DE68928237T2

DE68928237T2 - Sinterüberzug für Oberflächen von porösen Metallfiltern

Info

Publication number: DE68928237T2
Application number: DE68928237T
Authority: DE
Inventors: Joseph Leo Gaddis; Daniel Alan Jernigan
Original assignee: GRAVER SEPARATIONS Inc
Current assignee: GRAVER SEPARATIONS Inc
Priority date: 1989-02-10
Filing date: 1989-09-08
Publication date: 1998-03-12
Anticipated expiration: 2009-09-09
Also published as: KR0145711B1; IL91578A0; NZ230545A; CN1020330C; IL91578A; JP2903128B2; DE68928237D1; EP0381812A1; EP0381812B1; KR900012659A; CN1044768A; ZA896941B; AU4128689A; CA1325389C; IN172057B; US4888114A; AU613789B2; ATE156382T1; JPH02233117A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft gesinterte Metallfilter, die mit einem feinteiligen keramischen Material, wie z.B. Titandioxid, imprägniert und anschließend zum Zusammensintern des keramischen Materials erhitzt worden sind.

STAND DER TECHNIK

Die DE-B-1 261 046 betrifft einen metallisierten, dünnen Überzug, der durch Dampfabscheidung oder durch Reduktion eines Metallsalzes aufgetragen wird, wobei sich dieser von einem durch Sintern verschmolzenen, in die Porenstruktur eines porösen Metallrohres eingebetteten keramischen Überzug der Erfindung unterscheidet.
Die US-A-4 365 215 befaßt sich mit keramischen Vorformen (makroporösen Trägern). Die vorliegende Erfindung befaßt sich nur mit Metallträgern. Viele andere Produkte mit keramischen Vorformen sind auf dem Markt erhältlich.
Die US-A-4 762 619 offenbart die Bildung einer dynamischen Membran auf einem porösen gesinterten Edelstahlträger. Der poröse Edelstahlträger wird mit einer wäßrigen Nitratlösung imprägniert, gefolgt von einer Polyacrylsäurelösung, gefolgt von einer Natriumhydroxidlösung, um ein poröses Zirconiumdioxidmedium in dem gesinterten Metallfilter zu bilden.
Die US-A-4 520 520 beschreibt Ultrafiltrationsmembranen, die aus einem mit Zirconiumoxid imprägnierten gesinterten Edelstahl(316L)-Träger hergestellt sind.
Die US-A-3 022 187 offenbart eine poröse Membran und ein Verfahren zur Herstellung dieser durch Ziehen einer Suspension von Körnchen eines Metalloxids in einem Fluid durch Ansaugen in einen starren gesinterten Metallträger.
Die US-A-3 926 799 lehrt ein Verfahren zur Herstellung eines Kompositträgers für eine dynamische Hyperfiltrationsmembran, umfassend das Überziehen eines porösen Substrats mit einer im wesentlichen gleichförmigen Schicht aus Zirconiumoxid durch Auftragen einer Schicht aus einer wäßrigen Aufschlämmung von Zirconiumoxid auf das Substrat, Trockenen bei Raumtemperatur, gefolgt vom Brennen bei einer Temperatur von 900ºC bis 1400ºC, um eine beständige Zirconiumoxidschicht auf dem Substrat zu bilden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Filter und ein Verfahren für dessen Herstellung, bei welchem eine poröse Metallstruktur mit einem teilchenförmigen Metalloxid imprägniert und die resultierende Struktur erhitzt wird, um die Metalloxidteilchen aneinanderzusintern. Die gesinterte Metallstruktur ist vorzugsweise aus Edelstahl hergestellt. Der Edelstahl hat einen Schmelzpunkt, der höher ist als die Temperatur, bei der die Metalloxidteilchen zusammensintern.