DE2151511C3

DE2151511C3 - Hohlfaden-Dialysator

Info

Publication number: DE2151511C3
Application number: DE2151511A
Authority: DE
Inventors: Philip Roswell Mcginnis; Gerald Joseph O'brien
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1970-10-15
Filing date: 1971-10-15
Publication date: 1974-07-18
Also published as: AU3406971A; AU448010B2; JPS523905B1; IL37913A0; NL7114154A; ES198637U; DE2151511B2; NL152764B; BE773985A; US3690465A; CA989320A; IL37913A; DE2151511A1; ES198637Y; FR2111382A5; GB1372883A; ZA716383B

Description

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leicht diffundierenden Bestandteile durch die Mem- bündelung der Faiienmembranen verwendet werden

branen. Dadurch wird der Wirkungsgrad der mit kann.

Hilfe der Vorrichtung erzielten Trennung vermindert. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ver-

In extremen Fällen können sogar weniger leicht besserte selektiv wirkende Diaiysatoren zur Verfugung

diffundierende Bestandteile aus gesättigten Lösungen 5 _-.u stellen, bei denen die Verlagerung und Zusammen-

ausfaüen und die Strömung sowie den Wirkungsgrad bündelung von Hohlfadenmembranen wesentlich ver-

der Trennung weiter beeinträchtigen. " mindert ist, wodurch eine Erhöhung im Wirkungsgrad

Es wurde ferner gefunden, daß die durch die Ver- der Trennung infolge des wirksamen Kontaktes

lagerung und Zusammenbündelung der Hohlfaden zwischen dem Fluidgemisch und den Hohlfadenober-

\erursachte Strömungsbeschränkung beim fortge- iü flächen erzielt wird.

setzlni Betrieb der Vorrichtung an Bedeutung zu- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch

nimmt. Anscheinend führt die Behinderung der einen verbesserten Dialysator mit einer Vielzahl von

Strömung in einer ersten Zone zu erhöhten Strömungs- in einem Kammerraum angeordneten Hohlfadenmem-

ücschwindigkeiten in anderen äquivalenten zweiten branen, deren offene Enden einen Harzpfropfen

Zonen, und diese erhöhten Strömungsgeschwindig- 15 durchsetzen, welcher den Dialysierraum abschließt,

Leiten erhöhen wiederum die Geschwindigkeit und dadurch gekennzeichnet, daß sich die Hohlfaden

■:ie Größe der Verlagerung der Hohlfaden in diesen zwischen Lagen eines offenporigen Füllstoffes er-

■ueiten Zonen, wodurch es in diesen Zonen zu einer strecken.

