DE1517918A1

DE1517918A1 - Vorrichtung zur Gewinnung eines Nutzproduktes und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE1517918A1
Application number: DE19661517918
Authority: DE
Inventors: Ulrich Merten
Original assignee: Gulf General Atomic Inc
Current assignee: Gulf General Atomic Inc
Priority date: 1965-06-11
Filing date: 1966-06-10
Publication date: 1970-03-05
Also published as: GB1120059A; US3386583A; DE1517918B2; DE1517918C3

Description

, Dr. Ing. A.Weickmann, D1PL.-ING. H.Weickmann Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Patentanwälte 1 5 1 7Q 1

S MÖNCHEN 27, mohlstrasje 22, rufnummer 413*21/22

OEMEIULL DYNAMICS CORPORATION

One Rockefeller Plaza, New York, K.Y.USA

^ zur iiewiniiun^ einos ITutzproduktes und Verfahren zur ihrer Herstellung

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Reinigungsvorrichtungen und betrifft inabesondere eine verbesserte Vorrichtung zur Heinigung oder zur Anreicherung eines gewünschten Produktes und ein Herstellungsverfahren für eine solche Vorrichtung. Die erfindungageuaäße Vorrichtung

bietet zahlreiche Anv/endungamöglichkeiten auf mannigfachen. Gebieten und eignet sioh vorzüglich für die Entaalzung von Brackwasser oder Meerwasser.

Die rasoh aunehnjende Verknappung an Süßwasserreserven maoht die Nachfrage nach einer leistungsfähigen Vorrichtung zur Entsalzung von ^rack,asser oder Meerwasser

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.iriii^lic:.. -^o .. .t:.-ien bereita sa:.xreic:.e Wr^aco .: ·:· ^r.;-salzu:i_b von iUD..y;' :ni L ",-.^c^eiuio.:. -rfoi uuie^n.....jae... oo siu'I uois;.iiii3'.7eije .vi.ua::.j;i'/ei'fv.i'.r·-- : ./e/e.. ie:· relativ x.ohe.i u:ii''-ilxe::i'-·:: :.ü^uer: :iijht ul"-jöM-jJ.i. v^;;.'v.'e:i: cur. Λ'..·ί; uei-Ί ^leiohe:. Jr'-tni oiuu vers^.:iede::e, .«ie ji.....-v..j-..r:-.:.luii.· iae Jeu Li j. j.a tioiio.'&rü ^e Γ'.'.ι* άΐί; »t-eit. i. "άπ.·.; ν ^ π ./as^er artliai. hi':;:: v-jruretuar. λ.;;·:. ei-:-i:";i-: jcj..o .^ίηί_<:^: verf ai.re.-i, ai^r3 ^i^-- I..uu ...;oa.c:.uüu;._, \.rLyi-^;i, ii ib&i: £;,ci. P all.je::.ciiü u-.. unrationell r.vie^eu, v.'Qi.i. ;..ar. ve rau ο nt

hat, solche; Vörfuxiren im komi:isrzielle·!* .is2::"-i"L. ..u ce-

oi'i'io-.cuiijo;., iifc c-:-i. :;es Iriiiwi-i. ü j-ir J los b^-

_M üinJ Ό-ijx.er „ie^üj;. eri'o.. _;reior., -.v. ji& zur Yi'ascerreinijun^ in jrc'ie.,. Maßstab -iu^ ^ρ-(,δ: .jLi.i. Iu einer i-chv/ebenden U3-An...eldung 3er..!o. -VI^ tül, fei:._t;ereicx-ΐ a.ii 21. Dezü^iber 1964 voa ^leici.en A;—oj.Ier, v.ird ein besonders brauchbares Verfahren und 'ierll ^ <:ur ^ev.'innuri von ^ereinijte.. V/aaser au;: ^e-sx-.vaj^t-:· unu ujuererdeits zur Anreicherung äinea Ι/.ϊ^ζ^Γϋ-Ι'ακτοί. ;ai - :ü.lfe einer ueuarti^en Arr.vendun^ dey Prinzi^.s 1αι· umgekehrten oder KUcklaux-Osmose geschrieben. In eixien 'ierät dieser Art war eine relativ billige Lleinbrananordnung vorgesehexi, die eine Uuhüllun_ö- aus zwei ^eiubranblättern, ^etrennt durch äue Unterlage, aufv/ies. Die Umhüllung hatte eine vorgegebene Länge und war apiralig um einen hohldorn gewunden. Liese Anordnung ist recht brauchbar.

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Das nc. der n. :.re der vorxie^endeu ilrxiiriunj iionstruierte Jerüt benutz;, eine no cn weiter vereinfachte und kostei;s].'areiide x'ora der lneiüura'i-.'.jiordnung.

Der -^rf i:id aa^; li'.\;t die Aufgabe zugrunde, eine veruG-aerte Vorr: c-htu.v zur ^eini ;un \~z:;. jur _Λ,./.;ΐο ο-rua_. von l^uü, en, die aus eine;.; _oelücten üu·.'.. in ^!iie^;

ein **erütuilun_c t;vtrfuj.ro:i

für eine solche vorrichtung zu

r üI--;:L die iirxinauiL; ein verueuijoi'tes 'erf-x:- rc, und ueriit i:ur aev/ini.un^; von ^ereini^; „e.:. «Va^jei· uus mit :J.ife der ilüCivluufosiiiCse vor. -Uat; ergs^einä ?e Verfahren und ierüt soll auch zar jev:in:;un_ü von cjereinig te.τ. -Vadser auj Braciovaoaez¹ oder ...eorvviSHor tseeiünet ueia. vln üoII i'ex'ner mit ^ilfe der iiacklauf-Osiflooe eine lio^ia.^.;, ueütehend auü eiiiem gtelöüttn otofi" in eineia Lüjunjtniittei, anreichern können, hierzu soll gemäß dei' Erfindung eine vereinfachte Ivlembrananordnung dienou, die sich bequei.· herateilen und jiit wenij Aufwand und geringen kuöten austauschen läßt.