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Seit langem ist bekannt, daß es vorteilhaft ist, bei Filtrationstrennungen von Flüssigkeiten von Materialien, welche von groben Teilchen bis zu gelösten Salzen reichen, den Filter auf der Beschickungsseite mit Poren, die so klein wie zur Abtrennung nötig sind, und den Rest der Filterdicke mit wesentlich größeren Poren zu versehen. Ein treffendes Beispiel ist die Loeb-Souririjan-Celluloseacetatmembran, bei welcher die Manipulation des Gießverfahrens zu einer dünnen homogenen Haut führt, die in der Lage ist, gelöste Salze aus Wasser zu entfernen, getragen von einer schwammartigen porösen Schicht, durch die das entsalzte Wasser mit hoher Permeabilität hindurchtritt. Solch eine Konfiguration ermöglicht nicht nur hohe Bildungsgeschwindigkeiten bei minimalen Druckabfällen, sondern verhindert auch das Verstopfen der Poren in der hochpermeablen Substruktur mit Fremdstoffen im Beschickungsmaterial.
Bei in-situ gebildeten, oder dynamisch gebildeten, Membranen haben die dünnen Schichten auf der Beschickungsseite weitere Vorteile. Für viele membranbildende Additive gibt es optimale Porengrößen, die häufig im Bereich von Zehntelmikrometern liegen. Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit werden Trägermaterialien, die für viele Anwendungen bevorzugt sind, nicht in diesen optimalen Porengrößen gefertigt. Ein Beispiel sind poröse Metallrohre, z.B. aus Edelstahl. Die Kosten der Pulver sowie die Fertigungskosten zwingen ihnen eine durchschnittliche Porengröße im Bereich von mehreren Mikrometern auf. Obwohl solche Größen insofern vorteilhaft sind, als es zu einem relativ geringen Druckabfall kommt, wenn Fluid durch sie hindurchfließt, unterliegen sie bei ihrer Verwendung als Substrate für viele in-situ gebildete Membranen den oben angegebenen Einschränkungen. Zusätzlich bräuchten viele Anwendungen keine Membranen, wenn die Poren auf der Beschickungsseite kleiner wären. Ein Beispiel ist die Entfernung von Mikroorganismen oder großen Fragmenten aus Fluiden bei der Trennung von Enzymen oder anderen biologischen Produkten oder bei der Kaltpasteurisierung.
Eine Lösung dieses Problems ist die Bildung einer dünnen Schicht mit kleiner effektiver Porengröße durch Zirkulieren einer Dispersion kleiner Teilchen durch die Rohre oder durch andere Filtermedien vor deren Verwendung als Filter oder als Membranträger. Obwohl dieses Verfahren häufig anwendbar ist, ist dessen Einsatz bei praktischen Systemen manchmal schwierig, insbesondere bei solchen Systemen mit Rohren mit großen Länge-Durchmesser- Verhältnissen, welche die Festigkeit poröser Metallrohre ausnutzen. Die hohen zulässigen Einlaßdrücke ermöglichen es, hohe Abscheidegrade bei Einzeldurchgängen durch das System zu erzielen; lange Systeme bringen Einsparungen bei der Anlage (Ventile usw.) und sind effizienter als ein im Kreislauf geführter Chargenbetrieb. Es ist jedoch schwierig, kleine Teilchen gleichmäßig auf solchen Systemen zu verteilen; manchmal ist es sogar schwierig, überhaupt Teilchen an die vom Einlaß entfernten Bereiche heranzubringen. Pump- und hydrodynamische Konstruktionen zum Teilchentransport beschränken die Anordnungen und erhöhen die Kosten.
