APPARATUS FOR THE PRODUCTION OF POTABLE LIQUID FROM SEA WATER, POLLUTED WATER AND THE LIKE

Abstract: 1. Apparatus for producing potable liquid from sea water, polluted water or the like by osmosis with a container which contains a drinkable, osmotically active substance, and the outer wall of which is, at least in part, made of a semipermeable membrane, characterized by the fact the container consists of a collecting receptacle (1) which is impermeable to liquid and an osmosis section (10) detachably fitted to it the outer wall of which consists, at least in part, of the semi-permeable membrane (12).

Description: Vorrichtung zur Gewinnung von Trinkflüssigkeit aus Meerwasser, verunreinigtem Wasser od.dgl. durch Osmose Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Gewinnung von Trinkflüssigkeit aus Meerwasser, verunreinigtem Wasser od.dgl. durch Osmose mit einem Behälter, der einen geniessbarenJosmotisch wirksamen Stoff enthält und dessen Aussenwand mindestens teilweise aus einer semipermeablen Membran besteht. Eine derartige Vorrichtung ist bekannt (europäisches Patent 11 798). Trockene semipermeable Membranen, wie sie für die Umkehrosmose oder Druckosmose verwendet werden, können für die natürliche Osmose nicht verwendet werden, weil diese ohne Druck arbeitet. Da die verwendeten Membranen nicht saugfähig sind, genügt es für die Einleitung des Osmosevorgangs nicht, die Membranen erst vor der Benutzung anzufeuchten. Es müssen feuchte biembranen verwendet werden, die auch während der oftmals langen Lagerung bis zur Benutzung nicht austrocknen dürfen. Wenn der geniessbare, osmotisch lsirksame Stoff die Membran bereits während der Lagerung berührt trocknet er die Membran aus und macht sie damit unbrauchbar. Bei der bekannten Vorrichtung wird der osmotisch wirksame Stoff während der Lagerung getrennt von der Membran untergebracht und erst bei der Benutzung der Vorrichtung mit der feuchten Membran in Berührung gebracht. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung so auszugestalten, dass der osmotisch wirksame Stoff bereits während der Lagerung der Vorrichtung in Berührung mit der Membran gehalten werden kann, ohne die Membran auszutrocknen und damit unbrauchbar zu machen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Aussenseite der semipermeablen Membran mit was er einer dünnen Schicht eines löslichen Materials be- schichtet ist. Dieses lösliche Material kann z.B. Zuckerlösung oder Sirup sein. Es genügt, eine sehr dünne Schicht des löslichen Materials aufzutragen. Der geniessbare, osmotisch wirksame Stoff, z.B. Fructose'kann in unmittelbarer Berührung mit der Membran gelagert werden, da die Feuchtigkeit aus der Membran nach beiden Seiten herausgezogen wird, so dass sich auf beiden Seiten eine dünne Schicht eines feuchten Breis bildet. Dadurch wird die Membran vor dem Austrocknen geschützt. Bei der Benutzung der Vorrichtung, d.h. bei der Gewinnung von Trinlcflüssigkeit, stellt die auf der Aussenseite der semipermeablen Membran aufgetragene Schicht des löslichen, hygroskopischen Materials kein Hindernis dar, weil diese Schicht rasch abgewaschen wird. Anstelle des hygroskopischen, löslichen Materials für die Beschichtung der Aussenseite der Membran kann auch Öl oder Fett verwendet werden, wodurch ebenfalls ein Austrocknen der Membran durch den osmotisch wirksamen Stoff verhindert wird. Die bekannte Vorrichtung gemäss dem Oberbegriff ist in erster Linie für eine einmalige Verwendung bestimmt. Eine mehrfache Verwendung ist nur möglich, wenn in den Folienbeutel, der bei der bekannten Vorrichtung den Behälter bildet, mehrere getrennt zu öffnende Kapseln mit dem osmotisch wirksamen Stoff eingebracht werden. Eine mehrfache Verwendung wird in den meisten Fällen jedoch daran scheitern, dass die semipermeable Membran den empfindlichsten Teil der Vorric tung bildet und dass schon die Möglichkeit einer längeren Aufbewahrung der gewonnenen Trinlcflüssigkeit in dem Behälter daran scheitert, dass die Membran leicht zerstört werden kann. Gemäss einer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff vorgesehen, dass der Behälter