DE3783667T2

DE3783667T2 - Trennvorrichtung mit spiralfoermig gewickelter membran und verfahren zu ihrer anwendung.

Info

Publication number: DE3783667T2
Application number: DE8787305513T
Authority: DE
Inventors: Eric Christian Holland; Peter Herbert Knappe; Frederick Karr Lesan
Original assignee: Hydranautics Corp
Current assignee: Hydranautics Corp
Priority date: 1986-06-24
Filing date: 1987-06-22
Publication date: 1993-05-13
Anticipated expiration: 2007-06-23
Also published as: DE3783667D1; AU7465787A; EP0251620A2; KR950007919B1; ZA874476B; JPS6365905A; CA1302904C; AU611086B2; KR880000121A; EP0251620A3; EP0251620B1; ATE84733T1

Description

Die Erfindung betrifft Membran-Trennvorrichtungen der spriralig gewickelten Art, die zur Ultrafiltration, Mikrofiltration, Umkehrosmose und Gasmischungsfiltration angewendet werden können und die in der Lage sind, hohe Umsätze zu erzielen, während gleichzeitig turbulente oder unterbrochene laminare, hydrodynamische Fließkonditionen aufrecht erhalten werden; die Erfindung betrifft gleichzeitig Verfahren zur Anwendung solcher Vorrichtungen. Im einzelnen bezieht sich die Erfindung auf eine spiralig gewickelte Membranelement-Vorrichtung, die einen radialen Zuführweg hat (der nachfolgend als "RFP" bezeichnet wird) und bei der demzufolge die Möglichkeit eines sehr viel höheren Umsatzes in einem einelnen Element gegeben ist als dies bisher möglich war.
Spiralmembran-Elemente zur Ultrafiltration, Mikrofiltration oder Umkehrosmose sind lange Zeit als wirksame Mittel zum Trennen der Bestandteile von Fluidmischungen angesehen worden. Bei einem typischen Verfahren ist eine Fluidmischung unter Druck mit einer Membranoberfläche in Berührung gebracht worden, wobei ein Bestandteil der Fluidmischung oder mehrere durch die Membran hindurchgehen, und zwar aufgrund eines Unterschiedes im chemischen Potential und aufgrund der sich verändernden Massentransportmengen durch die Membrane hindurch wurde eine Trennung erreicht.
Das bekannteste Spiralmembran-Element war so ausgebildet, daß die zugeführte Fluidmischung an einem Ende des zylindrischen Membranelementes eintrat und dann durch die spiraligen Windungen zwischen den Membranflächen hindurchlief, d.h., längs der Längsachse des Elementes (der axiale Zuführweg wird nachfolgend als "AFP" bezeichnet). Die Trennung geschieht an der Trennfläche zwischen Membran und Fluid und führt zu einer höheren Konzentration im Zuführstrom und ferner zu einem Permeat, das aus dem Fluid besteht, das durch die Membran-Grenzschicht hindurchgegangen ist. Der Permeat-Strom fließt in einer spiralig radialen Richtung innerhalb des getrennten, abgedichteten Kanals, der durch die Permeat-Seiten von zwei Membranen gebildet wird, und zwar solange, bis er das poröse, zentrale Kernrohr erreicht, wo er gesammelt und an einem oder beiden Enden des Kernrohres ausgetrieben wird (siehe beispielsweise die US-A-4 235 723, 3 367 504, 3 504 796, 3 493 496 und 3 417 870).
Spiralig gewickelte Membranen enthalten in unveränderlicher Weise einen Fließweg oder einen Kanal für den Zuführstrom, der durch Membranblätter eingeschlossen wird, deren aktive Membran-Sperrschicht lagen in Richtung des Fließweges zeigen. Im Fall von anisotropen Membranen, die eine einzige Sperrschicht auf nur einer Seite des Blattes enthalten, ist es für die Membranblätter üblich, daß die Sperrschichten aufeinander zu gerichtet sind und durch einen Abstandshalter voneinander getrennt werden, der die Turbulenz im Zuführfließweg fördert. Die Membranen sind kantenversiegelt, beispielsweise mit Hilfe von Klebstoffen oder einer Heißversiegelung, und zwar so, daß ein Einlaß für den Zuführstrom und ein Auslaß für das Konzentrat gebildet wird (da "der Zuführstrom" dann ein "Konzentrat" wird, wenn er längs der Membrane fortschreitet, wird der Strom innerhalb des Membranelementes nachfolgend wahlweise als "Konzentratzuführung" bezeichnet.
Die Umwandlung (d.h. das Verhältnis des Permeat-Volumens zum Zuführvolumen) bei den üblichen, bekannten Spiralelementen wird durch die Länge des Elementes beeinflußt (siehe "Entsalzung durch Umkehrosmose", Ulrich Merten, 1966, Kapitel 5). Die Umsätze pro Einheit liegen üblicherweise weit unterhalb der Erfordernisse eines kommerziellen Prozesses, so daß zahlreiche Elemente in Serie benötigt werden, um akzeptable Umsätze zu erzielen. Ein typisches Umkehrosmose-System, das bei einer Umwandlung von 75% arbeitet, kann beispielsweise 18 Elemente von 1 m Länge in einer 2-1-Anordnung von Druckbehältern benötigen (d.h. eine erste Stufe hat 6 Elemente in Serie in jeder von zwei parallelen Straßen und eine zweite Stufe hat 6 Elemente in Serie in einer einzige Straße), wodurch ein Fließweg für das zugeführte Konzentrat von 12 m Länge entsteht. Die Notwendigkeit, Spiralelemente in Serien anzuordnen, hängt von dem Verschmutzungspotential des zugeführten Wassers ab; bei dem obigen Beispiel wird diese Anordnung üblicherweise bei der städtischen Wasserversorgung, bei Brunnen und dem Zuführen von Oberflächenwasser ohne besondere Vorbehandlung angewendet.
Für Entsalzungssysteme, bei denen hohe Umsätze und Permeat-Flüsse zwischen 283905 und 378540 Liter pro Tag benötigt werden, müssen Elemente mit kleinem Durchmesser (weniger als 20,3 cm) benutzt werden, um Anordnungen mit 12 m Weglänge für die zugeführten Konzentrate zu erhalten. Die Nachteile dieses Verfahrens zum Erzielen eines hohen Umsatzes bestehen in
a) erhöhten Stellflächenbedürfnissen,
b) erhöhten Membranmodulkosten, gemessen in Pfenningen pro Liter,
c) erhöhten Prozeß- und Druckbehälterkosten und
d) einer zusätzlichen Komplexität sich ausdehnender Systeme aufgrund der Anordnungsnotwendigkeiten.
