DE69201348T2 - Anorganische Filtrationseinheit. - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft das technische Gebiet der Molekül- oder Partikeltrennung unter Einsatz von Trennelementen, die gewöhnlich Membranen genannt werden und aus anorganischen Stoffen gebildet werden.
• Der Gegenstand der Erfindung sieht insbesondere die Ausführung einer anorganischen Filtrationseinheit vor, mit der Molekül- oder Partikelarten konzentriert, sortiert oder extrahiert werden können, die in einem flüssigen Medium enthalten sind, welches einen gegebenen Druck auf die Membran ausübt.
• Der Gegenstand der Erfindung kommt besonders vorteilhaft in den Bereichen der Nanofiltration, der Ultrafiltration, der Mikrofiltration, der umgekehrten Filtration oder Osmose zur Anwendung.
• Die heute im Handel erhältlichen mineralischen Membranen sind meistens röhrenförmig.
• Eine mineralische Membran besteht aus einem porösen Träger, der in der Form einer Röhre ausgeführt ist, deren Innenfläche mit mindestens einer Trennschicht versehen ist, deren Beschaffenheit und Morphologie dazu geeignet sind, die Trennung der Moleküle oder Partikel zu gewährleisten, die in dem in der Röhre zirkulierenden flüssigen Medium vorhanden sind. Mineralische Membranen haben die Besonderheit, hohe mechanische Festigkeit, sowie thermische und chemische Stabilität zu besitzen. So weisen mineralische Membranen eine Stabilität und ein Verhalten auf, die denen der anderen Art von Membran, nämlich der organischen Membranen, deutlich überlegen sind.
• Die Lebensdauer einer mineralischen Membran ist zwar höher als die einer organischen Membran, jedoch ist der Selbstkostenpreis einer anorganischen Membran bei weitem höher als der einer organischen Membran. Die Herstellung mineralischer Membranen erfolgt nämlich diskontinuierlich und erfordert die Herstellung eines porösen Trägers, was den Einsatz von Spezialwerkzeugen bedeutet, um ihnen die besondere zylindrische Form zu geben. Ferner sollte in Anbetracht dessen, daß während des Filtrationsvorgangs durch den Druck der röhrenförmige Träger leicht platzen kann, der poröse Träger mit einer dicken Wand ausgeführt werden und ein ausführlicher Sintervorgang durchgeführt werden, um eine solche Membran als Ganzes zu erhalten.
• Nach dem bisherigen Stand der Technik wurde in dem Patent FR-2 061 934 ein mineralischer Filtrationsblock mit einem Element, das die Zirkulation des flüssigen Mediums durch ein erstes Netz von parallel zueinander verlaufenden Leitungen mit kreisförmigem Querschnitt gewährleistet, die an diesem Element ausgeführt sind, sowie mit einem Filtrationselement vorgeschlagen. Die Oberfläche der Leitungen ist mit einer Trennschicht überzogen, die die Filtration eines in den Leitungen zirkulierenden flüssigen Mediums gewährleistet. Der poröse Block ist so ausgeführt, daß er ein Filtrationselement aufweist, das aus einem zweiten Netz von Leitungen mit kreisförmigem Querschnitt besteht, die dazu gedacht sind, das Filtrat aufzufangen, das von der Trennschicht aus den porösen Träger durchquert hat.
• Der in diesem Patent beschriebene Filtrationsblock hat einen ersten Nachteil dahingehend, daß bei ihm keine große Austauschfläche, keine kleinen hydraulischen Durchmesser und keine einfache Ausführung möglich sind. Es wird daran erinnert, daß mit einem kleinen hydraulischen Durchmesser große Geschwindigkeitsgradienten und als Folge hohe Reibungskräfte erzielt werden können, so daß eine ausgezeichnete Reinigung der Membran erfolgt. Die Herstellung eines Hochleistungsblocks führt daher dazu, einerseits Leitungen auszuführen, in denen das zu behandelnde Fluid zirkuliert und die einen kleinen Durchmesser von beispielsweise 1 bis 6 mm aufweisen, um eine angemessene Reinigung zu erzielen, und andererseits Leitungen zum Auffangen des Filtrats in einer Anzahl und mit einem Durchmesser auszuführen, die in der Größenordnung der Anzahl und des Durchmessers der