DE1611066C3 - Vorrichtung zur Ultrafiltration - Google Patents
Vorrichtung zur UltrafiltrationInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/14—Ultrafiltration; Microfiltration
- B01D61/18—Apparatus therefor
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- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/14—Ultrafiltration; Microfiltration
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- B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
- B01D63/14—Pleat-type membrane modules
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Description
Es sind Geräte bekannt, mit denen Lösungen hochmolekularer Substanzen bis zu einem bestimmten
Endvolumen konzentriert werden können. Die Größe des Endvolumens hängt von den verwendeten Substanzkammern
ab. Die Substanzkammern können jedoch nicht beliebig schmal gemacht werden, da der
Querschnitt der Röhren für den Zu- und Ablauf der zu filtrierenden Lösung nicht beliebig klein ausgelegt
werden kann. Man hat sich bei der Konzentrierung großer Volumina auf kleine Volumina dadurch geholfen,
daß man in einem großdimensionierten Ultrafilter bis zu einem bestimmten Volumen konzentrierte und
darauf die konzentrierte Lösung in ein kleiner dimensioniertes Ultrafilter übergeführt und die Ultrafiltration
fortgesetzt hat. Diese Überführung ist umständlich und zeitraubend, und außerdem muß man
bei einem kleindimensionierten Ultrafilter auch eine Verkleinerung der Filterfläche und damit eine Vergrößerung
der Filtrationszeit in Kauf nehmen.
Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 1 792 025 ist ein Gerät zur Ultrafiltration bekannt, das aus einem
Vorratsgefäß und einer Schlauchpumpe sowie abwechselnd nebeneinander angeordneten, untereinander
verbundenen Substanzkammern und ebenfalls unter sich sowie mit einem Sammelgefäß für das Filtrat
verbundenen Vakuumkammern besteht. Substanzkammern und Vakuumkammern sind durch semipermeable
Membranen getrennt. Der Zweck dieses Gerätes ist eine optimale Ausnutzung der Membranen
zwischen den Substanzkammern und den Vakuumkammern, was insbesondere dadurch erreicht wird,
daß die Flüssigkeit mehrere Male diagonal an den Membranen vorbeigeführt wird. Die geschilderten
Schwierigkeiten bei der Behandlung kleiner Endvolumina werden durch dieses Gerät nicht beseitigt.
Es ist ferner aus der deutschen Auslegeschrift 1 134 968 ein Eindicker für Trüben mit verhältnismäßig
geringem Feststoffgehalt bekannt, bei dem eine Verringerung des Kanalquerschnittes entsprechend
der laufenden Entwässerung und der daher abnehmenden Trübemenge vorgesehen ist. Gekennzeichnet
ist dieser Eindicker dadurch, daß er aus einem Filterrahmen besteht, dessen Inneres durch Trennwände so
eingerichtet ist, daß die Trübe den Rahmen während des Eindickens schlangenförmig durchlaufen muß. Es
ist auch vorgesehen, in den Eindicker Strömungskörper in die Kanäle einzubauen, die eine Verwirbelung
in der Nähe der Filterschicht bewerkstelligen. Dieses Gerät dient für Vorgänge, bei denen sich die Flüssigkeitsvolumen
rasch verkleinern. Durch die dadurch bedingte Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit
und Vermehrung des Feststoffgehalts der hinterbleibenden Trübe ergeben sich beträchtliche Probleme,
die gemäß der Patentschrift dadurch gelöst werden, daß die von der Trübe durchströmten Kanäle schlangenförmig
angeordnet und in ihrem Querschnitt laufend verringert werden.
Die bei der Ultrafiltration auftretenden Probleme können durch dieses Gerät nicht gelöst werden. Bei
der Ultrafiltration ist der Durchtritt durch die Membranen, verglichen mit einer herkömmlichen Filtration,
so gering, daß sich die Strömungsgeschwindigkeit praktisch nicht ändert. Die zu konzentrierenden
Lösungen enthalten keine Feststoffe, sondern Kolloide, die sich nicht absetzen. Aus diesen Gründen
entfällt die Notwendigkeit einer Manipulierung des Kanalquerschnitts mit dem Ziel einer Konstanthaltung
der Strömungsgeschwindigkeit.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, kolloide Lösungen wertvoller Stoffe mit maximalem
Konzentrationseffekt anzureichern.