Wenn es möglich wäre, den Elementen-Fließweg von der üblichen, axialen Richtung (AFP) in eine radiale Richtung (RFP) zu ändern, kann der Fließweg auf eine gewünschte Umsatzmenge zugeschnitten oder selbst vergrößert werden; auf diese Weise würde der Umsatz eines solchen Moduls durch seinen Durchmesser und nicht durch seine Länge bestimmt werden.
Leider ist es nicht leicht, ein praktisches Element mit einem radialen Fließweg zu entwerfen, da das Permeat, das innerhalb des Permeatkanals angesammelt worden ist, nicht mehr als einen oder zwei Meter fließen darf, bevor es das Modul verläßt; im anderen Falle würde ein sehr hoher Rückdruck im Permeat-Trägergewebe erzeugt werden, was die Wirksamkeit des Elementes vermindern würde. Dieser Zwang verhindert die Möglichkeit der erfolgreichen Anwendung des Prinzips der Fließwegkonstruktion gemäß der US-A-3 933 646, bei der ein oder mehrere sehr lange Membranhüllen dargestellt sind, in denen das Permeat die Länge der Membranhülle durchläuft, bevor es in das Kernrohr eintritt und das Modul verläßt.
Es wurde nun überraschenderweise ein spiralig gewickeltes Membranelement gefunden, das in der Lage ist, bei hohen Umwandlungsraten (d.h. bei Umwandlungsraten, die höher sind als 30%, die aber nicht auf 90% begrenzt sind), während turbulente oder unterbrochen laminare Fließbedingungen aufrechterhalten werden. Dies wird durch eine solche Ausbildung des Konzentratweges erreicht, daß er sich radial spiralig erstreckt (RFP), vorzugsweise von dem zentralen Kernrohr nach außen, während das Permeat über eines oder beide, offene Seitenkanten des Membranelementes gesammelt wird. Dieses letztere Merkmal ergibt einen maximalen Permeatfließweg, der nicht größer ist als die axiale Länge des Elementes und der unabhängig ist von der Länge des Konzentrat-Fließweges. Eine Hochdruck-Abdichtung zwischen den einzelnen Membranblättern und dem Permeat-Fluid kann durch Abdichten des Trägergewebes für das Produkt Wasser mit Hilfe eines Klebstoffes (oder thermisch) durchgeführt werden, während die Materialien der Membran und des Abstandshalters von der Kante des Permeat-Trägergewebes her ausgeschnitten werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist demzufolge eine Membran-Filtervorrichtung der zylindrischen, spiralig gewickelten Art, die zum Filtern einer geeigneten, zugeführten Fluidmischung unter erhöhtem Druck geeignet ist, wobei eine oder mehrere Membranblätter und Abstandshalteblätter sowie Permeatkanal-Abstandsblätter eng um ein zentrales, poröses Kernrohr gewickelt sind, wodurch getrennte Fließkanäle für eine zugeführte Konzentratmischung und ein Permeat-Fluid gebildet werden, das daraus hergestellt worden ist mit Hilfe von Abdichtungen, um eine Vermischung des zugeführten Konzentrats mit dem Permeatfluid zu verhindern, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Paar von Membranblättern, die mit einem ihrer Enden am zentralen, porösen Kernrohr angebracht und spiralig nach außen gewickelt und versiegelt sind, um wenigstens einen spiralförmigen Konzentrat-Fließkanal zu bilden, der sich zwischen einer Kanalöffnung am zentralen, porösen Kernrohr und einer weiteren Öffnung an einem unversiegelten Ende der spiraligen Membranblätter erstreckt, wobei der Fließkanal für das zugeführte Konzentrat mit getrennten Leitungsmitteln zum Ablassen der zugeführten Mischung und zum Ablassen des Konzentrats von dem Konzentratzuführkanal verbunden ist und wobei ein Raum auf der Permeatseite der Membranblätter abgedichtet ist, um wenigstens einen Permeat-Kanal für den Auslaß des Permeats aus wenigstens einem unabgedichteten, axialen Ende des Permeatkanals zu bilden, wobei dieser Permeatkanal mit den Leitungsmitteln zur Sammlung des Permeats verbunden ist.
Das spiralig gewickelte Element nach der Erfindung benötigt keine Anordnung in Serien, um in einem kommerziell verwertbaren System zur Ultrafiltration ("UF"), Mikrofiltration ("MF") oder zur Umkehrosmose ("RO") angewendet zu werden. Demzufolge können kleine Umkehrosmose-Systeme mit einem Durchfluß zwischen 11356 und 283905 Liter am Tag mit Elementen hergestellt werden, die einen großen Durchmesser haben (20,3 bis 30,5 cm oder mehr). Die Systemkonstruktion kann modulmäßig durchgeführt werden, d.h. die Elemente können zu einer Grundeinheit hinzugefügt werden, ohne daß die Notwendigkeit besteht, bestimmte Anordnungen aufrecht zu erhalten. Kleinere Systeme (weniger als 11356 Liter am Tag) können durch Verminderung der Element-Länge und/oder des Element-Durchmessers hergestellt werden.
Die Herstellung von spiralig gewickelten Membranelementen für die Umkehrosmose, die Ultrafiltration oder die Mikrofiltration ist bekannt. Ebene Blattmembranen, zwischen denen alternativ offen poröse Gewebe oder Plastikblätter oder -bänder angeordnet sein können, werden normalerweise mit Hilfe eines Klebstoffes an ein zentrales, poröses Kernrohr angebracht und um dieses Rohr herum aufgewickelt. Die offen porösen Blätter zwischen den Membranen dienen in erster Linie zum Transport des Fluids, schaffen eine Turbulenz (im Fall eines Abstandshalters für eine Salzlösung usw.) und verhindern den Zusammenbruch des Fließkanals.
Der Ausdruck "Produkt" wird aus Vereinfachungsgründen nachfolgend zur Kenntlichinachung des Permeats verwendet, das beispielsweise aus einem Umkehrosmose-Entsalzungselement austritt. Bei manchen Arten von Membran-Trennungen ist der zugeführte Konzentratstrom das eigentliche Produkt und das Permeat ist Abfall. Es ist aber auch möglich, daß sowohl der Permeatstrom als auch der Konzentratstrom als Produktströme in dem Sinne bezeichnet werden, daß beide nach einer Trennung ihre Verwendung haben, beispielsweise bei der Ultrafiltration einer Elektro-Beschichtungsfarbe, wobei sowohl die Farbfestbestandteile (Konzentrat) als auch das Permeatwasser in einem Farbspülvorgang wiederverwendet werden.
