DE2003792C3 - Vorrichtung zum Trennen gelöster Feststoffe von einem Lösungsmittel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trennen gelöster Feststoffe von einem Lösungsmittel durch umgekehrte Osmose, mit einer Schlauchmembran, die in einem halbsteifen porösen Rohr angeordnet ist und eine Schlauchmembraneinheit bildet, welche von einem starren Tragrohr umgeben ist, bei der ein Kopfteil mit einer Bohrung zum Halten des starren Tragrohrs und ein Dichtungsglied zwischen dem Kopfteil und einer an dem Kopfteil befestigten Endkappe angeordnet ist und ein Sammeldurchgang in Verbindung mit dem porösen Rohr zum Ableiten des Lösungsmittel zu einer Auslaßbohrung in der Endkappe vorgesehen ist (nach DT-PS 18 05 590).

Ein wesentliches Anwendungsgebiet derartiger Vorrichtungen besteht in der Aufbereitung von Wasser. Wegen der immer größer werdenden Wasserknappheit wurde unter erheblichem Aufwand versucht, eine Vorrichtung zum Entfernen des Sa'zes aus Meerwasser und zum Reinigen von Brackwasser zu entwickeln. Die größten Erfolge wurden bisher mit Destillationsverfahren oder mit Elektrodyalyseverfahren und den entspre chenden Einrichtungen erzielt. Vielversprechend ist jedoch auch das Verfahren der umgekehrten Osmose zur wirtschaftlichen Erzeugung von Trinkwasser.

Zum Reinigen von Salzwasser oder von Brackwasser durch umgekehrte Osmose muß das mit einer halbdurchlässigen Membran in Berührung stehende salzhaltige Wasser einem Druck ausgesetzt werden, der den osmotischen Druck des Salzwassers übersteigt. Bei normaler Konzentration des Salzes im Meerwasser beträgt der osmotische Druck ungefähr 24,5 kg/cm², so daß an der Membran ein diesen Wert übersteigender Druckunterschied aufrechterhalten werden muß. Demzufolge muß die Membran kräftig abgestützt werden, damit iie bei diesen hohen Drücken nicht reißt. Solche Membranen, die r us an sich bekannten Materialien hergestellt sind, weisen eine Dicke von ungefähr 0,1 mm auf und werden von einer kräftigen porösen Unterlage abgestützt, die bei den auftretenden Drücken nicht zusammengepreßt wird und die Poren oder Kapillare schließt, so daß das Trinkwasser durchströmen und für den Gebrauch gesammelt werden kann. Die Membran selbst muß nach zwei bis drei Monaten Gebrauch periodisch ersetzt werden, damit das Reinigungsverfahren beständig und wirtschaftlich durchgeführt werden kann.

Bei den meisten nach dem Prinzip der umgekehrten Osmose arbeitenden Vorrichtungen zum Reinigen von Wasser werden rohrförmige Membranen verwendet, die in steifen Tragrohren angeordnet sind und von diesen abgestützt werden.

Da die Membranen sehr schwach und schlaff und besonders in großen Längen schwer zu handhaben sind, können sie leicht beschädigt werden. Um die Membranen austauschen zu können, müssen die ganzen Membraneinheiten zu einer Fabrik zwecks Erneuerung eingesandt werden.

Es ist eine austauschbare Membraneinheit zur Entsalzung von Wasser mittels umgekehrter Osmose bekannt (Zeitschrift »Chemical Engineering Progress, 63, Januar 1967, die ein langgestrecktes dünnes Rohr aufweist, das auf einem porösen Material hergestellt ist und einen Film aus einem für die Salzlösung halbdurchlässigen Material aufweist, der mit der Innenseite des Rohres verbunden ist. Das Hauptpatent hat sich zur Aufgabe gesetzt, eine Vorrichtung zum Trennen gelöster Feststoffe von einem Lösungsmittel durch umgekehrte Osmose zu schaffen, bei welcher die Membran schnell und einfach ausgetauscht werden kann und welche technisch nicht aufwendig ist und leicht gewartet werden kann. Die Aufgabe wird gemäß dem Hauptpatent durch die eingangs erwähnte Anordnung eines Kopfteiles gelöst, welches einen ringförmigen Raum zum Sammeln des die Membraneinheit durchdringenden Lösungsmittels begrenzt, wobei dieser Raum das Ende einer Bohrung zum Halten des starren Tragrohres bildet, und wobei ein Dichtungsglied zwischen dem Kopfteil und einer am Kopfteil befestigten Endkappe angeordnet ist und wobei eine Abstandsringscheibe mit Radialrillen konzentrisch innerhalb des Dichtungsgliedes angeordnet ist und die Schlauchmembraneinheit umgibt, so daß ein Flüssigkeitsdurchgang von dem Ringraum durch die Radialrillen zu einer Auslaßbohrung in der Endkappe gebildet ist.