aus einem flüssigkeitsundurch- massigen Sammelbehältnis und einem daran abnehmbar angebrachten Osmoseteil besteht, dessen Aussenwand mindestens teilweise aus der semipermeablen Membran besteht. Nachden das Sarnmelbehältnis durch Osmose mit Trinkflüssig keit gefüllt wurde, kann das Osmoseteil abgenommen werden. Das verbleibende Sammelbehältnis ist auch für eine lange Lagerung der Trinkflüssigkeit ausreichend stabil, da es keine gegen eine Beschädigung anfällige Membran in seiner Wandung aufweist. Das Sammelbehältnis ist mehrfach verwendbar; das Osmosteil, das vorzugsweise den geniessbaren, osmotisch wirksamen Stoff enthält, wird nach einer einmaligen Benutzung weggeworfen. Das Samnielbehältnis kann als stabiler, verschliessbarer Lagerbehälter ausgeführt sein, der die gewonnene Trinkflüssigkeit für einen verhältnismässig langen Zeitraum sicher aufnimmt. hei der bekannten Vorrichtung muss eine Membran verwendet werden, die einen so hohen Salzrückhalt aufweist, dass die Salzkonzentration in der gewonnenen rrinkflüssiglceit so gering ist, dass diese für den menschlichen Genuss ohne schädliche Nebenwirkungen geeignet ist. Eine Membran mit einem so hohen Salzrückhalt bewirkt aber nur einen verhältnismässig langsamen Wasserdurchfluss. Deshalb dauert es sehr lange, bis eine genügende Menge von Trinkflüssigkeit gewonnen ist. Gemäss einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff vorgesehen, dass der Behälter ausser dem geniessbaren, osmotisch wirksamen Stoff lonenaustauschmaterial enthält. Diese Massnahme ermöglicht es, eine Membran mit einem geringeren Salzrückhalt von beispielsweise 85 {/o zu verwenden, die einen schnelleren Wasserdurchfluss bewirkt, so dass schon nach verhältnismässig kurzer Zeit eine grössere Menge von Trinkflüssigkeit zur Verfügung steht. Diese gewonnene Trinkflüssigkeit enthält jedoch noch so viel Salz, dass sie nicht unmittelbar zum menschlichen Genuss geeignet ist. Die hohe Salz konzentrat ion in der gewonnenen Trinkflüssigkeit wird durch das lonenaustauschmaterial abgebaut. Durch diese Kombination von Osmose und Ionenaustausch erreicht man, dass die Gewinnung der Trinkflüssigkeit verhältnBmaBig rasch vor sich geht, ohne dass eine zu hohe Salzkonzentration in der Trinkflüssigkeit verbleibt. Im Vergleich zu einem Entsalzungsvorgang, der allein auf der Grundlage des Ionenaustauschsdurchgeführt wird, wird wesentlich weniger lonenaustausch- material benötigt Ausserdem werden durch die ¯orange- schaltete Osmose auch Bakterien und sämtliche Verunreinigungen entfernt, während bei der Entsalzung mit Ionenaustauschern allein zwar das Salz entfernt wird, aber alle Verunreinigungen im Wasser verbleiben. Eine andere Möglichkeit bei einer für einen hohen Wasserdurchlass ausgelegten Membran gleichwohl eine weitgehende Entsalzung zu erreichen, besteht bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff darin, dass die semipermeable Membran mit ihrer aktiven Seite nach innen angebracht ist. Semipermeable Membranen bestehen aus mindestens zwei Schichten, nämlich einer salzundurchlässigen aktiven Schicht und einer sehr porösen, salzdurchlässigen Trägerschicht, tiblicherweise wird die Trägerschicht auf der Innenseite angebracht, d.h. auf der dem Salzwasser abgewandten Seite. Im Gegensatz dazu wurde bei der vorliegendenErfindung erkannt, dass die poröse Trägerschicht vorteilhaft auf der Aussenseite der Membran, d.h. der dem Meerwasser od.dgl. zuge wanten Seite angeordnet werden kann und dass dabei eine Erhöhung der Osmoseleistung eintritt. Die Osmoseleistung kann auch dadurch wesentlich gesteigert werden, dass über die Aussenseite der Membran mit niedrigem Salzrückhalt und hohem Wasserdurchlass ein poröser Stoff gelegt wird, beispielsweise ein Polyestergewebe mit einer Maschenweite von 0,05 bis 0,5 mm. Dieses poröse Material hat selbst zwar keine Salzrückhaltelfirkungs übt jedoch eine solche Wirkung auf die Salzionen aus, dass sich die Salzrückhaltewirkung der Membran wesentlich erhöht, ohne den Wasserdurchlass wesentlich zu verringern. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand von Unteransprüchen. Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigt: Fig. 1 eine zweiteilige Vorrichtung zur Gewinnung von Trinkflüssigkeit in perspektivischer Darstellungsweise, Fig. 2 eine Ausführungsform der Vorrichtung als Folienbeutel und Fig. 3 einen vergrösserten Schnitt im Bereich der Aus gussöffnung einer weiteren abgewandelten Aus führungsform. Die in iig. 1 gezeigte Vorrichtung zur Gewinnung von Trinkflüssigkeit aus Meerwasser, verunreinigtem Wasser od.dgl. ist zweiteilig ausgeführt. Sie besteht aus einem flüssigkeitsundurchlässigen Sammelbehältnis 1, das als Folienbeutel ausgebildet ist. Der Folienbeutel hat an seiner Oberkante zwei Aufhängeösen 2, durch die eine Aufhängeschnur 3 geführt ist. An der Unterseite des Folienbeutels 1 befindet sich ein rundes Anschlussstück 4 mit Innengewinde. An seiner Aussenseite ist das Anschlussstück 4 z t sägezahnähnlichen Zacken 5 versehen. Ein Verschlussstöpsel 62 der in das Innengewinde des An schlussstücks 4 passt, ist mit einer Schnur 7 an einer der Ösen 2 unverlierbar befestigt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Sammelbehältnis 1 etwa zur Hälfte mit Trinkflüssigkeit 8 gefüllt Während der Gewinnung der Trinkflüssigkei t ist in das B1nengewinde des Anschlussstücks 4 ein mit Aussengewinde versehenes Anschlussstück 9 eingeschraubt, das sich an der Oberseite eines Osmoseteils lo befindet. Das Osmoseteil 10 ist als flache Kassette ausgeführt und besteht aus einem Kunststoffrahmen 11, der auf beiden Seiten mit einer semipermeablen Membran 12 bespannt ist. Die Aussenseite der Membran 12 ist mit einer sehr dünnen Schicht eines hygroskopischen Mater ls, beispielsweise Sirup, bestrichen. Überber Membran 12 ist ein Stoffgewebe 13 angebracht, das vorzugsweise die Form eines Schlauchstücks hat, das das Osmoseteil 10 straff um schliesst. Das Osmoseteil 10, das der deutlicheren Darstellung halber in Fig. 1 teilweise aufgebrochen dargestellt ist, enthält als geniessbaren, osmotisch wirksamen Stoff 14 pulvrige Fructose oder Glycin. Ausserdem enthält das Osmoseteil 10 lonenaustauschmaterial 15, das in einem odçr mehreren flüssigkeitsdurchlässigen Beuteln verpackt ist. Die Beutel bestehen aus porösem Stoff oder Papier. Anstelle der mit lonenaustauschmaterial 15 gefüllten Beutel oder zusätzlich zu diesen können Beutel mit Geschmacks zusätzen verwendet werden. Der Inhalt dieser Beutel ist während der Lagerung von der Fructose 14 getrennt; erst wenn viel Wasser in das Osmoseteil 10 gelangt, vermischt sich der Inhalt dieser Beutel mit der Fructose. An der Oberseite des Osmoseteils 10 ist neben dem Anschlussstück 9 eine federnde Sperrklinke 16 angeordnet, die in die Zacken 5 des Anschlussstücks 4 greift, und ein unbeabsichtigtes Lösen des Osmoseteils 10 vom Sammelbehälter 1 verhindert. Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung zur Gewinnung von Trinkflüssigkeit, bestehend aus einem Folienbeutel 17, dessen unterer Teil aus der semipermeablen Membran 12 besteht, Ein flüssigkeitsdurchlässiger Beutel mit lonenaustausch- material 15 liegt im Folienbeutel 17. Stattdessen kann das lonenaustauschmaterial auch lose im Folienbeutel 17 aufgenommen sein. Um zu verhindern, dass das lose enthaltene lonenaustauschmaterial beim Trinken mitgeschluckt wird, ist in einer mit einem Verschlussstöpsel 18 verschliessbaren Ausgussöffnung 19 des Folienbeutels 17 ein Filter 20 angeordnet, das das lonenaustauschmaterial zurückhält. Stattdessen kann das lonenaustauschmaterial 15 (Fig. 3) auch so im Ausguss 19 der Vorrichtung fixiert sein, dass es beim Ausgiessen durchflossen wird. Hierzu kann das lonenaustauschmaterial 15 beispielsweise zwischen zwei Filtern 21, 22 eingeschlossen sein. Die Ausguss- oder Trink öffnung 23 ist hierbei vorzugsweise so eng ausgeführt, dass die dadurch begrenzte Strömungsgeschwindigkeit einen ausreichenden Kontakt der Flüssigkeit mit dem lonenaustauschmaterial 1 5 sicherstellt. Da bei der zuletzt beschriebenen Ausführungsform der restliche Salzgehalt erst beim Trinken aus der Trinkflüssigkeit entfernt wird, fördert der Salzgehalt der im Behälter enthaltenen Flüssigkeit die osmotische Wirkung.