Vifeitere Einzelheiten der i^rfinduiit, geheü aus der nachfolgenden Beschreibung an Hand der beigefügten Zeichnungen hervor. Es zeigern

Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsxor.^ einer Reinigungsvorrichtung mit einer nach der Lehre der irfindung ausgebildeten ^embrananordnun^ in perspektivischer Ansicht, wobei einige Teile weggebrochen sind;

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Fig. 2 eine Ansicht von oben auf das kewbrangebilde im Anfangsstadium der Fertigung einer erfindungsgemäßen Membrananordnungj

Fig. 3 das Liembrangebilde der Fig. 2 in perspektivischer Ansicht, die gewisse Konstruktionseinzelheiten besser erkennen läßt.

Die Erfindung schafft eine rationell herstellbare Vorrichtung zur Gewinnung gereinigten V/assers aus Brackwasser oder Meerwasser in beträchtlichen Liengen, die sich im kommerziellen Maßstab einsetzen läßt. Die Vorrichtung benutzt eine Erscheinung, die gemeinhin als umgekehrte Osmose oder Hücklaufosmose bekannt ist.

Der Vorgang der Osmose kann in groben Zügen ausgedrückt werden als die Diffusion, die durch eine halbdurohlässige Membran vor sich geht, welche zwei Lösungen ungleicher Konzentration trennt, und die bestrebt ist, die Konzentration der gelösten Stoffe in beiden Lösungen auszugleichen. Eine ideale habldurchlässige Membran hat eine bestimmte Durchlässigkeit für die eine Komponente einer Lösung, beispielsweise für das Lösungsmittel, während sie zugleich für die andere Komponente der Lösung, beispielsweise den gelösten Stoff, vollkommen durchlässig ist.

Bekanntlich diffunidert bei einem typischen Osmosevorgang z.3. reines Wasser aus einer ersten Lösung

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geringerer Konzentration durch eine halbdurchlässig Membran in eine zweite Lösung, die eine höhere Konzentration des gelösten Stoffes hat. Wenn diese zweite Lösung einem höheren hydraulischen Druck ausgesetzt wird, als in der ersten Lösung herrscht, wird die Diffusion des reinen Wassers durch die Membran in die zweite Lösung gehemmt. Derjenige Druck, bei dem die Diffusion in die zweite Lösung praktisch unterbrochen wird, ist der osiaotische Druck. V/enn der auf die aweite Lösung wirkende hydrau- *

lische Druck relativ zur ersten Lösung noch weiter erhöht wird, so daß der osmotisohe Druck der zweiten Lösung überschritten wird, tritt umgekehrte Osmose oder Rücklauf-Osiiioae ein, d.h. V/asser aus der zweiten Lösung diffundiert durch die Membran in die erste Lösung.

Der Druck, bei dem diese umgekehrte oder Rücklauf-Osmose stattfindet, hängt allgemein von der Zusammensetzung der speziellen Lösungen auf beiden Seiten der halbdurchlässigen Membran ab. -^ie entsprechenden Daten *

können einschlägigen Handbüchern entnommen werden, tienn auf der einen Seite einer geeigneten halbdurchlässigen Membran Meerwasser vorhanden ist, während sich auf der aideren Seite der Membran eine Lösung von relativ reinem Wasser befindet, findet Rücklauf-Osmose statt, wenn ein hydraulischer Druok von annähernd 26,3 ata (375 lb/Quadratzoll) an das Heerwasser angelegt wird. Sohafft man eine Membrananordnung mit einer großen Gesamtoberfläche

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und sieht geeignete Mittel zur Ansammlung des gereinigten Wassers vor, so lassen sich relativ _öroi3e luungen von keerv/asser oder anderen derartigen Lösungen in kommerziellen Maßstab auf rationelle Weise reinigen.

In Pig. 1 der Zeichnungen iüt eine ϊ/aisserreinigungsvorrichtung 1ü gezeigt, die eine -iemorananordnung 1-, einen druckfesten behälter 18 zur Aufnahme der «lernbrananordnung, und eine.-- Auslaß 22 für das liutswasser aufweist. Die Konstruktion der Llembrananordnung 14 ist eingehender in Jen Fig. 2 und 3 veranschaulicht.

Die Iilembrananordnung 14 umschließt einen zentralen Hohldorn 26, der auch als Samuel ge fuß oder Ivohr für die llutzwasserableitung diene, jäin Liö^brangobiUe ^c, das mehrere sich radialv/ärts erstreckende Lampen ^9 ^u^;.eiüt, ist rings um den hohldorn 26 angeordnet; die uappen 29 werden spiralig um den Hohldorn 26 gewunden, so dau ein Wickelkörper entsteht, bevor die iueinorananordnung 14 in den Behälter 18 gebracht virä.

"eiiibrangebilde 28 bo3^J.6L" a^-;c ;.·,;ίυ1:. : I υ rl :'..·- Bd>iA«n tints Zwischenlagematerials 30, einer halbdurchlässigen LIembran 34 und eines Unterlageaaterials Bei der Fertigung einer iiembrananordnung nach der lehre der Erfindung kommt ein L'einbrangebilde 28 zustande, das mehrfach gefaltet v/ird, so daß eine Anzahl von Lappen entsteht; dadurch wird eine relativ große liembranoberfläche dargeboten, durch die das Nutzwasser diffundieren

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kann. Du jeder Lappen 29 relativ kurz ist, wird die Strecke, durch die daa ITutzwasser flie3t, inöglicht verkürzt, so da3 auch der Druckabfall klein gehalten v/erden kann.

Vorzugsweise hat die halbdurchlässig IJembran 34, die in dem mehrfach gefalteten ^eiabrangebilde 2b enthalten ist, die i'orui einer relativ dUnnen Bahn aus einem Material, daa bekannte Durchlässigkeitseigenschaften hat. V/enn eine Entsalzung beabsichti. t ist, ist es vorteilhaft, :ie membran aus einem Ütofx herzustellen, der Salz in hohem I.a3e zurückweist. Ein Beispiel eines derartigen Materials, das sich für diese Zwecke als besonders vorteilhaft erwiesen hat, ist Zelluloseacetat, wie dies in den US-Patentschriften 3 133 132 und 3 133 137 von Loeb u.a. beschrieben ist. Für manche Falle lassen sich :.uch zahlreiche andere Materialien, ^verwenden, die ebenfalls Salz gut abweisen; jedoch muß man mit niedrigeren Strömungsgeschwindigkeiten des Nutzwassers rechnen.