ähnlichen Zusammenbündelung mit erhöhter Ge- Das offenporige Trennorgan kann so angeordnet -chwindigkeit und in zunehmendem Grade kommt. 20 sein, daß die Fäden im wesentlichen senkrecht zu dem Schließlich kann die Strömung in einer Gruppe ahn- Pfropfen verlaufen, und das Trennorgan kann von ;.eher Zonen so beschränkt werden, daß der erforder- einem Gefäß umgeben sein, in dem es mit seinem liehe höhere Druck und der niedrigere Wirkungsgrad Pfropfen flüssigkeits- bzw. gasdicht untergebracht ist, ι-;, praktisch unmöglich machen, die gewünschte und das gesonderte Ein- und Auslässe aufweist, Strömungsgeschwindigkeit durch die Vorrichtung =5 durch die Fluid von der Außenseite des Gefäßes zu *nd die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung aufrecht- einem an die Innenwandungen des Gefäßes angrenaierhalten. Wenn ferner in denjenigen Zonen, in die zenden Bereich, zu einem in dem Organ befindlichen das zu zerlegende Gemisch zuerst eingeleitet wird, offenporigen Rohr, um das die Fadenschichten ■-■ine Strömungsbeschränkung stattfindet, vermindert herumgewickelt sind, und zu einem an eine Fläche •der herabgesetzte Druck in oen übrigen Zonen die 3° des Pfropfens angrenzenden Bereich strömen kann.
Leistungsfähigkeit der Vorrichtung noch weiter. Die bisher bekannten Diaiysatoren erfordern im Man hat sich verschiedener Methoden bedient, um allgemeinen, daß Hohlfäden eng in einen Mantel bei den mit Hohlfadenmembranen arbeitenden, bisher gepackt sind, und daß eine Anordnung zur Zuführung bekannten Diaiysatoren die Verlagerung der Fäden einer Beschickung, wie Brackwasser oder Salzwasser, zu beschränken und die Strömungswege des zu zer- 35 in der Nähe eines Endes des Fadenbündels unter legenden Gemisches zu bestimmen. So beschreibt die Druck vorgesehen ist. In diesem Falle diffundiert USA.-Patentschrift 3 342 729 eine Vorrichtung mit das Wasser schneller durch die Wandungen der einem verhältnismäßig flachen, maschenförmigen Ge- Hohlfaden als die gelösten Verunreinigungen, und bilde aus gewebten oder verflochtenen Hohlfaden- man erhält gereinigtes Wasser aus den offenen Enden membranen, die an allen Rändern in einen Rahmen 40 der Fäden, während die an Verunreinigungen aneingekittet sind, wobei die offenen Enden der Fäden gereicherte restliche Lösung aus den Vorrichtungen in Öffnungen in dem Rahmen enden, eine Anordnung durch Auslaßöffnungen abgezogen wird,
zum Hindurchleiten eines Fluidgemisches durch das In solchen Vorrichtungen ist die ideale Beschickungsflache, maschenförmige Gebilde und eine Anordnung strömung derart, daß der größtmögliche Kontakt zum Auffangen derjenigen Bestandteile des Ge- 45 zwischen der Beschickung und der Fadenoberfläche misches, die durch die Membranen hindurchdiffun- zustande kommt. In der Praxis herrschen jedoch bei dieren, von den offenen Enden der Hohlfäden vor- weitem nicht so ideale Bedingungen. Die Strömung gesehen ist. der Beschickung neigt ständig dazu, die Fäden zu In der USA.-Patentschrift 3 422 008 ist eine weitere verlagern und etwas zu kompakten Bündeln zusam-Vorrichtung beschrieben, in der Hohlfadenmem- 50 menzubündeln. Hierdurch wird die für die Beschikbranen unter Spannung spiralförmig in Schichten in kung zur Verfügung stehende Fadenoberfläche stark abwechselnden Richtungen um einen zylinderförniigen vermindert, da die Bündel praktisch undurchdringbar Kern herumgewickelt sind, so daß die Fäden in sind, und das Ergebnis ist eine Abnahme im Wirbenachbarten Schichten kreuz und quer verlaufen. kungsgrad der Diffusionsvorrichtung.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 939 605 ist 55 Diese Schwierigkeiten werden erfindungsgemäß

die Ausfüllung des Zwischenraums zwischen den Fä- weitgehend bewältigt, indem man zwischen die

den oder Fadenschichten mit offenporigem Material Hohlfadenschichten eine oder mehrere Schichten

bekannt. Es handelt sich hierbei um einen Dialysator eines offenporigen Trennmaterials einlegt, das die

mit Schlauchmembranen, die in einem rohrförmigen Hohlfäden sowohl voneinander trennt als auch in Raum untergebracht sind. Die Zwischenräume sind 60 ihrer Lage stabilisiert, die Strömung der Beschickung

mit einem offenporigen Material ausgefüllt, das die aber nicht wesentlich behindert.

Funktion eines Traggefüges besitzt, um die Schlauch- Die Fadenschichten brauchen, mindestens theore-

membranen in ihrer Lage zu fixieren. tisch, nur einlagig zu sein, wobei alle Fäden in einer

Es besteht jedoch immer noch ein Bedürfnis nach gegebenen Schicht im wesentlichen parallel zueinander ;inem selektiven Dialysator, der wirtschaftlich und 65 ausgerichtet sind. Bei einer solchen Struktur sind die

wirksam zusammengesetzt und über lange Zeiträume Fäden so weit voneinander entfernt, daß das zu zer-

hinweg ohne wesentliche Änderung im Wirkungsgrad legende Fluidgemisch zwischen ihnen hindurch-

ler Trennung infolge Verlagerung und Zusammen- strömen kann, sie sind aber nicht so weit voneinander

entfernt, daß sich daraus eine unwirtschaftlich kleine Membranoberfläche je Volumeneinheit ergibt; andererseits dürfen sie auch nicht so dicht beieinander liegen, daß der wirksame Kontakt zwischen dem Fluidgemisch und den Fadenoberflächen darunter leidet. Die Zwischenräume zwischen den Fäden haben daher in einer solchen Anordnung Breiten im Bereich von dem Bruchteil eines Mikrons bis maximal zum Dreifachen des Durchmessers der einzelnen Fäden.