Die Ausdrücke "Abstandshalter" und "Abstandshalteblatt", die in der Beschreibung und in den beigefügten Ansprüchen verwendet werden, sind ohne bestimmte Qualifikation so zu verstehen, daß sie übliche, poröse Blattmaterialien umfassen, die beim Membranfiltern, insbesondere auf dem Gebiet der Umkehrosmosse, bekannt sind; dort werden sie in nützlicher Weise dazu verwendet, eine feste, aber poröse Leitung für das Permeat zu bilden oder eine Turbulenz in einem Strom zu erzeugen, der innerhalb eines bestimmten Kanals fließt oder aber lediglich die Membranblätter auf Abstand zu halten und einen Zusammenbruch des Kanals zwischen den Membranen unter erhöhten Drücken zu verhindern. Solche "Abstandshalteblätter", wie sie bisher verwendet worden sind, bestehen üblicherweise aus Gewebe oder einer Kunststoff-Zusammensetzung; jedes andere haltbare ebene Blattmaterial, das in der Lage ist, die oben erwähnten Funktionen innerhalb eines spiralig gewickelten Membranelementes auszuüben, sollte jedoch als in den Schutzbereich der Ausdrücke "Abstandshalter" und "Abstandshalteblatt" fallend angesehen werden.
In den meisten Beispielen ist ein Zuführ-Abstandshalter auf der Konzentratzuführseite des Membranblattes vorhanden (d.h. auf derjenigen Seite, auf der die aktive Sperrschicht-Membranfläche oder die "Haut" vorhanden ist) und ein Abstandshalteblatt aus einem geknüpften Gewebe für den Permeat-Transport auf der gegenüberliegenden, d.h. der Permeatseite. Unter Verwendung von industriellen Klebstoffen und Zementen, die allgemein bekannt sind, oder anderen Abdichtungsmitteln, wie z.B. einer Heißsiegelung, werden die verschiedenen Blätter der Membranen und Abstandshalter "verleimt", um die Fließwege zu bilden und zwar normalerweise unmittelbar vor dem Aufwickeln der Membran in einen festen Zylinder hinein. Nachdem wahlweise Endkappen oder andere Aufnahmeteile auf diesen Zylinder aufgeleimt sind und alle Abdichtungen getrocknet sind, kann das Spiral-Membranelement in die Vorrichtung für Filterzwecke eingesetzt oder mit ihr verbunden werden. Bei Umkehrosmose-Anwendungen wird das Element mit den angebrachten Endkappen üblicherweise in ein rohrförmiges Druckgefäß für die Hochdruckfiltration eingesetzt, bei der beispielsweise zwischen vier und hundert Atmosphären Überdruck angewendet werden.
Abhängig vom gewünschten Flußaufbau ist es im Stand der Technik bekannt, eine Anzahl von sich wiederholenden Membranumhüllungen (5 bis 15) und Abstandshalter um ein einziges, poröses Kernrohr herumzuwickeln. Abweichend von den Spiralen beim Stand der Technik ist es bei dem RFP-Element nach der Erfindung, das einen sehr langen Fließweg für die zugeführte Mischung bereitstellen kann, wünschenswert, daß weniger oder selbst eine einzelne oder eine doppelte Membranumhüllung sich als nützlich für die beabsichtigte Anwendung erweist. Anders wie bei den bekannten, spiralig gewickelten Membranelementen, die in Serien angeordnet sein müssen, um einen hohen Umsatz zu erreichen, kann das RFP-Element nach der Erfindung so ausgebildet werden, daß der gewünschte Umsatz innerhalb eines einzigen Elementes errreicht wird bei einer Gesamtkapazität, die durch parallele Flüsse durch zusätzliche Elemente erhöht wird.
Die Erfindung wird nun weiter anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen Umkehrosmose-Elemente (RO) dargestellt sind, da die Erfordernisse einer Umkehrosmose wegen der zur Filtration notwendigen, hohen hydraulischen Drücke die vielleicht kritischsten sind. Es zeigen:
Fig. 1 ist eine Schnittdarstellung, die ein spiralförmig aufgewickeltes RFP-Membranelement nach der Erfindung innerhalb eines äußeren, zylindrischen Druckgehäuses darstellt;
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht einer typischen Schichtanordnung, die um ein poröses Rohr herumgewickelt wird, um ein spiralförmig gewickeltes RFP-Element nach der Erfindung herzustellen;
Fig. 3 ist eine vergrößerte Schnittansicht der Zuführseite des RFP-Elementes nach Fig. 1, längs der Linie 3-3;
Fig. 4 ist eine vergrößerte Querschnittansicht eines vertieften Abschnittes der durchlässigen Seite des RFP-Elementes nach Fig. 1 längs der Linie 4-4 in Fig. 1;
Fig. 4a ist eine vergrößerte Darstellung des Abschnittes 4a in Fig. 4, um die lagemäßige Zuordnung zwischen den Bestandteilen darzustellen;
Fig. 5 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines nicht vertieften Abschnittes auf der durchlässigen Seite des RFP-Elementes nach Fig. 1 längs der Linie 5-5;
Fig. 5a ist eine vergrößerte Ansicht des Abschnittes 5a in Fig. 5, um die lagemäßige Zuordnung zwischen den Bestandteilen darzustellen;
Fig. 6 und 7 stellen schematisch jeweils die bekannten Elemente und die RFP-Membranelemente nach der vorliegenden Erfindung dar, und zwar zur Erläuterung der unterschiedlichen Membran-Fließwege; und
Fig. 6a und 7a sind Schnittdarstellungen jeweils in Richtung eines Pfeiles 6a in Fig. 6 und eines Pfeiles 7a in Fig. 7.
Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht eines typischen, spiralgewickelten Membranelementes 1 zur Umkehrosmose nach der Erfindung innerhalb eines zylindrischen RO-Druckgefäßes 2. Das Membranelement 1 ist innerhalb des Druckgefäßes 2 mit Endplatten 2a und 2b abgedichtet, die Anschlüsse für verschiedene Zuführ-Anreicherungs- und Durchlaßdüsen aufweisen und in ihrer Lage jeweils durch Sprengringe 10a und 10b festgehalten werden. An den Hauptpunkten, an denen das Membranelement oder seine verschiedenen Düsen mit den Anschlüssen des Membranelementes 1, dem Druckbehälter 2 oder den Endplatten 2a und 2b verbunden sind, sind O-Ring-Abdichtungen 6, 6a, 6b, 6c, 6d, 6e und 6f als dunkle Rechtecke dargestellt. In der Mitte des RFP-Membranelementes 1 befindet sich ein poröses Kernrohr 3, um das herum die Membranblätter 15 und die Abstandshalter spiralig aufgewickelt sind. An einem Ende des Membranelementes, das nachfolgend als das Produktende bezeichnet wird, liegt eine steife, poröse Platte 5 an, die dazu dient, das Permeat-Fluid (Produkt) von den Permeat-Kanal-Abstandsblättern 14, die z.B. aus einem porösen Gewebe bestehen, und im folgenden als Produktträgergewebe 14 bezeichnet werden, über eine Auslaßdüse 11 abzutransportieren. Die Abstandshalter, die im Anreicherungs-Zuführkanal benutzt werden, sind in Fig. 1 nicht dargestellt.
