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WO2006012920A1 - Filtrationsmembran sowie verfahren zur herstellung derselben - Google Patents

Filtrationsmembran sowie verfahren zur herstellung derselben Download PDF

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WO2006012920A1
WO2006012920A1 PCT/EP2004/051654 EP2004051654W WO2006012920A1 WO 2006012920 A1 WO2006012920 A1 WO 2006012920A1 EP 2004051654 W EP2004051654 W EP 2004051654W WO 2006012920 A1 WO2006012920 A1 WO 2006012920A1
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WO
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filtration membrane
thickenings
filtration
membrane according
spinning
Prior art date
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Ceased
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PCT/EP2004/051654
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Inventor
Peter Berg
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Inge GmbH
Original Assignee
Inge GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Ceased legal-status Critical Current

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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/02—Hollow fibre modules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/06—Flat membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/08—Hollow fibre membranes
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/24—Formation of filaments, threads, or the like with a hollow structure; Spinnerette packs therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/14—Specific spacers
    • B01D2313/146—Specific spacers on the permeate side
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/23—Specific membrane protectors, e.g. sleeves or screens

Definitions

  • the invention relates to a filtration membrane for filtering liquid through a porous wall or from at least one longitudinal inner channel of the filtration membrane, which is provided for transporting the liquid to be filtered or the filtered liquid. Furthermore, the invention relates to a process for the preparation of filtration membranes and a special spinning head for this purpose.
  • Filtration modules are used primarily for filtering water contaminated by particles and suspended particles in water treatment. Filtration membranes can be subdivided into capillary membranes which have a substantially cylindrical shape and plate membranes which have a flat extension. Several Kapilar- or plate membranes are usually bundled or housed within a filtration module, which has at least one inlet and at least one outlet. Capillary membranes or plate membranes may be provided with a single bore or multiple bore. Filtration membranes are usually made to ensure the desired properties of a hollow fiber material and are usually produced by a so-called spinning process, which is known per se.
  • the invention includes the technical teaching that a plurality of mutually spaced apart in the axial direction thickenings are provided on the outer circumference of the filtration membrane to perform a spacer function.
  • An advantage of the solution according to the invention is that due to the thickening of each individual filtration membrane, it is given additional mechanical stability. During the filtration process, these thickenings lead to turbulent flows. This also results in a better purification of the filtration membrane. When air is blown in to generate greater gravitational forces, turbulence is also increased by the thickening. This way, the energy input into the system can be minimized. Since the thickenings are firmly connected to the filtration membrane, additional spacers are dispensable.
  • the active filtration layer can be arranged both inside, ie adjacent to the inner channel, or on the outer surface.
  • the porous material of the filtration membrane of the liquid to be filtered hardly opposes resistance.
  • the active filtration layer is arranged on the outside.
  • the filtration membrane ideally does not have a filtration layer.
  • the thickenings of porous, one-piece Materialanformungen so that the liquid to be filtered by the thickening no resistance is opposed. Accordingly, the thickenings preferably consist of the same material as the filtration membrane.
  • the filtration membranes according to the invention can also be produced particularly simply, namely during the spinning process.
  • the joining can be done for example by pressing or gluing or in another suitable manner.
  • the thickening of the filtration membranes can be applied during the spinning process according to three preferred methods:
  • the thickenings on the filtration membrane produced by the spinning head can be worked on via an immediately downstream, separate annular nozzle, specifically before the filtration membrane enters the subsequent coagulation process.
  • This variant has the advantage that conventional spinning heads can be retrofitted by such an annular nozzle in order to produce the filtration membrane according to the invention with the thickening without great equipment complexity. Due to the distance from the spinneret, a solidification occurs, so that the geometry is maintained during the molding.
  • the thickenings on the filtration membrane via a nozzle integrated in the spinning head, specifically before the filtration membrane enters the subsequent coagulation process.
  • Such an integrated spinning head is characterized by compactness and precision.
  • the filtration membrane is first precured before the thickenings are worked. To harden the thickening, the filtration membrane then passes through the second coagulation process.
  • the advantage of this method is that the filtration membrane itself is not affected by the attachment of the thickening in their dimensional stability in the respective contact areas.