Das Unterlagematerial 38 besteht vorzugsweise aus einem relativ billigen »/erkßtoff, der ausreichend gute Porosität hat, um das Ifutzwasser ungehindert durch ihn strömen zu lassen. Außerdem muß das Unterlagematerial 38 in der Lage sein, den angelegten Drucken standzuhalten, ohne zusammenzufallen oder übermäßig zu kriechen. Weiter soll das Unterlagematerial 38 vorzugsweise ausreichend biegsam sein, um sich von Vorratsrollen abziehen, zu-

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samiaenfallen und zu dem r/icKelköiv er winden ^u lassen, ouixQ dacei zu reißen, weil es für eine wirksame Funktion üiö/jlichst in einer ununterbrochenen Bahn erhalten bleiben soll.

Llanci.e I.Ia"jerialie;i backen zusagen, wenn sie einem relativ x.oLe.: Drusi: ausgesetzt werden, .,;ii dies setzt ihre Porosit χ herab. Die.ier Umstand sollte bei der Auswahl eines z/.ec:-:mu3iv-en Unterla^ematerials erwogen weraen. Grravhiu^eU;; ist ein ''erkjuofi, der für gewisse Fälle als Ünterlagematerial in Betracht zu ziehen ist, jedoch iot es normalerweise zu teuer. Auen einige Arten von Grlasfilz koia^en in i'rage und ;.aben sich in manchen Fällen als zweckiuä3i_o erwiesen, .reiter wurden Siliziuukurbid^rieß oder oandpartikel in der richti :en Größe, wobei die Körnchen ir. einem zweckmäliigen Binder zusammen gehalten waren, auf einem Blatx aus Kunststoff-Filz aufgebracht und zeigten sich so für gewisse Zwecke als brauchbar.

Wenn man Drucke bis höchstens 35 at voraussetzen Kann, kenne;, aanni.jfache Kunststoff-Fioematerialien vorteilhaft verwendet werden. Beispiele für solche i»iaterialien sind liyion-Polyester, Kunstseide, Rayon-Viskose und Akrylharzfasern, die von den zu verarbeitenden Flüssigkeiten nicht angegriffen werden und von dem speziellen verwendeten Klebemittel benetzt v/erden.

Das Unterlagematerial 38 dient als Strömungskanal

für das liutzwasser, das durch die Membran 34 diffundiert

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ist; demgemäß erstreckt es sich durch das ganze !..embran- ^ebilde 28. Da das LIe^uran_tJebilde 28 mehrfach gefaltet ist, wie schon erwähnt, stellt der i'eil des ^TJnterla_o-ematerials 38 in jedem einzelnen Lappen einen eigener, otrömungskanal ι'άτ datj gereinigte passer aar, der zu ae:a hohldorn 26 führt. AUi diese V/'eise sind mehrere relativ kurze Strömungskanäle für das ITutzwasser vor₀esehen.

Das Zwiscnenla„;e:naterial 30 dagegen, das die benachbarten Lappen des luembrangebildes 28 trennt, dient als ' Kanal für das zu reinigende Speisewasser. ~eim Betrieb der Vorrichtung wird das Speisewasser durch die iJwischenlage 30 in einer i:ur Achse des iiohldorns 26 parallelen Richtung und senkrecht zur Strömungsrichtung des liutzwassers zugeführt} letzteres fließt spiralförmig durch die gewundene Unterlage ;3 zum zentralen Hoi^idorn 2c. Das Zwischenlagematerial ^O x.ut vorzugsweise die iorm eines relativ billigen, gitterartigen Refuges, beispielsv/eise mag es ein iVebgitter sein, das dem Speisewasser bein i Durchlaufen der !.lembrananordnung 14 einen geringen Widerstand bietet.

Der zentrale hohldor- 26 ist in seiner V/and mit mehreren Schlitzen oder öffnungen 40 versehen, die längs seines Umfangs angeordnet sind. Die inneren Scheitelpunkte 42 der Membranlappen werden in ihrer Lage, angeschmiegt an den zentralen Hohldorn 26, durch geeignete 3efesti_öungsglieder 46 gehalten. So kommt eine Strömungsverbindung

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zwischen den öffnungen 40 und der Unterlage 5o, In -.er das Nutzwasser angeliefert wird, zustande j daa i:ut;r,vuüc.er flie3t durci. die Öffnungen 40 in 'das Innere dej hox.ldorns 26 und wird von dort durcn die Ableitung 2c ü-^..gui-,uen. Vorzugsweise ist der Hoiilabrn 26 an seiiiem oberen ünde uit einem geeigneten Stöpsel 48 verschlossen, .,o ia~ das im Inneren des Lohldbrns sich ansammelnde gereinigte V/asser zum anderen iünde des -ohldorns £;eiöitec und ae::. Speisewasser der Zutritt zu de:a Hohidorn d6 versrarrx •,vird. Der -.oxildorn 26 besteht aus einera korrosionsi'eaten Material, etwa aus Zellulosebutyrat oder aus extrudierte:.. Akrylharz, da er in einer relativ ieucr-ten Umgebung angeordnet ist.