Das poröse Kernrohr 3 enthält einen Rohr-Stopfen 4 (einen Klebstoff-Stopfen) am Produktende des Membranelements 1, um eine Vermischung des zugeführten Materials und des Permeats am Produktende in der porösen Platte 5 zu verhindern, die wie bereits erwähnt, als Leitung für das Produkt dient, das den Druckbehälter 2 durch die Permeat-Düse 11 verläßt. Beide Seitenkanten des Membranelementes 1 sind mit einem niedrigviskosen Klebstoff 7a und 7b vergossen, der die Enden der Membranen und der Abstandselemente abdichtet und die Membranen und Abstandselemente mit fakultativ vorhandenen Endkappen 9a und 9b verbindet. Anstelle mit Endkappen 9a und 9b kann das Membranelement 1 wahlweise auch mit Hilfe eines Leim-Napfes abgedichtet sein, der dieselben Abmessungen hat. Die Endkappe 9b auf der Produktseite, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, hat eine zylindrische Form und enthält eine O-Ring-Abdichtung 6b, um eine Leckage von Konzentrat in die poröse Platte 5 hinein zu verhindern. Um eine genügende Verkapselung des Membranelementes 1 sicherzustellen, hat die Endkappe 9b auf der Produktseite vorzugsweise eine Länge von 15,2 cm und die Endkappe 9a auf der Zuführseite hat eine Länge von etwa 7,6 cm. Die beiden Enden des Membranelementes 1 sind einzeln in die Endkappen 9a und 9b eingegossen, wobei üblicherweise mit dem Produktende angefangen wird, dem danach, oft erst am folgenden Tag, das Zuführende folgt. Während des Einkapselungsvorgangs kann das Element in einer Druckkammer angeordnet und mit Stickstoff, beispielsweise unter einem Druck von 344,8 kPa überdeckt sein, um eine blasen- und höhlungsfreie Abdichtung zu erzielen.
Der konzentrierte Zuführstrom fließt aus dem Membranelement 1 aus einem nicht abgedichteten, und in Fig. 1 nicht dargestellten Ende des spiraligen, radialen Membran-Fließweges aus in eine offene Umfangskammer 8 hinein, die durch den Raum zwischen dem zylindrischen Element 1 und dem zylindrischen Druckgefäß 2 gebildet wird. Öffnungen, die im Zuführende der Endkappe 9a enthalten sind, ermöglichen es dem Konzentrat, aus der Umfangskammer 8 heraus in einen offenen Raum zu gelangen, der um den Zuführanschluß 12 herum liegt und von da aus den Druckbehälter 2 durch den Konzentratauslaß 13 zu verlassen.
Obwohl zu Darstellungszwecken in den beigefügten Zeichnungen nur eine Membranausführung dargestellt ist, die einen Permeatauslaß nur an einer Seite des RFP-Elements 1 hat, können Permeatauslässe an beiden Enden vorhanden sein, wobei nur geringe Änderungen notwendig sind. Um zwei Permeat-Anschlüsse zu erreichen, kann die Abdichttechnik, die für die Permeatseite in Fig. 1 benutzt wird, auf der gegenüberliegenden Seite zusammen mit einem zweiten Permeat-Anschluß 11 wiederholt werden. Eine Verlagerung des Konzentrat-Anschlusses 13 zu einer anderen Stelle längs des Druckbehälters 2 würde eine einfache Art einer Entwurfsgestaltung darstellen.
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer typischen Schichtanordnung einer spiralig gewickelten RFP-Membrane nach der Erfindung, die ein Produktträgergewebe 14, zwei Membranblätter 15, ein poröses Kernrohr 16 und einen Zuführabstandshalter 17 umfaßt. Das Produkt-Trägergewebe 14 ist üblicherweise ein geknüpftes Gewebe, das in der Lage ist, das Produkt-Fluid (üblicherweise Wasser) längs des definierten Permeat-Fließweges zu transportieren. Wie dargestellt, sind die Membranblätter 15 und die Zuführ-Abstandshaltermaterialien 17 in ihrer Breite in bezug auf die Breite des Produkt-Trägergewebes 14 vermindert. Um wirkungsvolle Abdichtungen zu erzielen, beträgt die Verminderung auf der Produktseite vorzugsweise 10,2 cm, wenigstens jedoch 2,5 cm und auf der Zuführseite etwa 2,5 cm, wenigstens jedoch etwa 1,3 cm.
Aus Fig. 3 kann ersehen werden, daß die Endkappe 9a auf der Zuführseite eine spritzgegossene, sechseckige Form hat mit einer zentralen Öffnung, um das Kernrohr 3 aufzunehmen.
Die Fig. 4 und 4a sind jeweils ein vergrößerter Querschnitt des Elements nach Fig. 1 und eine vergrößerte Ansicht des eingegossenen Permeat-Gewebes des Elements. In Fig. 4 ist der äußere Ring der Druckbehälter 2, in den die Endkappe 9b auf der Produktseite eingepaßt ist. Ein Klebstoff 7b dichtet die Endkappe 9b hydraulisch zum spiralig eingegossenen Trägergewebe 14 ab, (was durch die durchgezogene Spirallinie dargestellt ist), dem einzigen Blatt der Membranschichtanordnung gemäß Fig. 2, das sich bis zum Produktende des Elementes 1 erstreckt. In einer weiter vergrößerten Darstellung gemäß Fig. 4 ist das Permeatkanal-Abstandsblatt 14 mit einem dünnen, undurchlässigen Film 18 auf beiden Seiten in einem Klebstoff 7b eingegossen dargestellt. Das Permeatkanal-Abstandsblatt 14 windet sich vom porösen Kernrohr 3 mit einem zentralen Klebstoff-Rohrstopfen 4 zu einer Klebstoffschicht, die es mit der Endkappe 9b verbindet.
Die Fig. 5 und 5a sind Schnittdarstellungen des nicht vertieften Abschnittes des Membranelementes 1 längs der Linie 5-5. In Fig. 5 stellen die durchgehenden Spirallinien die Membranblätter 15 dar und die Räume dazwischen stellen die Konzentratzuführ- und Permeatflußkanäle dar, wobei die Abstandshalter und der Klebstoff 7a weggelassen worden ist. In Fig. 5a stellen die schraffierten Linien Abstandshalter 17 zwischen den Membranblättern 15 dar, wobei der Klebstoff 7a wiederum weggelassen worden ist.
