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Dokumentenidentifikation DE3687024T2 11.03.1993
EP-Veröffentlichungsnummer 0213157
Titel KONZENTRIERUNG VON FESTSTOFFEN IN EINER SUSPENSION.
Anmelder Memtec Ltd., South Windsor, New South Wales, AU
Erfinder FORD, Lyons, Douglas, Eastwood, NSW 2122, AU;
ANDERSON, William, Eric, Dundas, NSW 2117, AU;
KOPP, Virgil, Clinton, Castle Hill, NSW 2154, AU
Vertreter Kraus, W., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Weisert, A., Dipl.-Ing. Dr.-Ing.; Spies, J., Dipl.-Phys., Pat.-Anwälte; Nielsen, F., Dr., Rechtsanw., 8000 München
DE-Aktenzeichen 3687024
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, FR, GB, IT, LI, NL, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 03.03.1986
EP-Aktenzeichen 869013128
WO-Anmeldetag 03.03.1986
PCT-Aktenzeichen AU8600049
WO-Veröffentlichungsnummer 8605116
WO-Veröffentlichungsdatum 12.09.1986
EP-Offenlegungsdatum 11.03.1987
EP date of grant 28.10.1992
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.03.1993
IPC-Hauptklasse B01D 61/00
IPC-Nebenklasse B01D 63/02   

Beschreibung[de]
GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft die Konzentration von feinen Feststoffen in einer flüssigen Speisesuspension.

Das Problem der Konzentration von feinen Feststoffen in einer Suspension ist komplementär zu dem Problem des Wiedergewinnens von klarer Flüssigkeit aus jener Suspension.

HINTERGRUNDTECHNIK

Die Hersteller von klaren Flüssigkeiten betrachten gewöhnlich alle sichtbaren Spuren von Feststoffen als Abfälle. Die oft verwendeten Verfahren umfassen die Hinzufügung von Flockungsmitteln und Filterhilfsmitteln, welche die Feststoffe kontaminieren. Der Feststoffgehalt hat die Tendenz, niedrig zu sein, was die Verwendung von Verfahren fördert, welche klare Flüssigkeit aus einem kontinuierlich gespeisten Speisesuspensionstank entfernen, in dem der Feststoffgehalt zunimmt, bis irgendein schädlicher Effekt auftritt, der das Abladen der Inhalte des Speisesuspensionstanks in irgendeine andere Einrichtung notwendig macht. Unverändert ist das Ansammeln von Feststoffen eine sich stetig verlangsamende Produktion gewesen, und die Produktivität könnte Vorteile aus irgendeiner Einrichtung haben, welche konzentrierte Feststoffe kontinuierlich zurückweist.

Im Gegensatz hierzu sind die Hersteller von fein zerteilten Feststoffen gewöhnlich Nahrungsmittel-, Bergbau- oder Herstellungsindustrien, für welche die Feststoffe erwünscht sind und die Flüssigkeit am besten im Kreislauf zurückgeführt wird. Außerdem haben die Feststoffe Spezifikationen für die Größe und Reinheit, welche oft eine weitere Verarbeitung notwendig machen und es meistens notwendig machen, bei hohem Feststoffgehalt als Konzentrate erhalten zu werden. Filterhilfsmittel kontaminieren natürlich das Produkt.

Eine detaillierte kürzliche Diskussion solcher Notwendigkeiten in der Querströmungsmikrofiltration wird mitgeteilt von R. Bertera, H. Steven und M. Metcalfe, The Chemical Engineer, Seiten 10 bis 14, Juni 1984.

Wie in Fig. 8 der obigen Veröffentlichung gezeigt ist, wurde selbst im späten 1984 ein kommerzielles Enka Membrana A.G.- Filtermodul schnell schmutzig, und der Fluß der geklärten Flüssigkeit fuhr fort, abzunehmen, wenn eine Rückspülung mit geklärter Transmembranflüssigkeit in Konstantkonzentrations- Querströmungs (Diafiltration) -Betriebsweise auf einem feinen anorganischen Füllmaterial erfolgte.

Ökonomisch ist die Fähigkeit, mit stark verschmutzenden Feststoffen ohne Filterhilfsmitteln fertigzuwerden, am dringlichsten. Dieses Oberflächenverschmutzungsproblem ist lange erkannt worden, und die Technik überliefert einige Versuche, Gas für geklärte Flüssigkeit während des Rückspülens zu substituieren, um das Rückführen der geklärten Flüssigkeit im Kreislauf zu der Speisesuspension zu vermeiden. Demgemäß erklärt die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Kokai Nr. 53( 1978)-108882:

"Da das Filtrat in der vorliegenden Erfindung nicht für Membranumkehrreinigung verwendet wird, wird der ernsthafte Mangel des Verfahrens nach dem Stande der Technik, das ist das Rückführen des Filtrats im wesentlichen zu der unverarbeiteten Flüssigkeit, mit offensichtlichen industriellen Vorzügen ausgeschalttet."

Transmembran-Gasrückspülung ist unmöglich in sehr feinporigen Filtern, derart wie Umkehrosmosemembranen und Ultrafiltern, weil die zum Überwinden der Oberflächenspannung benötigten Drücke weit jenseits der Festigkeiten von normalen Hohlfasermembranen sind, die für diese Zwecke benutzt werden; benetzende Flüssigkeiten können passieren, aber nicht Gase. Irgendwelche Gasblasen, die durch eine solche Membrane hindurchgehen, zeigen das Vorhandensein von Nadellochdefekten in der Membrane an. Demgemäß hat diese Erfindung keine Anwendung auf Umkehrosmose oder auf wahre Ultrafilter.

Diese Erfindung betrifft Mikrofilter, welche größere Poren enthalten als es diejenigen von Ultrafiltern sind, und welche im Bereich von 0,1 bis 10 um sind. Gewöhnlich sind die größeren der Poren so verteilt, daß geklärte Flüssigkeiten frei von aller sichtbaren Trübheit sind. Trübheit umfaßt mehr als Teilchengröße, die aus gut bekannten optischen Gesetzen folgt und entsteht.

Frühe Mikrofilter verschmutzten schnell, da sie Teilchen behandelten, welche nicht durch Braunsche Bewegung suspendiert waren noch durch Diffusion, sondern welche in Poren eines gleichartigen Größenbereichs wie die Teilchen in der Art und Weise des Siebverschließens eindrangen.

Eine Methode des Standes der Technik, dieses Problem zu lösen, bestand darin, hydrophile Mikrofilter in einer Querströmungsweise mit Transmembran-Rückspülung mit geklärter Flüssigkeit zu betreiben. Hohe Querströmungsgeschwindigkeiten erforderten es, die Speisesuspension an der kleineren inneren Filteroberfläche des Hohlraums im Gegensatz zu der größeren äußeren Oberfläche der Faser vorzusehen. Demgemäß mußten die Rückwaschdrücke beschränkt werden, um ein Zerbrechen der Faser zu vermeiden. Die kleinere Filteroberfläche reduzierte den Ausstoß, und demgemäß war diese Methode häufig keine brauchbare Lösung für das Oberflächenverschmutzungsproblem.

Eine andere Methode des Standes der Technik ist in der japanischen Patentveröffentlichung Kokai Nr. 53(1978)-108882 offenbart, wo ein hohles Faserbündel in loser "Kerzen"-Konfiguration von hydrophilen "Polyvinylalkohol (PVA)"-Fasern hergestellt wurde, um während langen (eine Minute) Hohlraum-Rückwäschen mit Luft zu winden. Filter- "Kerzen" dieser Art, die in dieser japanischen Patentbeschreibung beschrieben sind, entsprechen mehr Sackfiltern als Querströmungsmantel- und Schlauchfiltern insofern, als sie die Form von langgestreckten hohlen Töpfen haben, die an einem Ende geschlossen sind.

Die Beispiele und der einzige Anspruch der obigen japanischen Patentbeschreibung macht es klar, daß die darin offenbarte Erfindung auf der Strömung von Luft die Hohlräume hinab beruht, welche bewirkt, daß die geschlossenen Enden der Fasern schwingen oder fibrieren und dadurch das feine Eisenkolloid, das mittels der 50 Teile pro Million-Speisesuspension in dem unter Druck gesetzten Speisesuspensionstopf geblieben war, freisetzen. Die japanische Patentbeschreibung erklärt:

"mit einer solchen Maßnahme [Hohlraumgas allein] können die abgelagerten feinen Teilchen allein durch die Einleitung von komprimierten Luft entfernt werden".