Es ist ein Ziel dieser Erfindung, ein wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung eines porösen Metallträgers mit einer auf einer Seite des Trägers fixierten Schicht mit kleinerer Porengröße zur Verfügung zu stellen. Es ist ein weiteres Ziel, einen zur in- situ-Bildung von Membranen geeigneten Träger durch Zirkulieren von Lösungen oder Dispersionen von Membranmaterialien ohne vorherige oder gleichzeitige Verwendung von Teilchen oder bei minimaler Verwendung von Teilchen zur Verfügung zu stellen. Es ist ein drittes Ziel, eine poröse Metallkonstruktion zur Verfügung zu stellen, die für Trennungen von Fluiden oder Mikroorganismen geeignet ist, ohne Teilchenschichten oder Membranen beizufügen.
Wir haben gefunden, daß diese Ziele durch Bilden einer Schicht aus Metalloxidpulver auf der Oberfläche von einer Seite eines porösen Metallträgers und durch anschließendes Fixieren dieser Schicht an Ort und Stelle durch Behandlung bei erhöhter Temperatur, vorzugsweise in einer reduzierenden oder inerten Atmosphäre, erreicht werden können.
Im allgemeinen sollte der poröse Metallträger aus nichtkugelförmigen Teilchen mit unregelmäßiger Gestalt gebildet sein. Diese Metallteilchen sollten eine Teilchengröße von 30 bis 100 Mikrometer besitzen, wobei 30 bis 40 Mikrometer der bevorzugte Bereich ist. Der Träger sollte Porengrößen von 0,5 bis 10 Mikrometer besitzen, wobei 0,5 bis 5 Mikrometer der bevorzugte Bereich ist. Im allgemeinen wird der Träger vor der Behandlung mit dem Metalloxidträger eine Porosität von 5 bis 20% besitzen.
Der poröse Metallträger sollte aus einem Metall gebildet sein, das von den Fluiden, mit denen die Verwendung beabsichtigt ist, nicht angegriffen wird, und das einen Schmelzpunkt besitzt, der oberhalb der Sintertemperatur der verwendeten Metalloxidteilchen liegt. Im allgemeinen ist die Verwendung von austenitischen Edelstählen hierin bevorzugt. Die besonders bevorzugten Edelstähle sind die der 300-Reihe, wobei 316L besonders bevorzugt ist.
Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendeten Metalloxidteilchen besitzen im allgemeinen kugelförmige Gestalt und haben einen Teilchendurchmesser von 0,2 bis 1,0 Mikrometer. Das Metalloxid sollte bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunkts des zur Bildung des Trägers verwendeten Metalls sinterbar sein. Im allgemeinen sollte das Metalloxid unter 1200ºC koaleszieren, wobei 900ºC bis 1200ºC der bevorzugte Bereich ist. Das bevorzugte Metalloxid ist Titandioxid. Mit der Anatas-Kristallform von Titandioxid, welche beim Erhitzen und Zusammensintern in die Rutil-Kristallform umgewandelt wird, wurden besonders gute Ergebnisse erzielt.
Das Metalloxid wird auf den porösen Metallträger in Form einer Aufschlämmung, insbesondere einer wäßrigen Aufschlämmung, aufgetragen. Im allgemeinen wird das Volumenverhältnis von Pulver zu Flüssigkeit 0,1:1 bis 3:1 betragen, wobei 1,2:1 bis 1,8:1 bevorzugt ist. Die Aufschlämmung neigt zur Entwässerung, wenn sie mit dem porösen Metallsubstrat in Kontakt kommt. Diese Entwässerung kann zu einer Aufschlämmung führen, die unerwünscht viskos und schwierig zu handhaben ist. In einem solchen Fall ist es möglich, das poröse Metallsubstrat vor dem Kontakt mit der Metalloxidaufschlämmung anzufeuchten. Vorzugsweise wird die Metalloxidaufschlämmung auf einen trockenen porösen Metallträger aufgetragen. Die Metalloxidteilchen können durch mechanische Einarbeitung mit einem Streichmesser oder im Falle eines Rohrs durch Füllen des Rohrs mit der Aufschlämmung und anschließendes Hindurchziehen eines