Leitungen liegen, in denen das zu behandelnde Fluid zirkuliert, so daß der Weg des Filtrats im Block so klein und so gleichmäßig wie möglich ist. Nun hat die große Anzahl von Leitungen, in denen das zu behandelnde Fluid zirkuliert, eine ebenso große Anzahl von Trennwänden zwischen den Leitungen zur Folge. Diese Trennwände, die verlorene Austauschflächen darstellen, müssen eine ausreichende Dicke aufweisen, unterhalb derer es schwierig erscheint, auf einfache Weise die Dichtigkeit herzustellen. Es folgt daraus, daß die Verringerung des hydraulischen Durchmessers der Filtrationsleitungen einen Verlust an Austauschfläche eines solchen Filtrationsblocks sowie eine große Kompliziertheit in der Ausführung mit sich bringt.
• Ein weiterer Nachteil des in diesem Patent beschriebenen Filtrationsblocks betrifft seinen verhältnismäßig hohen hydraulischen Widerstand. Allgemein hängt der Druckverlust der Filterflächen von der durchschnittlichen Länge der von dem Filtrat im Inneren des porösen Blocks zurückgelegten Strecke ab. Nun scheint es, daß eine solche Strecke verhältnismäßig lang ist, und zwar einerseits aufgrund ihrer Neigung gegenüber der Normalen, um die Verbindungswände zwischen zwei Auffangleitungen zu vermeiden, und andererseits aufgrund des kreisförmigen Profils der Leitungen, das notwendigerweise eine Länge der Strecke des Permeats im Inneren des Blocks mit sich bringt, die an jeder Stelle der Austauschfläche variierbar ist. Der Druckverlust und daraus folgend der hydraulische Widerstand eines solchen Blocks verunmöglichen es, ein Filtrationselement mit einem Hochleistungs-Filtrationsdurchsatz zu schaffen.
• Diese Erfindung soll die oben angeführten Nachteile beseitigen, indem es eine anorganische Filtrationseinheit mit einer großen Filtrationsfläche pro Volumeneinheit der Membran sowie mit einem geringen hydraulischen Widerstand der Filterfläche vorschlägt, so daß eine Filtrationseinheit mit einem bedeutenden Filtrationsdurchsatz verfügbar wird.
• Die erfindungsgemäße anorganische Filtrationseinheit weist auf:
• - mindestens ein anorganisches Filtrationselement, bestehend aus:
• - einem anorganischen, starren, porösen Träger mit einer Seite, die mit mindestens einer Trennschicht überzogen ist, welche dazu gedacht ist, mit dem flüssigen Medium in Berührung zu stehen, das auf diese einen gegebenen Druck ausübt,
• - einem Gegendruckelement, das auf den Träger einen Druck ausübt, der dem auf die Trennschicht wirkenden Druck entgegenwirkt und im wesentlichen gleich groß ist wie dieser,
• - und mindestens einer Aussparung, die in dem porösen Träger in Abstand zu der Trennschicht ausgeführt ist und dazu gedacht ist, das Filtrat aufzufangen, das von der Trennschicht aus den porösen Träger durchquert hat,
• - und mindestens ein Element, das die Zirkulation des flüssigen Mediums ermöglicht.
• Erfindungsgemäß ist die Filtrationseinheit dadurch gekennzeichnet, daß
• - der anorganische poröse Träger eine ebene Seite aufweist, die mit der oder den Trennschicht(en) überzogen ist, welche miteinander und mit dem porösen Träger durch Sintern verbunden sind,
• - und daß das Element, das die Zirkulation des flüssigen Mediums ermöglicht, mit der ebenen Seite des Filtrationselements einen Flüssigkeitsstreifen mit der Höhe von 0,1 bis 3 mm und vorzugsweise von 0,2 bis 1,5 mm bildet.
• Gemäß einem vorteilhaften Merkmal kommunizieren die Leitungen miteinander, um ein sich kreuzendes Netz zum Auffangen des Filtrats zu bilden.
• Vorzugsweise übt das Gegendruckelement den Gegendruck über Anlageflächen aus, die die Aussparung zwischen dem Träger und dem Gegendruckelement umgrenzen.
• Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Membran ein Gegendruckelement auf, das einen komplementären porösen Träger bildet, der eine äußere Hauptseite aufweist, die mit mindestens einer Trennschicht versehen ist, die dazu gedacht ist, mit dem zu filternden flüssigen Medium in Berührung zu stehen, das auf diese den Gegendruck ausübt, wodurch das Filtrat, das von den entsprechenden Trennschichten aus die beiden porösen Träger durchquert hat, aufgefangen werden kann. Eine solche Membran arbeitet unter Druck in dem Maße, wie der Druck des flüssigen Mediums auf die beiden Trennschichten zu beiden Seiten des porösen Trägers ausgeübt wird. Mit dieser Ausführungsform kann ein poröser Träger mit einer geringen Dicke hergestellt werden. Vorteilhafterweise gleicht der komplementäre poröse Träger dem porösen Träger und ist symmetrisch an dem porösen Träger angebaut.
• Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann der komplementäre poröse Träger ein integrierter Bestandteil des porösen Trägers sein, so daß die Membran als ein Einblockelement mit zwei einander gegenüberliegenden ebenen Seiten ausgeführt ist, die geeignet sind, jeweils eine Trennschicht zu tragen.
• Die porösen Träger, die erfindungsgemäß die Membran bilden, haben eine allgemein ebene Form, so daß sie mit dazwischen befindlichen Montagemitteln zusammengesetzt werden können, um eine Filtrationseinheit mit Abmessungen zu bilden, die für die zu berücksichtigenden Filtrationsbedingungen geeignet sind.
• Verschiedene weitere Merkmale gehen aus der Beschreibung hervor, die nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen folgt, welche als nicht einschränkende Beispiele Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes zeigen.
• - Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen mineralischen Membran.
• - Fig. 2 ist eine Schnittansicht der Ausführung einer Doppelfiltrations-Membran, die ausgehend von der Ausführungsart von Fig. 1 ausgeführt ist.
• - Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht eines vorteilhaften Merkmals der Erfindung.
• Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsart einer erfindungsgemäßen anorganischen Filtrationseinheit 1, die dazu geeignet ist, die Trennung oder die Filtration von Molekülen oder Partikeln zu gewährleisten, die in einem flüssigen Medium 2 verschiedener Beschaffenheit mit oder ohne fester Phase enthalten sind. Die Filtrationseinheit besteht aus einem Filtrationselement I und einem Element II, das in Abstand zu dem Element I und diesem gegenüber angeordnet ist, um eine Zirkulation des flüssigen Mediums 2 in der Form eines Flüssigkeitsstreifens zu gewährleisten. Die Höhe h dieses Flüssigkeitsstreifens, die durch nicht dargestellte Abstandshalter von beliebiger, an sich bekannter Art bestimmt wird, beträgt zwischen 0,1 und 3 mm und vorzugsweise zwischen 0,2 und 1,5 mm. Das Filtrationselement I besteht aus einem porösen oder durchlässigen Träger 3, der starr bzw. nicht verformbar ist und aus einem Stoff besteht, dessen Transfer- Widerstand für die durchzuführende Trennung geeignet ist. Der Träger 3 ist aus anorganischen Stoffen wie z. B. Metalloxiden, Kohlenstoff oder Metallen hergestellt. Erfindungsgemäß beträgt der durchschnittliche Äquivalentdurchmesser der Poren des Trägers 3 zwischen 1 und 50 Mikrometer und vorzugsweise zwischen 1 und 10 Mikrometer. Der Begriff "durchschnittlicher Äquivalentdurchmesser der Poren" ist nach der Quecksilber-Porometrie genannten Meßtechnik definiert, die den Wert dieses Durchmessers als der Hälfte des vom Quecksilber eingenommenen Gesamtvolumens bestimmt. Vorzugsweise ist die Dicke des Trägers 3 größer oder gleich 0,5 mm und kleiner als 6 mm.
• In dem dargestellten Beispiel ist der poröse Träger 3 eine Platte oder Scheibe mit einer ebenen, vorzugsweise glatten Hauptseite 3&sub1;, die mit mindestens einer Trennschicht 4 überzogen ist, welche dazu gedacht ist, mit dem flüssigen Medium 2 in Berührung zu stehen. Die Beschaffenheit der Trennschicht oder Trennschichten 4 wird je nach der zu erzielenden Trenn- oder Filtrationsfähigkeit gewählt, und sie bildet mit dem Träger 3 eine enge Verbindung, so daß der von dem flüssigen Medium 2 kommende Druck P an den porösen Träger 3 übertragen wird. Diese Schicht oder Schichten 4 können beispielsweise aus Suspensionen abgelagert werden, die mindestens ein Metalloxid enthalten und herkömmlicherweise bei der Herstellung von mineralischen Filtrationselementen verwendet werden. Diese Schicht oder Schichten werden nach dem Trocknen einem Sintervorgang unterzogen, durch den sie gefestigt und miteinander sowie mit dem porösen Träger 3 verbunden werden.
