DE19543954A1 - Pressure-stable, porous polymeric tubular membrane for tubular modules and processes for their manufacture - Google Patents
Pressure-stable, porous polymeric tubular membrane for tubular modules and processes for their manufactureInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine druckstabile, poröse polymere Rohrmembran, die in Rohrmodulen zum Einsatz kommt und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.The invention relates to a pressure-stable, porous polymeric tubular membrane, which in Pipe modules are used and a process for their production.
Die druckstabile, poröse polymere Rohrmembran kann zum Einbau in Rohrmodulen ohne zusätzliche Verwendung von Membran-Stützrohren verwendet werden. Die erfindungsgemäße Rohrmembran kann eingesetzt werden zur Filtration von Fluiden im Getränke-, Lebensmittel-, Pharma-, Chemie-, Biotechnologie und Abwasserbereich, insbesondere zur Filtration partikelhaltiger Flüssigkeiten.The pressure-stable, porous polymeric tubular membrane can be installed in tubular modules can be used without additional use of membrane support tubes. The Pipe membrane according to the invention can be used for the filtration of fluids in the Beverage, food, pharmaceutical, chemical, biotechnology and wastewater sector, especially for the filtration of liquids containing particles.
Bekanntlich weist das Filterelement in Rohrmodulen eine beidseitig offene rohrförmige Filtermembran (Rohrmembran) auf an deren einem Ende ein Druckanschluß für den Zulauf des zu filtrierenden Fluids und an deren anderem Ende ein Druckanschluß für den Ablauf des Retentats angeordnet ist. Die Rohrmembran befindet sich in der Regel innerhalb eines sie umschließenden Gehäuses, wobei zwischen der äußeren Wand der Rohrmembran und der inneren Wand des Gehäuses ein Permeatsammelraum mit einem Ablauf für das Permeat vorhanden ist. Das zu filtrierende Fluid durchströmt unter Druck das Innere der Rohrmembran, das die Rohrmembran durchdringende Permeat wird im Permeatsammelraum gesammelt und aus dem Modul abgeleitet. Zur Vermeidung einer vorzeitigen Verblockung (Fouling) ist es bekannt, in den Strömungskanal Strömungsführungseinrichtungen einzufügen, die durch Erzeugung von Turbulenzen einem Membranfouling entgegenwirken (DE-OS 35 19 042; DE-OS 24 48 000).As is known, the filter element in tubular modules has a tubular one that is open on both sides Filter membrane (tubular membrane) at one end of a pressure connection for the Inlet of the fluid to be filtered and at the other end a pressure connection for the course of the retentive is arranged. The tubular membrane is usually located within a housing enclosing them, being between the outer wall of the Pipe membrane and the inner wall of the housing with a permeate collection space There is an outlet for the permeate. The fluid to be filtered flows through Pressure the inside of the tubular membrane, the permeate penetrating the tubular membrane is collected in the permeate collection room and derived from the module. For Avoiding premature blocking (fouling) is known in the Flow channel to insert flow guiding devices by generating Counteracting turbulence against membrane fouling (DE-OS 35 19 042; DE-OS 24 48 000).
An Rohrmembranen werden hinsichtlich ihrer chemischen und mechanischen Stabilität besondere Anforderungen gestellt. Sie müssen im Dauerbetrieb Druckbelastungen von bis zu 3 bar (Mikrofiltration) beziehungsweise bis zu 10 bar (Ultrafiltration) standhalten, weil zur Erreichung einer wirtschaftlichen Filtrationsgeschwindigkeit die Rohrmembranen mit dem zu filtrierenden Fluid unter derartigen Drücken durchströmt werden. Für Sterilfiltrationen und beim Einsatz von Rohrmodulen für Filtrationsaufgaben in bestimmten Bereichen, wie der Lebensmittel-, Getränke- oder Pharmaindustrie darf die Rohrmembran keine eluierbaren Bestandteile enthalten und muß entweder durch Einsatz chemischer Mittel oder durch Hitzeeinwirkung sterilisierbar sein.Pipe membranes are used for their chemical and mechanical stability special requirements. In continuous operation, you must have pressure loads of up to 3 bar (microfiltration) or up to 10 bar (ultrafiltration) withstand because to achieve an economical filtration speed the Flows through tubular membranes with the fluid to be filtered under such pressures will. For sterile filtrations and when using tube modules for Filtration tasks in certain areas, such as food, beverage or In the pharmaceutical industry, the tubular membrane must not contain any elutable components must either by using chemical agents or by exposure to heat be sterilizable.
