DD229603A1 - Membranfilterplatte - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Membranfilterplatte, aus der eine Trennvorrichtung zur Querstromfiltration aufgebaut werden kann. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, eine in ihrem Aufbau einfache Membranfilterplatte zu schaffen, die der Membran eine mechanische Stabilitaet verleiht, sie gleichzeitig vor mechanischen Einwirkungen schuetzt und durch Stapeln und einfaches Verbinden dieser Platten eine Trennvorrichtung nach dem Querstromprinzip aufgebaut werden kann. Die Membranfilterplatte besteht aus einem rechteckigen oder quadratischen stabilen Aussenrand, in dem in jeder Seite Steigkanaele mit nach der Mitte weisenden Verbindungskanaelen angeordnet sind. Mittig in den Aussenrand eingebettet ist eine Membran, die beidseitig mit einem poroesen Stuetzmaterial abgedeckt ist. Die Verbindungskanaele jeweils zweier gegenueberliegenden Seiten sind einmal oberhalb und zum anderen unterhalb der Membran angeordnet. Die Membranfilterplatten werden Gesicht auf Gesicht und Ruecken auf Ruecken zu einem Stapel vereinigt. Dadurch entstehen abwechselnd Filtrat- und Konzentratstroemungsraeume. Anwendungsgebiete: pharmazeutische Industrie, Lebensmittelindustrie, Medizin, technische Mikrobiologie.

Description

Membranfilterplatte Anwendungsgebiet der Erfindung:

Die Erfindung betrifft eine Membranfilterplatte, aus der eine Trennvorrichtung zur Querstromfiltration von Lösungen, insbesondere fur die Abtrennung bzw. Anreicherung von Teilchen im Mikro- und Ultrafiltrationsbereich, aufgebaut werden kann. Sie kann bevorzugt for Aufgaben der Trennung, Konzentrierung, Fraktionierung, Diafiltration, Dialyse und Blutplasmapherese in der pharmazeutischen Industrie, der Lebensmittelindustrie, der Medizin und der technischen Mikrobiologie eingesetzt werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:

Durch den Stand der Technik sind eine Vielzahl von stapelbaren Trennvorrichtungen in den verschiedensten Varianten bekannt. Diese Trennvorrichtungen bestehen allgemein aus Trägerplatten und Membranzuschnitten. Nach der DE-OS 3 127 548 ist eine derartige Filtrationszelle oder Diffusionszelle fur die Behandlung von Fluiden bekannt, die durch schnurförmige oder bandförmige Dichtungselemente zur getrennten Führung der Fluide abgedichtet ist. Die Trägerplatten weisen zur Aufnahme der Dichtungselemente zur

Plattenebene offene Kanalrillen und in diesen Durchbrechungen auf, welche zumindest abschnittsweise kommunizieren· Sie nehmen ein im fließfähigen Zustand eingebrachtes und darin erstarrendes Dichtungsmaterial auf. Mehrere Trägerplatten werden durch das Dichtungsmaterial zu einer kassettenförmigen Einheit verbunden, zwischen denen die Membränzuschnitte eingebracht sind. Vorder- und Rückseite der Membranzuschnitte werden kreuzweise überströmt. Sie werden durch in Strömungsrichtung verlaufende Rillen und Rillengrate der quadratischen Trägerplatten abgestützt, wobei die Rillen im Längsabstand angeordnete Durchlässe zur Gegenseite der Trägerplatte aufweisen. Strömungsbarrieren, die die Rillen etwa unter 45 kreuzen, sorgen für eine gleichmäßige Oberströmung der Membranflächen und verhindern Kurzschlußpfade. In den beiden die Trägerplatten einschließenden Endplatten sind die Hauptzu- und die Hauptablaufe für die Fluide angeordnet, die mit sich in den Randzonen der Trägerplatten befindenden Schlitzdurchbrechungen in Verbindung stehen.

Beim Aufbau einer Trennvorrichtung aus derartigen Trägerplatten und Membranen besteht die Gefahr einer mechanischen Beschädigung der Membran durch den Anwender. Aus diesem Grund sind Kassetten bekannt, die aus mehreren Trägerplatten und Membranen zusammengeklebt werden, um die Gefahr der Beschädigung der Membran auszuschalten. Die Kassetten haben eine relativ große Filtrationsfläche und können nicht mehr zerstörungsfrei demontiert und gereinigt werden.