• Vorzugsweise bestehen die für das Ablagern dieser Trennschichten verwendeten Stoffe aus reinen Oxiden, wie z. B. dem Aluminium Al&sub2;O&sub3;, dem Zirkoniumoxid ZrO&sub2;, dem Titanoxid TiO&sub2;, dem Siliziumoxid SiO&sub2;, oder Gemischen mit diesen reinen Oxiden, wie z. B. (Al&sub2;O&sub3; + TiO&sub2;), (Al&sub2;O&sub3; + SiO&sub2;), (TiO&sub2; + SiO&sub2;), (ZrO&sub2; + SiO&sub2;), (ZrO&sub2; + TiO&sub2;).
• Diese Gemische stellen jeweils die Anbindung eines Oxids an ein weniger schwer schmelzbares Oxid dar, wodurch die Sintertemperaturen gesenkt werden können. Die Verhältnisse Oxid / weniger schwer schmelzbares Oxid variieren zwischen 100 und 1. Abhängig von der ursprünglichen Kornklassierung betragen die durchschnittlichen Äquivalentdurchmesser dieser Schichten zwischen 0,1 und 1,5 nm.
• Die obengenannten hergestellten Elemente werden für Mikrofiltrationsvorgänge, aber auch als Substrate für Ablagerungen, mit denen bedeutend kleinere durchschnittlichen Äquivalentdurchmesser erzielt werden können, verwendet und als mesoporös verzeichnet:
• 2 nm bis 90 nm.
• Die für diese mesoporösen Ablagerungen verwendeten Stoffe bestehen aus reinen Oxiden, wie z. B.: Al&sub2;O&sub3;, TiO&sub2;, ZrO&sub2;, SiO&sub2;, oder Gemischen mit diesen verschiedenen Oxiden.
• Das Filtrationselement 1 besteht desgleichen aus einem Gegendruckelement, das auf den porösen Träger 3 einen Druck P&sub1; ausübt, der dem auf die Trennschicht 4 wirkenden Druck P entgegenwirkt und im wesentlichen gleich groß ist wie dieser. Hierzu wird das Element 6 mit beliebigen geeigneten Mitteln, die nicht dargestellt sind, an der der Hauptseite 3&sub1; gegenüberliegenden Hauptseite 3&sub2; des durchlässigen Trägers 3 angebracht. Das Gegendruckelement 6 ermöglicht es, daß der poröse Träger 3 unter Druck arbeiten kann, wie immer seine Austauschfläche beschaffen ist, so daß dadurch ein poröser Träger mit geringer Dicke geschaffen werden kann, der dennoch eine gute mechanische Festigkeit besitzt. Als nicht einschränkendes Beispiel kann die Ausführung eines porösen Trägers 3 in Betracht gezogen werden, der eine Breite und eine Länge von jeweils 300 Millimetern und eine Dicke von 3 Millimetern aufweist. Vorzugsweise liegt das Verhältnis von Länge zu Breite des porösen Trägers 3 zwischen 1 und 10, während die Dicke dieses Trägers zwischen 0,5 und 6 mm beträgt.
• Die erfindungsgemäße Filtrationseinheit weist auch Mittel wie z. B. eine Aussparung 8 auf, die in Abstand von der Trennschicht 4 ausgeführt ist und zum Auffangen des Filtrats geeignet ist, das von der Trennschicht 4 aus den porösen Träger 3 durchquert hat. Das Filtrat, das den porösen Träger 3 von der Trennschicht 4 aus durchquert, mündet gemäß den Pfeilen f in die Aussparung 8, um dann von der Kante oder den Hauptseiten der Filtrationseinheit mit beliebigen geeigneten Mitteln gesammelt oder aufgefangen zu werden.
• Bei einem Ausführungsbeispiel besteht die Aufnahmeaussparung 8 aus einem Netz von Kanälen 9 in der Hauptseite 3&sub2; des Trägers. Gemäß einem vorteilhaften Merkmal der Erfindung weist jeder Kanal 9 einen flachen Boden 9&sub1; auf, von dem sich Seitenteile 9&sub2; im wesentlichen senkrecht dazu erheben. Die Kanäle 9 haben so einen rechtwinkligen Querschnitt, wie aus Fig. 2 genauer hervorgeht. Zwischen den Kanälen 9 bleiben Anlageflächen 10 stehen, an denen das Gegendruckelement 6 in Anlage kommt. Die Anlageflächen 10 sind geeignet, die mechanische Festigkeit des Filtrationselements zu gewährleisten, wenn der poröse Träger 3 unter Druck arbeitet. In der Praxis werden der rechtwinklige Querschnitt der Anlageflächen und ihre Anzahl so bestimmt, daß die Oberfläche des porösen Trägers außerhalb der Anlageflächen 10 sich um weniger als die Bruchverformung verformt. Die von diesen Anlageflächen eingenommene Fläche, die dem Produkt ihrer Anzahl mit ihrem Querschnitt entspricht, muß innerhalb der oben angegebenen Bruchgrenze so gering wie möglich sein, um eine zu starke Reduzierung der Austauschfläche zu vermeiden.
