DE2624624C3

DE2624624C3 - Method and device for separating water from substances dissolved therein

Info

Publication number: DE2624624C3
Application number: DE2624624A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Dipl.-Ing. Dr. Rickenbach Moergeli; Giancarlo Dipl.-Chem. Dr. Seuzach Pini; Josef Dr. Waltenstein Weber
Original assignee: Gebrueder Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1976-05-24
Filing date: 1976-06-02
Publication date: 1978-11-09
Also published as: CH612094A5; FR2352571B3; DE2624624B2; GB1586111A; FR2352571A1; DE2624624A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trennung von Wasser von darin gelösten Stoffen, insbesondere zur Reinigung von Abwasser, wobei Wasser aus dem aufbereiteten, durch Vorfiltration von ungelösten Komponenten befreiten Rohwasser durch eine mit Rohwasser getränkte Membran hindurch in einen mindestens WasserdamDf enthaltenden Gasraum eintritt und aus diesem weggeführt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Die im Wasser gelösten Stoffe können dabei anorganische oder nicht flüchtige organische Stoffe sein, die ionogen oder nicht ionogen sind.The invention relates to a method for separating water from substances dissolved therein, in particular for the purification of wastewater, taking water from the treated, through pre-filtration of undissolved Components freed raw water through a membrane soaked with raw water into one at least WasserdamDf containing gas space enters and is led away from this, as well as a Device for carrying out the method. The substances dissolved in the water can be inorganic or be non-volatile organic substances that are ionic or non-ionic.

Es sind verschiedene Verfahren bekannt, mit denen eine Komponente durch Membranen hindurch aus einer Flüssigkeitsmischung abgetrennt werden kann, wobei als Produkt die abgetrennte Komponente und ein mit den restlichen Komponenten angereichertes Gemisch erhalten werden. Die Anwendung derartiger Membran-Trennverfahren in verschiedener Form für die Abwasserreinigung ist ebenfalls bekannt.Various methods are known with which a component through membranes from a Liquid mixture can be separated, with the separated component and a product as a product the remaining components enriched mixture can be obtained. The use of such membrane separation processes in various forms for wastewater treatment is also known.

Bei einem dieser bekannten Verfahren — CH-PS 4 78 579 — wird einer wäßrigen Mischung Wasser dadurch entzogen, daß zu entziehendes Wasser aus einem mit dem Gemisch gefüllten Raum durch eine semipermeable — für Wasser aber nicht für die anderen Komponenten durchlässige — Membran hindurch in einen auf niedrigerem Druck als der Gemischraum gehaltenen Gas — oder Dampfraum verdampft und fortlaufend weggeführt wird. Das die Trennung der Stoffe bewirkende Merkmal bei dieser Anordnung ist die selektive Durchlässigkeit der semipermeablen Membrane; der Stofftransport erfolgt hierbei durch Diffusion durch die porenfreie Membrane hindurch.In one of these known processes - CH-PS 4 78 579 - an aqueous mixture becomes water withdrawn in that water to be withdrawn from a space filled with the mixture through a semipermeable - for water but not permeable for the other components - membrane through into a gas or vapor space kept at a lower pressure than the mixture space evaporates and is continuously led away. The feature that causes the separation of the substances in this arrangement is the selective permeability of the semipermeable membrane; the substance is transported through Diffusion through the pore-free membrane.

Das vorstehend geschilderte Verfahren weist, besonders für die Reinigung von Abwasser gerade den großen Nachteil auf, daß dafür selektiv durchlässige (semipermeable) Membranen erforderlich sind, die meistens ausThe method described above has, especially for the purification of wastewater, just the big ones The disadvantage is that selectively permeable (semipermeable) membranes are required, which are mostly made of

so organischen Stoffen bestehen; diese Membranen sind ihrerseits nur in mittleren pH-Bereichen brauchbar und dürfen auch nicht bei hohen Temperaturen betrieben werden, wenn sie nicht zerstört werden sollen. Sie sind in ihrer Herstellung aufwendig und teuer und ihre Lebensdauer ist begrenzt, weil sie sehr dünnwandig und gegen chemische und mechanische Angriffe sehr empfindlich sind.so organic matter exist; these membranes are in turn only useful in medium pH ranges and must also not be operated at high temperatures if they are not to be destroyed. they are Complex and expensive to manufacture and their service life is limited because they are very thin-walled and are very sensitive to chemical and mechanical attacks.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Membran-Trennverfahren für die Abwasserreinigung zu schaffen, bei dem keine selektiv durchlässigen Membranen mit ihren vorstehend geschilderten Nachteilen erforderlich sind. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß in dem Gasraum gegenüber dem Rohwasser mit Hilfe eines von außen zugeführten Gases einThe object of the invention is to create a membrane separation process for wastewater treatment in which no selectively permeable membranes with their disadvantages described above are required. The inventive solution to this problem is that in the gas space opposite to the raw water with the help of an externally supplied gas