  • a first ⁇ us operationsform a device for the production of filtration membranes with thickening 5 shows a second embodiment of an apparatus for producing filtration membranes with thickenings
  • FIG. 6 shows a spinning head with integrated annular nozzle as part of a device for the production of Kapilarmembranen with thickening
  • FIG. 7 shows a first embodiment of a plate membrane with thickenings
  • FIG. 8 shows a second embodiment of a plate membrane with thickenings
  • FIG. 9 shows a stack arrangement of plate membranes according to Fig.8.
  • a filtration membrane 1 designed as a capillary membrane for filtering liquid has a porous wall 2 (detail A).
  • the filtration membrane 1 further has a longitudinal inner channel 3 for transporting the liquid to be filtered or the filtered liquid. Adjacent to the inner channel 3, the filtration membrane 1 is provided with an active filtration layer 4.
  • a plurality of such filtration membrane 1 formed as a capillary membrane are combined in a bundle and housed within a jacket tube 5 to form a filtration module.
  • the conventional capillary membranes of the filtration module can be replaced by the capillary membranes according to the invention according to FIG. These are likewise filtration membranes 1 'formed in the manner of capillary membranes, which have a single internal channel 3. At the outer periphery 9 of each filtration membrane are several spaced from one another in the axial direction arranged thickenings 10, of which only a single example is shown here.
  • the filtration membrane 1 " which is likewise designed as a capillary membrane, is equipped with a plurality of internal channels 3a, 3b, etc.
  • an axially spaced arrangement of thickenings 10 is provided on the outer circumference 9 of the filtration membrane 1".
  • the thickenings 10 are always formed integrally on the filtration membrane 1 'or 1 "as porous material projections, which can be carried out in particular by the following suitable methods:
  • the thickenings 10 on the by a spinning head 11 - in a conventional manner - produced filtration membrane 1 via an immediately downstream, separate annular nozzle 12a worked. This is done here before the filtration membrane 1 enters the subsequent coagulation process for curing the same.
  • the application of the material for the thickenings 10 thus takes place immediately after the filtration membrane 1 forming hollow fiber has left the spinning head 11.
  • a defined amount of the membrane material by means of the annular nozzle 12 is applied to the hollow fiber - by means of a control unit not shown in pulses.
  • this passes through the coagulation process by covering a defined path by a coagulation liquid 13.
  • the thickenings 10 are applied to the filtration membrane 1 after the hollow fiber has already formed in the coagulation liquid 13. The thickenings 10 are thus worked on the filtration membrane 1 produced by the spinner 11 via a downstream, separate annular nozzle 12c.
  • the filtration membrane 1 is led out of the coagulation liquid 13 upwards at a suitable point, deflected by means of roller 14 and guided back into the coagulation liquid 13.
  • the thickening 10 is applied to the filtration membrane 1 through the annular nozzle 12c. Thereafter, the filtration membrane 1 passes through a second coagulation process.
  • the integrated annular nozzle 12b shown here can also be provided for working the thickenings 10 on the filtration membrane 1.
  • the annular nozzle 12b is integrated within the special spinning head 11 '. Otherwise, this spinner corresponds to 1 1 'the known spinning heads for performing a spinning process.
  • FIG. 7 shows a filtration membrane 1 '"in the form of a plate membrane, which is provided with equidistantly spaced-apart thickenings 10 on both sides, which give this filtration membrane a kind of wave structure.
  • Individual ribbed filtration membranes 1 "" can be stacked apart from each other as shown in Fig. 9 to form a filtration module in the illustrated arrangement.
  • the present invention is not limited to the preferred embodiments described above. On the contrary, modifications are also conceivable which fall within the scope of the following claims. So it is not mandatory that the individual thickenings 10 are integrally formed of porous material on the filtration membranes (Kapilar- or plate membranes). Rather, these may also consist of individual elements which are attached only by joining to the filtration membrane.

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Abstract

Filtrationsmembran (1) zum Filtern von Flüssigkeit durch eine poröse Wandung (2) hindurch von oder zu zumindest einem längs verlaufenden Innenkanal (3) zum Transport der zu filternden Flüssigkeit bzw. der gefilterten Flüssigkeit, wobei am Außenumfang (9) der Filtrationsmembran (1) mehrere voneinander in axialer Richtung beabstandet angeordnete Vordickungen (10) vorgesehen sind.