• Es muß berücksichtigt werden, daß die Höhe der Anlageflächen 10 keinen Einfluß auf den Leistungsverlust hat, sondern es ermöglicht, den Abfluß des Filtrats anzupassen, ohne Druckverluste zu verursachen, die dem Transferdruck P und P&sub1; entgegenwirken würden. Die Höhe der Anlageflächen 10 kann variieren, wobei gleichzeitig die Austauschfläche konstant gehalten wird. Die Höhe der Anlageflächen 10 wird so bestimmt, daß der Druckverlust beim Abfluß des Filtrats unter 0,1 Bar liegt.
• Gemäß einer ersten Ausführungsform sind die Kanäle 9 so ausgeführt, daß sie in Längsrichtung des porösen Trägers im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
• Das Profil der Kanäle 9 bietet den Vorteil, den Weg des Filtrats durch den porösen Träger 3 zu verkürzen, so daß der Druckverlust und infolgedessen der durchschnittliche hydraulische Widerstand des Filtrationselements auf ein Minimum reduziert wird. Ferner kann durch Einsatz einer ebenen Fläche 3&sub1; zur Bildung der Filtrationsfläche des Elements I eine Einheit mit einem bedeutenden Filtrationsdurchsatz erzielt werden.
• Gemäß einer zweiten, in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform kann vorgesehen werden, die Aussparung 8 zum Auffangen des Filtrats vermittels Kanälen 11 auszuführen, die untereinander in Verbindung stehen, um ein sich kreuzendes Netz zum Auffangen des Filtrats zu bilden. Die Kanäle 11 lassen örtlich begrenzte Anlageflächen 10 wie z. B. Klötze stehen, die einen angemessenen Betrieb des Filtrationselements ermöglichen. Es ist zu bemerken, daß der Querschnitt der Anlageflächen 10 eine beliebige Form annehmen kann.
• Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform, die in Fig. 2 dargestellt ist, wird das Gegendruckelement 6 von einem komplementären porösen Träger mit einer äußeren, ebenen Hauptseite 6&sub1; gebildet, die mit mindestens einer Trennschicht 13 versehen ist, die dazu gedacht ist, mit dem zu filternden flüssigen Medium 2 in Berührung zu stehen. Das auf diese Weise ausgeführte Filtrationselement, allgemein Paket genannt, weist also zwei einander gegenüberliegende, ebene Trennschichten 4, 13 auf, die sich zu beiden Seiten der porösen Träger 3 und 6 erstrecken. Die Trennschicht 13 wird in Verbindung mit einem Element II angeordnet, das die Zirkulation eines zu bearbeitenden flüssigen Mediums 2 in der Form eines Streifens gewährleistet. Das auf diese Weise aus den porösen Trägern 3 und 6 gebildete Paket arbeitet unter Druck, da auf jede der Seiten 3&sub1;, 6&sub1;, die mit dem flüssigen Medium 2 in Berührung stehen, ein im wesentlichen gleichwertiger Arbeitsdruck ausgeübt wird. Das Filtrat durchquert die porösen Träger 3 und 6 von den Trennschichten 4 und 13 aus, um dann von der Aussparung 8 aufgefangen zu werden. Vorzugsweise, aber nicht ausschließlich, ist der komplementäre poröse Träger 6 identisch mit dem porösen Träger 3 und befindet sich symmetrisch angepaßt auf dem Träger 3, wie in Fig. 2 dargestellt. Die Anlageflächen 10 der beiden Träger sind miteinander in Berührung, während die Kanäle 9 eines Trägers sich jeweils einem Kanal des anderen Trägers gegenüber befinden, um eine Aussparung 8 mit doppeltem Fassungsvermögen im Vergleich zu der in Fig. 1 dargestellten zu bilden. Die Berührung zwischen den jeweiligen Anlageflächen 10 kann über eine Schweißung gewährleistet werden, die mittels Ablagerung einer Schicht aus Glas oder aus Ton auf diesen Anlageflächen hergestellt wird, die dann einer Wärmebehandlung unterzogen wird. Es kann natürlich in Betracht gezogen werden, die Kanäle 9 dergestalt auszuführen, daß sie sich kreuzen, so daß die Anlageflächen 10 von Klötzen gebildet werden.