iis Überdruck aufrechterhalten wird, daß ferner die Abfuhr des Wasserdampfes aus dem Gasraum mindestens teilweise über eine zweite Membrane erfolgt, wobei beide Membranen im feuchten Zustand mindestens bisiis overpressure is maintained that furthermore the discharge of the water vapor from the gas space takes place at least partially via a second membrane, wherein both membranes in the moist state at least up to

zum im Gasraum eingestellten Arbeitsdruck gasundurchlässig sind, und daß schließlich zwischen der rohwasserseitigen Membrane und der zweiten Membrane durch den Gasraum hindurch ein Gefälle des Wasserdampfdruckes aufrechterhalten wird; iHne zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung, bei der ein Rohwasserraum über eine Membrane mit einem * Dampfraum in Verbindung steht, und der Dampfraum über eine zweite gleichartige Membrane mit einem weiteren Raum verbunden ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß beide Membranen aus porösem Material bestehen und daß Druckgasquellen vorgesehen sind, durch die im Dampfraum relativ zum Rohwasserraum ein Oberdruck aufrechterhalten wird. Im Gegensatz zu dem bekannten Verfahren ist das die Trennung der Stoffe bewirkende Merkmal hier die Verdampfung oder Destillation des Wassers in den Gasraum hinein; der Stofftransport durch die Membrane erfolgt im wesentlichen durch die Poren der Membrane hindurch; diese Membranen sin*⁴ daher permeabel und nicht semipermeabel.are gas-impermeable to the working pressure set in the gas space, and that finally a gradient in the water vapor pressure is maintained between the membrane on the raw water side and the second membrane through the gas space; A device suitable for carrying out the method, in which a raw water space is connected to a vapor space via a membrane, and the vapor space is connected to a further space via a second membrane of the same type, is characterized in that both membranes are made of porous material and that pressurized gas sources are provided through which an overpressure is maintained in the steam space relative to the raw water space. In contrast to the known process, the feature that causes the separation of the substances here is the evaporation or distillation of the water into the gas space; the material transport through the membrane takes place essentially through the pores of the membrane; these membranes sin * ⁴ therefore permeable and not semi-permeable.

Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprücbe.Refinements of the invention are the subject of the subclaims.

Das neue Verfahren ermöglicht es, auf für bestimmte Stoffe oder Elemente selektiv durchlässige Membranen zu verzichten, da durch den Überdruck im Gasraum ein Durchtritt der zu reinigenden, wäßrigen Lösung durch die Membrane verhindert wird; durch Temperatur- »der Druckunterschiede wird dabei an den Membranen durch den Gasraum hindurch ein Druckgefälle des Wasserdampfpartialdruckes aufrechterhalten, wodurch das Wasser aus der ersten, mit dem Abwasser in Verbindung stehenden Membran verdampft, durch den Gasraum als Dampf hindurchdiffundiert und sich auf der zweiten Membran niederschlägt Das wegdampfende Wasser wird an der Oberfläche der ersten Membran laufend durch neues Wasser aus dem Abwassergemisch ersetzt, das dadurch relativ an Wasser verarmt und an Verunreinigungen konzentrierter wird. Der sich auf der zweiten Membran niederschlagende Wasserdampf wandert durch diese Membran hindurch in einen Reinwasserraum, in dem ein gegenüber dem Gasraum erniedrigter Wasserdampfdruck durch Evakuieren und/oder eine erniedrigte Temperatur gehalten wird. Aus dem Reinwasserraum wird das durch den Gasraum diffundierte Wasser abgeführt und einer weiteren Verwendung zugeführt.The new process makes it possible to use membranes that are selectively permeable to certain substances or elements to be dispensed with, since the excess pressure in the gas space allows the aqueous solution to be cleaned to pass through the membrane is prevented; by temperature- »the pressure differences are thereby at the membranes Maintain a pressure gradient of the water vapor partial pressure through the gas space, whereby the water evaporates from the first membrane, which is in contact with the waste water, through the Gas space diffuses through it as vapor and is reflected on the second membrane Water on the surface of the first membrane is continuously replaced by new water from the waste water mixture replaced, which is relatively depleted in water and more concentrated in impurities. The one on the Second membrane precipitating water vapor migrates through this membrane into a Clean water room in which a water vapor pressure that is lower than that of the gas chamber is caused by evacuation and / or a reduced temperature is maintained. This is done from the clean water room through the gas room diffused water discharged and fed to further use.

Da die Membranen nicht selektiv, sonderen nur porös und im feuchten Zustand bis zu einem gegebenen Überdruck gasundurchlässig sein müssen, lassen sich dafür temperatur- und chemikalienbeständige Stoffe verwenden, so daß auch heiße und aggressive Abwässer nach dem neuen Verfahren behandelt werden können. Membranen, die sich für das vorliegende Verfahren bewährt haben und die bisher besonders für elektrochemische Verfahren benützt werden und daher handelsüblich sind, sind beispielsweise Asbestfasermembranen mit oder ohne Bindemittelzusätze auf organischer, z. B. Silikonharz-Basis, oder auch Polyamid- bzw. Polysulfonmembranen, die jedoch unter Umständen nicht in allen Fällen angewendet werden können.Since the membranes are not selective, but only porous and in the moist state up to a given Overpressure must be impermeable to gas, temperature and chemical resistant substances can be used for this use so that even hot and aggressive wastewater can be treated according to the new process. Membranes which have proven themselves for the present process and which have so far been particularly suitable for electrochemical Processes are used and are therefore commercially available, for example, asbestos fiber membranes with or without binder additives on organic, z. B. silicone resin base, or polyamide or polysulfone membranes, however, these may not be applicable in all cases.