Unsere Erfahrung deutet darauf hin, daß dieses so war, weil das "Eisenkolloid" viel gröber war als die Poren und vollständig auf die Oberfläche der Fasern beschränkt war. Andere verschmutzende Materialien, die über ein Spektrum von Größen ausgebreitet sind, wie Rohzucker-Zuckerrohrsaft oder Stärkeabfall, würden schwieriger zu reinigen sein.

Eine Entwicklung der obigen "Kerzen"-Konfiguration von hydrophilen porösen "Polyvinylalkohol (PVA)-Typ-Polymer"-Hohlfasern ist in der U.K. Patentbeschreibung 2,120,952 zu finden. Die in dieser Patentbeschreibung beschriebene Testsuspension enthielt nur 5 ppm an Eisenoxid mit einer mittleren Teilchengröße von 0,6 Mikron, und wieder würde die Beziehung von Teilchengröße zu Porengröße sicherstellen, daß die Reinigung nicht schwierig auszuführen war. Das Winden des Faserbündels wurde etwas behindert durch loses Anschließen der Fasern und Einschließen derselben in einer offenen Hülse, welche das Verwirren und den Faserbruch der früher erwähnten japanischen Kokai-Veröffentlichung Nr. 53(1978)-108882 vermied, aber die Gasrückwäsche brauchte 5 Minuten.

Es sollte beachtet werden, daß der relevante Stand der Technik nur eine Art von Faser verwendet, nämlich eine Polyvinylalkoholfaser, die an sich hydrophil ist. Wären jedoch die nichtbenetzenden Eisenkolloide bei hydrophoben Fasern, wie Polypropylenfasern, verwendet worden, würde die Gasrückwäsche eine Porenblockierung verursacht haben.

Diese Gasblockierung wurde von der Theorie nach der "Blasenpunkt"-Messung vorhergesagt. Eine solche Gasblockierung ist in der Praxis ernsthaft. Soweit wir wissen, offenbart der Stand der Technik keine Gasrückwäsche bei Fasern, die an sich hydrophob sind, und es war gedacht worden, daß man auf den Gasblokkierungseffekt nach einer Gasrückwäsche, die von einer bis fünf Minuten dauert, treffen würde.

Der Stand der Technik enthält einen anderen Bericht von Gasrückwäsche durch eine sogar weniger relevante "Kerze in der Topf"-Konfiguration aber unter Verwendung von wärmegehärteten statt thermoplastischen Polymeren, um ein chemisch widerstandsfähiges hydrophiles Filter zu ergeben.

Dieser Bericht ist in dem Patent 955,985 der Sowjetunion enthalten, welches die Verwendung von massiven (250 mm lang, 70 mm Bohrung und 25 mm Wände) Töpfen betrifft, die mittels eines nichtoffenbarten Verfahrens aus polierten harten Mikrokugeln aus wärmegehärtetem Phenol/Formaldehyd, Resorcinol/Formaldehyd, Pyrocatechin/Formaldehyd oder Melamin/Formaldehyd hergestellt waren. Die Mikrokugeln waren im Bereich von 0,5 bis 5 um Durchmesser, was Poren von 0,1 bis 1,6 um ergab. Die Poren wurden 0,3 bis 0,5 mm durch die feinen Mineralteilchen durchdrungen. Obwohl sie scheinbar adäquat für die in der russischen Patentbeschreibung beschriebene Verwendung ist, ist die Einrichtung unverträglich mit der Querströmungskonfiguration und minimaler Rückwäsche mit geklärter Flüssigkeit.

Ein anderer Vorschlag, der Gasrückwäsche eines Mikrofilters umfaßt, ist in der japanischen Patent-Kokin-Veröffentlichung Nr. 60(1985)-302897 zu finden, welche das Entwachsen von Gemüseölen beschreibt.

Obwohl Mikrofilter des Standes der Technik feine Feststoffe aus einer flüssigen Suspension wiedergewinnen können, war ihr Betrieb in dieser Hinsicht kommerziell nicht erfolgreich. Ein Grund hierfür war der Fehler, zu erkennen, daß ein leistungsfähiges und schnelles Entfernen der feinen Feststoffe aus dem Filtermedium durch die Variationen in den Größen der Poren, die Art und die physikalischen Eigenschaften sowohl der Feststoffe als auch des Filtermediums und die Notwendigkeit, die Poren zum Freigeben von zurückerhaltenen Feststoffen zu strekken, kompliziert wird.

Ein anderer Grund, warum Mikrofilter nach dem Stande der Technik kommerziell nicht erfolgreich beim Entfernen von feinen Feststoffen waren, besteht darin, daß die verwendeten Fasern eine ziemlich schlechte Widerstandsfähigkeit gegen starke Salzsäure und gegen Natriumhydroxid gehabt haben, welche oft für das Entfernen von natürlichen Produkten aus dem Filter, die in Speisematerialien vorhanden sind, das die Fasern des Filters verschmutzt, verwendet werden.

Außerdem können die Hohlfasern von Mikrofiltern nach dem Stande der Technik schnell durch Hydrochlorit, Chlor und Wasserstoffperoxid zerstört werden, welche routinemäßig für die Sterilisation und die Reinigung verwendet werden.

Ein anderer Nachteil des Standes der Technik besteht darin, daß das Entfernen der verschmutzenden Spezies aus dem Filterbehälter nicht ausgeführt wird, bis nachdem der Rückwäschezyklus vollendet ist, was die Leerlaufzeit des Filters erhöht.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Es ist ein Ziel dieser Erfindung, ein Verfahren zum Konzentrieren der Feststoffe einer flüssigen Suspension unter Verwendung einer Querströmungs-Trennbetriebsweise und einer Rückströmungs- oder Rückwaschbetriebsweise zum Entladen von zurückgehaltenen Feststoffen, um ein schnelles Entfernen der zurückgehaltenen Feststoffe sicherzustellen, zur Verfügung zu stellen, und in welchem die Trenn- und Entladebetriebsweise während längerer Zeitperioden wiederholt werden können.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein Verfahren zum Konzentrieren der Feststoffe einer flüssigen Suspension zur Verfügung zu stellen, das elastische, mikroporöse Hohlfasern verwenden kann, die der chemischen Umgebung von kommerziellen Filtrationssituationen, wie auch dem wiederholten Strecken, das während zyklischer Betriebsweisen auftritt, widerstehen können.

Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Konzentrieren der Feststoffe einer flüssigen Suspension zur Verfügung gestellt, worin die flüssige Suspension auf die äußere Oberfläche von elastischen, mikroporösen, hohlen Fasern angewandt wird, die Poren haben, welche im Bereich von 0,1 bis 10 um Durchmesser sind, wobei die Fasern innerhalb einer Ummantelung oder eines Gehäuses enthalten sind, wodurch:

(a) etwas von der flüssigen Suspension durch die Wände der Fasern hindurchgeht, um als geklärte Flüssigkeit aus den Faserhohlräumen abgezogen zu werden, wobei wenigstens etwas von den Feststoffen auf oder in den Fasern zurückgehalten oder in anderer Weise innerhalb der Ummantelung zurückgehalten wird, wobei die nichtzurückgehaltenen Feststoffe mit dem Rest der Flüssigkeit entfernt werden,

und worin die Fasern periodisch einem Gasrückwaschschritt ausgesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern an ihren Enden befestigt sind, daß die zurückgehaltenen Feststoffe aus der Ummantelung entfernt werden mittels Anwendung durch die Faserhohlräume:

(a) einer Flüssigkeit, die bei einem gleichbleibenden hohen Druck unter Druck gesetzt ist, welche durch im wesentlichen alle Poren hindurchgeht, wodurch im wesentlichen alle Poren gestreckt werden, so daß irgendwelche zurückgehaltenen Feststoffe ausgewaschen werden;

gefolgt von

(b) einem unter Druck gesetzten Gas, welches durch die größeren Poren hindurchgeht, wobei das unter Druck gesetzte Gas bei einem Druck und während einer Zeit angewandt wird, die ausreichend sind, jene Poren zu strecken, um irgendwelche Feststoffe, die in jenen Poren zurückgehalten sind, zu vertreiben und die äußeren Wände der Fasern und das Innere der Ummantelung zu waschen, um alle Feststoffe aus der Ummantelung zu einer äußeren Sammelstelle zu entfernen,

daß die Wiederaufnahme von Strömung von Speisesuspension durch die Fasern danach während genügend Zeit verzögert wird, um es den gedehnten Poren zu ermöglichen, ihre ursprüngliche Größe wiederzuerlangen und dadurch sicherzustellen, daß übergroße Teilchen aus der Suspension nicht in der Lage sind, in oder durch die Poren zu gehen, und daß die Schritte des Verfahrens als ein kontinuierlicher Prozeß unter Verwendung wiederholter Zyklen von Feststoffe-Zurückhaltung und Feststoffe-Entladung ausgeführt werden.