In der Praxis bestehen die Fadenschichten jedoch zweckmäßig aus mehr als einer einzigen Lage. Sie enthalten daher Fäden, die sich zu einem gewissen Grade in gewissen Abständen längs der Fadenlänge, die im Vergleich zum Fadendurchmesser erheblich sind, mit anderen Fäden kreuzen und berühren, wodurch Kanäle gebildet werden, durch die das zu zerlegende Fluidgemisch strömen kann. So bestehen die Fadenschichten z. B. zweckmäßig aus mehrfädigen Garnen, wie sie aus Mehrfadenspinndüsen ersponnen werden. Nach dem Hantieren sind solche Garne selten vollständig frei von Drall und Verflechtung, und daher befinden sich die Fäden in solchen Garnen in im wesentlichen, aber nicht vollständig paralleler Ausrichtung zueinander. Wenn die Garne unter Spannung aufgewickelt oder zusammengedrückt werden, neigen sie weniger zur Bildung von runden Anordnungen als zur Bildung von flachen Bändern, so daß die Fäden in aufgewickelten oder Seite an Seite abgelegten Garnen ebenfalls nur im wesentlichen, aber nicht vollständig parallel zueinander verlaufen.

In der Praxis können die Fadenschichten in den Dialysatoren gemäß der Erfindung Anordnungen von einfädigen bis etwa 25fädigen Garnen in einander überlappender, aber im wesentlichen paralleler Ausrichtung sein. Die maximale praktische Dicke solcher Anordnungen in den Organen richtet sich nach der Biegsamkeit und anderen Eigenschaften der Fäden sowie nach ihrer Anordnung; denn diese Parameter bestimmen die Leichtigkeit, mit der die Fäden sich bei der Verwendung der Trennorgane beim Trennverfahren in unerwünschter Weise zusammenbündeln. Hohlfadenanordnungen von bis etwa 6,35 mm Dicke mit den typischen Eigenschaften von Textilfasern sind für die Praxis geeignet. Vorzugsweise bestehen die Fadenschichten in den Trennorganen gemäß der Erfindung aus mehrfädigen Garnen, die 50 bis 250 Fäden enthalten, und deren effektive Dicke das etwa 5-bis lOOfache des Durchmessers der Fäden beträgt. Bei diesen bevorzugten Ausführungsformen verlaufen die Fäden und Garne im wesentlichen parallel zueinander, und die Fäden kreuzen und berühren einander nur in im Vergleich zum Fadendurchmesscr erheblichen Abständen, während die kleinsten Abmessungen der Abstände zwischen den einzelnen Fäden vorwiegend im Bereich von wenigen μ bis maximal zum Dreifachen des Außendurchmessers der einzelnen Fäden liegen.

Die Dialysatoren gemäß der Erfindung weisen Trennschichten zwischen den Hohlfadenmembranschichten auf. Dieses offenporige Trennmaterial behindert die Verlagerung und das Zusammenbündeln benachbarter Hohlfäden, indem es sie an der Berührung miteinander hindert und ihre Bewegungsfreiheit senkrecht zu ihrer Länge vermindert. Das oflenporige Material verursacht Reibung zwischen den Fäden und sich selbst und ist gegen Verzerrungen, wie Zerknittern und Zerreißen, widerstandsfähig. Vorzugsweise hat das offenporige Material unebene Oberflächen, so daß es nur einen kleinen Bruchteil der angrenzenden Fadenoberflächen berührt und dadurch die effektive Membranfläche nur unbedeutend vermindert. Ferner läßt sich die Verlagerung und Zu-¹J sammenbündelung der Fäden in 'einer gegebenen Fadenschicht, die die Fäden von dem Trennmaterial weiter entfernt, durch Zusammendrücken der Fadenschichten beschränken. Diese Kompression erfolgt durch das offenporige Trennmaterial selbst und durch

ίο die daraus resultierende erhöhte Reibung zwischen den Fäden, die sich in der Schicht kreuzen.