Weitere Vorteile des neuen Verfahrens bestehen darin, daß die Belastung des Abwassers mit gelösten Stoffen in weiten Grenzen variieren kann, ohne daß die Leistungsfähigkeit des Verfahrens wesentlich beeinflußt wird; es ist daher besonders in Fällen mit erheblichen Konzentrationsschwankungen oder plötzlichen Konzentrationsstößen geeignet. Weiterhin entspricht die Qualität des erhaltenen Wassers etwa derjenigen eines Destillates. Schließlich bleiben die relativen Anteile der im Konzentrat verbleibenden Stoffe untereinander unverändert, so daß diese Stoffe gegebenenfalls in der gleichen Zusammensetzung sofort wieder verwendet werden können.Further advantages of the new process are that the pollution of the wastewater with dissolved Substances can vary within wide limits without significantly affecting the efficiency of the process will; it is therefore particularly useful in cases with considerable fluctuations in concentration or sudden bursts of concentration suitable. Furthermore, the quality of the water obtained corresponds approximately to that of one Distillates. Ultimately, the relative proportions of the substances remaining in the concentrate remain among one another unchanged, so that these substances can be used again immediately if necessary in the same composition can be.

Um das Dampfdruckgefälle zwischen den beiden Membranen zu vergrößern, kann es vorteilhaft sein, das Roh wasser auf beispielsweise 60-80° C zu erwärmen.In order to increase the vapor pressure gradient between the two membranes, it can be advantageous to use the To heat raw water to 60-80 ° C, for example.

ίο Als Hilfslösungen können vorteilhafterweise entweder Reinwasser oder Lösungen vorzugsweise ionogener Stoffe, wie z. B. Lithiumchlorid (LiCI) oder Kaliumhydroxyd (KOH), definierter Konzentration verwendet werden, wobei diese Salzlösungen die Aufgabe haben, die Gefahr des Austrocknens der zweiten Membran zu vermindern und damit die Steuerfähigkeit des Verfahrens zu verbessern. Die Konzentration der Hilfslösung hat dabei auf den Ablauf des Verfahrens keinen Einfluß und kann in weiten Grenzen nur unter dem Gesichtspunkt der zu vermeidenden Membran-Austrocknung frei gewählt werden.ίο As auxiliary solutions can advantageously either Pure water or solutions, preferably ionic substances, such as. B. lithium chloride (LiCI) or potassium hydroxide (KOH), defined concentration can be used, these salt solutions have the task of to reduce the risk of the second membrane drying out and thus the controllability of the process to improve. The concentration of the auxiliary solution has no influence on the course of the process and can, within wide limits, only from the point of view of avoiding membrane desiccation be freely chosen.

Bei der Verwendung von Reinwasser als Hilfslösung wird das erforderliche Dampfdruckgefälle durch einen Temperaturgradienten zwischen dem Rohwasser und der Hilfslösung aufrechterhalten; weiterhin ist es zweckmäßig, wenn das an der Membranoberfläche erzeugte Rein wasser mit Hilfe einer Flüssigkeit weggeführt wird, die gleichzeitig als Kühlmittel dient; diese Flüssigkeit kann vorzugsweise das gekühlteWhen using pure water as an auxiliary solution, the required vapor pressure gradient is determined by a Maintaining temperature gradients between the raw water and the auxiliary solution; it continues to be expedient if the pure water generated on the membrane surface with the aid of a liquid is carried away, which also serves as a coolant; this liquid can preferably be the cooled one

JO Rein wasser selbst sein.JO Be pure water yourself.

Es ist jedoch auch möglich, zur Ausbildung des Dampfdruckgefälles einen Druckgradienten zwischen dem Rohwasserraum und einem Reinwasserraum aufrechtzuerhalten, der an die zweite Membran anschließt, wobei dann vorteilhafterweise das Reinwasser aus dem Reinwasserraum durch Anlegen eines gegenüber dem Rohwasserdruck erniedrigten Druckes weggeführt wird; weiterhin kann es zweckmäßig sein, den Überdruck im Gasraum mit Hife einer statischen Druckgasquelle oder durch einen von einem Gebläse unterhaltenen Gaskreislauf zu gewährleisten, wobei das Gas gleichzeitig zum Abführen von Wasserdampf aus dem Gasraum verwendet werden kann.However, it is also possible to create a pressure gradient between to maintain the raw water space and a clean water space attached to the second membrane connects, then advantageously the pure water from the pure water room by applying a compared to the raw water pressure is carried away the lower pressure; it can also be useful the overpressure in the gas space with the aid of a static pressurized gas source or by means of a blower to ensure maintained gas cycle, with the gas at the same time for the removal of water vapor the gas space can be used.