In einer Form der Erfindung wird die Anwendung des unter Druck gesetzten Gases anfänglich so ausgeführt, daß die volle Länge der Fasern durch Verdrängen jeder Hohlraumflüssigkeit mit Gas bei einem Druck unter dem Blasenpunkt der Wände der Fasern rückgewaschen wird. Die Ummantelung wird dann mit der relativ inkompressiblen Speiseflüssigkeit abgeschlossen, so daß das Gas nicht durch die Faserwände strömen kann, wenn der Druck des eingefangenen Gases über den Blasenpunkt hinaus erhöht wird. Der Flüssigkeitsabschluß wird dann aufgelöst, um es dem eingefangenen Gas zu ermöglichen, im wesentlichen gleichförmig durch die Faserwände selbst an dem von dem Hohlraumeinlaß entferntesten Punkt zu entkommen, so daß auf diese Weise das nachfolgende bevorzugte Waschen der Poren in der Nähe des Gaseinlasses minimiert wird.

Vorzugsweise wird das Verfahren der Erfindung als ein kontinuierlicher Prozeß unter Verwendung eines sich wiederholenden Zyklus von Feststoffansammlung und Feststoffentladung ausgeführt. Es wird erkannt, daß in einer idealen Faser die unter Druck gesetzte Flüssigkeit durch alle Poren hindurchgehen sollte, jedoch haben in der Realität einige der Poren verhältnismäßig dünnere Wände, welche zerbrechen können, so daß jene Poren blockiert werden.

Die Wiederaufnahme der Strömung der Speisesuspension durch die Fasern nach dem Feststoffe-Entladungsschritt kann während genügend Zeit verzögert werden, um es den gedehnten Poren zu ermöglichen, ihre ursprüngliche Größe wiederzuerlangen, so daß übergroße Teilchen aus der Speisesuspension nicht fähig sind, in oder durch die vergrößerten Poren zu gehen.

In einigen Fällen kann die Wiederaufnahme der Speiseströmung durch die Wirkung des Gases selbst verzögert werden, wenn es bei einem Druck angewandt wird, der höher als derjenige der Speisesuspension ist. Wenn der Druck des Gases an dem Ende des Entladungsschritts fällt, beginnen die Poren der Fasern sich zu erholen und kehren zu ihrer Originalgröße zurück, bevor der Gasdruck unter den Druck des Beschickungsguts fällt, bei welchem die Strömung eines Teils des Beschickungsguts durch die Wände der Fasern wiederaufgenommen wird.

Wenn es gewünscht wird, wird die Strömung der behandelten Speisesuspension aus der Ummantelung oder dem Gehäuse durch eine Ventileinrichtung gesteuert, so daß ein Rückdruck auf das Beschickungsgut angewandt werden kann und eine solche Ventileinrichtung, die dazu verwendet werden kann, das Eintreten der Speisesuspension während der Umkehrströmung der unter Druck gesetzten Flüssigkeit und des unter Druck gesetzten Gases zu steuern.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Konzentrator zum Konzentrieren der feinen Feststoffe von einer flüssigen Speisesuspension und besitzend einen Betriebszyklus, der einen Konzentrationsteil des Zyklus aufweist, in welchem in der Speisesuspension vorhandene Feststoffe konzentriert werden, und einen Reinigungsteil des Zyklus, in welchem die Zufuhrt der Speisesuspension zu dem Konzentrator unterbrochen ist, zur Verfügung gestellt, wobei der Konzentrator folgendes umfaßt:

(i) eine Ummantelung;

(ii) eine Mehrzahl von elastischen, hohlen, mikroporösen Polymerfasern, die Poren haben, welche im Bereich von 0,1 bis 10 Mikron im Durchmesser liegen, und die an ihren Enden innerhalb der Ummantelung befestigt sind;

(iii) eine Einrichtung zum Zuführen von unter Druck gesetzter Speisesuspension zu der Außenseite der Fasern während des Konzentrationsteils des Betriebszyklus;

(iv) eine Einrichtung zum Abziehen von geklärter Flüssigkeit aus den Faserhohlräumen während des Betriebszyklus;

(v) eine Einrichtung zum Anwenden von Flüssigkeit, gefolgt von Gas unter Druck auf die Faserhohlräume während des Reinigungsteils des Betriebszyklus;

(vi) eine programmierbare Steuer- bzw. Regeleinrichtung zum Steuern bzw. Regeln der Zufuhr zunächst von Flüssigkeit und dann von Gas der Reihe nach zu den Faserhohlräumen während des Reinigungsteils des Betriebszyklus, so daß dadurch eine Trans-Membran-Reinigung der Fasern bewirkt wird, wobei der Druck der Flüssigkeit genügend ist, um im wesentlichen alle Poren der Fasern zu strecken, und der Druck des Gases genügend ist, um sicherzustellen, daß das Gas durch die größeren Poren der Fasern hindurchgeht, wobei das Gas während einer Zeit zugeführt wird, die ausreicht, um irgendwelche Feststoffe, die in den größeren Poren zurückgehalten sind, darin zu vertreiben und die äußeren Wände der Fasern und das Innere der Ummantelung zu waschen, um alle Feststoffe aus der Ummantelung zu einer äußeren Sammelstelle zu entfernen.

In einer bevorzugten Form der Erfindung weist der Konzentrator eine Einrichtung zum Abschließen der relativ inkompressiblen Speisesuspension in der Ummantelung nach dem Verdrängen von Flüssigkeit aus den Faserhohlräumen durch das unter Druck gesetzte Gas auf, so daß das Gas in den Hohlräumen bei einem Druck oberhalb des Blasenpunkts der Faserwände eingefangen werden kann, und eine Einrichtung zum Ermöglichen des plötzlichen Freigebens des Gases im wesentlichen gleichförmig durch die Faserwände.

Vorzugsweise sind die Fasern aus thermoplastischen Polymeren hergestellt, wie:

Poly(propylen), Poly(4-methylpent-1-en), Copolymere von Propylen, Poly(vinylidendifluorid), Poly(sulfone), Poly(phenylensulfide), Poly(phenylenoxide), Phenoxyharze, Poly(tetrafluorethylen) und Poly(chlortrifluorethylen).

Solche Fasern sind billig und besitzen die gewünschte Elastizität, Biegen-Zerspring-Widerstandsfähigkeit und Porengröße, welche sie für die Verwendung bei verschiedenen Temperaturen geeignet machen.

Obwohl die Wahl der Faser in allgemeinen Bedingungen von der Art der zu behandelnden Speisesuspension abhängt, werden die Fasern so gewählt, daß:

(a) die Porengrößenverteilung die kleinsten gewünschten Teilchen, wie es in dem Fall erforderlich ist, entfernt, aber

(b) einige der Poren der Fasern Luft durchlassen und alle unter 10 um im Durchmesser sind, und

(c) die Faser sauren oder basischen Reinigungslösungen stark widersteht und gegen wiederholte Wärme- oder chemische Sterilisation widerstandsfähig ist, und

(d) die Eigenschaften der Faser ein elastisches Strecken der Poren ermöglichen, wenn alle Poren mittels eines Volumens von geklärter Flüssigkeit, das wenigstens gleich dem Gesamtporenvolumen ist, druckgereinigt werden, gefolgt von

(e) einer gasförmigen, porenstreckenden Reinigung bei einem Druck, der ausreicht, Gas durch einen wesentlichen Anteil der größeren Poren zu drücken, um die Feststoffe von der Faseroberfläche und der Ummantelungswand wegzureinigen, was hilft, die Feststoffe in eine Einrichtung durch Herausleitung der angesammelten Feststoffe aus dem System zu Sammelöffnungen anzutreiben, und

(f) die elastischen Eigenschaften der Fasern ein schnelles Wiedergewinnen der Porengröße nach dem Strecken vor der Rückkehr der Speisesuspension ermöglichen, so daß keine übergroßen Poren das Material, welches konzentriert wird, durchlassen oder einschließen.