Fig. 6 ist eine schematische Darstellung eines üblichen Spiralelementes nach dem Stand der Technik (AFP-Element) und zwar in einem übertrieben abgewickelten Zustand, der dazu bestimmte ist, die Flußrichtung der Konzentratzuführung und des Permeats in solchen Elementen darzustellen. Die Fig. 6a ist eine Schnittansicht des Spiralelementes nach Fig. 5 längs der Linie 6a-6a. Die Kanäle a und c sind Konzentrat-Zuführkanäle und der Kanal b ist der Permeat-Kanal. Die Trennschicht-Seiten (Haut) der Membran-Paare sind in den Kanälen a und c aufeinander zu gerichtet, wobei die Abstandshalter nicht dargestellt sind und der Kanal b für das Permeat wird durch die gegenüberliegenden (Permeat) Seiten der Membranpaare gebildet. Der Zuführstrom, der in den Fig. 6 und 6a durch "X" dargestellt ist, fließt axial in ein Ende der offenen Membrankanäle a und c, wobei ein Teil des zugeführten Stromes durch die Membranhaut in den benachbarten Permeat-Kanal b hindurchgeht und der übrige zugeführte Strom, der in den Fig. 6 und 6a mit "Z" bezeichnet ist und der jetzt das Konzentrat darstellt, entweicht durch das gegenüberliegende axiale Ende der Membrankanäle. Das Permeat, das in den Fig. 6 und 6a mit "Y" bezeichnet ist, fließt in einem rechten Winkel zur Zuführrichtung nach innen in das Kernrohr und bewegt sich spiralförmig nach unten, um die Spiralwindung letztlich durch das poröse Kernrohr und damit das Element zu verlassen. Um den Fließweg so auszurichten, wie dies beschrieben worden ist, sind die Membran- und Abstandshalteblätter an denjenigen Stellen abgedichtet oder versiegelt, die in den Fig. 6 und 6a durch schattierte Bereiche kenntlich gemacht worden sind. Es ist mithin ersichtlich, daß der Permeat-Kanal b an allen Seiten mit Ausnahme an den Öffnungen im porösen Kernrohr versiegelt ist. Die Abdichtungen oder Versiegelungen am Kernrohr zwischen den Permeat- und Konzentrat-Zuführkanälen, wie sie in Fig. 6a dargestellt ist, sind wesentlich, um eine Vermischung an dieser Stelle zu verhindern.
Die Fig. 7 und 7a stellen eine bevorzugte Ausführungsform des RFP-Elementes nach der Erfindung dar. Fig. 7a ist eine Schnittdarstellung des Spiralelementes nach Fig. 7 längs der Linie 7a-7a. Diese Figuren zeigen nicht genau die Geometrie des RFP-Elementes, sondern sie sind absichtlich unmaßstäblich, um die Fließmuster der verschiedenen Fließfraktionen innerhalb der Membrankanäle darstellen zu können. Die Zuführung, die in den Fig. 7 und 7a mit "X" bezeichnet ist, wird in ein poröses Kernrohr eingeleitet und wird nach einer Umlenkung um rechte Winkel (siehe die Pfeile) in den sich nach außen spiralig erstreckenden Membrankanal b verteilt. Das Konzentrat, das in den Fig. 7 und 7a mit "Z" bezeichnet ist, verläßt den Membrankanal b an der Außenkante der Spiralenwindung, nachdem es die volle Länge des Membrankanals durchlaufen hat. Wie dargestellt, ist der Konzentrat-Zuführkanal b an beiden Seitenkanten (siehe Fig. 7a) versiegelt, wohingegen der Permeatkanal an den Permeatseiten der Membranen (die als Kanäle a und c dargestellt sind) nur an einer Seitenkante (siehe Fig. 7a) längs des porösen Kernrohres versiegelt sind sowie an der Endkante der spiraligen Membranblätter (siehe Fig. 7 und 7a). In Fig. 7a sind Versiegelungen für jede Membran am Kernrohr dargestellt, um eine seitliche Vermischung des Permeats und des zugeführten Konzentrats zu verhindern.
Da die Länge der Membran in dem RFP-Spiralelement nicht durch irgendwelche Begrenzungen begrenzt ist, wie z.B. durch einen Rückdruck von der Permeatseite, kann der Fließweg verkürzt oder verlängert werden, um ihn auf das gewünschte Maß der Umwandlung oder Konzentration des zugeführten Stoffes zuzuschneiden. In dieser Beziehung bestimmt der Bereich des Fließweges und bis zu einem gewissen Maße die Art des Flüssigkeitsflusses, d.h. ob laminar oder turbulent, das Hindurchtreten des Permeats durch die Membrane. Ein Rückdruck, der dies verhindern könnte, wird dadurch vermieden, daß es dem Permeat ermöglicht wird, die Spirale in rechten Winkeln zum zugeführten Konzentratfluß zu verlassen, und zwar an einem oder beiden axialen Enden des zylindrischen Elementes.
Ein Hindurchtreten eines Teiles des zugeführten Stoffes durch die Membran längs des Fließweges des zugeführten Konzentrats führt zu einer schrittweisen Verminderung des Zuführ-Volumens, wodurch die Zuführ-Geschwindigkeit in einem Kanal mit festen Abmessungen herabgesetzt wird und gleichzeitig die Wirksamkeit der stromabwärtigen Permeation vermindert wird. Dieses Phänomen wird durch die vorliegende Erfindung verstärkt, die die Möglichkeit eines viel längeren Zuführfließweges (RFP) bietet. Konstruktionsabwandlungen des RFP-Elementes können solche Änderungen der Zuführgeschwindigkeit vermindern oder so gut wie ausschalten.
Eine dieser Konstruktionsabwandlungen kann in der Verwendung von konisch zulaufenden Abstandshaltern bestehen, um auf diese Weise den Abstand zwischen den Membranen laufend zu vermindern und dadurch den stromabwärtigen Fließweg zu verengen und die Fließgeschwindigkeit zu erhöhen; eine andere Konstruktionsabwandlung kann darin bestehen, die Breite des Fließweges durch eine Versiegelung der Kanten längs des spiraligen Weges näher an der Mitte zu verringern. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung benutzt die Fähigkeit des RFP-Elementes nach der Erfindung, innerlich ein einzelnes Element "zu veranstalten". Demzufolge können zwei, drei oder mehr Membrantaschen verschiedener Längen (gemessen radial vom Kernrohr) um ein einziges Kernrohr gewickelt werden, wodurch sich mehrere Stufen ergeben, in denen sich das zugeführte Volumen längs seines Spiralweges vermindert (siehe beispielsweise die nachfolgenden Beispiele III und IV).