Die oben beschriebene spezielle Konstruktion lä..t sich auf bequeme V/eise fertigen« 3ie llaterialbahnen, ^us denen das iieabran^ebilde 26 besteht, sind zunächst auf Vorratsrollen 49» 50 und 51 aufgewickelt, siehe Fi^· 2; ) yon dort werden sie bei der fertigung des !.eraorangebilaea einfach abgezogen. Dies geschieht gleichzeitig von allen drei Sollen, ..obei zunächst die Lappen 29 in einer solchen Lage gehalten werden, da3 rings um den Hohldorn 26 ein sternförmiges äippengebilde entsteht. Vorzugsweise wird hierzu das üembrangebilde 28 zuerst auf einer geeigneten Schablone 52 geformt, die in der Lutte ein Loch zum Einschieben des Hohldorns 26 hat»

Dabei wird ein Ende der aneinandergreasencen Materialbahnen, aus denen das Kembrangebilde 28 besteht,

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mittels einer abnehmbaren Kleiane 54 fest _eLaIten. Diese 1-11 e.:«·je int ai: der Schablone 52 nane deren Umfang befestigt. Dann wird das iienibrange bilde in radialer -π-ichtung zu Jeu hoiiluorii ^o iiin geführt. Dort wird es uuigefaltet, wobei der Scheitelpunkt 42 der -Faltung mit hilfe eines üef esti_"aiijv,giiedes 46 schlüssig gegen den Hohldorn 26 jecre.?ΐ v/ird. Vorzugsv/eise bestehe;: die iiefestijun^s^lieder 4c 3Uc äüuiie;; ivunatstoffstaber., aie auf der Schablone jit^ea u;i5 iie oc-eitel 42 der xiappüii 2v in ihrer Lage sichern. -Ja:a. j-Ixuit das ^-einbraiigebilde 28 von deiu hohldorii _c. radial, n-ich au^e.. und v;ird über eineni iatift 5'$ ■u:.ijef:..l^et, der in die ^ohabione ^J iu gleiche;: radialen j-.bsturi.i von den: ->oni v:ie die Kie.....;e 54 eingesteckt ist. Der Si,ift 5·5 besteht voraugsweiae aus einein leicht ein-, ochie'üloren und herausziehbaren !..etalistab. Eine leicht :.u:s-: .cki.-.re und acne, nbare ^olle 5S, die sich uis eine ■Äci-se ärehi» v;ird auf der Schablone 5- in feinen Austand VVLj-I^t ·λ\, "erx-Hlb äes Jvfestijungsgliedes 4o montiert. 2ar-ii wird die Schablone v/eitergedreht und das lue-^crangebilae J5 *:;ird nach innen zu:a i-ohl.iorn hin geführt und dort uEigefal-eD, vvobei der ^cneitel 42 der I^raite an de..i Hohldorn Zc mit" üj-fe eines zweiten Befesti„ungagliedes 46 festgelegt v/ird, das ebenfalls auf der Schablone 52 sitzt und den Scheitel 42 schlüssig ^e^en den Umfang des Hohldorns 26 preJt. Die Schablone wix-d wieder weitergedreht und das Llembrangebilde 28 wieder von dem Kohldorn 26 ra-

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dial riLch außen geführt und über einem nächsten ütift 56 umgefaltet. M.ne nächste in Achsrichtung drehbare Rolle 5ö wird dann an der Schablone o2 angebracht in dem gleichen radialen Abstand von ihrem Befestigungsgliod 46, wie die ersterwähnte. Auf diese Weise wird das Membrangebilde zunächst auf der Schablone 52 rin# um den Hohldorn 26 in Forin gebracht, so daß ein fortlaufendes) ausgestrecktes» uternföriniges Hippengebilde entsteht. Dieses Gebilde weist eine relativ große Anzahl an Lappen auf, deren Zahl hauptsächlich durch die Dioke der Materialballen und die Größe des Behälters, in dem das Membrangebilde unter» gebracht werden aoll, beschränkt wird. Das Membrangebilde 28 besteht also aus mehreren Lappen 291 die alle im Vergleich zur Gesamtlänge des üeinbrangebildee relativ kurz sind.

Wenn die gewünschte Anzai.l von Lappen in der oben beschriebenen V/eise geformt ist, werden die Materialbahnen, aus denen das Liembrangebilde 28 besteht, von den Vorratsrollen getrennt, beispielsweise abgeschnitten. V/ie aus Fig. i ersichtlich, werden der Anfang und das Ende des Meinbranjebildes 28 vorzugsweise miteinander verbunden; dies kann beispielsweise nittelB eines geeigneten Epoxydkitts ^eschenen, der nach der Trocknung mit den LIaterialien fest bindet, so daß die Klemme 54 entfernt ■..orden kaiu.. Wahlweise können der Anfang und das Ende des I.Ieracranjebildes 28 auch durch die Klemne 54 feut-

jjehalten v/erden. .. .„.,,,

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liaohdam die Lappen 29 fertig geformt sind, werden die Stifte 56 entfernt und der zentrale Hohldorn 26 wird ausamen mit den -üefeatigungsgliedern 46 auf der Schablone 52 relativ zu den Bollen 33 gedreht. Da die Hollen eioh um ihre Aohee drehen können, gleiten die Lappen 29 ohne Schwierigkeit unter die Hollen 58, die den Umfang eines Zylinders eingrenien. Auf diine Weise wird das Membrangebildt spiralförmig um den zentralen hohldorn gewunden, eo dad ein Wiokelkörper auetandekommt. -Dieaer spiralförmig gewundene Wiokelkörper bat die ueetalt eines Zylinders, deesen Durohaeaser etwa dta Durchmesser des YOU den Rollen 58 begrentten Zylinders entspricht. Im allgemeinen könuen die Befeetigungeglieder 46 der Bequemliohkeit halber in dem fertigen CJeI)Ilde belassen werden, da sie sehr wenig Plata beanepruohen end keinen Einfluß auf die Funktion der Vorrichtung haben.