dicht anliegenden Gummistopfens durch das Rohr in die Poren des porösen Metallsubstrats hineingedrückt werden. Alternativ kann die Aufschlämmung auf das poröse Metallsubstrat aufgetragen und ein Druck angewendet werden. Im allgemeinen wird dieser Druck 0 bis 700 psig (0 bis 4826 kPa) betragen, wobei 0,2 bis 0,7 psig (14 kPa bis 48 kPa) bevorzugt sind. Der Druck wird im allgemeinen 10 bis 60 Sekunden lang ausgeübt. Beim Auftrag der Aufschlämmung auf die Innenseite eines porösen Metallrohres wird das Rohr mit der Aufschlämmung gefüllt und waagrecht gehalten. Das offene Ende wird mit einem Standrohr versehen, das bis zu einer Höhe von 10-12 Inch (0,254-0,305 m) mit Aufschlämmung gefüllt wird, und der dabei erzeugte Druck, zusammen mit der Kapillarwirkung innerhalb der Wände des porösen Rohrs, reicht aus, um die Poren des Trägerrohrs bis zum erwünschten Grad zu füllen. Nachdem das Metalloxid durch Druck oder mechanisch in den Träger eingearbeitet wurde, wird überschüssiges Metalloxid von der Oberfläche des porösen Metallsubstrats entfernt. Verschiedene Vorrichtungen können zur Entfernung überschüssiger Metalloxidaufschlämmung verwendet werden, einschließlich Bürsten mit Edelstahl-, Messing- oder Polymerborsten, feuchte oder trockene Schwammvorrichtungen und andere Vorrichtungen, die entwickelt wurden, um überschüssiges Material von dem Metallsubstrat abzuschaben, ohne das Basismaterial zu beschädigen. Eine gewisse Menge an Wasser ist wünschenswert, insbesondere wenn sich das Metalloxid durch Entwässerung in einem viskosen und schwierig zu handhabenden Zustand befindet. Übermäßige Reinigung und Verwendung von Wasser kann die unerwünschte Auswirkung haben, daß Metalloxid aus den Poren des Substrats entfernt wird.
Der nächste Schritt ist das Trocknen des mit dem Metalloxid imprägnierten porösen Metallsubstrats. Vorzugsweise wird dies durch mehrstündiges Erwärmen bewirkt.
Die Metalloxidteilchen werden dann durch Erhitzen zusammengesintert. Die verwendete Temperatur muß ausreichend hoch sein, damit die Metalloxidteilchen zusammensintern und eine Integralstruktur innerhalb der Poren des porösen Metallträgers bilden. Bei Titandioxid sollte die Sintertemperatur 900ºC bis 1200ºC betragen, wobei 1050ºC bis 1200ºC bevorzugt sind. Der Heizschritt dauert im allgemeinen 5 bis 50 Minuten, wobei 10 bis 20 Minuten bevorzugt sind.
Bei den durchgeführten Arbeiten wurden alle Proben gut mit Metalloxidteilchen beschichtet. Es gab einige wenige Oberflächendefekte mit einem Durchmesser von 1 Mikrometer, und keiner davon schien tief einzudringen. Obwohl nur sehr geringe Unterschiede sichtbar waren, schienen die höher konzentrierten Aufschlämmungen bessere Beschichtungsdichten zu erzeugen. Die Proben, die nach dem Auftrag der Aufschlämmung während der Entfernung der Aufschlämmung gewaschen wurden, waren im wesentlichen frei von Oberflächenverunreinigungen, welche in den ungewaschenen Proben aus annähernd 1 mm langen Stücken bestanden. Als die Stahloberfläche von der Oberflächenschicht aus Metalloxidteilchen gereinigt wurde, wurde eine geringfügige Aushöhlung der Abscheidung in den Poren beobachtet.
Ein Blick auf die Bruchkante einiger Proben zeigte, daß die Metalloxidteilchen bis zu einer Tiefe von 50 bis 100 Mikrometer in die Poren des porösen Metallsubstrats eingedrungen waren.