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Ultrafiltration von Flüssigkeiten mit geringem Kolloidanteil,
bestehend aus abwechselnd nebeneinander angeordneten, untereinander durch Zuleitungen verbundenen
Substanzkammern und ebenfalls unter sich verbundenen Filterkammern, wobei Substanz- und
Filterkammern durch semipermeable Membranen voneinander getrennt sind.
Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt dadurch, daß in jede Substanzkammer parallel zu den Membranen
eine als Füllkörper ausgebildete Zwischenwand eingebaut ist.
Durch die Verwendung von Verdrängerkörpern in Form von Zwischenwänden wird erreicht, daß die
Rohflüssigkeit in einer dünnen Schicht längs der FiI-terfläche geführt wird und mit dieser eine größtmögliche
Kontaktfläche bildet.
Einzelheiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sind aus den Zeichnungen ersichtlich. In dieser zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung der Anordnung
der einzelnen Elemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
F i g. 2 und 3 zeigen zwei mögliche Formen und Anordnungen der Zwischenwände. Die Ziffern in den
Zeichnungen haben die folgende Bedeutung:
1 Zuführungsleitungen,
2 Abführungsleitungen für die konzentrierte bzw. weiter zu konzentrierende Lösung,
3 Abführungsleitungen für das Ultrafiltrat,
4 Substanzkammern,
4 Substanzkammern,
5 Filtratkammern,
6 Semipermeable Membranen,
7 Zwischenwand.
Der Unterschied zu den bekannten Geräten besteht darin, daß bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
das Volumen der Substanzkammern durch eine Zwische.nwand reduziert wird. Die Zwischenwände sind
in den Substanzkammern so angeordnet, daß Zufluß und Abfluß der zu konzentrierenden Lösung gewährleistet
ist, wie dies schematisch in der Abbildung angedeutet ist. Zweckmäßig bemißt man die Zwischenwand
so, daß für die zu konzentrierende Lösung nur ein geringes Volumen vorhanden ist, indem man den
Abstand zwischen Membran und Zwischenwand klein wählt. Die Zwischenwand kann massiv oder
hohl sein.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, daß auch kleine Volumen meist wertvoller biologischer
Substanzen eingeengt werden können bzw. daß mit ein und demselben Ultrafiltrationsgerät bis unter
das bisher mögliche Volumen konzentriert werden kann und ein Überführen der Lösung von einem Ultrafiltrationsgerät
auf ein kleiner dimensioniertes Gerät entfällt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß
durch das Anbringen der erfindungsgemäßen Zwischenwand und die dadurch hervorgerufene Verkleinerung
des Querschnitts die Strömungsgeschwindigkeit entlang der Membran- und gleichzeitig die Filtrationsgeschwindigkeit
erhöht wird und insbesondere die Rohflüssigkeit in einer dünnen Schicht längs der
Filterfläche strömt und so gezwungen ist, mit dieser direkt in Kontakt zu treten.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Zwischenwand
stufenförmig ausgebildet, wobei ihr Durchmesser im wesentlichen gleich bleibt (F i g. 2) oder sich gegen
die Strömungsrichtung verjüngen kann (Fig. 3). Die Ausführungsform der Fig. 3 ist dann von Vorteil,
wenn die zu konzentrierende Lösung auf hohe Konzentrationen eingeengt werden soll; die Ausführungsform der F i g. 2, insbesondere dann, wenn die darin
enthaltene Substanz besonders hochmolekular ist, da durch die stufenförmige Ausbildung der Zwischenwand
Wirbel erzeugt werden, die verhindern, daß sich die Poren der Membranen verstopfen.
Als Material für die erfindungsgemäße Zwischenwand kommen im Prinzip alle Stoffe in Betracht, die gegenüber der zu ultrafiltrierenden Lösung inert sind. Besonders bewährt haben sich Kunststoffe, z. B. Polymethacrylate. Der Rahmen des Ultrafiltrationsgerätes kann aus dem gleichen oder einem beliebigen anderen geeigneten Material bestehen.