Wenn es gewünscht wird, können die oben erwähnten elastischen Polymerfasern mit stark gegen Säure und Base widerstandsfähigen stabilen hydrophilen Beschichtungen beschichtet werden. Geeignete hydrophile Verbundfasern, die eine hydrophobe mikroporöse thermoplastische elastische Basis umfassen, welche eine quervernetzte hydrophile Beschichtung auf den Wänden der Poren hat, sind in unserer gleichzeitig anhängigen Internationalen Patentanmeldung PCT/AU84/00179 (europäische Patentanmeldung Nr. 84 903 426.9: EP-A-0 156 840) beschrieben.

In dem Verlauf des gasförmigen Entladungsschritts verdrängt das Gas Speise- und/oder geklärte Flüssigkeit aus jenen Poren der Fasern, welche einen Blasenpunkt haben, der geringer als der Druck des Gases ist. In dem Fall von Polypropylen- und anderen hydrophoben Fasern werden diese Poren luftblockiert, aber dieses kann in einer Anzahl von Weisen überwunden werden, zum Beispiel.

(a) Aussetzen der hydrophoben Fasern entweder vor dem Querströmungsvorgang oder während des Querströmungsvorgangs einer Stopfenströmung eines Benetzungsmittels, so daß die Oberflächenspannung der Speisung zu der Ummantelung unter 50 (vorzugsweise 32 bis 35)) mN/m (Dyn pro Zentimeter) vermindert wird, bei welchem die Pore hydrophil ist, und Wiederholen der Behandlung bei zunehmend verlängerten Intervallen, wenn Spuren von hydrophiler Speisung auf den hydrophoben Fasern absorbieren,

(b) Aussetzen der hydrophoben Fasern, entweder anfänglich oder nach Option (a) oben, einem genügenden Speisedruck, um die Gasblasen zu schrumpfen, die in den Poren der Fasern zurückgehalten sind, so daß ihr Durchgang aus den Poren unterstützt wird und genügend Löslichkeit des Gases in dem Speisematerial und/oder in dem Permeat aufrechterhalten wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Damit die Erfindung leichter verstanden und in praktische Wirkung gebracht werden kann, sei nun Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen, worin: - Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Hohlfaser-Querströmungs-Konzentrators ist, der in seiner Konzentrierungs- oder Operationsbetriebsweise gezeigt ist,

Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche schematische Ansicht ist, wobei der gezeigte Konzentrator in seiner Rückströmungs- oder Reinigungsbetriebsweise ist,

Fig. 3 eine Kurvendarstellung des Flusses der geklärten Flüssigkeit gegen die Zeit für einen Hohlfaser- Querströmungs-Konzentrator ist,

Fig. 4 eine schematische Zeichnung eines Gas -Umkehrströmungs-Reinigungssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist,

Fig. 5 eine Kurvendarstellung des Flusses von geklärter Flüssigkeit gegen die Zeit für einen Hohlfaser- Querströmungs-Konzentrator ist, der Flüssigkeits- und Luftrückwäsche verwendet, und

Fig. 6 eine Kurvendarstellung des Flusses von geklärter Flüssigkeit gegen die Zeit für einen Hohlfaser- Querströmungs-Konzentrator ist, der nur eine Rückwäsche mit geklärter Flüssigkeit verwendet.

BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Der in den Fig. 1 und 2 gezeigte Hohlfaser-Querströmungs- Konzentrator 10 umfaßt eine Patronenummantelung 11 innerhalb deren ein Bündel von hohlen, porösen Polymerfasern 12 positioniert ist. In diesem Fall ist jede Faser aus Polypropylen hergestellt, hat eine mittlere Porengröße von 0,2 um, eine Wanddicke von 200 um und einen Hohlraumdurchmesser von 200 um. Es sind 3000 Hohlfasern in dem Bündel 12, aber diese Zahl wie auch die individuellen Faserdimensionen können gemäß den Betriebserfordernissen variiert werden.

Polyurethanvergußverbindung 13, 14 hält die Enden der Fasern 12 an Ort und Stelle, ohne ihre Hohlräume zu blockieren, und schließt jedes Ende der Ummantelung 11 ab. Die zu konzentrierende flüssige Speisesuspension wird durch den Speisesuspensionseinlaß 15 in die Ummantelung 11 gepumpt und strömt über die äußeren Wände der Hohlfasern 12. Etwas von der Speisesuspension strömt durch die Wände der Fasern 12 in die Hohlräume der Fasern, um durch die Hohlraumauslaßöffnung 16 als geklärte Flüssigkeit abgezogen zu werden.

Die übrige Speisesuspension und etwas von der zurückgewiesenen Spezies strömt zwischen den Fasern 12 und verläßt die Ummantelung 11 durch den Auslaß 17. Der Rest der zurückgewiesenen Spezies wird auf den oder innerhalb der Fasern gehalten oder wird in anderer Weise innerhalb der Ummantelung zurückgehalten. Die Hohlraumeinlaßöffnung 18 bleibt während der Operationsbetriebsart des Konzentrators, die in Fig. 1 gezeigt ist, geschlossen.

Um die zurückgehaltene Spezies zu entfernen, wird die Hohlraumauslaßöffnung 16 geschlossen, so daß die Strömung von geklärter Flüssigkeit gestoppt wird. Unter Druck gesetzte geklärte Flüssigkeit wird dann durch die Hohlraumeinlaßöffnung 18 in die Hohlräume eingeführt, um im wesentlichen alle Poren zu strecken und sie wenigstens mit dem Gesamtporenvolumen von geklärter Flüssigkeit zu waschen. Nach Vollendung der Reinigung mit geklärter Flüssigkeit wird komprimiertes Gas durch die Hohlraumeinlaßöffnung 18, entlang den Hohlräumen der Fasern 12 und durch die Wände der Fasern in den Speisesuspensions-konzentrierten Strom eingeführt, welches eine heftige Blasenbildung verursacht, die die Ummantelung von irgendwelcher zurückgehaltener Spezies reinigt, welche sich auf den äußeren Wänden der Fasern aufgebaut haben kann oder aus innerhalb der Poren der Fasern durch das Reinigen mit geklärter Flüssigkeit herausgewaschen worden sein kann.

In einer Ausführungsform der Erfindung (welche für lange, dünne Fasern besonders geeignet ist), wird das komprimierte Gas durch den Einlaß 18 und entlang den Hohlräumen der Fasern 12 nach dem Öffnen der Hohlraumauslaßöffnung 16 während einer beschränkten Periode eingeführt, so daß kein Gas die Poren der Fasern in diesem Stadium durchdringt. Die mit Flüssigkeit gefüllte Ummantelung wird dann durch Schließen des Ummantelungseinlasses 15 und des Ummantelungsauslasses 17 abgeschlossen. Das Gas kann noch nicht die Poren der Wände durchdringen, obwohl der Gasdruck nun gut über den normalen Blasenpunkt der Faserwände erhöht ist, weil die Flüssigkeit innerhalb der Ummantelung relativ inkompressibel ist. Ein Reservoir von Hochdruckgas wird demgemäß in den Faserhohlräumen angesammelt.

Der U-Rantelungsauslaß 17 wird dann geöffnet, was es dem Gas ermöglicht, die Poren entlang der gesamten Länge jeder Faser zu durchdringen. Anfänglich ist die Wallung des blasenbildenden Gases im wesentlichen gleichförmig, aber schließlich ist sie langsamer an dem von der Hohlraumeinlaßöffnung 18 entfernten Ende aufgrund des viskosen Druckabfalls entlang den dünnen Fasern. In Extremfällen ist es wünschenswert, Gas durch beide Hohlraumöffnungen 16 und 18 nach dem Ausführen der oben beschriebenen Operation mit unter Druck stehendem, eingefangenem Gas, einzulassen.

Es wird bevorzugt, daß die Wiederaufnahme der Speisesuspensionsströmung nach der gasförmigen Reinigung während genügend Zeit verzögert wird, um die Poren, die durch das Gas gestreckt worden sind, zu befähigen, ihre ursprüngliche Größe wiederzugewinnen, so daß übergroße Teilchen aus der Speisesuspension nicht fähig sind, in oder durch die vergrößerten Poren hindurchzugehen.

Fig. 3 zeigt die Wirkung der mit Beziehung auf Fig. 2 beschriebenen Feststoffentladungen auf die Produktionsrate von geklärter Flüssigkeit. Die Kurve A zeigt den Abfall des Flusses geklärter Flüssigkeit gegen die Zeit ohne Entladung von Feststoffen, wohingegen die Kurve C die Wiedergewinnung des Flusses geklärter Flüssigkeit nach jedem kombinierten Flüssigkeits- und Gasentladungszyklus zeigt. Obwohl die Entladung von Feststoffen den Fluß geklärter Flüssigkeit auffast den Anfangswert zurückbringt, kann eine Abnahme in der Leistungsfähigkeit des Flusses über eine ausgedehnte Zeitperiode trotz aufeinanderfolgender Entladungen auftreten.

