MEMBRANE PAD

Abstract: 1. A membrane pad for the demineralization of water by reverse osmosis, ultrafiltration, hyperfiltration, gas permeation or the like, consisting of layers of rectangular shape lying flat one on the other, wherein the two outer layers are membrane sheets (11, 12) which are connected along their edges in a manner impervious to the flowing medium and the outer faces of which are exposed to the influx and wherein one or more inner sheet-shaped spacers (23; 21, 22) which render possible the outflow of permeate to one or more pad bores (5) passing through the layers centrally are present as inner layers, characterised in that all the layers (11, 12; 23, 21, 22) of the membrane pad consist of substances the melting points of which are close to one another and that all the layers have the same area and are continuously welded to one another in a marginal zone (4) extending all round.

Description: Membrankissen Die Erfindung betrifft Membrankissen für Wasserentsalzung durch Umkehrosmose, Ultrafiltration, Hyperfiltration, Gaspermeation u. dgl., bestehend aus inneren, den Abfluss zu einer oder mehreren mittig gelegenen Kissenbohrungen ermÏglichenden blattförmigen Abstandshaltern und zwei aussenliegenden, die blattförmigen Abstandshalter umschliessenden, entlang ihrer Aussenkante strÏ- mungsmitteldicht miteinander verbundenen Membranfolien, deren Aussenflächen dem Zustrom ausgesetzt sind. Membrankissen der vorgenannten Art sind beispielsweise bekanntgeworden durch die DE-PS 29 45 317 der Anmelderin. Die in der vorerwähnten Druckschrift genannten Membrankissen haben sich in der Praxis als ausserordentlich vorteilhaft erwiesen, doch liegen ihre Herstellungskosten relativ hoch, da es unbedingt erforderlich ist, dass jedes einzelne Kissen über den gesamten Umfang einwandfrei abgedichtet ist. Ein Leck am Umfang eines Membrankissens führt praktisch zu einem vollständigen Ausfall einer entsprechenden Filtrationsanlage. Wegen der erforderlichen Dichtheit hat man die beiden aussenliegenden Membranfolien grösser gemacht als die innenliegenden Abstandshalter und die gegebenenfalls vorgesehene Trennfolie. Hierdurch wird das Herstellungsverfahren ausserordentlich kompliziert und auch störanfällig, da die zwischen den Membranaussenseiten liegenden Kissenteile nicht in die Schweissnaht eindringen dürfen. Um die Herstellung von Membrankissen ganz wesentlich zu vereinfachen und auch vor allem zu verbilligen, wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, mindestens die Ränder der aussenliegenden Membrankissenschichten aus verschweissbaren Stoffen herzustellen und sie dichtend aufeinanderliegend zu verschweissen. Vorzugsweise bestehen die Membrankissenschichten aus Stoffen, die ähnliche physikalische und/oder chemische Eigenschaften, insbesondere eng beieinander liegende Schmelzpunkte haben, um dann jeweils flächengleiche Kissenteile aufeinander zu stapeln und in einem Arbeitsgang über den gesamten Umfang zu verschweissen. Zur Verschweissung eignet sich vor allem ein Ultraschallverschweissungsverfahren. Als Material eignen sich vor allem Kunststoffe, aber auch Stoffe auf Celluloseacetat-Rasis. Sofern als Abstandshalter eine Gewebe- oder Vliesschicht vorgesehen ist, die nicht ohne weiteres mit den benachbarten Membranfolien kompatibel ist, kann sie beispielsweise im Randbereich mit einem Kunststoff getränkt bzw. gefüllt werden, der die gewünschte Kompatibilität mit den Membranfolien und der gegebenenfalls vorgesehenen Trennfolie hat. Die erfindungsgemässen Membrankissen haben vorzugsweise eine quadratische oder eine rechteckige Fläche, wobei dann die mittig angeordneten durchgehenden Abflussbohrungen mit gegenseitigem Abstand a und einem Randabstand a/2 angeordnet sind, wenn die Kissenfläche das Format a x a . n hat bei beliebigem ganzzahligen n. Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung beispielhaft erläutert. In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemässes Membrankissen, Fig. 2 einen Querschnitt gemäss der Schnittlinie II-II der Fi.g 1 bei 5-lagiger Ausführung und Fig. 3 einen Querschnitt gemäss der Schnittlinie II-II der Fig. 1 bis 3-lagiger Ausführung. Das erfindungsgemässe Membrankissen in fünflagiger Ausführung besteht entsprechend dem Stande der Technik aus zwei aussenliegenden Membranfolien 11, 12, zwei vorzugsweise von einer Gewebe- oder Vliesschicht gebildeten Abstandsschaltern 21, 22 und einer mittig angeordneten Trennschicht 3. Die Trennschicht 3 hat vorzugsweise eine grÏssere-Oberfl chen- härte als die benachbarten Abstandshalter, so dass die durch die Membranflächen 11, 12 hindurchgetretenen Medien entlang der Abstandshalterschicht zu mittig angeordneten Abflussbohrungen 5 strömen können. Da die durch die beiden äusseren Membranen 11 und 12 hindurchgelassenen Permeate sich an den Abflussbohrungen 5 vereinigen, besteht erfindungsgemäss auch die Möglichkeit, anstelle der beiden Abstandshalter 11 und 12 und der Trennschicht 3 gemäss Fig. 2 nur einen einzigen blattförmigen Abstandshalter 23 zu verwenden. Diese Massnahme führt dann auch dazu, dass sich die Membrandicke vermindert, so dass in einem gleichen Modulvolumen eine grössere Filterschicht ausgebildet werden kann. Vorzugsweise haben alle Schichten des Membrankissens gleiche Abmessungen. Bei der Herstellung werden diese drei oder fünf Schichten deckungsgleich flach aufeinander gestapelt und in einer ringsum laufenden Randzone 4 dichtend verschweisst. Eine absolut dichte Randverschweissung kann man erzielen, wenn gemäss der vorliegenden Erfindung für alle Schichten Stoffe verwendet werden, die ähnliche physikalische und/oder chemische Eigenschaften, insbesondere eng beieinander liegende Schmelzpunkte haben. Geeignete Materialien für die Schichten (wobei die komplex aufgebaute Membranschicht als eine Schicht angesehen wird) sind beispielsweise Kunststoffe aus der Gruppe Polypropylen, Polyester, Polyaether, Polyamid, Polyimid, Polysulfon u. dgl., aber auch Stoffe auf Celluloseacetat-Basis. Im Rahmen der Erfindung liegt es jedoch auch, Abstandshalter aus einem Gewebe oder Vlies anderer Stoffe zu verwenden, wobei man dieses Gewebe oder Vlies am Rand mit einem kompatiblen Material tränkt oder füllt. Die Randverschweissung 4 des erfindungsgemässen Membrankissens wird - auch im Falle von nassen Membranen - vorzugsweise mit Ultraschall vorgenommen. Die die Membrankissen durchsetzenden mittigen Kissenbohrungen 5 werden vorzugsweise so angeordnet, dass die die Membranflächen durchdringenden Medien auf kürzestem Wege zu einem Abfluss gelangen können. Aus vorstehendem Grunde werden die erfindungsgemässen Membrankissen vorzugsweise quadratisch oder rechteckig ausgestaltet, wobei die Längskante des Membrankissens vorzugsweise doppelt so gross ist wie die Querabmessung. Bei einem solchen rechteckigen Kissen entspricht die Anzahl der Kissenbohrungen 5 dem Verhältnis von Längsseite zu Querseite des Kissens. Hat ein Kissen, wie in Fig. 1 angedeutet, die Abmessungen a x 2a, sind zwei Bohrungen 5 vorgesehen, die voneinander einen Abstand a und vom Rand einen Abstand a/2 haben.

Claims: Patentansprüche 1. Membrankissen für Wasserentsalzung durch Umkehrosmose, Ultrafiltration, Hyperfiltration, Gaspermeation u. dgl. bestehend aus inneren, den Abfluss zu einer oder mehreren mittig gelegenen Kissenbohrungen ermöglichenden blatt förmigen Abstandshaltern und zwei aussenliegenden, die Abstandshalter umschliessenden, entlang ihrer Aussenkante strömungsmitteldicht miteinander verbundenen Membran folien, deren Aussenflächen dem Zustrom ausgesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die Ränder der aufeinanderliegenden Membrankissenschichten aus ver schweissbaren Stoffen bestehen und dichtend aufeinander liegend verschweisst sind. 2. Membrankissen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membrankissenschichten aus Stoffen bestehen, deren Schmelzpunkte nahe beieinander liegen, und dass alle Schichten (11, 12, 21, 22, 3) des Membrankissens flächen- gleich aufeinanderliegend an ihren Rändern (4) durchgehend verschweisst sind. 3. Membrankissen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Innenschichten zwei Abstandshalter (21, 22) mit einer mittig dazwischen angeordneten Trennfolie (3) vorgesehen sind. 4. Membrankissen nach Anspruch 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Trennfolie (3) eine grÏssere Oherfl chenh rte aufweist als die benachbarten Abstandshalter (21, 22). 5. Membrankissen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den beiden aussenliegenden Membranfolien (11, 12) ein einziger gemeinsamer Abstandshalter (23) zugeordnet ist. 6. Membrankissen nach Anspruch 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Randverschweissung (4) eine durch Ultraschall erzeugte Schweissnaht ist. 7. Membrankissen nach Anspruch 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter (21, 22) von-einer Kunststoff,Gewebe oder Vliesschicht gebildet sind. 8. Membrankissen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewebe- oder Vliesschicht eine Fadenstärke und Maschen weite in der Grössenordnung von etwa 200 Mikron hat. 9. Membrankissen nach Anspruch 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass es eine quadratische oder rechteckige Flache im Format a x a ¯ n hat und dass die mittig angeordneten durchgehenden n Abflussbohrungen (5) mit einem gegenseitigen Abstand a und einem Randabstand a/2 angeordnet sind, wobei n ein ganz zahliger Wert ist und vorzugsweise 2 beträgt.

Inventors: GRIESBACH, HEINZ, TIMM, HANS
Applicants: GKSS-FORSCHUNGSZENTRUM GEESTHACHT GMBH
Application year: 1984
Main classification: B01D13
IPC codes: B01D53, B01D63