Das offenporige Trennmaterial muß so dünn sein, daß es den Volumenanteil des Dialysators, der für die Hohlfadenmembranen zur Verfugung steht, und dementsprechend die in einem gegebenen Volumen erzielbaren Membranfiäche nicht übermäßig vermindert. Die Dicke des Trennmaterials liegt im Bereich zwischen dem Durchmesser eines einzelnen Fadens bis etwa 0,5 mm. Vorzugsweise beträgt die effektive Dicke etwa 0,05 bis 0,5 mm. Solche dünnen offenporigen Stoffe sind zweckmäßig auch biegsam und können sich den Formen der Hohlfadenschichten und dem Gefüge ihrer Oberflächen anpassen.

Das Trennmaterial muß offenporig sein, damit die Beschickung durch die Dialysatoren strömen kann. Die Durchlochungen, Poren oder sonstigen Öffnungen, vermöge deren das Material offenporig ist, haben vorzugsweise im wesentlichen eine gleich mä-ßi px Größe und sind über die Oberfläche des offenporigen Materials gleichmäßig verteilt. Die Abstände zwischen diesen Öffnungen sind vorzugsweise so klein, daß der Kontakt zwischen benachbarten Fäden und den Oberflächen des offenporigen Materials die für das osmotische Trennverfahren zur Verfügung stehende Membranfiäche nicht wesentlich vermindert. Bei derartigem Material bilden die Öffnungen einen große:¹ Bruchteil der spezifischen Oberfläche, und die Obeifläche ist ihrer Natur nach uneben.

Die Größe der Öffnungen in dem offcnporiger!

Trennmaterial kann innerhalb weiter Grenzen schwur. ken. Im allgemeinen sollen die Öffnungen in einem Trennmaterial nicht kleiner sein als die Abstand zwischen den Fäden in benachbarten Fadenschichn >>. damit das Trennmaterial nicht zum Filter wird und sich nicht durch irgendwelche feinteiligen Feststoffe verstopft, die etwa von dem zu zerlegenden Fluxi mitgeführt werden. Andererseits sollen die Öffnungen aber auch nicht so groß sein, daß sich die Fäden /u beiden Seiten des Trennmaterials zusammenbündeln können. So können die Öffnungen in der effektiven Querabmessung, d. h. in der Abmessung parallel zur Axialrichtung der Hohlfaden, etwa 1 μ bis 6,35 min betragen. Vorzugsweise liegt die größte Querabmessung der Öffnungen unabhängig von ihrer Gestall im Bereich von etwa 5 μ bis 2,5 mm.

Als offenporiges Material für die Dialysatoren gemäß der Erfindung kann man jedes Material verwenden, das mit dem zu zerlegenden Fluidgemisch und mit den Werkstoffen, aus denen die Hohlfadenmembranen bestehen, verträglich ist. Geeignete Stoffe sind z. B. metallische und nichtmetallische Stoffe, und die nichtmetallischen Stoffe können natürlichen oder synthetischen Ursprungs sein. Synthetische Polymerisate werden wegen ihrer geringen Kosten und ihrer leichten Verarbeitbarkeit zu geeigneten Formen bevorzugt.

