglieder 28 sind vorzugsweise entsprechend den Membranen des britischen Patentes 1325494 ausgebildet. Jedes Membranglied 28 besitzt eine durchlässige Trägerschicht bzw. ein Substrat in Form einer Hülse, welche einen Stabkern überdeckt, und ein hohles, rohrförmiges, halbdurchlässiges Umkehrosmose-Membranglied ist auf der Trägerschicht aufgebracht«

Der Stabkern ist aus Kunststoff hergestellt, beispielsweise Polypropylen, und besitzt eine Anzahl von sich längs erstreckenden Nuten, die in seine Oberfläche eingeformt sind. Salzlösungim Druckbehälter 10 berührt die Außenseite der halbdurchlässigen Membran 28j und Wasser gelangt durch die halbdurchlässige Membran und die Trägerschicht bzw. das Substrat, um sich in den Nuten in dem Stabkern als Produktflüssigkeit zu sammeln.

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Ein Ende jeder Baueinheit 26 ist in jeweils eine Anschlußbuchse 22 eingesetzt, derart, daß das Innere der Umkehrosmose-Membran mit der Innenbohrung 25 der Welle 17 durch die Bohrungen 24 in Verbindung steht, die in den Rohrverteiler 16 gebohrt sind. Jede Baueinheit 26 ist zu einer doppelschichtigen flachen Spule gewunden, wobei jede Schicht der Spule in einer Ebene liegt, die sich senkrecht zur vertikalen Achse des Rohrverteilers 16 erstreckt. Das andere offende Ende jeder Baueinheit 26 ist in jeweils einer Anschlußbuchse 23 in dem Rohrverteiler 26 eingesetzt. Auf diese Weise weist jede Baueinheit 26 eine erste Schicht auf, die in sich gewunden ist und sich radial nach außen erstreckt, sowie eine zweite Schicht, die ebenfalls in sich gewunden ist und sich radial nach innen erstreckt.

Eine Umlenkplatte 29 ist zwischen jeder Schicht der Spulen jeder Baueinheit 26 angeordnet« Die Umlenkplatte 29 ist vorzugsweise am Rohrverteiler 16 befestigt.

Unter dem freien Ende der Hohlwelle 17 ist ein Sammelbehälter 3D eingebaut zum Auffangen des Produktes, das durch die halbdurchlässigen Umkehrosmose-Membranen 28 gelangt.

Bei Betrieb des Gerätes wird Salzlösung, die behandelt werden

soll, in das Innere des Druckbehälters 10 durch den Einlaß 11 bei

2 2 einem Druck in der Größenordnung von 35,15 kp/cm C3,5 MN/m ) eingeleitet und fließt aus dem Behälter 10 durch den Auslaß Die Rotoranordnung läuft ungefähr mit einer Drehzahl von 100 Umdrehungen pro Minute um. Reines Wasser gelangt durch die halbdurchlässigen Membranen 28 der Baueinheiten 26 und wird in dem Sammelbehälter 30 aufgefangen.

In Abänderung des beschriebenen Äusführungsbeispiels kann die Rotoranordnung 15 um ihre Achse 31 in Schwingung versetzt werden. Zusätzlich oder wahlweise besteht die Möglichkeit, die Rotoranordnung 15 längs der Achse 31 in Schwingungen zu verset

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Claims

76 027 Pü/s

"Patentansprüche

Μ) Abscheidegerät mit einem Druckbehälter, durch welchen eine zu behandelnde Flüssigkeit fließt, einer oder mehreren im Druckbehälter angeordneten Baueinheiten, wobei jede Baueinheit wenigstens ein hohles, langgestrecktes, rohrformiges, halbdurchlässiges Membranglied aufweist, dessen Inneres mit einem Auslaß für das Produkt verbunden ist, das das Membranglied oder die Membranglieder durchströmt, dadurch gekennzeichnet, daß das oder jedes Membranglied (26) zu einer Spule gewunden ist und eine oder mehrere Schichten bildet, die in einer Ebene liegen, die sich senkrecht zum Zentrum der Spule erstrecken,
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die oder jede Baueinheit [26) eine durchgehende Lange des einen oder mehrerer Membranglieder (28) aufweist, die zu miteinander verbundenen Schichten gewunden sind, die eine erste Schicht umfassen, die eine Spule mit Windungen bildet, die sich radial auswärts erstrecken, und eine zweite Schicht, die eine Spule bildet mit Windungen, die sich radial nach innen erstrecken.
3. Gerät nach- Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ende der oder jedes Membrangliedes (2B) mit dem Produktauslaß (25) verbunden ist, derart, daß das Innere des Membrangliedes oder der Membranglieder (2B) mit dem Produktauslaß (25) über beide Enden des Membrangliedes (28) in Verbindung steht.
4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende des oder jedes Membrangliedes (28) mit dem ProduktauslaB (25) verbunden ist und ein Ende verschlossen ist.

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5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die oder jede Baueinheit C26D ein Bündel aus Membrangliedern C2BD aufweist und daß das Bündel der Membranglieder (28) zu einer Spule gewunden ist.
B. Gerät nach einem der Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine zwischen jeder Schicht der Spule oder Spulen angeordnete Umlenkplatte (29), um den Flüssigkeitsstrom in dem Druckbehälter (10} über die Membranglieder (28) zu leiten.
7. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkplatte (29) an der oder jeder Baueinheit (26) befestigt ist.
8. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die oder jede Baueinheit (26) auf einer drehbaren

-Welle (17) angeordnet ist, die durch eine Wand des Behälters (10) nach außen ragt, und daß Einrichtungen vorgesehen sind, um eine Relativbewebung zwischen der Baueinheit oder den Baueinheiten (26) und dem Druckbehälter (10) zu erzeugen.
9. Gerät nach Anspruch B, gekennzeichnet durch einen Antrieb (18,19,20) zur Drehung der Welle (17) um die Wellenachse (31).
ίο. Gerät nach Anspruch B, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die die Baueinheit oder die Baueinheiten (26) um die und/oder entlang der Achse (31) der Welle (17) in Schwingung versetzt.
11. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (31) der Welle (17) senkrecht angeordnet ist.
12. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (17) als Hohlwelle ausgebildet ist und den Produktauslaß (25) bildet.

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