Anhand von Ausführungsbeispielen wird die Erfindung nachfolgend im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.On the basis of exemplary embodiments, the invention is described below in connection with the drawing explained in more detail.

F i g. 1 gibt den schematischen Aufbau einer die verschiedenen Räume und Membranen enthaltenen Zelle für den Wasserentzug wieder, währendF i g. 1 gives the schematic structure of one containing the various spaces and membranes Cell for dehydration again while

so F i g. 2 eines der für den Aufbau der Zelle benutzten Bauelemente in der Ansicht darstellt;so F i g. Figure 2 shows one of the components used to construct the cell in elevation;

F i g. 3 und 4 zeigen in schematischer Darstellung je ein Schema zur Durchführung des Verfahrens, wobei in Fig.3 das notwendige Dampfdruckgefälle aufgrund eines Temperaturgefälles und in Fig.4 mit Hilfe eines Druckgefälles erreicht wird.F i g. 3 and 4 each show a schematic representation of a scheme for carrying out the method, with FIG Fig. 3 the necessary vapor pressure gradient due to a temperature gradient and in Fig. 4 with the help of a Pressure drop is reached.

Das Kernstück einer Anordnung für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine Zelle 1 (Fig. 1), in der die verschiedenen, durch Membranen 5 und 6 voneinander getrennten Räume 2, 3 und 4 für Rohwasser, Dampf oder Gas und Reinwasser enthalten sind, und in der der Entzug von Wasser aus dem Rohwasser erfolgt. Die Zelle 1 nach Fig. 1 ist aus einigen wenigen Grundelementen aufgebaut, die inThe core of an arrangement for carrying out the method according to the invention is a cell 1 (Fig. 1), in which the different, separated by membranes 5 and 6 spaces 2, 3 and 4 for Raw water, steam or gas and pure water are included, and in which the withdrawal of water from the Raw water takes place. The cell 1 of Fig. 1 is composed of a few basic elements that are shown in

h"i regelmäßig alternierender Folge hintereinander geschichtet und zwischen zwei Endplatten 8 durch Schrauben und Muttern nach Art einer Filterpresse zusammengepreßt sind; sie enthält spiegelsymmetrischh "i regularly alternating sequence layered one behind the other and between two end plates 8 by screws and nuts in the manner of a filter press are compressed; it contains mirror symmetry

zum Reinwasserraum 4 je eine für die Durchführung des Verfahrens geeignete Funktionseinheit.to the clean water room 4 each one for the implementation of the Functional unit suitable for the process.

Neben den Endplatten 8 und den diesen ähnlichen Wänden 9 setzt sich die Zelle 1 zusammen aus kreisringartigen Abslandselementen 10, die aus einem elastischen, selbstdichtenden Material, beispielsweise aus Polyfluoräthylen, bestehen und die rahmenartigen Begrenzungen der verschiedenen Räume 2—4 und 11 bilden. Der Raum 11 dient dabei zur Aufnahme eines Heizmediums und ist durch die vorzugsweise aus gut wärmeleitendem Material, z. B. Stahlblech, hergestellten Trennwände 9 von den ihm benachbarten Rohwasserraum 2 getrennt. Die Membranen 5 und 6 werden gehalten von ringförmigen, elastischen Halterungen 12, die beispielsweise ebenfalls aus Polyfluoräthylen bestehen, während die Membranen 5 und 6 handelsübliche Asbestfasermembranen sind und Dicken zwischen 0,1 —1,2 mm aufweisen. Die Membranen 5 und 6 sind zu beiden Seiten von porösen oder siebartigen Stützkörpern 13 eingschlossen, die beispielsweise eine Porösität von 85% und eine Porengröße von 10 bis 100 μηι bzw. eine Maschenweite von 0,8 mm haben und aus Sinterkörpern oder Stahlsieben gefertigt und in Stahlringen 14 gehalten sind.In addition to the end plates 8 and the walls 9 similar to them, the cell 1 is composed of circular ring-like land elements 10 which are made of an elastic, self-sealing material, for example polyfluoroethylene, and which form the frame-like boundaries of the various spaces 2-4 and 11 . The space 11 serves to accommodate a heating medium and is preferably made of a highly thermally conductive material such. B. sheet steel, made partitions 9 separated from the raw water space 2 adjacent to it. The membranes 5 and 6 are held by ring-shaped, elastic holders 12, which for example also consist of polyfluoroethylene, while the membranes 5 and 6 are commercially available asbestos fiber membranes and have thicknesses between 0.1-1.2 mm. The membranes 5 and 6 are enclosed on both sides by porous or sieve-like support bodies 13, which have, for example, a porosity of 85% and a pore size of 10 to 100 μm or a mesh size of 0.8 mm and are made from sintered bodies or steel sieves and in Steel rings 14 are held.