Diese offenporigen Stoffe können innerhalb tier oben erläuterten Prinzipien jede beliebige Form

haben. So können sie poröse biegsame Feststoffe, wie gesinterte Metalle oder poröse Kunststoffolien, durchlässige Faserstoffe, wie Papier, Tuch oder Vliesstoffe, durchlochte Folien usw., sein. Das Trennmaterial soll vorzugsweise eine erhebliche Zugfestigkeit in einer Richtung haben, um den Kräften, die bei der Herstellung des Dialysators auf das Material ausgeübt werden, widerstehen zu können, es braucht jedoch senkrecht zu der ersten Richtung keine wesentliche Zugfestigkeit aufzuweisen. Das bevorzugte Material ist im allgemeinen bahnartig, nämlich ein biegsames Gebilde von im Vergleich zu seiner Dicke großer Oberfläche, das aus Faserelementen zusammengesetzt ist und die allgemeinen Eigenschaften von Tuch und Papier hat. Ein besonders bevorzugtes Trennmaterial ist das von S h e a I y und Mitarbeitern in »Textile Research Journale, Band 35 (1965), S. 322 bis 329, und Bd. 38 (1968), S. 7 bis 15, beschriebene »spinngebundene« Material.

Beispiele für geeignetes offen poriges Trennmaterial

ίο sind in der nachstehenden Tabelle zusammengefaßt.

Zusammensetzung und Aufbau

Öffnungen	Flächengcwicht e/m^a	Dicke mm
10 μ*)	74,6	0,2
300 μ*)	84,8	0,25
20-2OjC 25,4 mm. hexagonal	—	0,13
9 ■ 9 je 25,4 mm, hexagonal	__	0,23
27 · 27 je 25,4 mm, quadratisch	—	0,13
32 · 32 je 25,4 mm	50,9	—
20-20 je 25,4 mm	33,9	—
10- 10 je 25,4 mm	17

Spinngebundene Polyäthylenfolie

Spinngebundene Polypropylcnl'olie

Gewirkter Polyamidtüll

Gewebte Polyamidgaze

Leichtes netzartiges Polyamidgewebe

LJberkrcuz abgelegter lockerer Polyamid-Vliesstoff. . . *) Angenäherte maximale PorengrölJc.

Bei einer besonders bevorzugten Ausbildungsform sind die abwechselnden Schichten von ifohlfadeninembranen und Trennmaterial spiralförmig um ein mittiges offenporiges Rohr herumgewickelt, welches die inneren Schichten der spiralförmigen Umwicklung trägt. Ein solches Aggreg.it mit dem zugehörigen Pfropfen in einem Trennurg.in gemäß der Erfindung isl schematisch im Längsschnitt in F i g. 1 dargestellt. Hier enthält der gehärtete Pfropfen 19 aufeinanderfolgende Schichten von Hohlfadenmembrancn 14. den Rand des spiraiför/nig aufgewickelten llächenhaften Trennmaterial* 31 und das offenporige hohle Rohr 18. Bei dieser Ausführungsform ist ein Teil des Harzpfropfens zyünderförmig ausgebohrt, das obere Ende des Rohres 18 ist durch einen Stopfen 50 verschlossen, und die zylinderfjrmige Bohrung ist mit frisrhem Harz 19« ausgegossen, um ein Ende des Rohres zj verschließen. Das andere Ende des Rohres 18 ist mit einer undurchlässig 'η rohrfer ig:n Leitung 51 verbunden, durch, die das /u erlegende Fljidpemi .ch in da-, offjnporige Rohr 18 eing -leitet werden kam oder au> der I uid abgezogen werden k'inn. B :i dieser Ausführung form iiild:n die anderen S:itcn dsr Fäd^ii i4 haarnadelf irmige Biegungen 52, die um den umgcfalte cn Rand Jc > T rennmaier: ils .11 herum und dann durch den an der gegenüberliegenden Seite des Trcnnmateri lh M gebildeten Riniirdum hindurchlaufen und sich durch den gehärteten Harzpfropfen 19 hindurch er-trecken, aus d:m sie heijusragen. so dai.i das Innere h ider Enden der Hohlfadenmembrancn für die Eluklströ nung offen ist.

F i g 2 und 3 /eigen schema i>ch im Läng^chnitt Teile der Diffu-.ionstreiinjrganc gemäß der l.rlindung. bei denen abwechselnde Schichten \on Hohlfadeii-•nemhranen und ilaci-.-nhifiem I rcnnmateriai spiralform,*; um ein mii.u'¹·""¹ offenporigcs Rohr herumgewickelt sind. Das mitlige Rohr in einem solchen Organ hat einen wesentlich größeren Durchmesser als die Hohlfaden; der Durchmesser kann in Aggregaten von etwa 4 bis 10 cm Durchmesser z. B. ungefähr 6,35 mm bis 25 mm betragen, oder er kann in größeren Aggregaten entsprechend größer sein. Die Löcher sind über denjenigen Teil des Rohres, der sich in der spiralförmigen Umwicklung befindet, gleichmäßig verteilt, um eine gleichmäßige Strömung des Fluids in sämtli;hen Teilen des Aggregats zu begünstigen. Die Locher können so klein und so zahlreich sein, daß das Rohr der Flüssigkeitsströmung eiien höheren Widerstand entgegengesetzt als seine Umgebung, so daß das Rohr, wenn die Strömung aus dem Trcnnorgin zum Rohr hin gerichtet ist. be-trebt ist. die Strömung dur.h alle äquivalenten Teile des Agareg-Us auszugleichen. Das offenporige Rohr kann aus jedem Werkstoff gefertigt sein, der gegen das zu zerlegende Fluid beständig ist, wie z. B. aus inertem Kunststoff, mit Harz verstärkten Ginsfasern. Keramik oder Metall. In Diilysatoren für wili'ig: Flüsigkeiten wird als Werkstoff für solche offenporigen Rohre poröses Niederdruck-Polyäthylen, dessen Poren effektive Durchmesser von 5 bis 100 ;i haben, besonders bevorzugt.

In F i g. 2 stimmt der Pfropfen am oberen Ende mit demjenigen der F i g. 1 überein. Am unteren Ende -,ind jedoch sowohl die umgebogenen Fadenenden 5(1 als auch die gefalteten Ränder des ofTenporigen Trenn materials 31 in ein Harz eingegossen, um dem Ganzen eine etwas größere Stabilität zu verleihen. Hier ist die untere Seite des Harzes nicht spanabhebend abac tragen, und die Fäden sind hier nicht zerschnitter und liegen nicht frei. In F i g. 3 ist das untere Ende wiederum eingegossen; jedoch sind hier die Fäden 1Ί \or dem Einkapseln in das Harz abgeschnitten Dahci

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sind die Enden der Fäden direkt in das Harz eingebettet, und das hohle Innere der Fäden ist dadurch verschlossen.

Alle oben beschriebenen Ausführungsformen des spiralförmig aufgewickelten Dialysators eignen sich für den schematisch in F i g. 4 dargestellten Dialysator gemäß der Erfindung, der einen Mantel 53, gewöhnlich in Form eines Rohres, aufweist, der an seinen beiden Enden durch die Köpfe 53a bzw. 53/> verschlossen ist. Die Köpfe können in üblicher Weise an dem Mantel 53 befestigt sein, z. B. durch Anschweißen, durch Schnappringe (wie dargestellt) oder durch Verbolzen, und die Abdichtung erfolgt mit Hilfe fächer Dichtungsringe oder elastischer Packungslinge mit rundem Querschnitt. Der spiralförmig aufgewickelte Körper ist in den Mantel 53 so eingeletzt, daß sich eine Abdichtung, wie ein Packungsring 58, zwischen dem gehärteten Harz 19 und dem Mantel 53 befindet. Die undurchlässige Leitung 51 führt durch eine öffnung in dem Kopf 53a hindurch und ist in diesem abgedichtet. Eine öffnung 57 in dem Mantel 53 dient zur Zuführung der Beschickung, während der ausgeschiedene Teil des Trenngutes aus der Leitung 51 abströmt. Das Diffusionsprodukt strömt durch das Innere der Hohlfäden 14 in den Sammelraum 55, wo es sich sammelt, und aus dem es durch die Öffnung 56 austritt. Bei dieser Ausführungsform wird die Beschickung durch die Öffnung 57 zu geführt und strömt radial nach innen durch die aufeinanderfolgenden Schichten des spiralförmig aufgewickelten Trennmaterials 31 zwischen den im allgemeinen parallel verlaufenden Fäden 14 hindurch.
Die umgekehrte Strömungsrichtung, d.h. radia nach außen, erreicht man mit der in F i g. 5 dargestellten Ausführungsform, die baulich mit der ir F i g. 4 gezeigten Ausführungsform übereinstimmt In F i g. 5 wird jedoch die Beschickung durch Leitung

ίο 51 zugeführt, strömt radial von dem hohlen offen porigen Rohr 18 nach außen zwischen den Fäder durch das Trennmaterial hindurch und tritt aus derr Gefäß durch die öffnung 57 aus. Das Diffusionspro dukt strömt, wie bei der oben beschriebenen Aus führungsform, durch das Innere der Fäden in der Sammelraum 55 und wird aus der öffnung 56 abge zogen.