Damit das Ünterlagematerial 38 mit Sicherheit aus-■ohlieSlioh mit Löeungen in Berührung kommt, die durch die * Membran 38 diffundiert sind, iat ea wichtig, entsprechende Dichtungen voraueehen, so da| getrennte Kanäle für die Zuführung des Speiaewassers und.für die Ableitung des Nutzwassere geschaffen werden. Hierau wird an dem äußeren Rand 60 des ünterlagematerials 38 in jedem Lappen 29 ein zweckmäßiger Spoxydkitt aufgebracht. Dieser Epcxydkitt wird aiemlioh freigebig längs der Kanten 60 verteilt, so daß diese Stelle des Unterlagematerials 33

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mit Kitt, ^;es:-.ttigt ist. Ais i'ol^e dieses ojittigungazuötandea breitet sich der Epoxydkitc zv/it;cLe den AuJenkanten 52 und 64 *ler angrenzenden ^uhuei! uea ü»itsria^e- ;nateriulfi 'jö und der ^eubran 34 entl-mg -Jen au mut Ina ei· η jedes Ladens 29 uuü, 3ü da3 mehrere _c;etrenr.te !."utzv/aaserkanäxe eulätei^n, iie durch die entjv.reci.ei.ien -.α,,,ρβη 29 aer -^e;:.braiiunordnuni; 14 ziehen.

.Venn die Lappen d-j apiralijj uui^% λβ'α lio^ldura 26 aufgewickelt sind, uluibt ^vi ox.en den Scheiteln 42 benach barter lampen ^^ ein kleiner ZvviBci.enrau;a 6o. dieser Zwiaohenraum όό eratreckt sich praktisch über die ganze axiale Liin_oe ies i:u..idorri.a 26; wenn er nicht abgödiohtet wird, könnte iipeiaevia3ser durch die üf^nun^en 40 in das Innere iea horildornü 26 ^elaniien und dus gereinigte llutzv/aeser 'wieder verunreinigen. Diese Gefahr .vird praktisch durch das reichliche Aufbringen von rJpoxydicitt liingä dea Landes 6J aer Lampen 29 beseitig-· Jadurcr., da2, wie schon erwähnt, der Kitt im Uberflui aufgebracht v/ird, so da3 die Kanten 60 gesättigt ,verden, kann der Überschüssige Kitt in aie Zv.iucr.e-.rvlume Si fliegen und diese ^egen das Speisewasser abdichten.

Der Rand -ies Z-.viscr.eu-Hgeuu.terials 30, das oich zwischen den benachbarten Lampen 29 erstreckt, ist gegenüber dem ..Ie^urii^itfcLilie -o niet in seir.ei L-.-..ve Jixier«. i»as ί-vviuCiie..o.a^euaxeriaI 'j'^ oiliex also eine;, ^u^luj fdr aas Speisewasser z.vicche- dex. bens.cr.barten L-^j. ρ en 29» 3ü da3 das opeisev/aiser un^ehii.^ert vo:: ε-ir.e.. -Jivi-j zxs. -iü

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{lurch ie ;..e;.iurananordnun · 14 strömen kann. Die getrennten Kanäle für das U,eiüewasser un., das laU^waaaei oewiri^en ai»9_f äu^ Jas Speisewasser durch das Zv;i3chei:latreiimterial 30 der Hembrananordnuu^ sujeloitet v/ird und dabei erst iian., ...i L lex Unterla^emateri-. I j>8 in Berahrun^ konuat, wenn ee durch alt -.-^bran 34 diffundiert iui. A.uf Jiese iVeise t"^el^anc*"t ^Ilur Wasser, aus dea die Verunreiniguncen entfernt eiiil, in die Ilutzwasserkanäle.

Da für den Betrieb der beschriebenen Vorrichtung relativ hohe Drucke verwendet werden oolien, ibt ea erforderlich, u'.veckmäiije Dichtungen au beiiütaen, dLiiuit die -inaun^eji tieiiii^eiid stark sind, u... solchen Drucken standhalten zxx ACii^j... ii'eiiii beis. iels-.veise a J ε ^c.abran elluloseaoetat verwendet wird, ist ein ..lodifizierter Spoxyd-Kunsthax'2 ein jv;eckiüai3i^:es Kiti-ei-iitte], das ait Kilnier äer membran ^it der "Jnuerluje uusruiche-J biiiiet und auch die Kanten der Unterlage ge_c:en das J₁ si^e-.van^er abdichtet, iiiü derarti es Ivlebeicittel hat eich als verträglich mit cn Lenuti:iei: materialien erwiesen· Es benetz- diece in ausreiciitiide·.. LaJ und bii^ei; nuci. der χΐΌ0^η'αϋ_ο eiue senr starke Bin^ur.j.

Die O₁ITViJ-IiJ ^e.vu.idene l.i.eacrar.a.iiordnuiij wird dann ^-raktisci: aui" ihre... ganzen Unifan^ nix -ssiu; u-vic^el";. •--ier^u xa^' eiii jeei^uotes Kunst dt ο ITb and 7^ dicäi..., ans ..u_io^i lot, ü^ äai es die „ewuiidez.fc;: La₁ _.en J; iu ihrer jjl; re hj.lo, :·..: Jas _ee_o"0j: j'euch ci^keit ^riiktisci; un—

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empfindlich iut. £b wird swiaohen den kollon bP und der au.eraten »Vindunj der luembranunordnunt; 14 eingeführt. Vorzu^sweice wird ein Kunststoffband, das unter der Bezeichnun^ I.lylar im handel ist, verwendet. Dann kann die iiienbrananOrdnung 14 in den druckfeuten Behälter 18 eingelegt werden.

Da jeder der vielen Lappen 29» aus denen daß Membrangebilde 20 besteht, als ein eigener Leitungskanal für das gereinigte Wasser dient, ist der Strömungeweg des gereinigten Wassers in Richtung zum zentralen Hohldorn 26 Jurch die Unterlage j;8 der einzelnen Lappen relativ kurz. Zugleich aber ist die gesamte Oberfläche der Membran, die für die Diffusion des zu reinigenden Waaoere zur Verfügung steht, infolge der Vielzahl der Lappen 29 relativ großl