Die geklärte Flüssigkeits-gasförmige Entladung-Technik der Erfindung kann unter Verwendung des in Fig. 4 gezeigten Systems, das in einer Anzahl von Betriebsarten arbeitet, ausgeführt werden. In der Querströmungs-Konzentrations-Betriebsart zieht die Pumpe 38 Speisesuspension aus dem Speisesuspensionstank 27 durch die Pumpensaugleitung 39, dann durch das Einlaßdruckventil 37 ab und gibt es durch den Speisesuspensionseinlaß 29 (der ein Speisesuspensions-Stoppsolenoidventil 41 hat) an den Querströmungs-Konzentrator 20 ab.

Speisesuspension strömt über die Oberfläche der Hohlfasern innerhalb des Querströmungs-Konzentrators 20, und etwa von dem Fluid geht durch die Fasern in die Hohlräume, um zu der Auslaßleitung 21 für geklärte Flüssigkeit abgegeben zu werden.

Die geklärte Flüssigkeit in der Leitung 21 strömt durch den Stauzylinder 47 für geklärte Flüssigkeit, welcher von dem Solenoid 47a betätigt wird, das von dem Solenoid 22a gesteuerte Steuerventil 22 für geklärte Flüssigkeit und den Strömungssensor 32 zu einem Sammelpunkt für geklärte Flüssigkeit.

Konzentrierte Speisesuspension aus dem Querströmungs-Konzentrator 20 geht durch das Rückschlagventil 35 und das solenoidbetätigte Ummantelungs-Abschließungsventil 55 (wenn es angebracht ist) in die Leitung 28, wovon es zu dem Dreiweg-Konzentrat-Ableitungsventil 30, das von dem Solenoid 30a gesteuert wird, abgegeben wird. Das Ventil 30 hat Auslaßwege (a) und (b), die zu dem Speisesuspensionstank 27 bzw. zu einem Konzentrationssammelpunkt führen. In der Konzentrationsbetriebsart ist das Ventil 30 in der Position (a), so daß die konzentrierte Speisesuspension durch das Rückdruckventil 33 in den Tank 27 geht.

Ein Bypassventil 34 in der Bypassleitung 40 ist so eingestellt, daß es zusammen mit dem Einlaßdruckventil 37 die Strömungsrate durch den Querströmungs-Konzentrator 20 steuert. Der Speisesuspensionstank 27 hat einen Speisesuspensionseinlaß 53 und einen Wascheinlaß 52.

Gas wird, wie es erforderlich ist, durch die Leitung 23 eingeleitet, welche ein Gasdrucksteuerventil 24, ein Gasströmungsventil 25, ein durch das Solenoid 26a gesteuertes Gasstoppventil 26 und ein Rückschlagventil 51 aufweist.

Der Suspensionseinlaßdruck, der Auslaßdruck der konzentrierten Suspension und der Druck der geklärten Flüssigkeit werden durch die Ventile 37 bzw. 33 bzw. 22 gesteuert oder eingestellt. Während der Konzentrationsbetriebsart wird das Ventil 26 geschlossen, das Ventil 55 wird geöffnet, und das Ventil 30 wird auf den Weg (a) eingestellt. In dieser Ausführungsform der Erfindung wird der Druck in der Konzentratorummantelung 20 so eingestellt, daß Gas in den Filterporen innerhalb einer vorbestimmten Zeit bei Wiederaufnahme der Konzentrationsbetriebsart nach der Rückwäsche durch geklärte Flüssigkeit gefolgt von Gas entfernt wird.

Die aus dem Ventil 22 ausströmende Flüssigkeit wird durch den Strömungssensor 32 überwacht, und die abgefüllten Parameter werden als Eingangsgrößen für die programmierbare Steuer- bzw. Regeleinrichtung 31 verwendet. Die Steuer- bzw. Regeleinrichtung 31 vergleicht die aktuelle Strömungsrate der geklärten Flüssigkeit mit voreingestellten Werten der Strömungsrate und Zeit, um den Entladungszyklus einzuleiten.

In dieser Ausführungsform der Erfindung gibt es zwei gesonderte Kriterien zum Bestimmen der angemessenen Zeit, um den Konzentrator 20 zu entladen. Das erste Kriterium ist die Entladungsströmungsrate, und wenn sie einmal auf eine vorbestimmte und eingestellte Rate abgenommen hat, leitet die Steuer- bzw. Regeleinrichtung 31 einen Entladungszyklus ein. Das zweite Kriterium ist die Zeit, zu der die Steuer- bzw. Regeleinrichtung einen Entladungszyklus in festen Zeitintervallen einleitet. Das zweite Kriterium ist geeigneter für Speisesuspensionen, in denen die Flüssigkeitsströmungsrate nicht sehr schnell abfällt.

Um eine Entladung zu bewirken, stellt die programmierbare Steuer- bzw. Regeleinrichtung 31 das System auf die Entladungsbetriebsart ein, indem es die Solenoide 22a, 26a, 43a und 30a betätigt, welche ihrerseits das Ventil 22 schließen, das Ventil 26 öffnen, das Ventil 43 schließen und den Auslaßweg des Dreiweg-Konzentratableitungsventils 30 zum Weg (b) umschalten, so daß der nachfolgende Stau des variablen Volumens geklärter Flüssigkeit und das gasförmige Entladungsmedium wie auch das aus den Fasern vertriebene Material aus dem System entladen werden können.

Die Feststoffeentladung wird dann durch die programmierbare Steuer- bzw. Regeleinrichtung 31 eingeleitet, welche das Solenoid 26a zum Öffnen des Gasventils 26 und das Solenoid 47a des Stauzylinders 47 für geklärte Flüssigkeit betätigt, so daß der Flüssigkeitsgehalt jener Einrichtung unter Druck von Gas entladen wird, welches durch das Ventil 26 in die Hohlräume und über die Fasern in der umgekehrten Richtung zum normalen Betrieb zugeführt wird, so daß alle Poren gedehnt und irgendwelche Feststoffe, die innerhalb der Poren der Fasern steckengeblieben sind, verdrängt werden.

Nachdem der Stauzylinder 47 geleert worden ist, fährt die programmierbare Steuer- bzw. Regeleinrichtung 31 mit der Gasströmung durch das Ventil 26 und die Leitung 21 in die Hohlräume und durch die größeren Poren der Fasern zum Waschen von Konzentrat und Feststoffen aus den Fasern und dem Inneren der Ummantelung fort. Das Ventil 26 wird an dem Ende der Gasentladungszeit durch das Solenoid 26a geschlossen.

Um eine gleichförmigere Gasentladung durch die größeren Poren entlang der vollen Länge einer engen Faser zu erzielen, wird es bevorzugt, das Gas, nachdem der Stauzylinder 47 geleert worden ist, durch das Hohlraumrückschlagventil 46 und das Hohlraumstoppventil 43 (das durch die programmierbare Steuerbzw. Regeleinrichtung 31 durch Betätigen des Solenoids 43a geöffnet worden ist) zu entlüften. Die Steuer- bzw. Regeleinrichtung 31 schließt dann das Ummantelungsabschließungsventil 55 durch Betätigen des Solenoids 55a und das Speisestoppventil 41 durch Betätigen des Solenoids 41a, so daß sich der Gasdruck innerhalb der Ummantelung 27 auf den vollen Druck aufbaut, der durch den Gasdruckregulator 24 eingestellt ist. Das Ummantelungsabschließungsventil 55 wird dann während der vorbestimmten Gasentladungszeit geöffnet, indem die Steuer- bzw. Regeleinrichtung 31 das Solenoid 55a betätigt. An dem Ende der Entladungszykluszeit bringt die programmierbare Steuer- bzw. Regeleinrichtung 31 das System auf die Konzentrationsbetriebsart, wie oben beschrieben, zurück, ausgenommen, daß das Ventil 22 geschlossen gehalten wird, bis der Stauzylinder 47 mit geklärter Flüssigkeit gefüllt ist.