Description

Filtrationsmcmbran sowie Verfahren zur Herstellung derselben
Die Erfindung betrifft eine Filtrationsmembran zum Filtern von Flüssigkeit durch eine poröse Wandung hindurch von oder zu zumindest einem längsverlaufenden Innenkanal der Filtrationsmembran, welcher zum Transport der zu filternden Flüssigkeit bzw. der gefilterten Flüssigkeit vorgesehen ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Filtrationsmembranen sowie einen speziellen Spinnkopf hierfür. Filtrationsmodule kommen vornehmlich zum Filtern von durch Partikel und Schwebeteilchen verunreinigtem Wasser bei der Wasseraufbereitung zum Einsatz. Filtrationsmembranen lassen sich unterteilen in Kapilarmembranen, welche eine im Wesentlichen zylindrische Gestalt aufweisen und Plattenmembranen, welche eine flächige Erstreckung besitzen. Mehrere Kapilar- bzw. Plattenmembranen werden gewöhnlich gebündelt bzw. stapelartig innerhalb eines Filtrationsmoduls untergebracht, welches mindestens einen Zulauf und mindestens einen Ablauf aufweist. Kapilarmembranen oder Plattenmembranen können mit einem einzigen Innenkanal (single bore) oder mit mehreren Innenkanälen (multi bore) versehen sein. Filtrationsmembranen bestehen meist zur Gewährleistung der gewünschten Eigenschaften aus einem Hohlfasermaterial und werden gewöhnlich durch einen sogenannten Spinningprozess, welcher an sich bekannt ist, hergestellt.
Bei der parallelen Anordnung von mehreren Kapilar- oder Plattenmembranen innerhalb eines Filtrationsmoduls ist es strömungstechnisch von Nachteil, wenn diese sehr nahe aneinander liegen. Ist dies der Fall, ergeben sich hohe Druckverluste und damit eine schlechte Verteilung der Flüssigkeit im Filtrationsmodul, was zu einer schlechten Ausnutzung der im Filtrationsmodul insgesamt verfügbaren Membranfläche führt. Dies ist auch dann der Fall, wenn die Kapilarmembranen nicht innerhalb eines Filtrationsmoduls angeordnet sind, wie beispielsweise bei Systemen, bei denen die Kapilarmembranen ohne umschließenden Modulkörper in das aufzubereitende Fluid getaucht werden. Die treibende Kraft des Stofftransports ist dann ein Unterdruck, der innen an den Kapilarmembranen angelegt wird. Insbesondere bei dieser Anordnung kommt es durch den Unterdruck dazu, dass sich die Kapilarmembranen gegenseitig anziehen. Dasselbe gilt auch analog für Plattenmembranen.
Es ist bereits versucht worden, die Packungsdichte der Filtrationsmodule zu reduzieren, um die Probleme der Druckverteilung zu umgehen. Dadurch kommt es jedoch zu einem erhöhten Platzbedarf, der nicht erwünscht ist. Zur Minimierung des Druckverlustes bei parallel angeordneten Filtrationsmembranen werden diese in allgemein bekannter Weise in einzelnen Bündeln bzw. Segmenten angeordnet. Zwischen den Bündeln oder Segmenten sorgen dann separate Λbstandhalter für eine bessere Verteilung der umströmenden Flüssigkeit.
Aus der US 4,769,146 geht eine alternative Lösung hierzu hervor. Es wird vorgeschlagen, beim Zusammenbau des Filtrationsmoduls viele Partikel in das Mcmbranbündel einzubringen, die sich an den Kapilarmembranen anlagern, um so als Abstandhalter zu den jeweiligen Nachbar- Kapilarmembranen zu dienen. Ein Nachteil dieser Lösung ist jedoch, dass es innerhalb des Membranbündels zu einer ungleichmäßigen Verteilung der Partikel kommen kann. Um dies zu verhindern, sind aurwendige Zusatzmaßnahmen erforderlich. Im Extremfall können die beweglich gegenüber den Kapilarmembranen angeordneten Partikel auch zu Beschädigungen der empfindlichen Kapilarmembranen führen.