Claims: Vorrichtung zur Gewinnung von Trinkflüssigkeit aus Meerwasser, verunreinigtem Wasser od.dgl. durch Osmose Paten tan sprüche : 1. Vorrichtung zur Gewinnung von Trinkflüssigkeit aus Meerwasser, verunreinigtem Wasser od.dgl. durch Osmose mit einem Behälter, der einen geniessbaren, osmotisch wirksamen Stoff enthält und dessen Aussen wand mindestens teilweise aus einer semipermeablen Membran beteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenseite der semipermeablen Membran (12) mit einer dünnen Schicht eines wasserlöslichen Materials beschichtet ist. 2. Vorrichtung zur Gewinnung von Trinkflüssigkeit aus Meerwasser, verunreinigtem Wasser od.dgl. durch Osmose mit einem Behälter, der einen geniessbaren, osmotisch wirksamen Stoff enthält und dessen Aussen wand mindestens teilweise aus einer semipermeablen Membran besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenseite der semipermeablen Membran (12) mit einer dünnen Schicht von Öl oder Fett beschichtet ist. 3. Vorrichtung zur Gewinnung von Trinkflüssigkeit aus Meerwasser, verunreinigtem Wasser od.dgl. durch Osmose mit einem Behälter, der einen geniessbaren, osmotisch wirksamen Stoff enthält und dessen Aussen wand mindestens teilweise aus einer semipermeablen Membran besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter aus eiem flüssigkeitsundurchlässigen Sammelbellultnis tnd einem daran abnehmbar ange brachten Osmoseteil (io) besteht, dessen Aussenwand mindestens teilweise aus der semipermeablen Membran (12) besteht. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sammelbehältnis (1) ein Folienbeutel ist. 5. Vorrichtung nach Anspitich 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Osmoseteil (io) den geniessbaren, osmotisch wirksamen Stoff (14) enthält. 6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Osmoseteil (io) eine flache Kassette ist. 7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammelbehälter (1) lonenaustauschmaterial enthalt. 8. Vorrichtung zur Gewinnung von Trinkflüssigkeit aus Meerwasser, verunreinigtem Wasser od.dgl. durch Osmose mit einem Behälter, der einen geniessbaren, osmotisch wirksamen Stoff enthält und dessen Aussen- wand niindestens teilweise aus einer semipermeablen Membran besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter ausser dem geniessbaren, osmotisch wirksamen Stoff (14) lonenaustauschmaterial (15) enthält. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, dass das lonenaustauschmaterial (15) in einem flüssigkeitsdurchlässigen Beutel verpackt ist. 10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, dass der Behälter in seiner Ausguss öffnung (19) ein Filter (20) zum Ausfiltern des Ionenaustauschmaterials aufweist. 11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, dass das lonenaustauschmaterial (15) im Ausguss (19) des Behälters derart unt#r#xachtist, dass es beim Ausgiessen durchflossen wird. 12. Vorrichtung zur Gewinnung von Trinkflüssigkeit aus Meerwasser, verunreinigtem Wasser od.dgl. durch Osmose mit einem Behälter, der einen geniessbaren, osmotisch wirksamen Stoff enthält und dessen Aussenwand mindestens teilweise aus einer semipermeablen Membran besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die semipermeable Membran (12) mit ihrer aktiven Seite nach innen angebracht ist.

Inventors: STACHE, KNUT
Applicants: STACHE, KNUT
Application year: 1984
Main classification: C02F1
IPC codes: C02F1, B01D63, B01D61, B01D69