Bei dieser Anordnung gemäß dem Hauptpatent muß jedoch das durch die Membraneinheit austretende Reinwasser über die ganze Länge des porösen Rohrs durch dieses bis in den Ringarm strömen, wodurch ein erheblicher Strömungswiderstand und Rückstau entsteht, welcher das für die umgekehrte Osmose erforderliche Druckgefälle reduziert.

Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, eine Anordnung zu schaffen, durch welche ein leichtes Abströmen der Reinflüssigkeit über die ganze Länge der Membraneinheit ohne wesentlichen Strömungswiderstand erreicht wird und damit das zur Verfügung stehende Druckgefälle über die ganze Länge der Membraneinheit relativ groß und gleichförmig ist.

Gemäß der Erfindung wird dies bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art erreicht durch wenigstens eine Längsnut an der Außenfläche des porösen Rohres oder an der Innenfläche des starren Tragrohres, um einen Längsströmungsdurchgang für das Lösungsmittel zu schaffen. Durch diese erfindungsgemäße Anordnung von wenigstens einer Längsnut wird das durch die Membraneinheit austretende Reinlösungsmittel im Längsströmungsdurchgang gesammelt und praktisch ohne wesentlichen Strömungswiderstand bis in den Sammeldurchgang abgeführt.

Vorzugsweise ist das Tragrohr ein starres Rohr mit einer Innenabdeckung, wobei eine Vielzahl von einen Längsströmungsdurchgang bildenden Längsnuten entlang der Innenfläche der Innenabdeckung verläuft. Durch diese erfindungsgemäße Anordnung kann das Tragrohr aus einem relativ billigen festen Material hergestellt sein, während die Längsnuten in der Innenab-

deckung ζ. B. durch Strangpressen oder auf andere Weise sehr leicht ausgebildet werden können und außerdem eine erhebliche Korrosionsbeständigkeit durch die inrieriäbdeekung unabhängig vom Material des Tragrohres erreicht wird.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig.! iine Schrägansicht der Membraneinheit,

F i g. 2A einen Querschnitt durch ein nicht ausgekleidetes, an der Innenseite mit Längsnuten versehenes Trag rohr,

F i g. 2B einen Querschnitt durch ein Tragrohr mit Innenabdeckung, deren Innenfläche mit Längsnuten versehen ist, und

F i g. 3 einen Teil-Axialschnitt durch eine Trennvorrichtung mit einer Membraneinheit nac!. F i g. 1.

Die Membraneirtheit 10 besteht aus einem porösen Rohr 11, das mit für Flüssigkeiten undurchlässigen Endhülsen 95 versehen ist, die Abschrägungen 95a aufwei- zo sen. Die Endhülsen 95 werden mit den Enden des porösen Rohres 11 mittels eines wasserfesten Klebstoffes verbunden, z. B. mittels eines in einem Lösungsmittel gelösten Polykarbonates, bevor ein Film aus einem halbdurchlässigen Membranmaterial 12 auf die Innenseite des Rohres 11 und der Hülsen 95 aufgegossen wird. Soll die Außenfläche 80 des Rohres 11 mit Nuten versehen werden, erfolgt dies vor dem Anbringen der Endhülsen 95.

Bei den Ausführungsformen nach F i g. 2A und 2B ist an Stelle des Rohres 11 das steife Tragrohr 16 mit Längsnuten 98 versehen, die einen Teil der Innenfläche 99 des Tragrohres 16 bilden (Fig. 2A), oder die Nuten sind an der Innenfläche 100 einer Innenabdeckung 101 des Tragrohrcs 16 vorgesehen. In jedem Falle lassen die Längsnuten ein ungehindertes Abströmen der Flüssigkeit zu.

Das Tragrohr 16 kann aus einem Kunststoff, aus Aluminium oder aus beiden Materialien wegen deren Festigkeit, des geringen Gewichtes und der Korrosionsfestigkeit hergestellt sein. Wird nur ein einzelner Werkstoff benutzt (F i g. 2A), so können die Längsnuten 98 im Strangpreßverfahren direkt an der Innenfläche 99 des Tragrohres 16 erzeugt werden. Dies Verfahren ist besonders vorteilhaft, wenn das Tragrohr 16 aus starrem Kunststoff hergestellt wird. Dasselbe gilt jedoch auch für die Herstellung des Tragrohres 16 aus Aluminium.