Aus der JP 2001334131 geht eine weitere Lösung hervor, bei der die Kapilarmembranen spiralförmig mit einem Faden umwickelt werden, um eine Λbstandshalter-Funktion zu realisieren. Nachteilig hierbei ist jedoch der Herstellungsaufwand, welcher mit der Umwicklung jeder einzelnen Kapilarmembran verbunden ist.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Filtrationsmembran der vorstehend beschriebenen Art dahingehend weiter zu verbessern, dass mit einfachen Mitteln eine optimale Verteilung der umströmenden Flüssigkeit, insbesondere bei einer Anordnung vieler Filtrationsmembranen innerhalb eines Filtrationsmoduls, gewährleistet wird.
Die Aufgabe wird ausgehend von einer Filtrationsmembran gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung - A -
wieder. Verfahrenstechnisch wird die Aufgabe durch Anspruch 9, 10 oder 11 gelöst. Ein Spinnkopf zur Ausführung des Herstellungsprozesses ist in Anspruch 12 angegeben.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass am Λußenumfang der Filtrationsmembran mehrere voneinander in Axialrichtung beanstandet angeordnet Verdickungen vorgesehen sind, um eine Abstandhalterfunktion auszuüben.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass durch die Verdickungen jeder einzelnen Filtrationsmembran dieser eine zusätzliche mechanische Stabilität verliehen wird. Während des Filtrationsprozesses kommt es durch diese Verdickungen zu turbulenten Strömungen. Hierdurch erfolgt auch eine bessere Λbreinigung der Filtrationsmembrane. Wenn Luft zur Erzeugung von größeren Schwerkräften eingeblasen wird, wird die Turbulenz auch hier durch die Verdickungen vergrößert. So kann schließlich der Energieeintrag in das System minimiert werden. Da die Verdickungen fest mit der Filtrationsmembran verbunden sind, sind zusätzliche Λbstandhalter entbehrlich.
Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, die Verdickungen äquidistant voneinander beabstandet oder in unregelmäßigen Abständen voneinander längs der Filtrationsmembran anzuordnen.
Da die erfindungsgemäßen Verdickungen die Filtereigenschaften der Filtrationsmembran nicht beeinträchtigen, kann die aktive Filtrationsschicht sowohl innen, also benachbart zum Innenkanal, oder an der Außenfläche angeordnet sein. Bei einer Filtration von innen nach außen, setzt das poröse Material der Filtrationsmembran der zu filtrierenden Flüssigkeit kaum Widerstand entgegen. Bei Filtration von außen nach innen, ist die aktive Filtrationsschicht außen angeordnet. Unterhalb der Verdickung weist die Filtrationsmembran dann idealerweise keine Filtrationsschicht auf. Vorzugsweise bestehen die Verdickungen aus porösen, einstückigen Materialanformungen, so dass der zu filtrierenden Flüssigkeit durch die Verdickungen kein Widerstand entgegengesetzt wird. Demnach bestehen die Verdickungen vorzugsweise aus dem gleichen Material wie die Filtrationsmembran. In dieser Λusführungsform lassen sich die erfindungsgemäßen Filtrationsmembrane auch besonders einfach, nämlich während des Spinningprozesses, herstellen. Alternativ hierzu ist es jedoch auch möglich, die Verdickungen aus einzelnen hülsenartigen Verdickungselementen herzustellen, welche dann durch Fügen an die Filtrationsmembran angebracht sind. Das Fügen kann beispielsweise durch Aufpressen oder Kleben oder in anderer geeigneter Weise erfolgen.
Verfahrenstechnisch kann das Anbringen der Verdickungen an den Filtrationsmembranen während des Spinningprozesses nach drei bevorzugten Verfahren erfolgen:
Zum Einen können die Verdickungen an der durch den Spinnkopf erzeugten Filtrationsmembran über eine unmittelbar nachgeschaltete, separate Ringdüse angearbeitet werden, und zwar bevor die Filtrationsmembran in den nachfolgenden Koagulationsprozess eintritt. Diese Variante hat den Vorteil, dass herkömmliche Spinnköpfe durch eine solche Ringdüse nachgerüstet werden können, um die erfindungsgemäße Filtrationsmembran mit den Verdickungen ohne großen anlagentechnischen Aufwand herzustellen. Durch den Abstand zur Spinndüse kommt es zu einer Verfestigung, so dass die Geometrie bei der Anformung erhalten bleibt.