Beispiel 1

Ein hohles, gesintertes Metallrohr wird verwendet, das aus 316L-Edelstahlteilchen mit unregelmäßiger Form und einem Durchmesser von etwa 30 Mikrometer an ihrer breitesten Stelle gebildet ist, und das Poren mit einem Durchmesser von 1 bis 10 Mikrometer, einen Außendurchmesser von 1,7 Inch (4,3 cm) und einen Innendurchmesser von 1,25 Inch (3,175 cm) und eine Länge von 2 Fuß (0,61 m) hat. Das Rohr wird waagrecht angeordnet und mit einer Aufschlämmung aus 3 Volumenteilen TiO&sub2; und 1 Volumenteil Wasser gefüllt, wobei ein 1 Fuß (0,30 m) langer Überstand und eine Kontaktzeit von 10 Sekunden verwendet werden. Das Rohr wurde zuvor mit Wasser angefeuchtet. Das TiO&sub2; liegt in der Anatas-Kristallform vor und hat die Form von im allgemeinen kugelförmigen Teilchen mit einem mittleren Durchmesser von 0,3 Mikrometer. Das Rohr wird entleert und ein eng anliegender Stopfen durch das Rohr hindurchgezogen, um in dem Rohr einen dichten Pulverkuchen zu erzeugen, der 30 bis 100 Mikrometer in das Rohr reicht. Das Waschen mit Wasser und das Schrubben der Rohr-Innenfläche entfernt einen geringfügigen Pulverüberzug von der Metalloberfläche und trägt den umgebenden Pulversee etwas ab.
Die Rohre werden durch mehrstündiges Stehenlassen an Luft bei leicht erhöhter Temperatur getrocknet.
Das Rohr und das Pulver werden in einer reduzierenden (Wasserstoff-) Atmosphäre 10 Minuten lang auf 2000ºF (1093ºC) erhitzt, um die TiO&sub2;-Teilchen zu sintern und sie in die Rutil- Kristallform umzuwandeln. Die weitere Verfestigung des Edelstahls, obwohl sie nur gering ist, gleicht tendenziell die Schrumpfung des TiO&sub2; aus, so daß die Bildung von Rissen in dem gesinterten koaleszierten Produkt minimal ist.

Beispiel 2

Rohre, wie sie in Beispiel 1 beschrieben sind, außer daß das poröse Edelstahlsubstrat trocken ist und das Volumenverhältnis von TiO&sub2;-Pulver zu Wasser in der darauf aufgetragenen TiO&sub2;-Aufschlämmung 1,6:1 (1:1-Gewichtverhältnis) beträgt, werden verwendet, um einen Strom zu filtrieren, der etwa 108 pro 100 ml S.-Lactis-Bakterien in Peptonlösung enthält. S. lactis ist eine kugelförmige Bakterie mit einem Durchmesser von etwa 1 Mikrometer, die als Starterkultur zur Herstellung fermentierter Milchprodukte verwendet wird. Zwanzig Testabschnitte wurden wärmesterilisiert und benutzt, wobei sie ein Filtrat mit einem LRV-Wert [LRV (log Verringerungswert) = log&sub1;&sub0; (Beschickungszahl) - log&sub1;&sub0; (Filtratzahl)] von durchschnittlich 7,84 erzeugten. Zum Vergleich hat das unveränderte Rohr selten einen LRV-Wert von 1. Mit einer aufgebrachten ZOPA-Membran betrug der LRV-Wert eines Membranrohrs wenigstens 8, wobei keine (weniger als 1) Bakterien in dem Filtrat waren. Eine ZOPA-Membran auf nicht veränderten Rohren wird selten mehr als LRV = 2 erreichen. Eine ZOPA-Membran ist eine kommerzielle Membran, die aus ZrO und Polyacrylsäure durch chemische Abscheidung auf dem gleichen 316L- Edelstahlträger, wie er in dem obigen Beispiel 1 verwendet wird, gebildet wird. ZOPA-Membranen sind weiter in der US-A-4 762 619 und in der US-A-4 520 520 beschrieben.

Beispiel 3

Die vorliegenden Rohre, die ähnlich wie die in Beispiel 1 hergestellten worden waren, wurden mit herkömmlichen Rohren verglichen, die mit einem Filterhilfsmittel zur Auftragung von Membranen hergestellt worden waren. Ein simulierter, für Nahrungsmittelanwendungen typischer Reinigungszyklus mit Rückfluß wurde durchgeführt: 1. Hindurchleiten durch eine Schwammkugel, 2. Zirkulieren in 1/4%iger wäßriger Citronensäurelösung bei 70ºC, 3. Basen- und Peroxidwäsche mit Detergentien, 4. Säurewäsche mit Ultrasil bei 70ºC. Ultrasil ist ein Reiniger, der 30% Salpetersäure und 25% Phosphorsäure enthält. Beim vorliegenden Rohr änderte sich der ursprüngliche Fluß/Druck-Wert um weniger als 10%, während sich beim Rohr, welches mit herkömmlichem Filterhilfsmittel beschichtet war, der Wert um mehr als 100% erhöhte, was eine wesentliche Entfernung des Filterhilfsmittels anzeigt.