Der druokfeste Behälter 18 ist vorzugsweise aus einem relativ festen, korrosionsbeständigen Material hergestellt, beispielsweise aus Kupfer, Polyvinylchlorid, getauchtem Weichstahl, rostfreiem Ütahl, mit Fiberglae verstärktem Epoxyd usw. Der Behälter 1# weist einen Iiu.3eren. Z;liiv^orucr;tel 72 auf, v.n ceeeen oberem Bnde eine Kappe 74 befestigt und an dessen unterem Ende ein Flansch 76 ausgebildet ist. Die Kappe 74 und der Flaneoh 76 können mit dem Hantel 72 auf verschiedene Y/eiae verbunden v/erden, etwa durch Versohweiaeen, Verlöteil uew. . In der Mitte der Kappe 74 ist ein Einlaßrohr 78 angeordnet. Hahe dem Flansch 76 trägt der Mantel 72 ein Auslaßrohr 80 für das Abwasser,

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Meiet 1st der Innendurchmesser des Behälters 18 annähernd gleioh dem AuQcndurchmesaer dee spiralförmig gewickelten und mit dem Band umwundenen Körpers, so dai ein auareiohend fester Sitz zustand ekonuat und die ii;;römun_fc' dea Speiaewaaeera durch die von deai Zy/ischenlagenmaxerial 30 gebildeten Zuflußkanäle und nicht etwa rings um die Außenfläohe der liembrananordnuntj 14 verläuft. Wenn gewünaoht, kann nooh eine zusätzliche Dichtung für umwehe Fälle vorgesehen v/erden, indem einige Lagen eines relativ sohniftlen Xunatat off band es (nioht gezeigt) an einer geeigneten Stelle um die Außenfläche der wembrananordnung 14 gewunden werden,. In gewissen Fällen, wenn der Zwischenraum zwisohen der Membrananordnung und der Innenwand des Behälters 13 zu groß ist, um mit den beschriebenen lüitteln ausreichend gedichtet zu werden, mag eine hinlängliche Dichtung tür geringen Druck vorgesehen werden, inde.u ein genuteter Ri&g 32 an einer paeeendenStelle um die ^embrananordnung 14 gelegt wird· Mit einem zweckmäßigen Klebstoff, voraugeweise einem Silikon-Kauteohuk, wird der Ring 32 alt der Membrananordnung 14 verkittet. In die Nut des Binge 82 wird ein Dichtring 84 eingebettet.

Mit Hilft dieser Dichtung wird der Raum zwischen der Behälterwand and der Außenseite der Membrananordnung 14 in ein Zuflußabteil 86 und ein Konzentratabteil 33 unterteilt· Die Dichtung verhindert eine direkte Verbindung zwischen dieeen beiden Abteilen. Im Betrieb wird die

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BAU ^Viivj.: i. -1-

zu reini ende ilüsaigkoit ilurah dua Äinlxirüiir 7ϋ ;'.u;o rührt und ^eluiijt von deia Zuflu.Jubteil 66 dur^h He Z i.'lu,ikaniile, -.VOiCt: /οη lan viel m FuIten des u\vi3chei.l&je3iateriaa.3 30 zwischen ^öv/oil·· ueiiriohburcen Lu^sn _9 eoiliet -.veräe.i, ii. ius Konsentrutabteil 03.

1^u der "3ini^un. svorrichtun 10 ,;«i,ör^ uuch noah eine so:.on '.;r.v j..:-ü -i^-.= itu:._o 2. i'U-· -aas -.u^viuauer. -^ieae ^bii-iiuunj - . v;eii>t vori;u~3v.eiae einen il^x^^cn 90 auf, ψ -η aeaaeii I:*->j.ii'I^:-io:.3 -.;ir* otu.zen -j-; αη₀·οοΐ'^ηε"; iut, der

uit eiib.iii "Ui>lu'3rohr 9-1 zJ*r dd9 .lu.^-.vaasfcr un Jer AuJen~ fläcne des -j.^usor»83 in Verbiülun^ steht, ^ia EohrverbindungsatüOii >-4', iaa vor2ujd*;eiüe aua eiiieu kui'^en "umiüischlaue;: ueatent, ist luit de::, eixaen ixrle über das vorstehende xlnde des Stu-zens 92 und mit iera anderen ünde über das untere -&ride ^^e3 Kohldorna 26 _Oeüohoben. Auf iiese «'eise i^u iine iiasüi^Leitoleitun ; sv; la ehe n. derr* Iniieren des ..oiiliürns k6 unl dea AuslaJrohx' 94 dee I.'utzwassers hergestellt. Vor-u^sv.eise i .t iie zuleitung 'Ii an de.:, -danach 7- fes-_e:aiiC-.t. ..ier^u ^canii der flansch SO mit den Planach 76 durch raehrere Schrauben 96 verbunden sein. Zwischen die beiden i'lansch 93 und 7G kann eine ■Dichtung 93 eingelegt sein, um eine flüSäi Abdichtung zn ..-e-.v-ihrleisten.

Die beschriebene Vorrichtung" kann zur ^ehaeiner gro3en »ielfalt von Lösungen benutze werden; υβ-sonüers geeignet ist sie jedoch für die Behandlung von

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Salzlösungen, oeispielsweise von lüeerwaaoer. -^esnulb wird der Einfachheit ti iber die -^uüictionsv.eise äer Vorrichtun unter ^ezu^ auf lueerwaeoer uesci.rieben. 1- betrieb ,_;elanyt das Iueerwasaer durch das -^inlairohr 76 in ifeilrielitun in aas ZuflUiiajteil Ö6, von ν/υ es durci, die Kanälet weici.e von ...er. Zwiac^e/.lagematerial 39 zv.iachen den jeweils benachbarten Lappen 29 der Lie:abrananordnung gebildet werden, in das Konzentratabteil ob atrörat. Wenn das läeerwaeser die üeinigungevorrichtung durchwandert hat, hat üich 3ein Salzgehalt erhöht; e3 wird nun au3 dem Konzentratabteil 80 durch das Abv/a^aerrohr 80 in Pfeilrichtung abgeleitet. Die hier abflie3üüde Lösunj kann als "MeerwasaerrüCiistand" bezeichnet v/erden.