Der radial spiralige Zuführfließweg, wie er gemäß der Erfindung benutzt wird, bietet eine viel größere, potentielle Nettofließweglänge, als dies bei den traditionellen Axialfließrichtungen bei den Spiral-Modulen nach der Industrienorm der Fall ist. Dies bietet demzufolge größere Fluß-Umwandlungen, ohne daß eine Verminderung im Volumen oder in der Qualität des Permeats auftreten würden. Die neue Fließwegkonstruktion, die gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet wird, erfordert jedoch eine höhere Druckabdichtung zwischen dem zugeführten und dem Permeat-Strom, die außerhalb der Membrantasche verlaufen. Ein solches Erfordernis besteht bei der Fließgeometrie in den Norm-Spiralmodulen nicht. Eine solche Druckabdichtung ist unter Verwendung eines Klebstoffes herstellbar und einer kompatiblen Verbindungsfläche. Dabei muß die Verbindungsfläche nicht nur mit dem Abdichtungsklebstoff kompatibel sein, sondern sie muß auch als Schutzschild für den Produktwasserträger sein, um einen unbehinderten Fließweg für das ablaufende Permeat sicherzustellen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist es sehr wünschenswert, einen hydraulisch undurchlässigen Film auf einem Produkt-(Permeat)Trägergewebe an seinem Produktende aufzulaminieren oder dieses Gewebe damit zu beschichten, um eine geeignete Verbindung zu erreichen, um das Produktende des Elementes zu versiegeln. Diese Beschichtung oder dieser Film, vorzugsweise ein Polymerfilm oder eine Metallfolie, müssen sorgfältig aufgebracht werden, um ein wesentliches Eindringen in das geknüpfte permeatgewebe zu verhindern, was den Transport des produktes durch das Gewebe in einem Umkehr-Osmoseschritt vermindern könnte. Es wurde gefunden, daß dies durch Aufbringen einer gleichmäßigen, nicht porösen Polyurethanbeschichtung auf die Oberfläche des Gewebes durchgeführt werden kann, das am Produktende angeordnet ist. Die Polymerbeschichtung hat eine solche Zusammensetzung und Dicke, daß sie an der Oberfläche des Gewebes selbst dann gleichmäßig anhaftet, wenn das Gewebe in einen engen Zylinder eines Spiralmembran-Elementes eingerollt wird. Die Länge der Beschichtung oder des Filmes sollte ausreichend sein, um parallele, ebene Fließabdichtungen mit dem geknüpften Gewebe zu bilden, d.h. sie soll üblicherweise zwischen 7,6 und 30,5 mm und vorzugsweise zwischen 5,2 und 25,4 mm betragen. Um eine wirksame Abdichtung am Produkt-(Permeat)Ende des RFP-Spiralelementes nach der Erfindung zu erreichen, ist es normalerweise notwendig, die Membran und die Zuführ-Abstandshaltermaterialien auszusparen, wodurch es dem Permeatgewebe möglich wird, sich bis zum Ende des Elementes zu erstrecken. Auf diese Weise ist nur das geknüpfte Gewebe, das als Permeatleitung dient, am Produktende des RFP-Elementes sichtbar.
Das erfindungsgemäße Prinzip ist insbesondere in jeder spiralig gewickelten Membranvorrichtung nützlich, bei der flache Membranblätter für eine Umkehr-Osmose, eine Ultrafiltration, eine Membran-Konditionierung, eine Mikrofiltration oder eine Gastrennung benutzt werden, bei denen Wiedergewinnungsraten benötigt werden, die größer als 20/30% sind, was die Grenze der derzeit erhältlichen RO spiralig gewickelten Elemente darstellt, die auf der derzeitigen Ingenieurkunst beruhen. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es einem einzigen Element, das eine Länge zwischen 30,5 und 152 cm haben kann, unter Bedingungen eines turbulenten oder eines laminaren Flusses zu arbeiten bei Wiedergewinnungsraten von bis zu 90%, während Grenzschichtbedingungen aufrechterhalten werden, die ähnlich denjenigen sind, wie sie bei derzeit vorhandenen, gestuften Spiralsystemkonstruktionen für Salzsole verwendet werden, bei denen zwölf bis achtzehn Elemente in Serien benutzt werden. Dieser weitere Weg, der Grad der Konversion oder der Wiedergewinnung des zugeführten Stromes unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist unabhängig von der Länge eines Moduls; er hängt aber im wesentlichen von der Länge des radialen Fließweges ab, der seinerseits lediglich den Durchmesser des Moduls beeinflußt.
Membranen für die Ultrafiltration, die Umkehrosmose, die Mikrofiltration und die Gasfiltration sind im Stande der Technik bekannt. Sowohl anisotrope (asymmetrische) Membranen mit einer einzigen oder einer doppelten Sperrschicht (Haut) als auch isotropische Membranen werden zur Zeit in Form von ebenen Blättern für UF, RO, MF und Gasfiltration hergestellt (siehe beispielsweise US-A-3 615 024, 3 597 393 und 3 567 632). Die Membranen können aus einem einzigen Polymer oder Copolymer bestehen, oder aus einem Laminat oder einem zusammengesetzten Aufbau, in dem eine dünne Sperrbeschichtung oder ein Film, geladen oder ungeladen, über einem dickeren Trägerfilm ausgeformt ist, wobei der letztere entweder porös oder unporös ist. Polymere, die für solche Membranen geeignet sind, reichen von hochstabilen, hydrophoben Materialien, wie z.B. Polyvinylidenfluorid, Polysulfon, modacrylischen Polymeren und Polychloroäther, die üblicherweis bei UF, MF und Gasfiltrationen angewendet werden, sowie als Trägerschichten für RO-Zusammensetzung, bis zu hydrophilen Polymeren, wie z.B. Zellulose-Acetat und verschiedenen Polyaminen (siehe z.B. US-A-4 399 035, 4 277 344, 3 951 815, 4 039 440 und 3 615 024). Bei Niederdruckanwendungen (z.B. bei 2 bis 10 Atmosphären Überdruck) wie z.B. bei der Ultrafiltration und der Mikrofiltration, kann das spiralig aufgewickelte Element wahlweise dauernd in seinem eigenen Druckbehälter oder in einer entsprechenden Patrone angeordnet sein, die geeignete Anschlüsse zur Verbindung mit den Filtrationssystemen aufweist.
Die vorliegende Erfindung wird nun mit Hilfe der nachfolgenden Beispiele weiter erläutert.