Als Material für die erfindungsgemäße Zwischenwand kommen im Prinzip alle Stoffe in Betracht, die gegenüber der zu ultrafiltrierenden Lösung inert sind. Besonders bewährt haben sich Kunststoffe, z. B. Polymethacrylate. Der Rahmen des Ultrafiltrationsgerätes kann aus dem gleichen oder einem beliebigen anderen geeigneten Material bestehen.
ίο 1000 Liter eines Streptokinase enthaltenden Kulturfiltrates
von streptokinase bildenden Streptokokken mit einem Streptokinasegehalt von 30 Einheiten pro γ
Stickstoff werden mit einem erfindungsgemäßen Ultrafiltrationsgerät in 46 Stunden auf 15 Liter mit
einem Streptokinasegehalt von 2000 Ε/γ N eingeengt. Dieselbe Menge eines Streptokinase enthaltenden
Kulturfiltrates von streptokinase bildenden Streptokokken mit einem Streptokinasegehalt von 30 Ε/γ Ν
wird mit einem Gerät des Standes der Technik mit
ao entsprechenden Filterflächen in der gleichen Zeit nur
auf 60 Liter mit einem Streptokinasegehalt von 500 Ε/γ N konzentriert. Bei gleicher Filtrationszeit
wird mit dem erfindungsgemäßen Gerät das Volumen also auf 15/1000, mit dem Gerät nach dem Stand der
Technik dagegen nur auf 60/1000 (bezogen auf das Ausgangsvolumen) reduziert. Die nach dem Stand der
Technik erhaltene Suspension (60 Liter) muß dann in ein kleineres Ultrafiltrationsgerät überführt werden
und kann dort erst durch weitere Ultrafiltration bis auf 15 Liter eingeengt werden, wozu weitere 20 Stunden
gebraucht werden, somit insgesamt 66 Stunden, d. h. l,4mal soviel Zeit.
Die Bestimmung des Streptokinasegehalts in dem gemäß dem Beispiel aufgearbeiteten Filtrat wird in
Anlehnung an eine von L. R. Christensen in Journal Clinical Investigations, 28 (1949), 163 ff.,
publizierten Methode bestimmt. Die auf diese Weise ermittelten »Christensen Einheiten« als Maß für den
Gehalt eines Präparats an Streptokinase sind in der Fachwelt allgemein bekannt. Ein Maß für die Reinheit
bzw. die Anreicherung stellt die Zahl der Einheiten, bezogen auf die jeweils vorhandene Menge des
organisch gebundenen Stickstoffs, dar.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Vorrichtung zur Ultrafiltration von Flüssigkeiten mit geringem Kolloidanteil, bestehend aus
abwechselnd nebeneinander angeordneten, untereinander durch Zuleitungen verbundenen Substanzkammern
und ebenfalls unter sich verbundenen Filtratkammern, wobei Substanz- und Filtratkammern
durch semipermeable Membranen voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet,
daß in jede Substanzkammer parallel zu den Membranen (6) eine als Füllkörper ausgebildete
Zwischenwand (7) eingebaut ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand (7) stufenförmig
ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der stufenförmigen
Zwischenwand (7) im wesentlichen gleichbleibt.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die stufenförmige
Zwischenwand (7) gegen die Strömungsrichtimg verjüngt ausgebildet ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEB0095704 | 1967-12-05 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1611066A1 DE1611066A1 (de) | 1970-09-03 |
DE1611066B2 DE1611066B2 (de) | 1975-01-02 |
DE1611066C3 true DE1611066C3 (de) | 1975-08-07 |
Family
ID=6988288
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19671611066 Expired DE1611066C3 (de) | 1967-12-05 | 1967-12-05 | Vorrichtung zur Ultrafiltration |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1611066C3 (de) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2141417B2 (de) * | 1971-02-25 | 1973-06-29 | Rhone Poulenc Sa | |
FR2127155A5 (en) * | 1971-02-25 | 1972-10-13 | Rhone Poulenc Sa | Plate-type ultra-filter - with semi-permeable membranes |
FR2576805B1 (fr) * | 1985-02-01 | 1989-08-25 | Lyonnaise Eaux | Appareil de filtration tangentielle |
-
1967
- 1967-12-05 DE DE19671611066 patent/DE1611066C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE1611066A1 (de) | 1970-09-03 |
DE1611066B2 (de) | 1975-01-02 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |