CH309913A - Dispositif pour séparer des solutions en deux fractions de composition moléculaire différente. - Google Patents

Description

  Dispositif pour séparer des solutions en deux fractions de composition moléculaire     différente.       Cette invention concerne un dispositif  pour séparer des solutions en deux fractions  (le composition moléculaire différente par  filtration sous pression à l'aide d'une mem  brane semi-perméable, par exemple pour sépa  rer des     solutions    contenant des     molécules     réellement     dissoutes,    fortement ionisées et     des     particules colloïdales à peu près non ionisées,  en deux fractions de composition moléculaire  différente.  



  Les dispositifs de ce genre connus     jusqu'à     présent travaillent très lentement et donnent.  lieu à des phénomènes indésirables, comme     1e     dépôt des substances à retenir sur la.     mem-          branc,    et. à l'absorption de ces substances par  la membrane ou même au passage de celles-ci  à travers la membrane, ou encore à la, rupture  de cette membrane. La présente invention tend  à éviter ces inconvénients.

   Le dispositif selon  l'invention est     caractérisé    par des moyens pour  imprimer à la     :solution    sous pression     le    long   < le la membrane semi-perméable une vitesse  telle qu'elle forme un courant continu. turbu  lent. à proximité immédiate de la membrane.  



  Le dispositif comprend de préférence au  moins un tube perforé pourvu à l'intérieur  d'une membrane semi-perméable tubulaire.  



  Avec un tel     dispositif,    l'homogénéité, la  finesse de la séparation dans le sens de l'enlè  vement de plus petites molécules peuvent. être  obtenues sans application d'agitateurs ou de  moyens     analogues.     



  Pour réduire la dépendance de la turbu  lence de la vitesse de passage, il est. avanta-         geux    d'appliquer une membrane semi-per  méable à profil inégal, au moins en longueur.  



  On peut employer une couche poreuse  comme     support.    pour la. membrane semi-per  méable; cette couche peut. consister en caout  chouc     spongieux,    en feutre ou en autre     tissu..     On préfère comme tissu de support un     tissu     de surface inégale, par exemple -une mèche  de coton pour lampe à pétrole.  



  Dans une filtration prolongée, plusieurs  désavantages résultent. de l'application d'un       tissu    de fils retors ou de     fibres        retorses    filées  d'une faon continue. En effet, ces tissus per  dent leur     porosité,    parce que la. pression appli  quée continuellement les rends plus minces et  réduit la grandeur des pores.  



  En outre, les     tissus    de fibres     naturelles     (par exemple le coton) se putréfient, parce  qu'ils forment déjà une base microbienne et  parce que les fibres ou les fils minces compri  més     et/ou    retors absorbent. une très grande  quantité de la solution     ultrafiltrée    et la retien  nent     longtemps.     



  Ces désavantages peuvent être prévenus  en utilisant un tissu tubulaire     tissé    sans cou  ture de     monofilaments        synthétiques    ou de fils  métalliques.  



  Il est indiqué d'éviter les     coutures,    car elles  peuvent occasionner des fuites dans la mem  brane à une pression même seulement légère  ment supérieure à celle du fonctionnement  normal. Un tel tissu de filaments synthétiques  ou de fils métalliques, même comprimés, reste  toujours très poreux et absorbe à peine la solo-           tion,    tout en étant lui-même imputrescible.  Quoique plus coûteux, il     est    avantageux parce  que     très    durable et. en outre offre le profil  inégal désiré.  



  Il est. préférable que le     tissu    ait une     finesse     d'environ 25 à 200 mailles et que les     mono-          fila.ments    aient une épaisseur d'environ 0,05  à 0,5 mm.  



  Pour l'application normale, on peut facile  ment     utiliser    des tissus en fils d'un     copoly-          mère    du chlorure de     vinylidène    et du chlorure  de vinyle. Si le     tissu    doit être stérilisé à une  température     considérablement    plus haute que  100  C, il sera, préférable d'employer le nylon,  qui ne se ramollit qu'à environ 250  C et. qui  est, en outre, un peu plus résistant aux pres  sions élevées.  



  Un tissu fin de fils de nickel ou d'acier  inoxydable est aussi utilisable, mais peut être  difficilement obtenu en tubes sans     couture.     



  Quand on utilise un tissu de support     moins     fin, par exemple environ de 25 mailles, il est  préférable de poser une couche de nylon  (toile), par exemple d'une épaisseur de  0,07 mm et. d'une     finesse    de 125 mailles, entre  le     tissu    premier et la membrane semi-per  méable, afin de ne pas presser la membrane  trop profondément dans les pores du tissu, ce  qui la déchirerait.. Il n'est pas nécessaire que  cette toile de nylon soit sans couture.

   La  membrane semi-perméable présente     préféra-          blement    un profil inégal, au moins longitudi  nalement, ce qui favorise le développement. de  la turbulence par rapport à une membrane  lisse; on obtient .ainsi la même turbulence à  une vitesse     moindte.     



  Un avantage secondaire est que la surface  de la. membrane est agrandie.  



  Lorsqu'on réalise la turbulence à une vi  tesse assez faible, on peut arriver à ce que  le courant reste laminaire au centre du tube,  ce qui réduit fortement la résistance de pas  sage et, par conséquent., la capacité nécessaire  de la pompe.  



  Un exemple de réalisation de l'objet de  l'invention est représenté au dessin ci-annexé,       dans    lequel    La     fig.    1 est un schéma     du    dispositif avec  organes accessoires, en coupe longitudinale.  



  La     fig.    2 est une     suie    extérieure du dispo  sitif proprement, dit en direction du trait<B>Il</B>  de la fia. 1.  



  La     fig.    2a montre un     tissu    à surface  inégale, dans lequel la. distance entre les cen  tres des fils est.     environ    0,3 mm.  



  La     fig.    3 est un détail du raccord des  tuyaux des     fig.    1 et 2 partiellement en coupe  et partiellement de face.  



  La     fig.    4 est une vue extérieure du détail  du raccord des tuyaux en direction du trait  IV de la,     fig.    3.  



  Dans les fi-. 1     et.    2 des tubes 2 sont. réunis  en un assemblage à l'aide des raccords cour  bés 3, dans un réservoir 1. En cas de tubes  plus longs, un     support    5 peut être appliqué  au centre des tubes afin que ceux-ci ne s'affais  sent pas. A une de leurs     extrémités,    les rac  cords courbés 3 sont. munis d'une pièce en<B>T</B> 4       (fig.    4) qui a été pourvue d'orifices après que  des écrous à chapeau 6 aient été fixés sur cette  pièce. A l'aide de ces écrous à. chapeau 6, les  pièces en<B>T</B> 4 sont. accouplées aux valves 7 qui  sont attachées à l'aide des boulons 8 aux  bandes montantes 9 (non représentées dans la       fig.    1) fixées au réservoir 1.

   L'autre extré  mité des raccords courbés 3 présente aussi  un orifice étendu et un écrou à. chapeau 10  avec lequel le tube 2 est relié au raccord  courbé 3, de sorte qu'en fin de compte les  tubes 2 sont attachés aux bandes 9.  



  Dans la.     fig.    3, une couche tubulaire à. sur  face intérieure inégale 12 se trouve à, l'inté  rieur du tube 2 pourvu des perforations<B>11,</B>  dans laquelle à son tour une membrane tubu  laire semi-perméable 13 est appliquée; elle est  retournée au dehors autour du bord des extré  mités du tube 2. Un court manchon 14 de ma  tière élastique ou plastique, comme le caout  chouc, est posé partiellement dans     l'extrémité     de la membrane tubulaire 13 et est retourné  aussi autour du bord du tube. Un second court  manchon 17 peut être appliqué autour de la  membrane tubulaire 13 partiellement dans  l'extrémité du tube 2 et peut être retourné de  même autour du bord du tube, afin que ce      bord ne coupe pas la membrane.

   A une dis  tance     suffisante    de l'extrémité du tube 2, pour  permettre le retournement de la membrane et  des manchons sur le tube 2, il se trouve un  rebord 15 qui est pourvu d'un pas de vis 16  autour duquel l'écrou à chapeau 10 s'ajuste,  de sorte que l'orifice du tube et l'orifice du  raccord courbé peuvent être pressés herméti  quement en enfermant les manchons et. la  membrane.  



  Il est évident que d'autres fermetures her  métiques entre l'orifice du tube, l'orifice du  raccord     courbé,    la membrane et un ou plu  sieurs manchons peuvent être appliquées. Par  exemple, la. membrane peut. être pressée contre  la ,surface intérieure du tube 2 à l'aide d'un  bout conique du raccord courbé 3 quand       l'écrou    à chapeau 10     est    vissé.  



  Les perforations 11 dans le tube 2 possè  dent un diamètre d'environ 1 mm et, sont  disposées entre elles à une     distance    d'environ  1-10 cm, du moins quand on emploie un sup  port poreux dans toutes les directions.  



  Dans la.     fig.    1, un réservoir 18 contient. la  solution à séparer 19, qui est aspirée par une  pompe 22 à travers une conduite 20 munie  d'un robinet à trois voies 21 et ensuite est  chassée à travers une conduite 23 munie     d'un     robinet à trois voies 24, dans le     dispositif.    Du  dispositif, une conduite 25 pourvue d'un ma  nomètre 26 et d'un     volu'mètre    27 mène la solu  tion à. une conduite 28 pourvue d'une vanne de       réglage    29 et, de là, à la conduite 20. Une  vanne de réglage 31 sur la conduite à court  circuit 30 permet d'amener la solution de la       conduite    23 à la conduite 28 en faisant le tour  du dispositif dans la quantité désirable.  



  Par l'ajustement combiné des vannes de  réglage 29 et 31, la pression et la vitesse de  la solution dans le dispositif peuvent. être ré  glées indépendamment, du fait. qu'en fermant  plus ou moins la vanne de réglage 31 on  obtient une élévation de la pression de même  que de la vitesse dans le dispositif, tandis  qu'en fermant. plus ou moins la. vanne de  réglage 29 on obtient une     élévation    de la  pression alliée à une réduction de la vitesse.  Par conséquent, on peut produire la pression    et. la vitesse     désirées    de la solution à l'aide  d'une même pompe.  



  Naturellement, la. conduite à court-circuit  peut aboutir dans la pompe même.  



  L'arrivée de la solution aux tubes a lieu  par deux branches montantes 32 de la con  duite d'arrivée 23; ces branches sont liées par  des conduites horizontales 34, dans lesquelles  les valves 7 et les pièces en<B>T</B> 4 appartenant  aux extrémités d'arrivée des tubes sont placées  alternativement. D'une manière     analogue,    les  valves 7 et les pièces en<B>T</B> 4 appartenant aux  extrémités de sortie des tubes sont unies alter  nativement à un groupe secondaire de con  duites horizontales, posées entre deux bran  ches descendantes menant la solution à la con  duite d'évacuation 25.

   Par conséquent, en fer  mant deux valves 7 appartenant à un tube de  devant et de derrière, on peut mettre hors  circuit le tube à démonter pour le remplace  ment. de la. membrane ou autre raison, sans  nécessairement arrêter le fonctionnement des  autres tubes.  



  De préférence, les tubes 2 ont une position  inclinée ou même verticale, ce qui facilite le  remplacement d'une membrane ou d'un tissu  de support par gravité et     désaération    des tubes  à l'extrémité supérieure au commencement de  la filtration. En outre, cela permet une éva  cuation automatique de la solution, qui n'a  pas passé par la, membrane, pour la. vidange  du système des tubes.  



  Le     filtrat    est. recueilli     dans    le réservoir 1  sous pression atmosphérique, duquel il est  évacué par une conduite 33. Pour Bette raison,       1e    réservoir peut, être éventuellement construit  totalement ou en     partie    en matériel transpa  rent pour qu'on puisse constater facilement  s'il y a une fuite dans la membrane et à quel  endroit.. En effet, par une ou plusieurs perfo  rations 11 situées à proximité de la fuite  jaillira un filet de la solution.

   Il faut alors  fermer     les    valves 7 aux extrémités d'arrivée  et d'évacuation du tube en question,     puis    dé  gager les écrous à chapeau 10 et en partie  les écrous à chapeau 6, de manière à pouvoir  tourner en ha-Lit les raccords courbés 3 dudit  tube, ce qui débouche les orifices du tube.      Après avoir redressé les parties retournées  de la membrane 13 et des manchons 14 et 17,  on peut retirer la membrane du tube. Le tissu  de support, qui s'est appliqué solidement à  la paroi du tube et normalement dure bien  plus longtemps que la. membrane, reste dans  le tube. Le montage du tube y compris le  remplacement d'une membrane ne demande  que peu de minutes.  



  Dès qu'une quantité suffisante de solution  a. été traitée, on peut. éloigner la solution  restée dans les tubes en     remplaea.nt    l'arrivée  de la solution 19 du réservoir 18 à l'aide du  robinet à trois voies 21 par l'arrivée de liquide  à rincer 35, par exemple l'eau du réservoir  36. Pendant que la pompe 22 mène ce liquide  à travers le système, on peut décharger le  liquide à rincer dans une conduite 37 à l'aide  du robinet à     trois    voies 24. Naturellement, il  faut éliminer également le liquide à rincer de  la membrane 13, du tissu de support 12, des       perforations    11, du réservoir 1 et de la con  duite 33.

   Après cela, on peut. éventuellement  stériliser tout le dispositif en     faisant    circu  ler de la vapeur d'eau, de l'air chaud ou une  matière analogue, ce qui naturellement peut  être appliqué aussi avant qu'on traite une  solution à séparer.  



  En général, la membrane semi-perméable  retient les molécules     plus    grandes que celles  du dissolvant (par exemple l'eau).  



  A mesure que la pression augmente, la vi  tesse de la séparation croît, tandis que la  limite de séparation se déplace de manière  que seules des molécules de plus en plus petites  sont retenues. En général, en dehors du dissol  vant, les     saccharides,    les. substances antibioti  ques et autres     molécules    de cette grandeur  passent. à travers une membrane normale de  cellulose régénérée. D'ordinaire, les sels sont  retenus quand ils se trouvent à l'état très       dilué    dans de l'eau distillée, tandis que les  solutions plus concentrées de sels passent à  travers une telle membrane.

   Les molécules,  qui sont trop petites pour être retenues par  une certaine membrane dans les conditions dé  sirées (comme les substances antibiotiques),  peuvent être agrandies par formation d'un    complexe avec une substance auxiliaire à     lo1i-          gue    chaîne. La substance     d'origine,    après avoir  été retenue de cette façon sur la membrane,  peut être régénérée par tout     moyen    adéquat.  



  Voici quelques applications de la sépara  tion des solutions en deux fractions sur une  échelle technique qui, jusqu'à présent, étaient  à peine     possibles    sans la destruction des pro  duits désirés: la concentration et la. purifica  tion des sera, des vaccins, des solutions d'hor  mones (par exemple la séparation des produits  de protéolyse de l'insuline), des extraits de  ferments; la séparation des     saceha.rides    et des  dextrines des     hydrolysats    de l'amidon; la sépa  ration des     grandes    molécules     indésirables    des  substances antibiotiques (stérilisation), des jus  de     fruits    et des bières (stérilisation et clarifi  cation durable;

   les ferments même sont enle  vés, de sorte que le liquide ne risque pas de se  troubler à nouveau après un entreposage pro  longé), des substances pharmaceutiques (sépa  ration     des    substances responsables de choc  d'avec     l'hérudine,    l'héparine,     etc.):    la sépa  ration de     l'a.mylopectine    de l'amidon pour  isoler l'amylose.

   Voici quelques     applications    de  la. séparation des solutions en deux     fraction.5     sur une échelle technique, qui sont peu chères  ou plus simples que les procédés utilisés jus  qu'à présent: la stérilisation de l'eau; la sépa  ration des protéines des     hydrolysats        protéini-          ques;    l'isolement de l'hormone     gonadotrope     de l'urine ou du sérum des femelles enceintes:

    la purification (la. séparation des protéines  et des pectines), la clarification et. la     déeolo-          ration    du vesou brut.; la séparation de l'albu  mine du petit-lait. pour obtenir une solution  pure du lactose et une solution libérée des  sels et concentrée d'albumine non dénaturée;  la stérilisation et la purification des     protéoly-          sats    de lait. pour transfusion; la fabrication,  la. purification et. la. concentration du sérum.

Claims (1)

1. REVENDICATION: Dispositif pour séparer des solutions en deux fractions de composition moléculaire différente par filtration sous pression à l'aide d'une membrane semi-perméable, caractérisé par des moyens pour imprimer à la solution sous pression le long de la membrane semi- perméable une vitesse telle qu'elle forme un courant. continu turbulent. à proximité immé diate de la membrane. SOUS-REVENDICATION S 1. Dispositif selon la revendication, carac térisé en ce que la membrane semi-perméable possède un profil inégal au moins longitudi nalement..

   \?. Dispositif selon la revendication, carac térisé par au moins un tube perforé pourvu à. l'intérieur d'une membrane semi-perméable tubulaire et. destiné à être traversé par le cou rant. continu de la. solution à séparer. 3. Dispositif selon la sous-revendication 2, caractérisé en ce qu'un tissu de support po reux ayant une surface inégale au moins en long est. posé entre la. paroi intérieure du tube et la membrane semi-perméable. 4.

   Dispositif selon la sous-revendication 3, caractérisé en ce que le tissu de support est un tissu tubulaire tissé sans couture de mono- filaments synthétiques, dont la finesse est com prise entre 25 et 200 mailles et dont -les mono- filaments ont. une épaisseur comprise entre 0,05 et 0,5 mm. 5. Dispositif selon la sous-revendication 2, caractérisé en ce qu'un tissu de support poreux ayant une surface inégale au moins en long, et un second tissu de support, ayant des pores plus petits que ceux du premier, sont posés entre la, paroi intérieure du tube et la. mem brane semi-perméable. 6.

   Dispositif selon la sous-revendication 5, caractérisé en ce que le second tissu de sup port est une toile de nylon, d'une épaisseur de 0,07 mm et d'une finesse de 125 mailles. 7. Dispositif selon la :sous-revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens compren nent une pompe montée dans la, conduite d'arrivée au tube et en ce qu'une soupape de réglage est montée dans la conduite d'éva cuation du tube. 8. Dispositif selon la sous-revendication 7, caractérisé en ce que la. conduite d'évacuation du tube est raccordée à la conduite d'arrivée au tube du côté succion de la pompe. 9.

   Dispositif selon la sous-revendication 7, caractérisé en, ce qu'une conduite de raccorde ment, montée en amont. de la, soupape de ré glage dans la conduite d'évacuation du tube et en avant de la pompe dans la conduite d'arrivée du tube, relie ces deux conduites et est pourvue d'une seconde soupape de réglage. 10. Dispositif selon la sous-revendication 2, caractérisé en ce que la membrane semi-per méable tubulaire est retournée en dehors au tour du bord des extrémités du tube et pres sée entre les orifices du tube et les orifices de la conduite d'arrivée et de la conduite d'évacuation, respectivement. 11.

   Dispositif selon la sous-revendication 10, caractérisé en ce qu'un manchon de ma tière plastique est appliqué autour de la mem brane partiellement dans l'extrémité du tube et. est retourné autour du bord du tube. 12. Dispositif selon la. sous-revendieation 10, caractérisé en ce qu'un manchon de ma tière plastique est posé partiellement dans l'extrémité de la membrane et est retourné autour du bord du tube. 13. Dispositif selon la sous-revendication 2, caractérisé en ce que la membrane semi-per méable tubulaire dépasse les bords du tube et est pressée contre la surface intérieure du tube par l'extrémité conique de la conduite d'arrivée et de la conduite d'évacuation, res pectivement. 14.

   Dispositif selon la sous-revendication 13, caractérisé en ce qu'un manchon de ma tière plastique est appliqué autour de la mem brane tubulaire au moins partiellement. dans l'extrémité du tube. 15. Dispositif selon la sous-revendication 13, caractérisé en ce que des manchons de ma tière plastique sont disposés dans les extré mités de la membrane tubulaire. 16.

   Dispositif selon la sous-revendication 2, comprenant plusieurs tubes, caractérisé en ce que les tubes sont disposés au moins en une ligne et sont raccordés à un système de con duites d'arrivée et à un système de con duites d'évacuation, chaque système de con duites comprenant une conduite principale, deux conduites secondaires, raccordé à la con- duite principale, et autant de conduites ter tiaires qu'il y a de lignes de tubes, chaque conduite tertiaire étant.

   raccordée aux tubes d'une seule ligne à une des extrémités des tubes et étant pourvue de valves entre chacun de deux raccordements aux tubes et aux extré mités de cette conduite, la conduite principale d'arrivée étant pourvue d'une pompe, la con- duite principale d'év aeuation étant pourvue d'une soupape de réglage. 17. Dispositif selon la sous-revendication 2, caractérisé en ce que le ou les tubes sont inclinés. 18. Dispositif selon la sous-revendication 2, caractérisé en ce que le on les tubes sont verti- eaux.