Beispiel I

Es wurde ein Element von 15,2 cm Durchmesser durch Aufrollen eines einzelnen Zuführkanals (zwei Membrane) vorbereitet, wobei das Element ein gewirktes Gewebe in der Größe von 7,112 x 1,016 m umfaßte, das in einer Höhe von 20,3 cm auf der Permeatseite mit einer Plastikbeschichtung von 0,076 mm beschichtet war. Die Kante des Laminats aus Beschichtung und Gewebe war mit einem niederviskosen Klebstoff versiegelt, um zu verhindern, daß der Vergußklebstoff die Permeatwasserleitung abdichten konnte. Die Länge der Beschichtung war so abgepaßt, daß sie das Gewebe auf einer Länge von 5,842 m bedeckte. Dies war notwendig, um eine Abdichtung der Enden des Elementes mit Klebstoff während des Rollvorganges zu ermöglichen. Zwei Blätter einer zusammengesetzten Membran mit einer Polysulfon-Trägerschicht in ebener Blattausführung wurden auf ein Maß von 609,6 x 83,8 cm geschnitten und auf dem Element angeordnet, wobei jeweils auf der Zuführ- und auf der Permeatseite von der Kante des Gewebematerials her Vertiefungen von 2,5 und 10,2 cm gelassen wurden. Ein 101,6 cm langes, poröses Kernrohr wurde auf einer Aufrollmaschine montiert, ausgerichtet und dann mit dem besichteten Gewebe mit Hilfe eines doppelseitigen Klebebandes befestigt. Ein Polypropylen-Salzsolenabstandshalter-Blattmaterial in der Größe von 711,2 x 83,8 cm wurde zwischen die beiden Blätter der Membrane so eingelegt, daß die Kanten mit den beiden Membranblättern ausgerichtet waren. Um den ganzen Umfang der beiden Membranblätter herum wurde ein Membranklebstoff gleichmäßig aufgesprüht, um eine abgedichtete Tasche zu bilden. Die vier Blätter wurden dann um das Kernrohr gewickelt, um ein Spiralelement zu bilden. Am folgenden Tag wurde das Permeat-/beschichtete Gewebeende des Elementes mit Hilfe eines niederviskosen Klebstoffes auf einer Länge von 15,2 cm in eine Kunststoff-Endkappe eingegossen. Das eingegossene Ende wurde unter einem Druck von 551,6 kPa in einer Stickstoff-Abdeckung getrocknet, um einen blasen- und hohlraumfreien Verguß zu ermöglichen. Am folgenden Tag wurde die Zuführ- bzw. unbeschichtete Seite des Elementes so vergossen, daß das Zuführ-Kernrohr auf eine Länge von 2,5 bis 3,8 cm vorstand und frei von Klebstoff war. Die Zuführseite wurde ebenfalls unter einer Stickstoffabdeckung vergossen. 2,5 cm der Permeatseite des Elementes wurden mit Hilfe einer Säge zugerichtet, um den Permeatkanal zu öffnen, d.h. das Gewebe freizulegen. Das Element wurde in einen Druckbehälter gebracht, wobei die Permeatseite durch eine poröse Stützplatte abgestützt war und danach wurde das Element unter den folgenden Bedingungen getestet: 1,862 MPa Zuführdruck, 48% Wiedergewinnung, 3100 ppm NaCl Zuführlösung bei 25º. Das Element erzeugte 1870 Liter am Tag bei einer Ausscheidung von 99% und einem Differenzdruckabfall von 34,5 kPa zwischen dem Zuführeinlaß und dem Permeat.

Beispiel II

Es wurde ein Element mit 6,4 cm Durchmesser unter Verwendung eines 43,2 cm langen Kernrohres mit Hilfe eines 38,1 cm breiten und 50,8 cm langen Stückes beschichteten Permeatgewebes hergestellt. Das Beschichtungsmaterial war 15,2 cm breit und 20,3 cm lang auf der Oberseite und Unterseite des Gewebes von der Permeatkante aus. Zwei Blätter einer Zellulosemembrane mit einer nicht gewebten Trägerschicht in der Breite von 30,5 cm und mit der Länge von 20,3 cm wurde auf beiden Seiten des Gewebematerials angeordnet, wobei eine Aussparung von 5,1 cm von der Permeatkante aus und einer Aussparung von 1,3 cm von der Zuführungskante aus verblieb. Ein industrieller Membranklebstoff wurde dazu benutzt, um die Membran an allen vier Seiten mit dem Gewebematerial zu verbinden. Ein Stück eines Salzsolen-Abstandshalter-Netzgeflechtes in der Breite von 30,5 cm und in der Länge von 50,8 cm wurde auf der Oberseite der Membran angeordnet, wobei dieselben Aussparungen verblieben wie bei den Membranblättern. Die vier Materialblätter wurden dann auf dem Kernrohr aufgewickelt, um ein Spiralelement zu bilden. Am folgenden Tag wurde die Permeatseite des Elementes mit Hilfe eines niederviskosen Klebstoffes unter einem Stickstoffdruck von 206,9 kPa vergossen. Am nächsten Tag wurde die Zuführseite mit Hilfe eines niederviskosen Kebstoffes so vergossen, daß das Kernrohr auf eine Länge von 1,3 bis 2,5 cm vorstand und frei von Klebstoff war. Der Permeatverguß wurde dann auf einer Länge von 2,5 cm zugerichtet, um das beschichtete Permeat-Kanal-Gewebe freizulegen. Das Element wurde unter einem Druck von 2965 MPa getestet, und zwar mit einer NaCl Zuführlösung, in der 3000 vollständig aufgelöste Festbestandteile enthalten waren; ferner bei 1% Wiedergewinnung und 25º Temperatur; dies ergab einen Fluß von 558,23 Liter pro Quadratmeter und Tag bei einer Ausscheidung von 92,6%.

Beispiel III

Ein 94 cm langes Element mit einem Durchmesser von 21,6 cm wurde in ähnlicher Weise hergestellt wie beim Beispiel I; es hat zwei Blätter, von denen eines 12 m lang ist und das andere 6 m lang. Die beiden Blätter sind zu einem Spiralelement aufgerollt und dann vergossen. Dies führt zu einem solchen Aufbau eines Salzsolenweges, daß die Längen und Grenzschichten einer üblichen 2-1-Anordnung von sechs Elemente-Druckbehältern ähnlich ist. Dieses Element kann bei 75% Wiedergewinnung arbeiten und pro Tag 27633,4 Liter bei einer Ausscheidung von 97,5%, einem Zuführdruck von 1862 mPa, 25º und bei 2000 aufgelösten Teilchen (TDS) NaCl produzieren.