Alternativ hierzu ist es auch möglich, die Verdickungen an der Filtrationsmembran über eine im Spinnkopf integrierte Düse anzuarbeiten, und zwar bevor die Filtrationsmembran in den nachfolgenden Koagulationsprozess eintritt. Ein derart integrierter Spinnkopf zeichnet sich durch Kompaktheit und Präzision aus. Weiterhin ist es auch möglich, die Verdickungen an der durch den Spinnkopf erzeugten Filtrationsmembran über eine nachgeschaltete, separate Ringdüse anzuarbeiten, und zwar nachdem die Filtrationsmembran in den nachfolgenden Koagulationsprozess bereits eingetreten ist, wobei nach dem Anarbeiten der Verdickungen die Filtrationsmembran einen zweiten Koagulationsprozess durchläuft. Hierbei wird im ersten Abschnitt die Filtrationsmembran zunächst einmal vorgehärtet, ehe die Verdickungen angearbeitet werden. Zum Härten der Verdickungen durchläuft die Filtrationsmembran dann den zweiten Koagulationsprozess. Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die Filtrationsmembran selbst durch das Anbringen der Verdickungen nicht in ihrer Formstabilität in den jeweiligen Berührungsbereichen beeinträchtigt wird.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen sind in Unteransprüchen angegeben oder werden nachfolgend gemeinsam bei der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
Fig.l ein Filtrationsmodul mit einem Bündel von Kapilarmembranen des Standes der Technik,
Fig.2 eine Kapilarmembran mit außenradialen Verdickungen und einem einzigen Innenkanal (single bore),
Fig.3 eine Kapilarmembran mit außenradialen Verdickungen und mehreren Innenkanälen (multi bore),
Fig.4 eine erste Λusführungsform einer Vorrichtung zur Herstellung von Filtrationsmembranen mit Verdickungen Fig.5 eine zweite Λusführungsform einer Vorrichtung zur Herstellung von Filtrationsmembranen mit Verdickungen,
Fig.6 ein Spinnkopf mit integrierter Ringdüse als Bestandteil einer Vorrichtung zur Herstellung von Kapilarmembranen mit Verdickungen,
Fig.7 eine erste Ausfiihrungsform einer Plattenmembrane mit Verdickungen,
Fig.8 eine zweite Λusführungsform einer Plattenmembran mit Verdickungen, und
Fig.9 eine Stapelanordnung von Plattenmembranen nach Fig.8.
Gemäß des Standes der Technik nach Fig.l weist eine hier als Kapilarmembran ausgebildete Filtrationsmembran 1 zum Filtern von Flüssigkeit eine poröse Wandung 2 auf (Detail A). Die Filtrationsmembran 1 besitzt weiterhin einen längsverlaufenden Innenkanal 3 zum Transport der zu filternden Flüssigkeit bzw. der gefilterten Flüssigkeit. Benachbart zum Innenkanal 3 ist die Filtrationsmembran 1 mit einer aktiven Filtrationsschicht 4 versehen. Gemäß Detail B sind mehrere derartige als Kapilarmembran ausgebildete Filtrationsmembrane 1 in einem Bündel zusammengefasst und innerhalb eines Mantelrohres 5 zu einem Filtrationsmodul untergebracht. Außen am Mantelrohr 5 ist ein Zulaufanschluss 6 für die zu filternde Flüssigkeit, ein erster Λblaufanschluss 7 für das herausgefilterte Partikel- und Schwebeteilchen enthaltende Konzentrat sowie ein zweiter Λblaufanschluss 8 zum Abziehen des Filtrats angeordnet.
Die herkömmlichen Kapilarmembranen des Filtrationsmoduls lässt sich ersetzen durch die erfϊndungsgemäßen Kapilarmembranen gemäß Fig.2. Hierbei handelt es sich ebenfalls um nach Art von Kapilarmembranen gebildete Filtrationsmembranen 1', welche einen einzigen Innenkanal 3 aufweisen. Am Λußenumfang 9 jeder Filtrationsmembran sind mehrere voneinander in axialer Richtung beabstandet angeordnete Verdickungen 10 vorgesehen, von welchen hier nur eine einzige exemplarisch dargestellt ist.