Wie Fig. 2 zeigt, sind über den Umfang der kreisringförmigen Elemente 10, 12 und 14 sowie der Endplatten bzw. der Trennwände 8 bzw. 9 eine Vielzahl von Bohrungen 15 und 16 bis 20 verteilt, wobei die Bohrungen 15 die erwähnten Schraubenbolzen aufnehmen, mit denen die Zelle 1 zusammengepreßt wird. As FIG. 2 shows, a plurality of bores 15 and 16 to 20 are distributed over the circumference of the annular elements 10, 12 and 14 and the end plates or partition walls 8 and 9, with the bores 15 receiving the aforementioned screw bolts which the cell 1 is compressed.

Die Bohrungen 16—20 bilden Kanäle 16a und 16öbis 20a und 20b; die Kanäle mit dem Zusatz »a« haben die Aufgabe, die verschiedenen Medien den einzelnen Räumen bzw. Kammern 2, 3, 4 und 11 zuzuführen, während die Kanäle mit dem Index »Zx< der Wegführung dieser Medien aus der Zelle 1 dienen. Die Verbindung zwischen den Kammern und den entsprechenden Kanälen erfolgt dabei jeweils durch die Kanäle mit den Räumen bzw. Kammern verbindende öffnungen 21 und 22, die aus den Ringelementen 10, 12 und 14 beispielsweise ausgeschnitten oder ausgestanzt werden. In den Endplatten 8 sind die Kanäle 16 bis 20 entweder mit einer entsprechenden Leitung 16c bzw. 16c/ bis 20c bzw. 20c/ für die Medien verbunden oder durch geeignete, nicht dargestellte Abschlußstücke verschlossen. The bores 16 form channels 20 and 16a 16öbis 20a and 20b; the channels with the suffix "a" have the task of feeding the various media to the individual rooms or chambers 2, 3, 4 and 11 , while the channels with the index "Zx" are used to route these media out of cell 1. The connection between the chambers and the corresponding channels takes place in each case through openings 21 and 22 which connect the channels with the spaces or chambers and which are, for example, cut or punched out of the ring elements 10, 12 and 14. In the end plates 8, the channels 16 to 20 are either connected to a corresponding line 16c or 16c / to 20c or 20c / for the media or are closed by suitable end pieces, not shown.

In Fig. 1 sind der Übersichtlichkeit wegen nur die Kanäle 16a und 16£> gezeigt, durch die beispielsweise über Leitungen 16c und 16c/(Fig.3 und 4) der Zelle 1 zugeleitetes Rohwasser den Rohwasserräumen 2 zugeleitet bzw. Konzentrat aus ihnen weggeführt wird. Über die Bohrungen bzw. Kanäle 17 wird die Zelle 1 beispielsweise mit etwa 80⁰C heißem Wasser versorgt, das den Räumen 11 zufließt und der Aufheizung des Rohwassers in den Räumen 2 dient Ober die Kanäle 18 erfolgt die Zufuhr von komprimierter Luft in die Gasräume 3, während die Kanäle 19 dem Reinwasser als Strömungsweg dienen und daher mit dem Raum 4 verbunden sind. Wird ein Kühlmittel in der Zelle 1 benötigt — wenn beispielsweise das Pampfdruckgefälle aufgrund einer Temperaturdifferenz zwischen dem Roh wasser und Reinwasser erzeugt wird (Anlage nach Fig.3), und das Reinwasser aus irgendwelchen Gründen nicht als Kühlmittel dienen kann — so kann dieses Kühlmittel durch die Kanäle 20 strömen, wobei dann beispielsweise statt spiegelsymmetrisch zwei Funktionseinheiten in der Zelle 1 nur eine Funktionseinheit enthalten ist und auf der einen Seite des Reinwasserraumes 4 das Sieb 13, die Membran 6 und der Raum 3 durch eine Trennwand 9 und einen Kühlwasserraum ersetzt sein können, wobei an diesen dann die Endplatten 8 anschließen; selbstverständlich ist es jedoch auch in diesem Fall möglich, den Kühlmittelraum als Zentralelement einer zwei Funktionseinheiten aufweisenden Zelle zu benutzen.In Fig. 1 for the sake of clarity, only the channels 16a and 16 £> are shown, through which, for example, via lines 16c and 16c / (Fig. 3 and 4) the cell 1 supplied raw water to the raw water spaces 2 or concentrate is carried away from them . Via the bores or channels 17 , the cell 1 ^{is supplied, for example, with hot water at about 80 °} C., which flows into the spaces 11 and is used to heat the raw water in the spaces 2. Via the channels 18, compressed air is fed into the gas spaces 3 , while the channels 19 serve as a flow path for the pure water and are therefore connected to the space 4. If a coolant is required in cell 1 - if, for example, the steam pressure gradient is generated due to a temperature difference between the raw water and pure water (system according to Fig. 3), and the pure water cannot serve as a coolant for any reason - this coolant can through the Channels 20 flow, in which case, for example, instead of two functional units in mirror symmetry, only one functional unit is contained in the cell 1 and the sieve 13, the membrane 6 and the space 3 on one side of the clean water space 4 can be replaced by a partition 9 and a cooling water space, the end plates 8 then adjoining this; Of course, however, it is also possible in this case to use the coolant space as the central element of a cell having two functional units.