Bei Verwendung eines Tragrohres 16 aus Aluminium kann die Korrosionsfestigkeit dadurch erhöht werden, daß das Tragrohr 16 mit einer rohrförmigen Innenabdeckung 101 versehen wird (F i g. 2B). Die Innenabdekkung 101 kann im Strangpreßverfahren an der Innenfläche mit den Längsnuten 98 versehen werden. Die Innenabdeckung 101 wird dann in das Tragrohr 16 eingesetzt und mit diesem z. B. durch Stauchen dauerhaft verbunden, wobei der Durchmesser des Tragrohres 16 so weit verkleinert wird, daß die Auskleidung festgelegt ist. Die Innenabdeckung 101 kann auch durch einen Klebstoff mit der Innenseite des Rohres 16 fest verbunden werden. Erhalt die Innenabdeckung 101 keine Längsnuten, so können auch andere Verfahren zum Beschichten der Innenfläche des Tragrohres 16 angewendet werden. Beispielsweise kann ein Kunststoffpulver in das Tragrohr 16 heiß eingestäubt werden, oder die Innenfläche kann mit einem flüssigen Kunststoff beschichtet werden. Werden keine Längsnuten 98 vorgesehen, so können auch andere Schutzbeläge, z. B. aus Glas, als Innenabdeckung vorgesehen werden.

Die Innenabdeckung 101 nach F i g. 2B hat den Vorteil, daß die Längsnuten 98 zusammen mit der Innenabdeckung während des Einsetzens und des Befestigens derselben im Tragrohr 16 hergestellt werden können. Wird die Innenabdeckung 101 mit Längsnuten versehen, so brauchen an der Außenfläche 80 keine Längsnuten 82 vorgesehen zu werden, so daß bei der Herstellung des Rohres 11 eine Verfahrensstufe eingespart wird.

Die Membraneinheit 10 mit den Endhülsen 95 kann gut zusammen mit der in der F i g. 3 dargestellten Dichtung benutzt werden. Die dargestellte Anordnung weist eine Endkappe 28 auf, die die Dichtungsringe 56 von dem Dichtungsring 40 zwischen dem Kopfteil 20 und der Endkappe 28 isoliert. Nach der Darstellung erstreckt sich je eine einzelne Membraneinheit 10 in jede Öffnung 106 des Kanals 30 hinein. An der Innenseite der betreffenden Öffnungen 106 sind mit Abstand von der Innenseite 109 der Endkappe 28 ringförmige Nuten 54 vorgesehen, die die Dichtungsringe 56 aufnehmen, die sich an die Außenseite der betreffenden Endhülsen 95 anlegen, wodurch eine wirksame Abdichtung hergestellt wird, die die Rohflüssigkeit von der Reinflüssigkeit trennt.

Die Abschrägung 95a an den Endhülsen 95 erleichtert das Einsetzen der Membraneinheit 10 in das Tragrohr 16. Im besonderen drückt die Abschrägung 95a den Dichtungsring 56 in die zugehörige ringförmige Nut 54 hinein. Um eine Membraneinheit 10 auszuwechseln, braucht daher lediglich die Endkappe 28 von der einen Seite der Vorrichtung entfernt zu werden, wonach die zu ersetzende Membraneinheit 10 entfernt und eine neue Membraneinheit eingesetzt wird. Danach wird die Endkappe 28 wieder aufgesetzt. Bei diesem Auswechseln ist keine Manipulation an der Abdichtung erforderlich.

Mit Hilfe der in den Figuren dargestellten Vorrichtung können bei der Fertigung große Ersparnisse ohne Verlust an Wartungsfähigkeit erzielt werden. Das mit einem Kunststoff abgedeckte Tragrohr 16, z. B. aus Aluminium, weist den Vorzug der Billigkeit und der Korrosionsfestigkeit der Kunststoffabdeckung auf. Die Innenabdeckung 101 kann zusammen mit den Längsnuten 98 in einem einzigen Arbeitsgang hergestellt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Trennen gelöster Feststoffe von einem Lösungsmittel durch umgekehrte Osmose nach Patent 18 05 590, gekennzeichnet durch wenigstens eine Längsnut (82) an der Außenfläche (80) des porösen Rohres (11) oder an der Innenfläche (99, 100) des starren Tragrohres (16), um einen Längsströmungsdurchgang für Lö- ic sungsmittel zu schaffen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das starre Tragrohr (16) ein starres Rohr mit einer Innenabdeckung (101) ist und eine Vielzahl von Längsnuten (98) entlang der lnnenfläehe (100) der Innenabdeckung (101) verläuft.