Für die Verarbeitung von einigen Speisesuspensionen, insbesondere bei hohen Speisedrücken, kann es wünschenswert sein, die Strömung der Speisesuspension während der Entladung zu beenden, in welchem Falle die Steuer- bzw. Regeleinrichtung 31 dahingehend programmiert ist, daß sie das Solenoid 41a so betätigt, daß das Ventil 41 am Beginn der Entladung geschlossen und das Ventil 41 am Ende der Entladung geöffnet wird. Dieses vermeidet eine Verdünnung des Konzentrats mit Speisesuspension und stellt sicher, daß die gedehnten Poren Zeit haben, sich in ihrer Größe wiederherzustellen, so daß auf diese Weise ein Eintritt von übergroßem Feststoff verhindert wird.

Bei einigen Speisesuspensionen kann es wünschenswert sein, die zurückgehaltene Spezies in fraktionierter Konzentratform zu sammeln. Es gibt eine Anzahl von Optionen, die in der Operationsbetriebsart des in Fig. 4 gezeigten Konzentratorsystems dazu verwendet werden können, eine solche Sammlung von zurückgehaltener Spezies effektiver und effizienter zu machen. Zum Beispiel ist es, weil sich einige zurückgehaltene Spezies schneller an der Membranoberfläche ansammeln als andere zurückgehaltene Spezies, möglich, einen Konzentratstrom in einer zurückgehaltenen Spezies gegenüber einer anderen in aufeinanderfolgenden Stufen anzureichern, und zwar mit dem zusätzlichen Vorteil der Ermöglichung einer größeren Gesamtflußrate. Um eine solche Anreicherung zu bewirken, kann an der Faseroberfläche konzentrierte zurückgehaltene Spezies zu unterschiedlichen Bestimmungen abgeleitet werden, wenn eine Charge von Speisesuspension verarbeitet wird, oder für ein gestuftes kontinuierliches System wird abgeleitetes Konzentratfluid in unterschiedlichen Behältern für jede Stufe gesammelt.

Nichtzurückweisbare Spezies, wie Salze, können von den zurückgehaltenen Spezies durch Bewirken eines Waschzyklus entfernt werden. In der Waschbetriebsart wird Speisesuspensionswasser aus dem Speisesuspensionseinlaß 53 abgeschaltet, und der Reinwassereinlaß 52 wird geöffnet, um die zurückgehaltene Spezies mit der gleichen Rate wie es die Entladungsströmungsrate der geklärten Flüssigkeit ist, zu spülen. Die Waschzeit wird aus der Verweilzeit oder der halben Lebensdauer des Systems unter Verwendung von Standardtechnik-Berechnungstechniken bestimmt.

Die Erfindung wird nun weiter durch Bezugnahme auf die folgenden Beispiele beschrieben, wovon die Beispiele 1 bis 5 unter Verwendung eines Konzentrators, wie er in Fig. 4 gezeigt ist, ausgeführt wurden, aber ohne ein Ummantelungsabschließungsventil 55, das Rückschlagventil 46 und das Stoppventil 43.

BEISPIEL 1:

Eine flüssige Speisesuspensions wurde dadurch gebildet, daß 281,9 g von frisch gefälltem feinem Calciumcarbonat zu 146,2 g von frisch gefälltem gelatinösem Aluminiumhydroxid in 78,3 l Wasser hinzugefügt wurden. Das Hydroxid ist viel kleiner in der Teilchengröße als das Carbonat, aber es verschmutzt viel schneller auf 0,2 um Hohlfasern von hydrophilisiertem Polypropylen. Auf diese Weise muß, um eine schnelle Wiedergewinnung des Konzentrats zu erhalten, das Hydroxid zuerst zurückgewiesen werden.

Die flüssige Speisesuspension wurde in einen Querströmungs- Konzentrator der oben beschriebenen Art, in welchem der Hohlfaserbereich 1 m² war, mit geklärter Flüssigkeit und Luft- Transmembran-Rückwaschen geschickt. Der Ummantelungs-Einlaßspeisesuspensionsdruck war 200 kPa und der Auslaßdruck wurde auf 100 kPa eingestellt. Die Strömung der geklärten Flüssigkeit wurde nicht gedrosselt. Das Transmembran-Rückwaschen mit geklärter Flüssigkeit und Luft wurde bei 500 kPA ausgeführt, als die Produktionsrate der geklärten Flüssigkeit unter 80 % ihres letzten regenerierten Werts fiel.

Anfänglich wurde der Konzentrator zweimal in der Sackstrekken-Betriebsart laufengelassen und fiel in der Produktivität schnell ab. Die Zeit, die es brauchte, daß die Produktionsrate der geklärten Flüssigkeit auf 80 % der anfänglichen Rate abfällt, wurde beide Male notiert. Der Feststoffe-Gehalt der Speisesuspension nahm zu, als geklärte Flüssigkeit und abgeleitete Feststoffe aus dem System entladen wurden, und der mittlere Feststoffegehalt, der sich ändernden Speisesuspension wurde aus den Analysen der abgeleiteten Feststoffe und den Volumina der geklärten Flüssigkeit berechnet.

Die Analyse der abgeleiteten Feststoffe für Aluminium und Calcium ermöglichte es, die selektive Zurückweisung des Aluminiums zu veranschlagen. Die frühe selektive Zurückweisung des schnell verschmutzenden Materials war entscheidend für die schnelle Konzentratwiedergewinnung.

Während Aluminium zurückgewiesen wurde, verlängerte sich die Zeit in Sekunden für 20 % Verschmutzungsabfall in der Entladungsrate, was weniger Oberflächenverschmutzung anzeigte. Diese Zeit ist definiert als "20 % Verschmutzungsindex" von praktischer Nützlichkeit, aber benötigt eine Korrektur, um einen gleichförmigen Feststoffegehalt der Speisesuspension zu jener Zeit vorzusehen. Die Speisesuspension-Feststoffekonzentration steigt kontinuierlich während der Klärungsbetriebsart des Konzentratorsystems, wenn geklärte Flüssigkeit schnell entladen wurde, und die Wirkung von diesem besteht darin, daß die Verschmutzungszeit verkürzt und der aluminiumselektiven Zurückweisungswirkung entgegengewirkt wird, welches die Verschmutzungszeit verlängert.

Eine angenäherte Korrektur wurde durch Multiplizieren des 20 % Verschmutzungsindexes mit dem Feststoffegehalt der durchschnittlichen Speisesuspension zu der Zeit ausgeführt. Auf diese Weise ist der korrigierte Verschmutzungsindex angenähert gleich dem 20 % Verschmutzungsindex bei einem Gramm/Liter Feststoffegehalt. Genaue Vergleiche werden am besten in der Konstantkonzentrations-(Wasch-)Betriebsart ausgeführt, wenn die Speisesuspension auf konstanter Konzentration gehalten wird.

Nachdem die Sackstrecken-Betriebsart-Tests vollendet waren, wurde das System auf den Querströmungs-Betrieb in der Betriebsart der Entladung von geklärter Flüssigkeit und Luft geändert. Wieder wurden die Ergebnisse der beiden Rückwäschen gemittelt und das Experiment wiederholt. Die experimentellen Ergebnisse, welche die Wirkung der selektiven Ableitung von schnell verschmutzenden Feststoffen auf die Verminderung der Verschmutzungsfrequenz und die Erhöhung der Gesamtpermeationsrate zeigen, sind in Tabelle I angegeben.

Die Querströmungs-Filtration mit Flüssigkeit und dann Luftentladungsbetriebsart zeigten dreifach die Rate der selektiven Aluminiumhydroxidzurückweisung als die Sackstrecken-Betriebsart, was die Überlegenheit der Querströmungs-Betriebsart gegenüber der ungerührte-Speisesuspensions-"Kerzen"- oder Sackstrecken-Betriebsart veranschaulicht. Die verbesserte Aluminiumhydroxidzurückweisungsrate verlängerte die korrigierten Zeiten zwischen Rückwäschen um 285 % gegenüber den korrigierten Zeiten für die Sackstrecken-Betriebsart der Operation.

Die restlichen 20,3 l des Konzentrats wurden analysiert. Der Konzentrator wurde gut gewaschen und luftgereinigt. Das restliche Konzentrat war 13 % im Aluminium abgereichert wegen der selektiven Zurückweisung in die abgeleiteten Fraktionen. Das zäh gehaltene Material in dem Konzentrator wurde leicht durch Salzsäure entfernt.