Ziel der Erfindung:

Ziel der Erfindung ist es, eine Membranfilterplatte zu schaffen, die den Aufbau einer Trennvorrichtung mit variabler Filtrationsfläche gestattet, die Beschädigungen der Membran weitgehend ausschließt und einfach in ihrem Aufbau ist.

Wesen der Erfindung:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Membranfilterplatte so zu gestalten, daß sie der Membran eine mechanische Stabilität

verleiht, sie gleichzeitig vor mechanischen Einwirkungen schützt und daß durch Stapeln dieser Platten zwischen Deckplatten, die die Anschlüsse für die Zu- und Ableitungen enthalten, eine Trennvorrichtung nach dem Querstromprinzip aufgebaut werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Membranfilterplatte aus einem rechteckigen oder quadratischen stabilen Außenrand besteht, in dem in jeder Seite Steigkanäle mit nach der Mitte weisenden Verbindungskanälen angeordnet sind. Mittig in den Außenrand eingebettet ist eine diesem angepaßte semipermeable Membran, die beidseitig mit einem porösen Stützmaterial abgedeckt ist« Die Verbindungskanäle jeweils zweier gegenüberliegender Seiten sind einmal oberhalb und zum anderen unterhalb der Membran angeordnet.

In bevorzugterAusführung ist das S-tützraaterial ein Gewebe oder Vlies. Der Außenrand ist stärker als die beidseitig mit Stützmaterial versehene Membran.

Zum Aufbau einer Trennvorrichtung ist mindestens eine Membranfilterplatte zwischen eine mit Kanälen versehene Grundur.d Deckplatte eingespannt. Vorteilhafterweise sind mehrere Membranfilterplatten zu einem Stapel vereinigt, wobei sie Gesicht auf Gesicht und Rücken auf Rücken zu legen sind. In den abwechselnd entstehenden Filtrat- und Konzentratströmungsräuraen ist ein Drainageraaterial eingelegt, das ein Drahtgewebe, eine profilierte oder eine geprägte Kunststoffolie sein kann.

Die Filtratströmungsräume werden über die in zwei gegenüberliegenden Seiten befindlichen Steig- und Verbindungskanäle mit Filtrat durchströmt. Ober die in den anderen beiden gegenüberliegenden Seiten angeordneten Steig- und Verbindungskanäle wird einmal die Rohlösung zugeführt, durch den Konzentratströmungsraum geleitet und das Konzentrat abgeleitet. Der Stoffaustausch erfolgt an den eigentlichen semipermeablen Membranen.

Die Anschlüsse für das Filtrat, die Rohlösung und das Konzentrat können sowohl in Grund- und Deckplatte als auch nur in der Grundplatte angeordnet sein.

Ausführungsbeispiel:

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung

zeigen

Fig. 1: eine Membranfilterplatte, Fig. 2: einen Schnitt A-A des Außenrandes und Fig. 3: einen Stapel aus Membranfilterplatten mit Grund- und Deckplatte im Schnitt.

Wie in Fig. 1 dargestellt, besteht die Membranfilterplatte aus einer rechteckigen semipermeablen Membran 1, die ganzflächig durch ein poröses Stützmaterial oben 2 und unten 3 abgedeckt ist. Dieses Stützmaterial ist z.B. feines Drahtgittergewebe aus Kunststoff. Das derart gebildete Sandwich ist mittig in einen Außenrand 4 eingebettet. In dem Außenrand 4 befinden sich senkrecht durchtretende Steigkanäle 5,6,7,8, waagerecht zur Mitte weisende mit den Steigkanälen 5 bis 8 verbundene Verbindungskanäle 9 und Io sowie Stege 11. Die Verbindungskanäle 9 befinden sich oberhalb der Membran 1 und die Verbindungskanäle Io unterhalb der Membran 1. Dadurch wird das im Steigkanal 5 (7) geführte Fluid über die Verbindungskanäle 9 über die Membran 1 zum Steigkanal 7 (5) geleitet. Die Verbindungskanäle Io gewährleisten den Zu- bzw. Abfluß durch die Steigkanäle 6 und 8 und unterhalb der Membran 1. Die Membran 1 mit ihrem Stützgewebe 2, 3 reicht fast bis an die Steigkanäle 5 bis 8. Die Dicke des Sandwiches beträgt o,2 mm während der Außenrand 4 1,8 mm dick ist. Die Membranfilterplatte kann durch Gießen härtbarer Harze oder Silikongummi bzw. durch Spritzen aus Thermoplast hergestellt werden.