In den F i g. 3 und 4 sind jeweils die zu der Zelle 1 führenden Leitungen, die die gleichen Bezugsziffern wie die Kanäle der Fig. 1 und 2 tragen, durch den Zusatz »cx< und die von der Zelle wegführenden Leitungen durch den Zusatz »d« gekennzeichnet.In the F i g. 3 and 4, the lines leading to cell 1, which have the same reference numerals as the channels in FIGS. 1 and 2, are identified by the addition "cx" and the lines leading away from the cell are identified by the addition "d" .

Fig. 3 zeigt eine Anordnung, bei der der Dampfdruckunterschied zwischen den Membranen 5 und 6 durch den Gas- oder Dampfraum 3 hindurch aufgrund eines Temperaturgefälles zwischen den Räumen 2 und 4 aufrechterhalten wird. Von einer Pumpe 25 wird dabei Ab- oder Rohwasser aus einem Rohwasserspeicher 26 über die Leitung 16cund 16a in die Kammern 2 der Zelle 1 gefördert. An Verunreinigungen angereichertes Konzentrat gelangt über 166 und die Leitung 16c zurück in den Speicher 26. Dieser geschlossene Kreislauf für das Rohwasser eignet sich für einer absatzweisen Betrieb, bei dem in dem geschlossener System das Rohwasser im Speicher 26 bis zu einer bestimmten Konzentration an Verunreinigungen aufkonzentriert wird. Der Wasserentzug aus dem Rohwasser wird dann unterbunden und das Konzentrat im Speicher 26 auf andere Weise entgiftet und neutralisiert3 shows an arrangement in which the vapor pressure difference between the membranes 5 and 6 is maintained through the gas or vapor space 3 due to a temperature gradient between the spaces 2 and 4. A pump 25 pumps waste or raw water from a raw water reservoir 26 via the line 16c and 16a into the chambers 2 of the cell 1. Concentrate enriched in impurities is returned to storage 26 via 166 and line 16c . This closed circuit for the raw water is suitable for batch operation, in which the raw water in storage 26 is concentrated in the closed system up to a certain concentration of impurities . The removal of water from the raw water is then prevented and the concentrate in the reservoir 26 is detoxified and neutralized in another way

jo ehe erneut in der Zelle 1 mit der Gewinnung vor Reinwasser begonnen wird. Selbstverständlich kann da« Konzentrat auch in einen vom Abwasserspeicher 2i getrennten Behälter 26' geleitet, der in Fig.3 ir gestrichelten Linien wiedergegeben ist, und don entgiftet werden. In diesem Fall ist es möglich, da; Verfahren bei kontinuierlicher Betriebsweise anzuwenden. jo before the recovery of pure water is started again in cell 1. Of course, the concentrate can also be passed into a container 26 ' which is separate from the wastewater reservoir 2i and which is shown in dashed lines in FIG. 3, and then detoxified. In this case it is possible because; Process to be used in continuous operation.

Die erwähnte Aufheizung des Rohwassers erfolg! durch einen geschlossenen Kreislauf, der eine Pumpe 27 und die Leitungen 17c, 17a, 17c»undl7c/umfaDt, wobei ir der Leitung 17c eine Heizeinrichtung 28, beispielsweise ein mit Dampf beschickter Wärmeaustauscher h vorgesehen und zwischen den Kanälen 17a und 17£>det Heizmittelraum 11 der Zelle gelegen ist.The mentioned heating of the raw water is successful! by a closed circuit, a pump 27 and lines 17c, 17a, 17c 'undl7c / umfaDt wherein ir the line 17c, a heater 28, provided, for example a-fed with steam heat exchanger h and det between the channels 17a and 17 £> Heizmittelraum 11 of the cell is located.

Das Reinwasser, das in diesem Beispiel gleichzeitig als Hilfslösung für die Feuchthaltung der Membran f und darüber hinaus noch als Kühlmittel für die Aufrechterhaltung des notwendigen Temperatur- bzw Dampfdruckgefälles dient, wird von einer Pumpe 2i The pure water, which in this example also serves as an auxiliary solution for keeping the membrane f moist and also as a coolant for maintaining the necessary temperature or vapor pressure gradient, is supplied by a pump 2i

so über die mit 19 bezeichneten Leitungen bzw. Kanäle irr Kreislauf durch Raum 4 der Zelle 1 gefördert und ir einem Kühler 30 in der zur Zelle 1 führenden Leitung 19c gekühlt; es wird von der Pumpe 29 einen Reinwasserspeicher 31 entnommen, in den es über die Leitung 19c/aus dem Raum 4 gelangt thus conveyed via the lines or channels designated by 19 in the circuit through space 4 of the cell 1 and cooled in a cooler 30 in the line 19c leading to the cell 1; a pure water reservoir 31 is taken from the pump 29 , into which it arrives via the line 19c / from the room 4

Den hn Gasraum 3 erforderlichen Überdrucl gegenüber dem Rohwasserraum 2 erzeugt eine statisch« Druckgasquelle 32, z.B. ein Druckgasspeicher, durct den über die Leitung 18c mit Hilfe von nicht gezeigterThe overpressure required in the gas space 3 compared to the raw water space 2 generates a static « Pressurized gas source 32, e.g. a pressurized gas reservoir, durct via the line 18c with the help of not shown

wi Steuerelementen ein vorgegebener, statischer Gasdrud im Raum 3 gehalten wird. wi control elements a given, static gas pressure is kept in room 3.