Druckstabile polymere Rohrmembranen, die in Rohrmodulen zur Crossflow-Filtration von Fluiden unter Druck zum Einsatz kommen, sind bekannt.Pressure-stable polymeric tube membranes used in tube modules for crossflow filtration of fluids under pressure are known.
Nach der CH-PS 500 744 wird eine verstärkte polymere Rohrmembran hergestellt, in dem aus einem porösen Band eines Faservlieses oder Gewebes ein poröser Träger geformt wird, dessen Ränder zur Bildung einer längsverlaufenden Rohrnaht aneinanderstoßend oder sich gegenseitig überlappend verschweißt oder verklebt sein können. Es ist auch bekannt, den Träger durch schraubenlinienförmiges Aufwickeln des Bandes zu erzeugen. Anschließend wird der Träger auf seiner Innenseite mit einer Polymergießlösung beschichtet und die Membran nach bekannten Verfahren durch Phaseninversion erzeugt. In der DE-OS 44 03 652 wird eine Rohrmembran und ein Verfahren zum Herstellen von Rohrmembranen offenbart, bei dem aus streifenförmigen durchlässigen Vliesmaterialien ein rohrförmiger Träger wendelförmig mit einander überlappenden Längskanten gewickelt wird und die einander überlappenden Längskanten sodann derart miteinander verschweißt werden, daß die Schweißnähte in Flucht mit dem gewendelten streifenförmigen Vliesmaterial liegen, woraufhin auf die Innenseite des rohrförmigen Trägers eine Membranschicht mittels einer Membranziehlösung und Verfestigung derselben in einem Fällbad aufgebracht wird. Vor dem Aufbringen der Membranschicht wird auf den rohrförmigen Träger eine weitere Lage aus streifenförmigen durchlässigen Vliesmaterial versetzt zur ersten Lage wendelförmig aufgewickelt. Die einander überlappenden Längskanten dieser zweiten Lage werden mit dem Vliesmaterial des darunter befindlichen inneren Rohrkörpers verschweißt.According to CH-PS 500 744, a reinforced polymeric tubular membrane is manufactured in a porous carrier made from a porous tape of a nonwoven or woven fabric is formed, the edges of which form a longitudinal pipe seam butt welded or glued together or overlapping each other can. It is also known to wind the carrier by helically winding it To produce tape. Then the inside of the carrier is covered with a Coated polymer casting solution and through the membrane by known methods Phase inversion generated. In DE-OS 44 03 652 a tubular membrane and a Process for the manufacture of tubular membranes is disclosed, in which from strip-shaped permeable nonwoven materials a tubular support helically with each other overlapping longitudinal edges and the overlapping one another Longitudinal edges are then welded together in such a way that the weld seams in Escape with the coiled strip-shaped nonwoven material, whereupon the Inside of the tubular support a membrane layer by means of a Membrane drawing solution and solidification of the same is applied in a precipitation bath. Before the membrane layer is applied, a another layer of strip-like permeable non-woven material offset from the first layer wound helically. The overlapping longitudinal edges of this second Layer with the fleece material of the inner tube body below welded.