Der Mantel dieser Vorrichtungen kann jede beliebige Querschnittsform haben und aus jedem beliebigen verträglichen Werkstoff von ausreichende] Festigkeit gefertigt sein. Zylinderförmige Metall gehäuse, z. B. Stahlrohre, sind zufriedenstellend, άι sie sich leicht herstellen und zusammensetzen lassen Die Größe des rohrförmigen Mantels kann in Durch messern von weniger als 2,5 cm bis zu einem Vielfacher dieses Betrages, wie 25 oder 35 cm, und in der Längt von etwa 30 cm bis zu einem Vielfachen davon, ζ. Β 3 bis 4 m, variieren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 parallele röhrenförmige Membranen in dem Mantel Patentansprüche: befinden und durch Pfropfen in mindestens einem Sammelraum herausragen, und wobei Leitungen zum

1. Dialysator mit einer Vielzahl von in einem Einführen und Abziehen von Fluidgemischen in den Kammerrauin angeordneten Hohlfaden-Membra- 5 Mantelraum und die Sammelräume sowie aus dennen, deren offene Enden Harzpfropfen durch- selben vorgesehen sind.

setzen, welche den Dialysierraum abschließen, Es ist auch bekannt, daß man kleine Hohlfäden

dadurch gekennzeichnet, daß sich aus einem selektiv durchlässigen Polymerisat in

die Hohlfaden 14 zwischen Lagen eines offen- Verbindung mit einer geeigneten Anordnung in

porigen Füllstoffes 31 erstrecken. io solchen Trennvorrichtungen verwenden kann. Ein

2. Dialysator nach Anspruch 1, dadurch gekenn- wirksamer Kontakt zwischen solchen Hohlfadenzeichnet, daß sich zwischen je zwei Schichten des membranen und dem zu zerlegenden Fluidgemisch offenporigen Trennmaterials 31 zwei Schichten ist auch für den wirksamen Betrieb dieser Vorrichvon Hohlfaden 14 befinden. tungen wesentlich. Es sind verschiedene Anordnungen

3. Dialysator nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 15 für Hohlfadenmembranen bekannt, die mit verschiezeichnet, daß sich zwischen je zwei Schichten des denen Graden von Wirtschaftlichkeit und Wirksamoffenporigen Trennmaterials 31, "51a eine Schicht keit zusammengesetzt und betrieben werden können. von Hohlfaden befindet. Die USA.-Patentschrift 3 526 001 beschreibt eine

4. Dialysator nach Anspruch 1, dadurch gekenn- andere Vorrichtung, in der das zu zerlegende Gemisch zeichnet, daß die getrennten Hohlfädenschichten 14 20 nicht axial an den Hohlfadenmembranen entlang, und das offenporige Trennmaterial 31 spiralförmig sondern quer über sie hinweg strömt. In dieser Vorum einen Mittelraum herumgewickelt sind. richtung befindet sich in der Mitte eines großen

5. Dialysator nach Anspruch 4, dadurch gekenn- Hohlfadenbündels ein durchlochtes Rohr, und es zeichnet, daß der Mittelraum der aufgewickelten wird zwischen dem Bündel und einem Mantel ein Hohlfadenschichten und des aufgewickelten offen- 25 ringförmiger Raum gebildet, wobei Zuleitungen und porigen Trennmaterials von einem Rohr 18 ein- Ableitungen für ein Fluidgemisch zu und aus dem genommen wird, das einen wesentlichen größeren durchlochtea Rohr und dem Ringraum sowie zum Durchmesser hat als die Hohlfaden, und das in Ableiten des diffundierten Materials von den offenen dem Teil, der sich innerhalb der aufgewickelten Enden der Hohlfadenmembranen vorgesehen sind. Schichten befindet, offenporig ausgebildet ist. 30 Die Durchlochangen in dem Rohr haben eine solche