Zum Aufbau einer Trennvorrichtung werden, wie Fig. 3 zeigt, die Membranfilterplatten gestapelt. Dabei werden diese immer Gesicht auf Gesicht und Rücken auf Rücken gelegt, so daß

zwischen den Membranen Konzentratströmungsräume 12 und Filtratströmungsräume 13 entstehen. Diese sind mit einem Drainagematerial 14 ausgelegt, das z.B. eine Drahtgewebe sein kann. Die Außenränder 4 der Membranfilterplatten werden durch Kleben oder flächiges Schweißen verbunden. Der Stapel 15 aus Membranfilterplatten ist zwischen einer Deckplatte 16 und einer Grundplatte 17 fest eingespannt. Die Anschlüsse für die Fluide (nicht gezeichnet) sind an der Grundplatte angeordnet, in der sich auch Kanäle 18 und 19 für die Zuführung der Rohlösung und die Abführung des Konzentrates sowie zwei weitere um 9o versetzte Zu- und Abführungskanäle für das Filtrat befinden. Die Rohlösung wird über den Kanal 18 und den Ste^gkanal 8 mit Verbindungskanal Io in den Konzentratströmungsraum 12 geleitet. Das Konzentrat fließt über den Steigkanal 6 in den Kanal 19 der Grundplatte 17. Das Filtrat fließt über die 9o° dazu liegenden Kanäle in der Grundplatte 17 (nicht dargestellt), den Steigkanal 5, die Verbindungskanäle 9, die Membran 1 und den Steigkanal 7.

Ein derartiger Stapel 15 kann je nach Anwendungsfall mit einer beliebigen Anzahl von Membranfilterplatten ausgestattet werden, Es kann auch vorteilhaft sein, mehrere solche Stapel hintereinander zwischen Grund- und Oeckplatte zu verspannen.

Der Vorteil der erfindungsgeraäßen Lösung besteht insbesondere darin, daß die sehr dünne Membran durch das beidseitig angeordnete Stützmaterial und die feste Einbettung in dem Außenrand wirkungsvoll vor mechanischen Einwirkungen und Zerstörungen geschützt ist.

Der Aufbau des Außenrandes der Membranfilterplatte gestattet ein sicheres festes Verbinden mehrerer Membranfilterplatten untereinander ohne zusätzliches Dichtungsmaterial.

Claims (5)

1. Erfindungsanspruch:

   1. Membranfilterplatte für den Aufbau einer Trennvorrichtung für Fluide zur Querstromfiltration, insbesonder für den Bereich der Mikro- und Ultrafiltration, mit einem rechteckigen oder quadratischen Querschnitt und mit in den äußeren Rändern angeordneten Verteilerschächten, gekennzeichnet dadurch, daß die Membranfilterplatte aus einem rechteckigen oder quadratischen stabilen Außenrand (4) mit in jeder Seite angeordneten Steigkanälen (5,6,7,8), die mit nach der Mitte weisenden Verbindungskanälen (9 und lo) verbunden sind, besteht, daß eine rechteckige oder quadratische semipermeable Membran (1) beidseitig durch ein poröses Stützmaterial (2,3) abgedeckt und mittig in den Außenrand (4) eingebettet ist und daß die Verbindungskanäle (9) an zwei gegenüberliegenden Seiten oberhalb der Membran (1) und die Verbindungskanäle (lo) an den anderen beiden gegenüberliegenden Seiten unterhalb der Membran (1) angeordnet sind.
2. 2. Membranfilterplatte nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Stützmaterial ein Gewebe oder Vlies ist.
3. 3. Membranfilterplatte nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Außenrand (4) dicker ist als die Membran (1) mit beidseitig angeordneten Stützmaterial (2,3)
4. 4. Membranfilterplatte nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß zum Aufbau einer Trennvorrichtung mindestens eine Membranfilterplatte zwischen Grund- und Deckplatte (17,16) eingespannt ist und daß in den Konzentrat- und den Filtratströmungsräumen (12,13) ein Drainagematerisl (14) eingelegt ist.
5. 5. Membranfilterplatte nach Punkt 1 und 4, gekennzeichnet dadurch, daß das Drainagematerial (14) ein Drahtgewebe oder eine profilierte oder geprägte Kunststoffolie ist.

   Hierzu 3 Sehen Zeichnungen