Da die rohrförmigen, verstärkten Membranen nicht über die erforderliche Druckstabilität verfügen, werden sie zusätzlich mit äußeren Stützrohren versehen. So wird nach der DE-PS 25 29 515 ein poröses Rohr aus Faservliesmaterial, dessen Innenseite mit einer polymeren Membran versehen oder für deren Anbringung vorgesehen ist, während des Filtrationsvorganges in Stützrohren angeordnet, die dem anzulegenden Druck standhalten. Der Innendruck preßt das poröse Rohr aus Faservliesmaterial und polymerer Membran an die Innenwandung des Stützrohres an und bereichsweise auch in die Öffnungen im Stützrohr hinein, die zur Ableitung des Permeats vorgesehen sind. Nachteilig ist, daß es dadurch leicht zu Membrandefekten kommen kann und daß sich die defekten rohrförmigen Membranen durch das starke Haften nur sehr schwer aus dem Stützrohr entfernen lassen. Wird die Naht des Trägers verklebt, besteht die Gefahr der Auflösung oder Zersetzung des Klebstoffs während der Filtration oder Sterilisierung, was zur Kontamination des zu filtrierenden Fluids führt, wodurch die Verwendung solcher Filterelemente in bestimmten Bereichen, z. B. dem Pharmabereich, ausgeschlossen ist. Gemäß Urheberschein SU 521 902 wird eine von einer Karkasse umhüllte rohrförmige polymere Membran offenbart, bei der zwischen Membran und Karkasse zusätzlich eine Unterlage aus einem textilen oder porösen polymeren Material eingebracht ist, die einer Zerstörung der Membran durch Eindringen in die Öffnungen der Karkasse entgegenwirken soll. Nachteilig ist der komplizierte Aufbau und die aufwendige Herstellung einer derartigen rohrförmigen, verstärkten polymeren Membran. In der DE-OS 35 19 042 wird eine vollständige äußere Umhüllung eines Filterschlauches aus einem porösen Polymer mit einem fluiddurchlässigen Druckmantelgewebe vorgeschlagen. Das Druckmantelgewebe kann aus jedem beliebigen druckfesten und unter den gegebenen Druckverhältnissen nicht oder nur unwesentlich dehnbaren fasrigen oder drahtförmigen Gewebestrukturen bestehen, beispielsweise aus nichtdehnbaren Kunststoffgeweben, vorzugsweise Polyamidgeweben. Es wird aber auch ein Stahldrahtgewebe vorgeschlagen. Nachteilig ist, daß zwischen Membranschlauch und Druckmantelgewebe keine feste Verbindung besteht und es bei Druckschwankungen während des Filtrationsbetriebes zu Reibungen zwischen beiden kommt, wodurch die Membran geschädigt wird.Because the tubular, reinforced membranes do not have the required Pressure stability, they are also provided with outer support tubes. So is according to DE-PS 25 29 515 a porous tube made of nonwoven material, the Provided on the inside with a polymer membrane or for attaching it is provided, arranged during the filtration process in support tubes that the withstand the pressure to be applied. The internal pressure squeezes out the porous tube Nonwoven material and polymer membrane on the inner wall of the support tube and in some areas also into the openings in the support tube, which are used to derive the Permeates are provided. The disadvantage is that it easily causes membrane defects can come and that the defective tubular membranes through the strong Adhesion can be very difficult to remove from the support tube. Will the seam of the Glued to the carrier, there is a risk of the adhesive dissolving or decomposing during filtration or sterilization, resulting in contamination of the product to be filtered Leads fluid, which means the use of such filter elements in certain areas, e.g. B. the pharmaceutical sector is excluded. According to copyright certificate SU 521 902 discloses a tubular polymeric membrane encased in a carcass, in which between the membrane and the carcass an additional underlay made of a textile or porous polymeric material is introduced, which is a destruction of the membrane Penetration into the openings of the carcass should counteract. The disadvantage is that complicated structure and the complex production of such a tubular, reinforced polymer membrane. In DE-OS 35 19 042 a complete outer covering of a filter bag made of a porous polymer with a fluid-permeable pressure jacket fabric proposed. The pressure jacket fabric can from any pressure-resistant and not under the given pressure conditions or only slightly stretchy fibrous or wire-like tissue structures consist, for example, of non-stretchable plastic fabrics, preferably Polyamide fabrics. A steel wire mesh is also proposed. Disadvantageous is that there is no fixed connection between the membrane hose and the pressure jacket fabric exists and there is friction in the event of pressure fluctuations during filtration operation comes between the two, which damages the membrane.