6. Dialysator nach Anspruch 5, dadurch gekenn- Größe und Lage, daß die Strömung des zu zerlegenden zeichnet, daß die äußere Oberfläche der spiral- Gemisches radial und gleichmäßig über alle äquiförmig aufgewickelten Schichten von der inneren valenten Teile des Bündels hinweg und damit ein Oberfläche des Gefäßes 54 auf Abstand steht, wirksamer Kontakt des Gemisches mit allen Mem- und daß das Rohr 18 in demjenigen Teil, der sich 35 branoberflächen in dem ganzen Bündel begünstigt innerhalb der spiralförmig aufgewickelten Schich- wird.

ten befindet, gleichmäßig offenporig ausgebildet ist. Die in der USA.-Patentschrift 3 526 001 beschriebene Vorrichtung stellt einen beträchtlichen Fortschritt gegenüber den früher bekannten Vorrichtun-

40 gen dar und stellt auch zu Anfang einen recht wirksamen Kontakt zwischen den Hohlfadenoberflächen und den zu zerlegenden Gemischen her. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß der Kontakt bei der Ver-

Die Erfindung betrifft eine verbesserte Vorrichtung Wendung der Vorrichtung an Wirksamkeit verliert,

für die selektive Abtrennung von Bestandteilen aus 45 Selbst wenn die Hohlfadenbündel straff gehalten

Fluidgemischen oder Lösungen durch selektive Diffu- werden und sich in einem größeren Mantel befinden,

sion. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf um einen ringförmigen Raum zur Verfugung zu stellen,

einen verbesserten Dialysator, bei dem Schichten von und wenn die Bündel lagenförmig ausgebildet sind,

Hohlfäden durch ein offenporiges Material von- um eine äquivalente radiale Strömung des zu zer-

einander getrennt sind, sowie auf Vorrichtungen, 50 legenden Gemisches durch alle Teile der Länge des

die diesen Dialysator enthalten. Bündels nach zu begünstigen, führt die Strömung

Hohlröhrenförmige Membranen sind bereits seit des Gemisches durch das Bündel immer noch zur

langem zur selektiven Trennung und Reinigung der Verlagerung der Fäden in stabilere, zusammen-

Bestandteile von Fluidgemischen durch Osmose be- gebündelte Anordnungen, die für die Fluidströmung

kannt. Bei einem typischen derartigen Verfahren 55 weniger offen sind. Eine solche Verlagerung und

wird ein Fluidgemisch mit einer Seite einer Membran Zusammenbündelung der Fäden führt zur Ausbildung

in Berührung gebracht, worauf ein Bestandteil oder von Zonen in dem Bündel, in denen die Fluidströmung

mehrere Bestandteile des Gemisches infolge einer beschränkt ist, bis es zu einem erhöhten Druckabfall

Konzentrationsdifferenz, die auf eine Druckdifferenz kommt. Dadurch wird die Strömungsgeschwindigkeit zurückzuführen sein kann, durch die Membran hin- 60 durch solche Zonen unter einem konstanten, ztfr

durchdiffundieren. Dabei wird das Gemisch in Teile Verfugung stehenden Druck herabgesetzt. Wenn die

zerlegt, die an denjenigen Komponenten des Ge- Strömung durch irgendeine Zone in dem Bündel

misches, die selektiv durch die Membran hindurch- aber wesentlich herabgesetzt wird, führt der fortge-

diffundieren, angereichert und verarmt sind. Für die setzte Durchgang von leichter diffundierenden Bepraktische Durchführung derartiger Verfahren sind 65 standteilen des Fluidgemisches durch die Membranen

verschiedene Formen von Vorrichtungen entwickelt in dieser Zone zu einer Konzentrationserhöhung der

worden. Eine häufig verwendete Form ähnelt einem weniger leicht diffundierenden Bestandteile und zu

Röhren- und Mantel-Wärmeaustauscher, wobei sich einem entsprechend erhöhten Durchtritt dieser weniger