TABELLE 1 Wirkung der selektiven Ableitung von Feststoffen auf die Verminderung der Verschmutzungsfrequenz und Erhöhung der Gesamt-Geklärte-Flüssigkeit-Produktionsrate
Ausgangsmischung Sackstrecke erste Querströmung zweite Querströmung Rückstände Bemerkungen Speisesuspension Feststoffe Anstiege, wenn die Flüssigkeit den Wiederumlauf verläßt Abgeleitete Feststoffe Niedrigere Verhältnisse in den abgeleiteten Feststoffen zeigen Erfolg Abgeleitet Al-Zunahme Abgeleitete Feststoffe reich an Al, wie gewünscht Nichtkorrigierte Zeit (Sekunden) für 20% Produktionsabfall von geklärter Flüssigkeit (wie oben definiert) Verschmutzungsraten nehmen absolut ab Korrigierte Zeit (Sekunden g/l) für 20% Produktionsabfall von geklärter Flüssigkeit (wie oben definiert) Verschmutzungsraten nehmen sehr schnell ab, wenn sie auf der gleichen Feststoffbasis verglichen werden

BEISPIEL 2:

Stadtwasser wurde in einen Querströmungs-Konzentrator geschickt, enthaltend ein Bündel von 2500 hydrophoben Polypropylenfasern, von denen jede 500 mm lang und von 200 um Bohrung mit einer 200 um Wanddicke war. Die Fasern waren mit Isopropanol vorbenetzt worden. Der Einlaßspeisesuspensionsdruck war 60 kPa, und der Auslaßdruck war weniger als 2 kPa mit keinem meßbaren Rückdruck von geklärtem Wasser. Demgemäß war der mittlere Transmembrandruck 29 kPa.

Flüssigkeits- dann Luftentladung wurde bei 500 kPa während 6 Sekunden jede 2 Minuten ausgeführt. Nach wenigen Zyklen fiel die Flüssigkeitsentladungsrate von 480 Liter/Quadratmeter/ Stunde auf 100 Liter/Quadratmeter/Stunde aufgrund des Festsitzens von Luft in den größeren Poren der Fasern und des Widerstehens gegen den ziemlich niedrigen 20 kPa-Transmembrandruck. Weitere Entladung mit Luft führte zu einer scheinbar vollständigen Blockierung der Fasern durch die Luft.

In gesonderten Wiederholungen dieses Experiments wurde die Luftblockierung langsam geklärt durch:

(a) Anheben des mittleren Transmembrandrucks,

(b) Anheben der Speisesuspensionsströmungsrate,

(c) Untersättigen der Speisesuspension mit Luft bei den Konzentrator-Betriebsbedingungen,

(d) eine Kombination von (a) und (b), und

(e) eine Kombination von (a), (b) und (c).

Eine Wiedergewinnung der Entladungsflüssigkeitsströmungsrate wurde auch durch Herabsetzen der Oberflächenspannung erhalten.

Der Effekt der Temperatur auf die Speisesuspension war etwas kompliziert insofern, als niedrige Temperaturen die Gaslöslichkeit begünstigten und hohe Temperaturen die Gasdiffusion begünstigten. Diese Effekte hatten die Tendenz, bis nahe den Siedetemperaturen einander aufzuheben, wenn sehr schlechte Luftlöslichkeit sehr langsame Klärung gibt, und nur Drücke jenseits des Blasenpunkts gaben zufriedenstellende Ergebnisse.

BEISPIEL 3:

Beispiel 2 wurde wiederholt unter Verwendung eines Transmembrandrucks von 50 kPa und einer Querströmungsrate von 3600 Litern/Stunde bei 25ºC. Die hydrophoben Fasern blockierten schnell mit Luft, und die Permeationsrate fiel auf 75 Liter/Quadratmeter/Stunde.

Der Einlaßspeisesuspensionsdruck wurde dann von 60 kPa auf 65 kPa angehoben, was eine Flußrate von 113 Liter/Quadratmeter/ Stunde gab, welche über eine 10 Minuten-Testperiode stabil blieb.

Tabelle 11 zeigt die Ergebnisse, die durch Anheben des Speisesuspensionsdrucks in Schritten von 85 kPa auf 322 kPa erhalten wurden:

TABELLE 11 Wirkung des Erhöhens des Speisesuspensionsdrucks zum Blasenpunkt auf die Entladungsrate von geklärter Flüssigkeit
Speisesuspensionsdruck Entladungsrate von geklärter Flüssigkeit vergangene Zeit anfänglich endgültig (*) Blasenpunkt; beachte die erste Evidenz der Blockierungsauflösung, nachdem der Blasenpunkt überschritten ist.

Die Speisesuspension wurde dann durch Hinzufügen von 0,02 Gew.-%/V. von Natriumdodecylbenzolsulfonat in Lösung modifiziert, um die Entfernung der Luftblockierungen zu unterstützen. Die bei verschiedenen Einlaßdrucken erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle III gezeigt:

TABELLE III Verwendung von Tensid zum Entfernen von Luftblockierungen
Speisesuspensionsdruck Entladungsrate von geklärter Flüssigkeit vergangene Zeit anfänglich endgültig stabil zurück zum vollen Benetzen

Aus den obigen Ergebnissen ist zu beachten, daß die hydrophoben Fasern anfänglich sehr schnell bei der Flüssigkeits-/Gasentladung blockierten. Die Anwendung von Speisesuspensions- Transmembrandruck gab einige Zunahme in der Rate, aber nicht mehr (aktuell weniger in einigen Fällen), als für den größeren Hydraulikdruck auf die gleichen wenigen offenen Poren erwartet. Die Permeationsraten hatten die Tendenz, langsam abzufallen, was auf eine Faserporenkompression oder Verschmutzung, überwiegend irgendwelche langsame Luftdiffusion aus den Poren, hindeutet.

Am Blasenpunkt war eine scharfe Zunahme in der Produktionsrate von geklärter Flüssigkeit, welche dann langsam aber stetig an stieg. Es konnte weggehende Luft in der geklärten Flüssigkeit gesehen werden.

Eine Stoßladung von Benetzungsmittel, die zu der Speisesuspension hinzugefügt wurde, hatte eine dramatische Wirkung auf die Produktionsrate der geklärten Flüssigkeit. Wie erwartet, wurde es als besser gefunden, einen konzentrierten Propfen von Benetzungsmittel anzuwenden als die gleiche Menge in verdünnter Lösung.

Die Ergebnisse zeigen an, daß hydrophobe Fasern am besten permanent hydrophil mittels einer unlösbaren hydrophilen Beschichtung gemacht werden, wenn Flüssigkeits- und Luftentladung verwendet werden sollen.

Gewiß bleibt dieses für die kleineren Poren, welche am besten voll von Flüssigkeit gehalten werden und mit Gas blockiert werden können, wenn sie in ihrem an sich hydrophobem Zustand gelassen werden. In dem gasblockierten Zustand sind sie schwieriger durch Erhöhen des Speisedrucks wiederzubenetzen als die größeren Poren, von denen einige mittels Gas bei jeder Gasrückwäsche freigemacht werden, da der Gasrückwaschdruck ihren Blasenpunkt übersteigt, aber schnell freigegeben werden, wenn der Speisesuspensionsdruck den Blasenpunkt übersteigt. Poren mit Blasenpunkten zwischen diesen beiden Drücken sind am schwierigsten benetzt zu halten.

Wenn hydrophobe Fasern in der Querströmungs-Betriebsart verwendet werden, kann ein kleiner Propfen von geeignetem Tensid auf die Speisesuspension angewandt werden. In dem Fall von Kaliumoleattensid würde dieses sicher dadurch eliminiert, daß verdünnte Calciumsalze in dem Speisesupspensionstank ein unlösliches Calciumoleat bilden, welches durch die Fasern zurückgewiesen wird.

Wenn die Tensidhinzufügung nicht akzeptabel ist, sollte die Temperatur in den Fasern abgesenkt werden, und die Speisesuspension sollte bei dem bei der Temperatur höchsten zulässigen Transmembrandruck angewandt werden. Das Konzentrationssystem wird dann bei jenem Druck laufengelassen, bis die Klarflüssigkeitsproduktionsrate nicht länger aufgrund der Entfernung von Luftblockierungen zunimmt.

Beide obigen Behandlungen müssen wiederholt werden, wenn Gasblockierung wiederkehrt. Bei biologischen Substanzen in der Speisesuspension, wie Zucker, Saft, Milch, Stärkeabfall und Brauereiabfall werden die Fasern schnell hydrophil aufgrund der Absorption von hydrophilen Substanzen, und die obigen Mittel werden gewöhnlich nur für die ersten wenigen Stunden der Benutzung benötigt. Die hydrophilen Substanzen werden oft durch chemische Reinigungsvorgänge entfernt, so daß die obigen Behandlungen wiederholt werden müssen.