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine poröse polymere Rohrmembran zu schaffen, die druckstabil und sterilisierbar ist und eine Kontamination des zu filtrierenden Fluids ausschließt, sowie ein kostengünstiges Verfahren zu ihrer Herstellung zu schaffen.The invention is therefore based on the object of a porous polymeric tubular membrane to create that is pressure stable and sterilizable and contamination of the excludes filtering fluids, as well as an inexpensive method for their Creating manufacturing.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Rohrmembran aus einem flächigen Zuschnitt einer porösen polymeren Membran und einem auf mindestens einer Seite der Membran befindlichen Zuschnitt eines porösen Flächengebildes aus thermoplastischen Fasern mit unterschiedlichen Schmelzpunkten als Mantel- und Kernmaterial gebildet ist, wobei das Mantelmaterial mit der Membran in Kontakt steht und eine geringere Schmelztemperatur besitzt als das festere Kernmaterial und das Membranpolymer. Die Herstellung der Rohrmembran aus den flächigen Zuschnitten erfolgt so, daß nach Formung eines Rohres ein Ende der flächigen Zuschnitte mit einem anderen Bereich der flächigen Zuschnitte überlappt und im Bereich der Überlappung eine leckdichte Verbindung zwischen der Membran und den ihr durch die Überlappung benachbarten Fasern durch Wärme- und Druckeinwirkung hergestellt wird. Das poröse Flächengebilde kann aus Kernmantelfasern bestehen oder aus höher schmelzbaren Kernfasern, die von leichter schmelzbaren Mantelfasern durchsetzt oder beidseitig bedeckt sind.The object is achieved in that the tubular membrane from a flat blank a porous polymeric membrane and one on at least one side of the membrane existing cut of a porous fabric made of thermoplastic fibers is formed with different melting points as the shell and core material, wherein the jacket material is in contact with the membrane and less Has melting temperature than the firmer core material and the membrane polymer. The Production of the tubular membrane from the flat blanks is carried out in such a way that Forming a tube one end of the flat blanks with another area the flat cuts overlap and a leak-tight area in the area of the overlap Connection between the membrane and the one adjacent to it due to the overlap Fibers is produced by the action of heat and pressure. The porous Fabric can consist of core sheath fibers or of more meltable Core fibers interspersed with more easily meltable sheath fibers or on both sides are covered.
In einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung kann sich das poröse Flächengebilde aus den thermoplastischen Polymerfasern auf beiden Seiten der Membran befinden. Das kann besonders vorteilhaft sein, wenn die Rohrmembran während des Filtrationsprozesses größeren Druckschwankungen ausgesetzt ist oder eine Rückspülung der Membran durch Druckstöße zur Standzeiterhöhung erfolgen soll. Dadurch wird auch eine Vorfiltration erreicht, was ebenfalls zur Standzeiterhöhung der Membran führt.In a special embodiment of the invention, the porous fabric can from the thermoplastic polymer fibers located on both sides of the membrane. The can be particularly advantageous if the tubular membrane during the Filtration process is exposed to major pressure fluctuations or a Backwashing of the membrane by pressure surges to increase the service life. This also results in a pre-filtration, which also increases the service life of the Membrane leads.
Bei der Herstellung der leckdichten Verbindung wird eine Temperatur angewandt, die das Mantelmaterial der Fasern ausreichend erweichen läßt. Diese Temperatur soll nicht mehr als 5°C unterhalb des Schmelzpunktes des Mantelmaterials liegen. Die leckdichte Verbindung entsteht dadurch, daß der Verbindungsbereich bei den genannten Temperaturen über einen Zeitraum zwischen 5 Sekunden bis 20 Minuten einem Druck größer etwa 0,5 bar und kleiner etwa 5 bar ausgesetzt und anschließend abgekühlt wird. Der Druck kann zum Beispiel durch Einklemmen des Bereichs zwischen zwei Elementen, die gleichzeitig Heizelemente sein können, oder bei einer wendelförmig verlaufenden Verbindung durch ein fest darüber gewickeltes elastisches Band ausgeübt werden. Durch die Druckanwendung wird erreicht, daß das erweichte Mantelmaterial der Fasern ausreichend in die Porenstruktur der porösen Membran eindringen kann, wodurch nach Abkühlung die leckdichte und druckstabile Verbindung ausgebildet wird. Bei einem bestimmten auf den zu verbindenden Bereich ausgeübten Druck ist der Zeitraum der Druck- und Temperatureinwirkung um so kürzer, je grobporiger die polymere Membran und je fließfähiger das Mantelpolymer bei der angewandten Temperatur ist.When making the leak-tight connection, a temperature is used that the sheath material of the fibers can soften sufficiently. This temperature is not supposed to are more than 5 ° C below the melting point of the jacket material. The leakproof Connection arises from the fact that the connection area in the aforementioned Temperatures over a period of between 5 seconds to 20 minutes of pressure exposed to greater than about 0.5 bar and less than about 5 bar and then cooled. The pressure can be, for example, by pinching the area between two Elements that can be heating elements at the same time, or with a helical one running connection exercised by a tightly wrapped elastic band will. The application of pressure ensures that the softened jacket material the fibers can penetrate sufficiently into the pore structure of the porous membrane, whereby the leak-tight and pressure-stable connection is formed after cooling. At a certain pressure exerted on the area to be connected, the The coarse-pored the shorter the period of exposure to pressure and temperature polymeric membrane and the more flowable the shell polymer in the applied Temperature is.
Das poröse Flächengebilde kann ein Gewebe, Gewirke oder Vlies sein.The porous fabric can be a woven, knitted or non-woven.
Bei Kernmantelfasern setzen sich diese aus einem temperaturbeständigen, vorzugsweise hochfesten, ersten Polymer mit einer Ummantelung aus einem thermoplastischen, vorzugsweise chemisch beständigen, zweiten Polymer zusammen.In the case of core sheath fibers, these consist of a temperature-resistant, preferably high-strength, first polymer with a jacket made of a thermoplastic, preferably chemically resistant, second polymer together.
Das temperaturbeständige erste Polymer der Kernfasern oder des Kerns der Kernmantelfasern verleiht der Rohrmembran auch bei höheren Temperaturen die erforderliche Druck- und Formstabilität. Es kann ein Polyalkan oder Polyester, vorzugsweise Polyethylenterephthalat oder Polybutylenterephthalat sein.The temperature-resistant first polymer of the core fibers or the core of the Core cladding fibers give the tubular membrane even at higher temperatures required pressure and form stability. It can be a polyalkane or polyester, preferably be polyethylene terephthalate or polybutylene terephthalate.
Das thermoplastische zweite Polymer, das die Seele des Fadens der Kernmantelfasern ummantelt oder die Kernfasern durchsetzt oder beidseitig bedeckt, bildet mit der Membran die fluiddichte Verbindung. Als chemisch beständiges Polymer verhindert es bei Kernmantelfasern den Kontakt aggressiver Medien, insbesondere von Laugen und Säuren, zum Beispiel während der Reinigung des Rohrmoduls, mit dem die mechanische Festigkeit verursachenden Polymer und dessen Zersetzung. Es kann beispielsweise ein Polyalkan, vorzugsweise Polyethylen, Polypropylen oder Poly(4- methyl-1-penten) sein. Als gut verarbeitbare poröse Flächengebilde haben sich Vliese, insbesondere aus Kernmantelfasern erwiesen, deren erstes Polymer aus Polypropylen und deren zweites Polymer aus Polyethylen besteht.The thermoplastic second polymer, which is the core of the core fibers encased or the core fibers interspersed or covered on both sides, forms with the Membrane the fluid-tight connection. As a chemically resistant polymer, it prevents in the case of core sheath fibers, the contact of aggressive media, especially lye and Acids, for example during the cleaning of the tube module with which the polymer causing mechanical strength and its decomposition. It can for example a polyalkane, preferably polyethylene, polypropylene or poly (4- methyl-1-pentene). Nonwovens have proven to be easy to process porous fabrics, proven in particular from core sheath fibers, the first polymer of which is made of polypropylene and whose second polymer consists of polyethylene.