Während der Verweilzeit in der üeini^rungsvorrielrtung 10 wird das iaeerwas3er vorzu_;£·".■ eise auf einem bestimmten Druck gehalten. Dieser Druck ist höher alc der itu' das Eintreten der Rücklaufosmose erforderliche. 3ei Iirucken, die über dein oemotiachen Druck liegen, diffundiert gereinigtea Wasser aus dem Meerwasser durch die haludurch- ( läaeige Membran in das Unterlagematerial. Die erforderlichen Drücke werden vorteilhaft durch eine geeignete Pumpe geliefert, die das &eerwasaer in die Heinigungsvorrichtung einspeiet, und durch ein passendes Druckregelventil in dem AualaQrohr 8Ö für das Abwasser. Pumpe und Tentil sind nioht dargestellt. Auf diese V/eise läßt sich der Druck des Heerwaesere in den Zufluökanälen nach Wunsch einstellen. Zudem kann die Pumpe vorzugsweise so ein

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geregelt v/erden, dag sie eine relativ konstante Strömung von I.ieerv/aaüer durch die Zuflußkanule liefert. Dies ict erotreoenswertjV/eil bo die Salzkonzentration in den zu behandelnden Lösungen im Gleichgewicht gelialten wird und kein·.; !»'otwendigkeit mehr beuteht, stärker konzentrierte Lösungen vor der Behandlung zu verdünnen oder den angelegten Druck zu erhöhen.

Das gereinigte Ilutzwasser diffundiert durch die Lappen 29» die von der mehrfach gefalteten ^ahn dea liembraniaateriais 34 _oebildet werden, v/ährend das Meerwasser durch die von dein Zwischenlageinaterial 30 gebildeten Ziuflußkanäle zwischen den jeweils benachbarten Lappen strömt. Dae Nutzwasaer diffundiert in daa Unterlageinaterial 38, das im Inneren der Lappen 29 angeordnet ist und fließt auf einer Spiralbahn nach innen zu dem hohldorn 26; das Unterlagematerial bildet also die lfutzwaeserkanäle. Schließlich gelangt das Uutzwasser durch die Öffnungen 40 in das Innere des Kohldorns, da der Schei-) tel ']Z jedes Lappens 29 an dem Umfang dee Hohldorne 26 anliegt und so eine flüesigkeitsleitende Verbindung zwischen dem Unter.lagematerial 38 und dem Hohlraum dee Bohldorns 26 herstellt, Aus dem Inneren des Hohldorne 26, dessen eines Ende zugestöpselt ist, fließt dae Hutζwasser durch dae andere Ende des Hohldorns 26 weiter und .y durch die Ableitung 22 und durch das Auelaßrohr 94. Die Reinigungsvorrichtung,10 kann senkrecht aufgestellt eein, so daß das gereinigte Wasser unter der Wirkung der

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Schwerkraft durdh das offene Unterende des Hohldorna 26 abfließt.

Im allgemeinen erfahrt das Hutzwasser einen Druckabfall während atines Weges durch das Unterlagematerial von dem Punkt, wo es zuerat durch die halbdurchläsai^e Membran diffundiert ist bia zu der Stelle, wo es den Hohldorn 26 erreicht· Dieser Druckabfall ist proportional dem Wuadrat der von dem Wasser durchwanderten Streoke und umgekehrt proportional dem Quadrat.des wirksamen h^drauli- | aohen Durchmesser8 der Poren in dem Unterlagematerial, wenn die DuroJaflujämenge pro Flächeneinheit in der Zeiteinheit konstant gehalten wird. Es ist daher vorteilhaft ein Unterjagtmaterial mit relativ groien Poren zu verwenden, um din £>ruatabfall möglichet gering au halten. Oa jedoch das Unterlagematerial außer der Weiterleitung des gereinigttn ffaesare noch die Aufgabe hat, die Membranbahn abauttützen, iau3 die Porengröfle hinreichend klein sein, um *u verhindern, daß feile des «lembranmaterials in dlt Poren gedrüokt werden.

Um hohe Produktionsraten und einen guten Wirkungsgrad zu erzielen, sind Membrananordnungen günstig, deren üembranoberfläche so groß als möglich ist, um die Ausbeute an gereinigtem V/asser zu erhöhen. Die vorstehend

beschriebene Konstruktion erreicht dieses Ziel, während sie zugleich den auftretenden Druckabfall in annehmbaren Grenzen hält, dadurch, daß die Strecke, die das Hutzwasser

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durciif ließen inui, sei.r kurz je hai Leu iat. £u:ie.. ^Li3t jjic:. lie Vorrichtung ^uT ..e ue..h: unu virt^Ci.-itiic-e »eijö fer-"wi^jen, so d-j.2 ^ich die Herstellung-..onten betrLici.tlici.

i)ie einzelne:. iia'opwn ues ^eiabrangebildej :ö aind weniger ul~ 61 c... (2 Pu3) lanj, ao dai der Lruokabi'al-., der von der να... llutü-.vasüer. zuriio/C^elegteri utrecite abnungi^j ist, atihr niedrig, jeh-tiuen wird, üline äie von den einzelnen ..'utirflaoöeriuen^ei: Jarohwanderte otrecr:e zu verlangern, iüt die zur Verfatjunj btehendö iesaaitiiäohe an I^eiabranmateriai, durch lie i^s reine Wausei" diffundiert, sehr i;ro3 jeraaoht. Dies rührt daher, da3 iie llutzwassermengen, die durcii die Iiembran '$· diffundieren, lediglich den von der Länje des Unterlageaäterials in einem einzigen Lappen vorgegebenen i«'eg zurücklegen. Diese Wegstrecke ist jedoch unabh 1-In^i₆ von der Gesamtlänge der Membran und der Gesamtzahl der das !»leabranjebilde 28 ausmachenden Lappen. Die ilembrananordnun^ Iä3t jich alao init der gewünschten Lleiiibranfläche herstellen.