Im Unterschied hierzu ist die ebenfalls als Kapilarmembran ausgebildete Filtrationsmembran 1" nach Fig.3 mit mehreren Innenkanälen 3 a, 3b, usw. ausgestattet. Auch hier ist am Λußenumfang 9 der Filtrationsmembran 1" eine axial beabstandete Anordnung von Verdickungen 10 vorgesehen.
Die Verdickungen 10 sind bei diesen Ausführungsformen stets als poröse Materialanformungen einstückig an der Filtrationsmembran 1' bzw. 1" ausgebildet, was insbesondere nach folgenden geeigneten Verfahren ausführbar ist:
Gemäß Fig.4 werden die Verdickungen 10 an der durch einen Spinnkopf 11 - in an sich bekannter Weise - erzeugten Filtrationsmembran 1 über eine unmittelbar nachgeschaltete, separate Ringdüse 12a angearbeitet. Dies erfolgt hier bevor die Filtrationsmembran 1 in den nachfolgenden Koagulationsprozess zum Härten derselben eintritt. Das Auftragen des Materials für die Verdickungen 10 erfolgt also unmittelbar nachdem die die Filtrationsmembran 1 bildende Hohlfaser den Spinnkopf 11 verlassen hat. Hierzu wird - mittels einer nicht weiter dargestellten - Steuereinheit impulsartig eine definierte Menge des Membranwerkstoffs mittels der Ringdüse 12 auf die Hohlfaser aufgebracht. Zur Ausbildung der porösen Struktur durchläuft diese dann den Koagulationsprozess durch Zurücklegen eines definierten Weges durch eine Koagulationsflüssigkeit 13. Hierbei wird ein Teil des Lösungsmittels in der Filtrationsmembran ausgetauscht, wodurch die gewünschte poröse Struktur entsteht. Dieser Prozess kann steuerungstechnisch derart betrieben werden, das die Λuftragung des Membranmaterials, das die Verdickungen 10 bildet, in unterschiedlichen Höhen erfolgt, um den Innenkanal 3 der Filtrationsmembran 1 von der Λuftragung nicht zu beeinflussen. Gemäß des aus der Fig.5 ersichtlichen Verfahrens erfolgt die Λuftragung der Verdickungen 10 an der Filtrationsmembran 1 nachdem die Hohlfaser sich bereits in der Koagulationsflüssigkeit 13 ausgebildet hat. Die Verdickungen 10 werden also an der durch den Spinnkopf 11 erzeugten Filtrationsmembran 1 über eine nachgeschaltete, separate Ringdüse 12c angearbeitet. Hierzu wird an geeigneter Stelle die Filtrationsmembran 1 aus der Koagulationsflüssigkeit 13 nach oben herausgeführt, mittels Rolle 14 umgelenkt und wieder in die Koagulationsflüssigkeit 13 hineingeführt. Vor der Wiedereinführung erfolgt durch die Ringdüse 12c das Anarbeiten der Verdickung 10 an der Filtrationsmembran 1. Danach durchläuft die Filtrationsmembran 1 einen zweiten Koagulationsprozess.
Gemäß Fig.6 kann zum Anarbeiten der Verdickungen 10 an der Filtrationsmembran 1 auch die hier dargestellte integrierte Ringdüse 12b vorgesehen werden. Dabei ist die Ringdüse 12b innerhalb des speziellen Spinnkopfes 11' integriert. Ansonsten entspricht dieser Spinnkopf 1 1' den an sich bekannten Spinnköpfen zur Durchführung eines Spinningprozesses.
In der Fig.7 ist eine Filtrationsmembran 1'" in Form einer Plattenmembran dargestellt, die mit äquidistant zueinander beabstandet angeordneten Verdickungen 10 beidseitig versehen ist, welche dieser Filtrationsmembran eine Art Wellenstruktur verleihen.
In der Λusführungsform gemäß Fig.8 ist die ebenfalls nach Art einer Plattenmembran ausgebildete Filtrationsmembran 1"" mit einzelnen äquidistant voneinander beabstandet angeordneten beidseitigen Verdickungen 10 versehen, welche dieser Filtrationsmembran 1"" eine Art Rippenform verleihen.