Als poröse polymere Membranen kommen Membranen aus allen gebräuchlichen Polymeren in Frage. Im einzelnen sind dies zum Beispiel Cellulose und Cellulosederivate, vernetztes Cellulosehydrat, Polyolefine, Polysulfone, Polyethersulfone, aromatische und aliphatische Polyamide, Polysulfonamide, halogenierte Polymere wie Polyvinylchlorid, Polyvinylfluorid, Polyvinylidenfluorid und Polytetrafluorethylen, Polyester und Polyacrylnitril sowie Blends und Copolymerisate davon.As porous polymeric membranes come membranes from all common Polymers in question. These are, for example, cellulose and Cellulose derivatives, cross-linked cellulose hydrate, polyolefins, polysulfones, Polyether sulfones, aromatic and aliphatic polyamides, polysulfonamides, halogenated polymers such as polyvinyl chloride, polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride and Polytetrafluoroethylene, polyester and polyacrylonitrile as well as blends and copolymers from that.
Es können auch textilverstärkte poröse Membranen verwendet werden, die durch Auflaminieren der porösen Membranen auf ein poröses Flächengebildes aus Kernmantelfasern unter Einwirkung von Hitze und Druck ohne Verwendung von Klebstoffen oder durch Beschichten des textilen Flächengebildes aus Kernmantelfasern mit einer Polymergießlösung und anschließender Ausbildung der Membran durch Phaseninversion (integral verstärkte Membranen) erzeugt worden sind. Es ist jedoch vorteilhaft, Einzelzuschnitte von porösen, polymeren Membranen und von porösen Flächengebilden zu verwenden, die nicht miteinander verbunden sind. Erfindungsgemäße Rohrmembranen daraus weisen eine höhere Durchflußleitung auf als von vornherein separat laminierte Membranen, obwohl unter den Verfahrensbedingungen zumindest teilweise und schonende Laminierung vor sich zu gehen scheint. Im Falle der Verwendung von separat von laminierten Membranen kann der Durchfluß bis auf etwa zwei Drittel im Vergleich zur unlaminierten Membran zurückgehen, weil in der Umgebung der Haftstellen zwischen Membran und porösem Flächengebilde die Poren der Membran verringert sind. Vorteilhaft ist es, wenn zwischen der porösen Membran und dem Kernmantelvlies im Bereich der Überlappung zusätzlich ein Streifen eines leichtschmelzbaren Polymers eingelegt wird. Ist die Membran selbst druckstabil, reicht es aus, wenn nur der Zuschnitt der porösen Membran zur Rohrmembran geformt wird und lediglich im Bereich der leckdichten Verbindung ein Streifen eines Kernmantelvlieses und gegebenenfalls ein Streifen eines leicht schmelzbaren Polymers dazwischen eingelegt wird.Textile-reinforced porous membranes can also be used Laminating the porous membranes onto a porous fabric Core sheath fibers under the influence of heat and pressure without using Adhesives or by coating the textile fabric made of core sheath fibers with a polymer casting solution and subsequent formation of the membrane Phase inversion (integrally reinforced membranes) have been generated. However, it is advantageous, individual cuts of porous, polymeric membranes and porous To use fabrics that are not connected. Pipe membranes according to the invention from it have a higher flow line than separately laminated membranes from the outset, although among the Process conditions at least partially and gentle lamination in front of you seems to go. In case of using separately from laminated membranes can the flow up to about two thirds compared to the unlaminated membrane decrease because of the area of adhesion between the membrane and the porous The pores of the membrane are reduced. It is advantageous if between the porous membrane and the core jacket fleece in the area of the overlap in addition, a strip of easily meltable polymer is inserted. Is the Membrane itself pressure stable, it is sufficient if only the cutting of the porous Membrane is formed into a tubular membrane and only in the area of the leak-tight Connection a strip of a core jacket fleece and optionally a strip of a easily meltable polymer is inserted between them.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß im Falle hydrophiler poröser Membranen in den Randbereichen neben der leckdichten Verbindung keine hydrophoben Stellen in der Membran festzustellen waren. Derartige hydrophobe Stellen treten gewöhnlich in den Randzonen örtlicher Überhitzung hydrohiler Membranen auf und verhindern die Testung daraus gefertigter Filtrationsmodule auf Integrität mittels Beaufschlagung der einen Seite der Membran mit unter Druck stehendem Prüfgas (Luft) (Bubble Point-, Diffusions- oder Druckhaltetest), weil die hydrophoben Stellen nicht mit Flüssigkeit (Wasser) benetzen und das Druckgas ungehindert die Poren passieren kann. Surprisingly, it was found that in the case of hydrophilic porous membranes in In addition to the leak-tight connection, there are no hydrophobic areas in the edge areas of the membrane. Such hydrophobic sites usually occur the marginal zones of local overheating of hydrohilic membranes and prevent them Testing the filtration modules made from them for integrity by applying the one side of the membrane with pressurized test gas (air) (bubble point, Diffusion or pressure maintenance test) because the hydrophobic areas are not liquid Wet (water) and the compressed gas can pass through the pores unhindered.