Beispiel 4

Bei Praxistests mit Apfelpüree wurden Polymermembranen, die mit Filterhilfsmittel auf Rohren mit verbesserten Substraten (wie in Beispiel 1 hergestellt) und auf herkömmlichen Substraten hergestellt worden waren, mit einem Rohr mit verbessertem Substrat ohne Polymermembran betrieben. Während des Tests wurde das mit einer Membran versehene Rohr mit verbessertem Substrat (nach Zyklus 1 mit einer Membran versehen) nahe der Vorderseite und das nicht mit einer Membran versehene an der hinteren Stelle der Rohrfolge betrieben. Alle Rohre wurden benutzt, gereinigt (Reinigen entfernt die Membran) und ausgewählte Rohre für mehrere Zyklen wiedergebildet. Das Rohr mit verbessertem Substrat nahe der Vorderseite wurde nur beim ersten Zyklus ohne die Membran betrieben. Die fortlaufenden Werte für Wasserfluß/Druck bei Normalbedingungen, im Anschluß an die Reinigung, sind für 5 Zyklen in der folgenden Tabelle angegeben. Tabelle
* Zyklus-1-Betrieb ohne die Membran
** Umwandlung: gfd/psig in m/sMPa : Multipliziere mit 6,8399 x 10&sup5;
In der Tabelle bedeutet gfd/psig gallons pro square foot Membran pro Tag pro pound pro square Inch Druck über dem Druck des Filtrats.
Die Wasserfluß/Druck-Werte für diese zwei Rohre sind in der Tabelle unter "Verbessertes Substrat" getrennt angegeben. Die Rohre mit verbessertem Substrat waren merklich stabiler.
Es wurde gefunden, daß die Betriebsflüsse in gfd mit 42 und 30 höher sind als die der benachbarten herkömmlichen Rohre mit 15 und 28 am ersten Tag. Am dritten Tag betrugen sie 33 und 33, verglichen mit 23 und 26.

Beispiel 5

Herkömmliche Substrate mit ZOSS(Zirconiumoxid auf Edelstahl)- Membranüberzügen, wie sie in der US-A-4 762 619, ohne die Polyacrylsäurekomponente, oder in der US-A-4 520 520 offenbart sind, wurden länger als 3 Jahre lang im Verfahrensabwasser einer Industrieanlage, das mit Materialien aus dem Verfahren verunreinigte 5- bis 10gew.-%ige Natriumhydroxidlösungen enthielt, verwendet. Über 9 Monate lang wurden Tests durchgeführt, bei denen Rohre mit dem verbesserten Substrat der vorliegenden Erfindung mit den herkömmlichen Rohren mit Membranen verglichen wurden. Der durchschnittliche Fluß ist größer als 75 gfd, verglichen mit 15 gfd bei auf herkömmliche Weise hergestellten Produkten. Die Rohre mit verbessertem Substrat der vorliegenden Erfindung erfordern kein erneutes Beschichten, verglichen mit einem monatlichen Zyklus bei herkömmlichen Rohren, und die Betriebszeit zwischen den Reinigungszyklen ist bei den Rohren mit verbessertem Substrat der vorliegenden Erfindung zweimal so lang wie bei herkömmlichen Rohren. Industrieanlagentests haben auch gezeigt, daß sie in der Lage sind, Verunreinigungen aus 25%igen Natriumhydroxidlösungen zu entfernen und verdünnte Farbstoffteilchen zu konzentrieren, ohne dabei eine Membran zu verwenden, wie sie erforderlich ist, wenn herkömmliches Substrat verwendet wird.

Beispiel 6

Labortests mit verbesserten und herkömmlichen Substraten mit ZOSS- Membranen wurden mit Du Pont Elvanol T-25 LR durchgeführt. Testbe dingungen von 5% PVA und 0,5% Wachs (was typischen Textilanwendungen entspricht) bei 85ºC und 11 ft/Sekunde (3,3 misekunde) Querviskosität in Rohren mit einem Durchmesser von 5/8 Inch (2,6 cm) wurden aufrechterhalten. Nach 30 Minuten hielten die Membranen, welche die verbesserten Substrate der vorliegenden Erfindung verwendeten, etwa 6 gfd/psig aufrecht, während die herkömmlichen Membranen zwischen 1 und 2 gfd/psig aufrechthielten.