• Das dergestalt ausgeführte Paket bietet den Vorteil, daß es eine doppelte Seite für die Ablagerung von Trennschichten 4, 13 aufweist und aus einem einzigen porösen Träger 3 oder 6 gebildet ist, der eben ist und auf einfache Weise im Durchlaufverfahren hergestellt werden kann. Zudem gewährleistet der Aufbau dieses Pakets in dem Maße, wie die Träger 3 und 6 unter Druck arbeiten, seine gute mechanische Festigkeit.
• Es ist zu bemerken, daß der komplementäre poröse Träger 6 einen integrierenden Bestandteil des porösen Trägers 3 bilden kann, um das Filtrationselement I als Einblockelement auszuführen. Bei dieser Ausführungsart kann das Filtrationselement Fäden aufweisen, die sich kreuzen oder nicht, und die bei der Sinter-Wärmebehandlung beseitigt werden sollen, um die Aussparung 8 zu bilden.
• Wie in den Figuren zu sehen ist, ist jeder Träger 3 oder 6 mit Mitteln zum Zusammenbau versehen, beispielsweise mit Mitteln zum Zusammenstecken, mit denen ein Modulpaket gebildet werden kann. Hierzu kann vorgesehen sein, eine Umfangsleiste 16 an den Kanten der Träger 3 oder 6 auszuführen. Mit diesen Zusammenbaumitteln 16 können Filtrationseinheiten mit gewünschten Abmessungen ausgeführt werden, indem erfindungsgemäß die gewünschte Anzahl von Elementen I Seite an Seite montiert wird.
• Es wurde ein gemäß einer der ebenen Konzeptionen aufgebautes Paket aus einem porösen Träger und einem komplementären porösen Träger, welche mit einer Schicht mit einem durchschnittlichen Äquivalentdurchmesser der Poren von 5 nm überzogen wurden, in die beiden Aufnahmen eines Laborgeräts eingelegt, das normalerweise für den Betrieb mit ebenen, organischen Membranen gedacht ist. Im Falle der organischen Membranen werden letztere auf einer Platte angeordnet, deren Funktion darin besteht, den Arbeitswiderstand zu gewährleisten. Beim Einsatz des erfindungsgemäßen Pakets wird diese Platte entfernt, so daß ein Flüssigkeitsstreifen zu beiden Seiten der Schichten 4, 13 erscheint. Die Dichtigkeit zwischen diesen Schichten und den Elementen II wird in herkömmlicher Weise mit Hilfe von Dichtungen gewährleistet, die eine Dicke von 0,5 mm haben.
• Das Gerät wird dann an eine Umwälzpumpe angeschlossen und der Kreis wird mit einer wässrigen Lösung von DEXTRAN T10 gefüllt, die einem Polysaccharid mit der molaren Masse von 1000 Dalton entspricht. Die Konzentration des DEXTRAN T10 beträgt 1 g/l. Die Umlaufmenge wird auf 200 l/h pro Flüssigkeitsstreifen eingestellt, und der Betriebsdruck wird schrittweise bis auf 4 Bar angehoben.
• Das Filtrat, das durch die Aussparungen geflossen ist, wird gesammelt, um es durch Refraktometrie zu dosieren. Sein Gehalt an DEXTRAN T10 beträgt 0,05 g/l. Dieser Wert entspricht einem Retentionsgrad von 95 %.
• Dieses Beispiel zeigt, daß der Erfindungsgegenstand es ermöglicht, dem Arbeitsdruck standzuhalten und eine effektive Trennung zu erreichen.
• So wird, wie sich in Fig. 2 genauer zeigt, die Höhe h des Flüssigkeitsstreifens des zu behandelnden Mediums 2 zwischen den Trennschichten 4 und 13 der Seiten 3&sub1; und 6&sub1; und den Elementen II, die die Zirkulation der Flüssigkeit in der form eines Flüssigkeitsstreifens gewährleisten, definiert. Erfindungsgemäß liegt diese Höhe h zwischen 0,1 und 3 mm und vorzugsweise zwischen 0,2 und 1,5 mm. Es ist zu bemerken, daß wenn die Höhe h des Abschnitts des Flüssigkeitsstreifens gegenüber der anderen Abmessung sehr gering ist, der entsprechende hydraulische Durchmesser dieses Flüssigkeitsstreifens auf das Doppelte der Höhe h angepaßt wird.
• Gemäß einem vorteilhaften Merkmal der Erfindung wird das oder die Elemente II von einem Filtrationselement I, wie oben definiert, gebildet.