Rohrmodule aus erfindungsgemäßen hydrophilen Rohrmembranen waren auf Integrität testbar.Pipe modules made of hydrophilic pipe membranes according to the invention were of integrity testable.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß Rohrmembranen aus porösen Membranen mit hervorragenden Filtrationseigenschaften hergestellt werden können, die durch Verschweißung schwer oder nicht verbindbar sind, weil sie einen derart hohen Schmelzpunkt haben, bei dem sie sich bereits zersetzen würden. Dazu zählen beispielsweise poröse Membranen aus Cellulosehydrat, vernetztem Cellulosehydrat und Polytetrafluorethylen.Another advantage of the invention is that tubular membranes are made of porous Membranes with excellent filtration properties can be manufactured are difficult or not connectable by welding because they are so high Have a melting point at which they would already decompose. These include for example porous membranes made of cellulose hydrate, cross-linked cellulose hydrate and Polytetrafluoroethylene.
Aufgrund der Druckfestigkeit und Formstabilität der textilverstärkten, porösen polymeren Rohrmembran kann sie ohne Verwendung von Stützrohren in Rohrmudulen eingebaut werden. Das führt zu Vereinfachungen in der Montage, zu Material und Gewichtseinsparungen und gestattet die Unterbringung einer größeren Anzahl von Rohrmembranen in einem Großgehäuse. Außerdem erhöht sich die Sicherheit bei der Reinigung und Sterilisierung des Rohrmoduls, weil die bei der zusätzlichen Verwendung von Stützrohren auftretenden Toträume zwischen Rohrmembran und Stützrohr als Kontaminationsorte nicht vorhanden sind.Due to the compressive strength and dimensional stability of the textile-reinforced, porous polymeric tubular membrane can be used in tubular modules without using support tubes to be built in. This leads to simplifications in assembly, material and Weight savings and allows the accommodation of a larger number of Pipe membranes in a large housing. In addition, security increases with the Cleaning and sterilization of the tube module because of the additional Use of support tubes resulting in dead spaces between the tube membrane and Support tube as contamination locations are not available.
Die erfindungsgemäßen Rohrmembranen waren selbst nach einer 10 tägigen Beaufschlagung mit einem Druck von 8 bar und nach 20 Zyklen einer Autoklavierung bei 121°C beziehungsweise Heißdampfsterilisierung bei 134°C intakt. Mit Wasser oder Etanol wurden keine Bestandteile eluiert.The tubular membranes according to the invention were even after 10 days Applying a pressure of 8 bar and after 20 cycles of autoclaving at 121 ° C or steam sterilization at 134 ° C intact. With water or components were not eluted.
Durch die hohe Formstabilität der erfindungsgemäßen Rohrmembran wird es bei Verwendung einer Strömungsführungseinrichtung im Inneren der Rohrmembran auch ermöglicht, bei unterschiedlichen Druckdifferenzen zwischen Feedeingang und Retentaausgang einen Überströmspalt mit konstanter Weite beizubehalten, was sich positiv auf die Durchflußleistung der Membran und ihre Standzeit bis zur Verblockung und erforderlichen Reinigung auswirkt.Due to the high dimensional stability of the tubular membrane according to the invention, it becomes Use of a flow guide device inside the tubular membrane too allows for different pressure differences between feed inlet and Retenta exit to maintain an overflow gap with constant width positive on the flow rate of the membrane and its service life until blocking and necessary cleaning effects.