Beispiel 7

Lauge aus halbmechanischem Zellstoffaufschluß (SCMP)

Eines von vielen Verfahren in der Zellstoff- und Papierindustrie erzeugt den SCMP-Zufuhrstrom. Ein Zufuhrvolumen wurde im Chargenmodus betrieben, wobei Permeat entfernt wurde, bis das Volumen des Konzentrats etwa die Hälfte seines ursprünglichen Wertes einnahm (50%ige Gewinnung). Drei Membranen, zwei auf den verbesserten Substraten der vorliegenden Erfindung und eine auf einem herkömmlichen Substrat, jede mit ZOSS-Beschichtungen, wurden getestet. Die Membranen auf verbessertem Substrat der vorliegenden Erfindung erzeugten Flüsse von durchschnittlich 90 gfd, während die herkömmliche Membran 40 gfd zeigte. Gleichzeitig war die Entfärbung beim veränderten Substrat besser.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Filters, welcher ein gesintertes poröses Metallsubstrat, das aus Teilchen mit einer Größe von 30 bis 100 Mikrometer gebildet worden ist, wobei das gesinterte poröse Metallsubstrat Porengrößen von 0,5 bis 10 Mikrometer aufweist, in Verbindung mit Metalloxidteilchen mit einem Durchmesser von 0,2 bis 1,0 Mikrometer umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Metallsubstrat mit einer wässrigen Aufschlämmung der Metalloxidteilchen in Berührung gebracht wird, um die Poren auf einer seiner Seiten bis zu einer Tiefe von 30 bis 100 Mikrometer zu füllen, das Metallsubstrat und die Metalloxidteilchen dann durch Stehenlassen an Luft bei einer leicht erhöhten Temperatur getrock net werden, bis sie im wesentlichen frei von Flüssigkeit sind, und das Metallsubstrat und die Metalloxidteilchen dann bei einer Temperatur von 900ºC bis 1200ºC während wenigstens 5 Minuten gesintert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Teilchen aus TiO&sub2; bestehen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem das poröse Metallsubstrat als Rohr ausgebildet ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem das poröse Metallsubstrat aus rostfreiem Stahl besteht.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei welchem die Flüssigkeit in der Aufschlämmung Wasser ist und das Volumenverhältnis von TiO&sub2;-Teilchen zu Flüssigkeit in der Aufschlämmung von 0,1:1 bis 3:1 beträgt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem der rostfreie Stahl ein rostfreier Stahl der Serie 300 ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem der rostfreie Stahl 316L ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei welchem das Volumenverhältnis von TiO&sub2;-Teilchen zu Wasser von 1,2:1 bis 1,8:1 beträgt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem das TiO&sub2; beim Auftragen auf das Substrat in der Anatas-Form und nach dem Sintern in der Rutil-Form vorliegt.

10. Filter, umfassend ein gesintertes poröses Metallsubstrat, das aus Teilchen mit einem Durchmesser von 30 bis 100 Mikrometer gebildet worden ist, wobei das gesinterte poröse Metallsubstrat eine Porengröße von 0,5 bis 10 Mikrometer aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Poren der einen Seite des Substrats bis zu einer Tiefe von 30 bis 100 Mikrometer mit gesinterten Metalloxidteilchen gefüllt sind, die einen Durchmesser von 0,2 bis 1,0 Mikrometer aufweisen.

11. Filter nach Anspruch 10, bei welchem die Metalloxidteilen aus TiO&sub2; bestehen.

12. Filter nach Anspruch 11, bei welchem das poröse Metallsubstrat aus rostfreiem Stahl hergestellt worden ist.

13. Filter nach Anspruch 12, bei welchem der rostfreie Stahl ein rostfreier Stahl der Serie 300 ist.

14. Filter nach Anspruch 13, bei welchem der rostfreie Stahl rostfreier Stahl 316L ist.

15. Filter nach Anspruch 14, bei welchem das TiO&sub2; in der Rutil-Kristallform vorliegt.