Claims (15)

1. Anorganische Filtrationseinheit für ein flüssiges Medium zum Auffangen eines Filtrats, die:

- mindestens ein Filtrationselement (I), bestehend aus

- einem anorganischen, starren, porösen Träger (3) mit einer Seite (3&sub1;), die mit mindestens einer Trennschicht (4) überzogen ist, welche dazu gedacht ist, mit dem flüssigen Medium in Berührung zu stehen, das auf diese einen gegebenen Druck (P) ausübt,

- einem Gegendruckelement (6), das auf den Träger (3) einen Druck ausübt, der dem auf die Trennschicht (4) wirkenden Druck (P) entgegenwirkt und im wesentlichen gleich groß wie dieser ist,

- und mindestens einer Aussparung (8), die in dem porösen Träger in Abstand zu der Trennschicht (4) ausgeführt ist und dazu gedacht ist, das Filtrat aufzufangen, das von der Trennschicht aus den porösen Träger durchquert hat,

- und mindestens ein Element (II), das die Zirkulation des flüssigen Mediums (2) ermöglicht,

aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der anorganische poröse Träger (3) eine ebene Seite (3&sub1;) aufweist, die mit der oder den Trennschicht(en) (4) überzogen ist, welche miteinander und mit dem porösen Träger durch Sintern verbunden sind, und daß das Element (II) mit der ebenen Seite (3&sub1;) des Filtrationselements einen Flüssigkeitsstreifen mit der Höhe (h) von 0,1 bis 3 mm und vorzugsweise von 0,2 bis 1,5 mm bildet.

2. Filtrationseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung oder Aussparungen (8) einen flachen Boden (9&sub1;) aufweisen, von dem sich Seitenteile (9&sub2;) im wesentlichen senkrecht dazu erheben, wobei die Aussparungen zwischen sich Anlageflächen (10) für die Reaktion auf die Arbeit des porösen Trägers unter Druck umgrenzen.

3. Filtrationseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (8) miteinander in Verbindung stehen, um ein sich kreuzendes Netz zum Auffangen des Filtrats zu bilden, wobei sie die Anlageflächen (10) umgrenzen.

4. Filtrationseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegendruckelement (6) aus einem komplementären anorganischen, porösen Träger besteht, der eine ebene Außenseite (6&sub1;) aufweist, die mit mindestens einer Trennschicht (13) versehen ist, die dazu gedacht ist, mit dem zu filternden flüssigen Medium in Berührung zu stehen, das auf diese den Gegendruck (P&sub1;) ausübt.

5. Filtrationseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der komplementäre poröse Träger (6) dem porösen Träger (3) gleicht und symmetrisch an den porösen Träger (3) angepaßt ist, so daß sich die Anlageflächen (10) der beiden Träger miteinander in Berührung befinden.

6. Filtrationseinheit nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlageflächen eine bestimmte Höhe aufweisen, um ein Abfließen des Filtrats mit einem Druckverlust von weniger als 0,1 Bar zu gewährleisten.

7. Filtrationseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der komplementäre poröse Träger (6) ein integrierter Bestandteil des porösen Trägers (3) ist.

8. Filtrationseinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Träger (3 und 6) ein eingebautes Geflecht enthält, durch dessen Entfernung die Aussparung (8) zum Auffangen des Filtrats gebildet werden kann.

9. Filtrationseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die porösen Träger (3, 6) jeweils ein Verhältnis von Länge zu Breite aufweisen, das zwischen 1 und 10 liegt, während die Dicke zwischen 0,5 und 6 mm beträgt.

10. Filtrationseinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die porösen Träger (3) an ihren jeweiligen Anlageflächen (10) aneinandergeschweißt sind.

11. Filtrationseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Träger (3) Poren aufweist, deren durchschnittlicher Durchmesser zwischen 1 und 50 Mikrometer und vorzugsweise zwischen 5 und 10 Mikrometer beträgt.

12. Filtrationseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Träger (3) mit einer oder mehreren Trennschichten (4, 13) versehen ist, die Poren aufweisen, deren Durchmesser gleich sind und zwischen 0,1 und 1,5 Mikrometer betragen.

13. Filtrationseinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennschicht oder Trennschichten (4, 13) mit einer komplementären Trennschicht überzogen sind, deren durchschnittliche Durchmesser gleich sind und zwischen 2 und 90 nm betragen.

14. Filtrationseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennschichten durch das Ablagern von reinen Oxiden, wie z. B. Al&sub2;O&sub3;, TiO&sub2;, ZrO&sub2;, SiO&sub2;, oder Gemischen mit diesen reinen Oxiden, wie z. B. (Al&sub2;O&sub3; + TiO&sub2;), (Al&sub2;O&sub3; + SiO&sub2;), (TiO&sub2; + SiO&sub2;), (ZrO&sub2; + TiO&sub2;), hergestellt werden.

15. Filtrationseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (II), das die Zirkulation der Flüssigkeit gewährleistet, aus einem erfindungsgemäßen anorganischen Filtrationselement (I) besteht.