Beispiel IV

Durch einen Vorgang, der ähnlich ist wie beim Beispiel I wurde ein 152,4 cm langes Element mit einem Durchmesser von 30,5 cm hergestellt, das drei Blätter von 18, 12 und 6 Meter Länge aufweist. Die drei Blätter werden zu einem Spiralelement aufgerollt und dann vergossen. Dies führt zum Aufbau eines Salzsolen-Förderweges mit Längen, die ähnlich einer 3-2-1-abgestuften Salzsolenanordnung von sechs Elementen-Druckbehältern ist. Dieses Element kann bei einer Wiederverwendung von 90% 87064,2 Liter pro Tag bei einer Ausscheidung von 98,0% produzieren, und zwar bei einem Zuführdruck von 2896 MPa, 25ºC und 2000 ppm NaNc in der Zuführung.

Beispiel V

Entsprechend dem Vorgang, wie er in Beispiel II erläutert worden ist, wird ein RFP-Membranelement montiert, das zwei Membranblätter verschiedener Längen aufweist. Das Membranblatt bestand aus einer Polyamid-Zwischenschicht au einer Polysulfon-Trägerschicht. Das Element wurde unter folgenden Bedingungen getestet: 1862 MPa Zuführdruck, 2100 ppm NaCl Zuführlösung bei 25º, 4% Wiedergewinnung. Das Element erzeugte einen Fluß von 36672 Liter pro Quadratmeter am Tag (9 GFD) bei einer Ausscheidung von 96,4% des NaCl.

Claims

1. Membran-Filtervorrichtung der zylindrisch gewickelten Bauart zum Filtern einer zugeführten Flüssigkeits-Mischung unter erhöhtem Druck, mit ein oder mehreren blattförmigen Membranen (15), Zuführ-Abstandshalterblättern (17) und Permeatkanal-Abstandsblättern (14), die eng um ein zentrales, poröses Kernrohr (3) herumgewickelt sind, wodurch sich mit Hilfe von Abdichtungen zur Verhinderung einer Vermischung des zugeführten Konzentrats und der Permeatflüssigkeit getrennte Fließkanäle für eine zugeführte Konzentratmischung und ein daraus hergestelltes Permeat ergeben, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Paar von Membranblättern (15) mit ihren Enden am mittleren, porösen Kernrohr (3) befestigt und von dort spiralig nach außen aufgewickelt und abgedichtet sind, um wenigstens einen spiralig geformten Konzentratzuführflußkanal zu bilden, der sich zwischen einer Kanalöffnung am zentralen, porösen Kernrohr und einer weiteren Öffnung an einem unabgedichteten Ende der spiraligen Membranblätter erstreckt, wobei der Zuführ-Fließkanal für das Konzentrat mit einer getrennten Leitung zu (12) und zum Abführen des Konzentrats vom (13) Zuführfließkanal verbunden ist und wobei auf der Permeatseite der Membranblätter ein Raum abgedichtet ist, um wenigstens einen Permeatkanal zum Auslaß des Permeats von wenigstens einem axialen Ende des Permeatkanals zu bilden und wobei schließlich der Permeatkanal mit einer Leitung (11) zur Sammlung des Permeats verbunden ist.

2. Membran-Filtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Permeatkanal-Abstandshalterblätter aus einem porösen, geknüpften Gewebestück besteht.

3. Membran-Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die blattförmigen Membranen relativ zu den Permeatkanal-Abstandsblättern von dem axialen Ende her ausgeschnitten sind.

4. Membran-Filtervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein hydraulisch undurchlässiger Film (18) an wenigstens einer Kante der Permeatkanal-Abstandsblätter in deren ausgeschnittenem Abschnitt auflaminiert oder aufbeschichtet ist.

5. Membran-Filtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranblätter an allen Kanten der Permeatseite mit Ausnahme von wenigstens einer Seitenkante abgedichtet sind, um einen Permeatkanal zur Abfuhr des Permeats aus dem Element zu bilden, wobei der Permeatkanal mit einer Leitung (11) zum Sammeln des Permeats verbunden ist.

6. Membran-Filtervorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Seitenkante der zylindrischen Membranvorrichtung auf einem Abstand von wenigstens 2,54 cm von ihrem Axialende aus mit einem niedrig viskosen Klebstoff (7a) und/oder (7b) ausgegossen ist.

7. Membran-Filtervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Seitenkante der Vorrichtung mit einem Klebstoff in einer Kunststoff-Endkappe (9a) und/oder (9b) ausgegossen ist.

8. Membran-Filtervorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattmembran oder jede Blattmembran und alle Abstandshalter, mit Ausnahme der Abstandshalter im Permeatkanal, beispielsweise ein Permeatkanal-Gewebe vom Ende der Vorrichtung her um wenigstens 2,54 cm an dem oder an jedem unabgedichteten Permeatende ausgeschnitten sind.

9. Membran-Filtervorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der oder jeder spiralförmige Konzentratzuführ- und axiale Permeat-Fließkanal mit einem Klebstoff abgedichtet ist.

10. Membran-Filtervorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran eine Umkehr-Osmose-Membran, eine Ultrafiltrations-Membran oder eine Mikrofiltrations-Membran ist.

11. Membran-Filtervorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Zuführ-Abstandshalteblatt (17) ein Permeatkanal-Abstandsblatt (14) und zwei Membranblätter (15) vorhanden sind, die so angeordnet sind, daß innerhalb des Körpers der aufgewickelten Spirale jedes Permeatkanal-Abstandsblatt ein Membranblatt auf beiden Seiten hat.

12. Verfahren zum (I) Filtern einer Flüssigkeitsmischung, die gelöste Salze enthält, (II) Entsalzen einer Brack- oder Seewassermischung, (III) Trennen von Wasser und allen darin enthaltenen, gelösten Salzen von größeren, gelösten oder schwebenden Molekülen in einer Flüssigkeitsmischung oder (IV) Trennen von größeren, gelösten Molekülen oder Materialteilchen von einer Flüssigkeitsmischung, die diese enthält, durch Filtern der Flüssigkeitsmischung mit Hilfe einer Membran-Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranblätter im Falle von (I) und (II) aus Umkehr-Osmose-Membranen bestehen, im Fall von (III) aus Ultrafiltrtionsmembranen und im Fall von (IV) aus Mikrofilitrations-Membranen.