Im allgemeinen iot ea vorteilhaft, mehrere ReinigungsvoxTichtungen üit gemäiS der Erfindung Konstruierten Ilembrananordnungen zu verv/enden, da sich dadurch die üesamtprodukt .on an ITutzv/asser y/eseiAtlich steigern läit. .Üblicherweise sind diese Vorrichtungen über die entsprechenden üinia3rohre an eine gemeinsame Pumpe angeschlossen und ihre Ausla3rohre sind über ein Saismelrobr verbunden, so da3 s»ie eine komplette .Vasserentsalzungs-

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anluve bilden, iie _Oro^e mengen en csalztt:. V/ujaei'3 liefern ka:u..

l;ü allgemeinen ist es vorteilhaft, vorgefertigte ..eia^r-i.-uiiordnun^en zu vür-./enüen. D-ej i^x :. uui. ^ei der orfiüjunrsjt- ".Zen Vorrichtung ohne 3cir..ieri_£ ^rkeit ino^iicxi. Lie Verbindungen zv/ische.i den die jasai.itanl'a^e bildenden ■tieini^ungavorric^tuncien werden vorzu^tiv/eise so angeordnet, daii sich die einzelnen iieinigunöBV0rrichtun_o'en auf bequeiae V/eise periodisch abschalten lasjen, ohxxe daß dauei die •funktion der ü_rigen Vorrichtungen unterbrochen wird. Dann lassen sich die einzelnen l^embrananordnunsen bequem und rasch : uütausche:i. Jäine derarticje ■'»•usbildung ist günsti , weil sie bereits die Ivotwendigke^t berücksichtigt, daß infolje der Korrosionseffekte mancher Salzlösungen einzelne ^lejiibrananordnunjen eventuell ausgetauscht werden injissenc Die oben Deschriebene AnI _oe, d.le eineü' rasclien und rationelleii iix-sat^ einzelner ^eiiii^un^üvorrich tungen erlaubt, bietet axso zahlreiche Vorzüge.

Wie schon oben erwähnt, kann man iüit der erfindungsgeiaäiJen Einrichtung nicht nur gereinigtes Wasser gewinnen, sondern auch zusätzlich oder stattdessen auf einfache Weise eine höhere Konzentration einer wässrigen Lösung erzielen, iei der Durchführung solcher Anreicherungsverfahren sind lediglich geeignete Mittel vorzusehen, um die stärker konzentrierte Lösung, die oben als "Lieerwaeserrückstand" bezeichnet wurde, zu samiiieln. In diesem

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Fall stellt dann das gereinigteWAseer daa Abfallprodukt -dar, während die stärker konzentrierte Lüsung, aus der das gereinigte Wasser abgezogen wurde, das Nutzprodukt ist.

Die beschriebene Vorrichtung stellt aleo tin verbeesertes Gerät zur Gewinnung von gereinigtem fatter aus Brackwasser oder meerwasser oder zur Anreicherung diner bestimmten wässerigen Lösung dar. Dieses Gerät let rationell in der Fertigung und dauerhaft im Gebrauch·

Selbstverständlich mu&en für den Fachmann veriohiedene Änderungen gegenüber der vorangehenden Beβοbreibung naheliegen, die jedoch von den nachfolgenden Ansprüche* mit umfaßt werden.

RiCiiNi^L K3PECTED

Claims

1, Torrioiiiunf auy Oewinnung ein«a »u^ipjroduktee aus einer

waBierigen Laaung unter AuenUtaung der um-

die eiaen EobJL4ojrn mit mehreren uff-

nungen aufweist und in der ein ZufiU5kanal, in den die au

eingeleitet und eine« Über dem oemotiiegetetit wird, sowie- mehre-Et-Xaaale auti^bildet find, welche mit' den

Bah« a^ ·!»·* halbdUTchla«#lgen Kemarawutterial (U) '4m:l^^06) umgibt *kd im de^mmearerer Sw>p.n

eohen ^fuok liegenden Ihniok ι

kanal swieo)*u den einaelaen Lappen Terlluft, während die Iiltaprodukt^Iänäle die ein«eliwniappee durohaiehen.

nxeiohnet,

torriohtung naeh Anapruoh laa Kembrangebilde (28)

duMhgehendfn Bahnen be-

üBd war au» einer Bafca eihea Zwiaohenlagematerials (30) auf der einen Seite einaf Jleobranbahn (34) und einer Bahn aus einem porösen ün-terlafeaateiMal (38) auf der 3eite d«r Membranbabj^Wbei »ine flüeeigkeite-

^ d·« pore«Ä Ünterlagenaterial und 4er, Öffnungen ^^|^

■■ ■•-■-Si.ivS: leitende Verbindting

B "Ji- >.'

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'bad

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuflußkanal durch dae Zwiaohenla ·- material zwischen ben chbarten Lappen zieht und die Ilutaprodukt-Kanäle sioh durch das poröse Unterlagematerial im inneren der einzelnen Lappen erstrecken.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Membrangebiide in einem druckbesten Behälter (18) untergebracht ist, der ein Zuflußabteil (86) mit einem Einlaßrohr (78) und ein Konzentratabteil (88) mit einem Abwasstr-Auslaßrohr (80) sowie einer Ableitung (22) ./»it einem Hutzwasser-Auslaßrohr (94) aufweist·

5. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung naoh einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Membrangebilde mit mehreren sich rin{$ um einen Hohldorn radial nach außen erstreckenden Lappen geformt wird und daß die Lappen spiralförmig um den Kern gewunden werden» so da3 ein 7/ickelkörper entsteht.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem ein ^oüidbrn mit mehreren Löchern in oeiner Wandung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Membrangebilde aus einer fortlaufenden Bahn geformt wird, die eine Halbdurchlässig. Membran (34) enthält, und daß die kontinuierliche 3ahn derart uxj den Hohldorn angeordnet wird, daß

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mehrere radial nach au3en stehende Luppen (29) entetehen.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder C₁ dadurch gekennzeichnet, daß das Membrangebilde eine Unterlage (3B) enthält und da3 ei β Luppen an dem iiol.ldorn befestigt werden.

8. Verfahren nach tinirn der Ansprüche 5 bie 7, dadurch gekennzeichnet f daS das Membrangebilde aus einem Unterlagematerial (38) auf der einen Seite und einem Zwischen- | lagematerial (30) auf der anderen Seite der halbdurchläseigen Membran (34) zusammengesetzt wird.

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