Schließlich sind in Fig.3 noch Leitungen Ά angedeutet durch die für den geschilderten Fall, daß da; Reinwasser nicht gleichzeitig als Kühlmittel dient eirFinally, lines Ά are indicated in Figure 3 by the for the case described that there; Pure water is not used as a coolant at the same time

■(■5 solches gefördert werden kann.■ (■ 5 such can be funded.

Bei der" Durchführung des Verfahrens mit der ir Fig.3 beschriebenen Anlage zum Entzug von Wassei aus Nickelsalzlösungen, sind im Versuchsbetrieb folgenIn the "implementation of the procedure with the ir Fig. 3 described system for the withdrawal of Wassei from nickel salt solutions, are followed in trial operation

de Daten eingehalten worden:de data have been complied with:

Heizmittel- bzw. Rohwassertemperatur 60 — 80°C
Kühlmittel- bzw. Reinwassertemperatur 15°C
Luftdruck im Gasraum 3 1,6 — 2 barHeating medium or raw water temperature 60 - 80 ° C
Coolant or pure water temperature 15 ° C
Air pressure in gas space 3 1.6 - 2 bar

Daraus ergeben sich Druckunterschiede zwischen dem Rohwasser und dem Reinwasser von etwa 135-342 mm Hg.This results in pressure differences between the raw water and the pure water of about 135-342 mm Hg.

Die Restkonzentration an Nickel im Reinwasser war analytisch nicht mehr erfaßbar.The residual concentration of nickel in the pure water could no longer be determined analytically.

Die Anlage nach Fig. 4 unterscheidet sich nur im Detail von Fig.3; sie ist so konzipiert, daß das Wasserdampfdruckgefälle nicht durch ein Temperaturgefälle, sondern durch Erzeugen eines Vakuums gewährleistet wird. Der geschlossene, mit einem Kühler versehene Kreislauf für das Reinwasser entfällt daher und ist ersetzt durch eine Vakuumpumpe 35, die über nicht gezeigte Einstellorgane und Steuermittel im Raum 4 einen Dampfdruck von 5-100 mm Hg sicherstellt und den aus der Zelle 1 abgezogenen Reinwasserdampf nach seiner Kondensation im Kühler 30 in den Speicher 31 fördert.The system according to FIG. 4 differs only in detail from FIG. 3; it is designed so that Water vapor pressure gradient is not caused by a temperature gradient, but by creating a vacuum is guaranteed. The closed circuit for the pure water with a cooler is therefore omitted and is replaced by a vacuum pump 35, which is via setting elements and control means (not shown) in the room 4 ensures a vapor pressure of 5-100 mm Hg and the pure water vapor withdrawn from cell 1 promotes after its condensation in the cooler 30 in the memory 31.

Ein weiteres gegenüber F i g. 3 abgeändertes Detail besteht darin, daß im Gasraum 3 nicht statisch ein bestimmter Überdruck gehalten wird, sondern daß über Leitungen 18c und Md dauernd ein Luftstrom mit erhöhtem Druck durch die Kammer 3 geführt wird, wobei dieser Druck selbstverständlich über nicht dargestellte Einstell- und Steuermittel variiert werden kann. Der Luftstrom wird von einem Gebläse 33 aus der Atmosphäre angesaugt und in einem offenen Kreislauf wieder in sie zurückgeführt Da er gleichzeitig als Transportmittel für den als Produkt zu gewinnenden Wasserdampf wirkt, leitet man den Strom durch einen Zusatzkühler 36, in dem der Wasserdampf auskondensieren kann, und aus dem das Kondensat in den Reinwasserspeicher 31 abfließt.Another compared to FIG. 3 modified detail consists in the fact that a certain overpressure is not statically maintained in the gas space 3, but that an air stream with increased pressure is continuously guided through the chamber 3 via lines 18c and Md, this pressure of course varying via setting and control means not shown can be. The air flow is sucked in from the atmosphere by a fan 33 and fed back into it in an open circuit. and from which the condensate flows into the pure water reservoir 31.

Um die Wasserentzugsgeschwindigkeit und das Dampfdruckgefälle zu vergrößern, wird auch in der Anlage nach F i g. 4 das Rohwasser — und damit weitgehend die ganze Zelle 1, da eine Kühlmittelzufuhr nicht vorgesehen ist — erwärmt, wofür wiederum ein Heizkreislauf mit den Elementen 17, 11, 27 und 28 vorgesehen ist.In order to increase the water removal rate and the vapor pressure gradient, the Appendix according to FIG. 4 the raw water - and thus largely the entire cell 1, as a coolant supply is not provided - heated, for which in turn a heating circuit with the elements 17, 11, 27 and 28 is provided.