Einzelne rippenfÖrmige Filtrationsmembranen 1"" lassen sich gemäß Fig.9 beabstandet voneinander stapeln, um in der dargestellten Anordnung ein Filtrationsmodul zu bilden. Die vorliegende Erfindung ist nicht beschränkt auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Λusführungsformen. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche dem Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche unterfallen. So ist es nicht zwingend, dass die einzelnen Verdickungen 10 einstückig aus porösem Werkstoff an den Filtrationsmembranen (Kapilar- oder Plattenmembranen) angeformt sind. Diese können vielmehr auch aus einzelnen Elementen bestehen, welche erst durch Fügen an die Filtrationsmembran angebracht sind.
B e z u g s z c i c h c n l i s t c
1 Filtrationsmembran
2 Wandung
3 Innenkanal
4 aktive Filtrationsschicht
5 Mantelrohr
6 Zulaufanschluss
7 erster Λblaufanschluss
8 zweiter Ablaufanschluss
9 Λußenumfang
10 Verdickung
11 Spinnkopf
12 Ringdüse
13 Koagulationsflüssigkeit
14 Rolle

Claims

A n s p r ü c h e
1. Filtrationsmembran (1 ) zum Filtern von Flüssigkeit durch eine poröse Wandung (2) hindurch von oder zu zumindest einem längs verlaufenden Innenkanal (3) zum Transport der zu filternden Flüssigkeit bzw. der gefilterten Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass am Λußenumfang (9) der Filtrationsmembran (1) mehrere voneinander in axialer
Richtung beabstandet angeordnete Verdickungen (10) vorgesehen sind.
2. Filtrationsmembran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdickungen (10) äquidistant voneinander beabstandet angeordnet sind (Fig. 9).
3. Filtrationsmembran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdickungen (10) in unregelmäßigen Abständen voneinander beabstandet angeordnet sind.
4. Filtrationsmembran nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese nach Art einer Kapilarmembran (Fig. 2 oder 3) oder nach Art einer Plattenmembran (Fig. 7 oder 8) ausgebildet ist.
5. Filtrationsmembran nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Filtrationsschicht (4) mit relativ kleinen Poren gegenüber dem restlichen Querschnitt innen, also benachbart zum Innenkanal (3), oder außen angeordnet ist.
6. Filtrationsmembran nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdickungen (10) aus porösen, einstückigen Materialanformungen bestehen.
7. Filtrationsmembran nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdickungen (10) aus einzelnen hülsenartigen Verdickungselementen bestehen, die durch Fügen an der Filtrationsmembran (1) angebracht sind.
8. Filtrationsmembran nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Fügen durch Aufpressen und/oder Kleben erfolgt.
9. Verfahren zur Herstellung einer Filtrationsmembran nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 6 mittels Spinningprozess, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdickungen (10) an der durch einen Spinnkopf (11) erzeugten Filtrationsmembran (1) über eine unmittelbar nachgeschaltete, separate Ringdüse (12a) angearbeitet werden, und zwar bevor die Filtrationsmembran (1) in den nachfolgenden Koagulationsprozess eintritt (Fig. 4).
10. Verfahren zur Herstellung einer Filtrationsmembran nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 6 mittels Spinningprozess, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdickungen (10) an der durch einen Spinnkopf (11 ') erzeugten Filtrationsmembran (1) über eine im Spinnkopf (H') integrierte Ringdüse (12b) angearbeitet werden, und zwar bevor die Filtrationsmembran (1) in den nachfolgenden Koagulationsprozess eintritt.
11. Verfahren zur Herstellung einer Filtrationsmembran nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 6 mittels Spinningprozess, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdickungen (10) an der durch einen Spinnkopf (11) erzeugten Filtrationsmembran (1) über eine nachgeschaltete, separate Ringdüse (12c) angearbeitet werden, und zwar nachdem die Filtrationsmembran (1) in den nachfolgenden Koagulationsprozess eintritt, wobei nach dem Anarbeiten der Verdickungen (10) die Filtrationsmembran (1) einen zweiten Koagulationsprozess durchläuft (Fig. 5).
12. Spinnkopf zur Ausführung eines Spinningprozesses für die Herstellung einer Filtrationsmembran nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Anarbeitung der Verdickungen (10) an der Filtrationsmembran (1) integrierte
Ringdüse (12b) vorgesehen ist (Fig. 6).
PCT/EP2004/051654 2004-07-29 2004-07-29 Filtrationsmembran sowie verfahren zur herstellung derselben Ceased WO2006012920A1 (de)

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