Die Erfindung wird nun anhand der Fig. 1 und 2 und der nachstehenden Ausführungsbeispiele näher erläutert. The invention will now be explained in more detail with reference to FIGS. 1 and 2 and the exemplary embodiments below.
Dabei zeigtIt shows
Fig. 1 schematisch die Herstellung der erfindungsgemäßen Rohrmembran und Fig. 1 shows schematically the manufacture of the tubular membrane according to the invention and
Fig. 2 ein Rohrmodul unter Verwendung der erfindungsgemäßen Rohrmembran. Fig. 2 shows a tube module using the tube membrane according to the invention.
Gemäß Fig. 1 wird ein bandförmiger flächiger Zuschnitt aus einer porösen Membran 1 und ein Zuschnitt eines porösen Flächengebildes aus thermoplastischen Polymerfasern 2, beispielsweise aus Kernmantelfasern, wendelförmig um einen stabförmigen Kern 3, zum Beispiel aus Polytetrafluorethylen straff gewickelt, derart, daß die beiden gegenüberliegenden langen Enden der bandförmigen Zuschnitte im Randbereich etwa 2 bis 4 mm überlappen. Mit der selben Ganghöhe wird unter einer Zugspannung, die einem Druck von etwa 0,5 bis etwa 5 bar entspricht, ein elastisches Band 4, beispielsweise aus Silikon, von etwa 5 mm Breite nur über die überlappenden Bereiche 5 gewickelt. Der so vorbereitete Wickel 6 wird zur Erzeugung der leckdichten Verbindung zwischen der Membran und dem Flächengebilde aus Polymerfasern in einen Ofen überführt. Die Temperatur des Ofens und die Verweilzeit werden den jeweils verwendeten Materialien angepaßt (Vergleich Tabelle). Anschließend wird der Wickel 6 abgekühlt und der stabförmigen Kern 3 wird entfernt.According to Fig. 1, a band-shaped flat blank of a porous membrane 1 and a blank of a porous fabric made of thermoplastic polymer fibers 2 , for example core sheath fibers, are wound helically around a rod-shaped core 3 , for example made of polytetrafluoroethylene, such that the two opposite long ones Overlap the ends of the band-shaped blanks in the edge area by approximately 2 to 4 mm. With the same pitch, an elastic band 4 , for example made of silicone, of about 5 mm width is wound only over the overlapping areas 5 under a tension that corresponds to a pressure of about 0.5 to about 5 bar. The winding 6 prepared in this way is transferred to an oven in order to produce the leak-tight connection between the membrane and the flat structure made of polymer fibers. The temperature of the furnace and the dwell time are adapted to the materials used (compare table). The winding 6 is then cooled and the rod-shaped core 3 is removed.
Die so erhaltenen erfindungsgemäßen druckstabilen, textilverstärkten, porösen polymeren Rohrmembranen 7 können direkt zu einem Rohrmodul 8, wie er beispielsweise in Fig. 2 gezeigt wird, verarbeitet werden. Der Rohrmodul 8 besteht aus einem Gehäuse 9 mit Feedeinlaß 10, Retent- 11 und Permeatauslässen 12. An den Enden ist die Rohrmembran leckdicht mit einer Dichtungsmasse 13 eingefaßt. Zur Steigerung der Filtrationsleistung ist im Innern der Rohrmembran 7 beispielsweise ein statischer Mischer 14 untergebracht. The pressure-stable, textile-reinforced, porous polymeric tubular membranes 7 according to the invention thus obtained can be processed directly into a tubular module 8 , as is shown, for example, in FIG. 2. The tube module 8 consists of a housing 9 with feed inlet 10 , retentive 11 and permeate outlets 12 . At the ends, the tubular membrane is sealed with a sealing compound 13 . To increase the filtration capacity, a static mixer 14 is accommodated in the interior of the tubular membrane 7, for example.
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