Um sicher zu gewährleisten, daß die Membran 6 bei der Durchführung des Verfahrens mit der Anlage nach F i g. 4 nicht austrocknet — da der angrenzende Raum 4 nicht mit Wasser gefüllt ist — wird diese Membran 6 mit einer Hilfslösung getränkt, die aus einer wäßrigen Lösung eines dissozierenden Salzes besteht. Als Hilfsmittellösung hat sich dabei eine Lithiumchlorid-(LiCl-)-Lösung bewährt, deren Konzentrat 4 — 10 molar ist. Diese Konzentration wird dabei so festgelegt, daß zwar alle Kapillaren in der Membran 6 mit Hilfslösung gefüllt sind, um trockene Bereiche innerhalb der Membran 6 zu vermeiden und sie gasdicht zu halten, jedoch die Lösung nicht als Flüssigkeit in die benachbarten Räume austritt. Aufgrund der Kapillarität der porösen Membran werden die Salzanteile — bei etwa gleichen Druckdifferenzen wie im Beispiel 1 — in der Membran 6 gehalten, ohne daß die sie als Verunreinigungen in den Gasraum 3 oder den Reinwasserraum 4 austreten.In order to ensure that the membrane 6 when carrying out the method with the system after F i g. 4 does not dry out - since the adjoining space 4 is not filled with water - this membrane 6 is with soaked in an auxiliary solution, which consists of an aqueous solution of a dissociating salt. as A lithium chloride (LiCl) solution, the concentrate of which is 4 - 10 molar, has proven itself as an auxiliary solution is. This concentration is determined so that although all capillaries in the membrane 6 with auxiliary solution are filled in order to avoid dry areas within the membrane 6 and to keep them gas-tight, however, the solution does not leak into the neighboring rooms as a liquid. Because of the capillarity the porous membrane, the salt components - at approximately the same pressure differences as in Example 1 - in the membrane 6 held without them as impurities in the gas space 3 or the Exit clean water room 4.

Die Ergebnisse des Verfahrens mit der abgewandelten Anordnung nach F i g. 4 entsprechen etwa den im Zusammenhang mit F i g. 3 erwähnten Werten.The results of the method with the modified arrangement according to FIG. 4 correspond roughly to the im Connection with F i g. 3 values mentioned.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 809645/343 For this purpose 3 sheets of drawings 809645/343

Claims

Patent claims:

1. Process for the separation of water from substances dissolved therein, in particular for the purification of Wastewater, with water from the treated, through pre-filtration of undissolved components freed raw water through a membrane soaked with raw water into at least one Gas space containing water vapor enters and is led away from this, d a d u r c h g e k e η η z eich η et that in the gas space (3) against the raw water with the help of an outside supplied gas an upper pressure is maintained that the removal of the water vapor at least partially via a second membrane (6) which is soaked with an aqueous auxiliary solution, wherein both membranes (5, 6) in the moist state at least up to the one set in the gas space (3) Working pressure are impermeable to gas, and that finally between the raw water side membrane (5) and the second membrane (6) through the gas space (3) through a gradient of the water vapor pressure is maintained.

2. The method according to claim 1, characterized in that the pure water as the aqueous auxiliary solution is used.

3. The method according to claim 1, characterized in that the auxiliary solution is aqueous solutions an ionic substance such as lithium chloride or potassium hydroxide can be used.

4. The method according to claim 1, characterized in that to form the vapor pressure gradient a temperature gradient is maintained between the raw water and the auxiliary solution.

5. The method according to claim 1 and 3, characterized in that to form the vapor pressure gradient a pressure gradient between the raw water space (2) and a clean water space (4) is maintained, which is at the from the gas space (3) facing away from the side of the second membrane (6).

6. The method according to claim 1, characterized in that the gas as a means of transport to Removal of water vapor from the gas space (3) is used.

7. The method according to claim 2 and 4, characterized in that the pure water produced with The help of a liquid is carried away, which also acts as a coolant to generate the temperature gradient serves.

8. The method according to claim 5, characterized in that the pure water from the pure water room (4) led away by applying a pressure that is lower than that of the raw water pressure will.

9. Apparatus for performing the method according to claim 1, wherein a device The raw water space is connected to a steam space via a membrane and the steam space is connected to another room via a second membrane of the same type, thereby characterized in that both membranes (5, 6) consist of porous material and that pressurized gas sources (32, 33) are provided through which a in the steam space (3) relative to the raw water space (2) Overpressure is maintained.

10. Apparatus according to claim 9, characterized

characterized in that the membranes (5, 6) made of asbestos fibers, polyamide or polysulfones exist.

11. The device according to claim 9, characterized in that the clean water space (4) to a Vacuum pump (35) is connected, the pressure side of which via a cooler (30) into a pure water reservoir (31) leads.