BEISPIEL 4:

Eine 50-Liter-Probe von hydrolisierter Weizenstärke wurde durch ein 50-Mikron-Sieb filtriert, und die Fettsäuren wurden dekantiert, so daß sich eine trübe Suspension ergab. Diese wurde durch die Vorrichtung der Fig. 4 unter Verwendung eines Polypropylen-Hohlfaserkonzentrators unter Benutzung des Abzweigungswegs des Ableitungsventils 30 und ohne die Ventile 55, 46 und 53 hindurchgeschickt. Die Fasern wurden vorher mit einer Tensidlösung benetzt, durchgepumpt unter Druck, um ein schnelles Benetzen zu geben, gefolgt durch eine Wasserspülung. Der Speisesuspensionsdruck war 200 kPa bei einem Rückdruck von 160 kPa und einer Produktionsrate von geklärter Flüssigkeit von 58 L/Stunde, welche nach 24 Minuten auf 31 L/Stunde abfiel.

Die Fasern wurden dann durch das kleine Volumen von geklärter Flüssigkeit in der Leitung für die geklärte Flüssigkeit, welches das Gesamtfaserporenvolumen überstieg, in einer Stoßwaschung, angetrieben durch plötzlich angewandte Luft bei 500 kPa rückgewaschen. Die Luft folgte dann für 10 Sekunden. Es hatte sich gezeigt, daß sich die Faserporen leicht bei 400 kPa strecken und daß sie sich gut bei 500 kPa strecken.

Auf einmal kehrte die Produktionsrate von geklärter Flüssigkeit zu den ursprünglichen 58 L/Stunde zurück. Über eine weitere Periode von 15 Minuten fiel die Rate der Produktion von geklärter Flüssigkeit wieder auf 31 L/Stunde. Der Waschzyklus wurde wiederholt, um die Rate wieder auf die ursprünglichen 58 L/Stunde zurückzubringen. Der gesamte Zyklus wurde wieder wiederholt, um eine Reproduktion von Fig. 3 zu ergeben.

Bei dieser schwierigen Suspension waren die konzentrierten Feststoffe schnell entfernt, um ein klebriges Konzentrat und eine klare hellbraune geklärte Flüssigkeit zu ergeben. Die Verfahren der Erfindung arbeiteten gut. Insbesondere wurde die Notwendigkeit des Gases, an der Faseroberfläche zu expandieren und den Oberflächenkuchen des Konzentrats zu reinigen, mittels Untersuchung durch die transparente Ummantelung des Konzentrators bestätigt.

BEISPIEL 5:

Ein Konzentrator, der aus hydrophoben Verbund-Polypropylenhohlfasern hergestellt war, welche Poren besaßen, die mit einem hydrophilen quervernetzten Polyamid ausgekleidet waren, wurde dazu benutzt, Abfalleimucin zu konzentrieren. Der Konzentrator hatte eine transparente Ummantelung. Bei 100 kPa mittlerem Speisesuspensionsdruck war die anfängliche Rate von geklärter Flüssigkeit 20 L/Stunde, aber diese fiel in 20 Minuten auf 12 L/Stunde.

Es konnte gesehen werden, daß dickes Mucin die Fasern beschichtet, und es schien, daß die Oberflächengelschicht die Raten beschränkte. Ein Test dieser Hypothese wurde durch rückströmende Luft allein bei 500 kPa ausgeführt. Dieses gab visuelle Evidenz der Entfernung der Oberflächenkonzentratansammlung, aber die Klarflüssigkeitsproduktionsrate stieg nur auf 15 L/Stunde.

Eine unter Druck gesetzte umgekehrte Strömung mit geklärter Flüssigkeit bei einem porenstreckenden 500 kPa für nur 5 Sekunden, um das Porenvolumen innerhalb der Poren zu verdrängen, brachte die Rate auf die ursprünglichen 20 L/Stunde zurück. Es wurde gefunden, daß eine erste Waschung mit geklärter Flüssigkeit während 5 Sekunden, dann eine 3-Sekunden-Luftwaschung, wenn beide bei einem porenstreckenden 500 kPa ausgeführt waren, die Wiedergewinnung des Mucin bei der gleichen Rate erlaubte, selbst wenn dreifach höhere Konzentrationen von Mucin verwendet wurden.

Demgemäß ist ersichtlich, daß die porenstreckende Umkehrwaschung mit geklärter Flüssigkeit in allen Poren bei der Entfernung von Material innerhalb der Poren wirksam ist, aber Oberflächenkonzentrat nicht merklich entfernt. Die Wirkung des Gases ist am vorteilhaftesten zur Entfernung von Oberflächenkonzentraten, welche gelbeschränkende Schichten bilden. Die gemeinsame Wirkung ist wesentlich.

BEISPIEL 6:

Vergleichsfilterläufe unter Verwendung von Eisenhydroxid als ein Speisematerial wurden mit einem Konzentrator ausgeführt, wie in Fig. 4 gezeigt, und mit einem, der nicht die Ventile 43, 46 und 55 hat. Es wurde gefunden, daß die Rückwaschung, die in dem ersteren erzielt wurde (indem zuerst die Hohlräume bei der abgeschlossenen Ummantelung unter Druck gesetzt wurden und dann der Druck freigegeben wurde), das Faserbündel mit der Hälfte der Zyklen reinigte, die für den modifizierten Konzentrator erforderlich waren.

BEISPIEL 7:

Beispiel 6 wurde wiederholt unter Verwendung von Vanilleextrakt als das Speisematerial, und ähnliche Ergebnisse wurden erhalten.

BEISPIEL 8:

Eine Speisesuspension wurde mit 2,5 Gramm/Liter Bentonit und 2,5 Gramm/Liter Diatomeenerde bei 43ºC gebildet. Das Beschikkungsgut wurde in einem Hohlfaser-Querströmungs-Konzentrator, wie oben beschrieben, entsprechend dem System der Fig. 4 unter Verwendung einer gepulsten Rückwäsche von geklärter Flüssigkeit von dem Stauzylinder 47, die nur gleich dem Porenvolumen war, behandelt. Eine gleichförmige Gasentladung wurde während 4 Sekunden jede 10 Minuten bewirkt.

Der Konzentrator ließ anfänglich Leitungswasser mit 800 Liter/Stunde durch. Die Bentonit-/Diatomeenerdesuspension stabilisierte bei einem mittleren Spitzenfluß von 576 Liter/Stunde mit einem mittleren Transmembrandruck von 150 kPa, wie in Figur 5 gezeigt ist.

Die Vorrichtung wurde dann durchgewaschen, indem die zurückgeblasenen Feststoffe zu einem Kollektor abgeleitet wurden, während das Beschickungsgut auf gefiltertes Leitungswasser umgeschaltet wurde. Die Feststoffe wurden vollständig ausgewaschen, und der Leitungswasserfluß kehrte auf den anfänglichen Liter/Stunde-Fluß zurück. Demgemäß ist das Rückwaschsystem und die Ausbildung der Vorrichtung der Fig. 4 vollständig zufriedenstellend für diese anspruchsvolle Verwendung.

Im Gegensatz zeigt Fig. 6 den niedrigeren Gleichgewichtsspitzenfluß, der im Mittel 466 (gegen die früheren 576) Liter- Stunde ist, unter den gleichen Speise- und Temperaturbedingungen, aber bei Rückwaschen jede 10 Minuten mit einem Liter Permeat, aber kein Gas, pro Quadratmeter Patrone. Diese grössere Permeatverwendung reduziert weiter den Ausstoß um 6 Liter/Stunde. Demgemäß ist das kombinierte gepulste Permeat/Gasimpulssystem der Erfindung dem Rückwaschen mit Permeat allein in bekannter Weise weit überlegen. Die niedrigere Entfernung von Oberflächenverschmutzung durch Permeatrückwaschen allein wird durch die Tatsache gezeigt, daß sich die Patrone nicht vollständig durch die Verwendung von Permeat allein reinigte, wenn die Speisung auf gefiltertes Leitungswasser umgeschaltet wurde. Selbst langer Betrieb gab nur eine teilweise Wiedergewinnung des ursprünglichen Wasserflusses auf 787 Liter /Stunde von den anfänglichen 800 Liter/Stunde. Dieses kontrastiert mit der vollständigen Wiedergewinnung der Permeationsrate, die oben angegeben ist, wenn das Waschen der verschmutzten Fasern gemäß der Erfindung ausgeführt wurde.


Anspruch[de]

1. Verfahren zum Konzentrieren der Feststoffe einer flüssigen Suspension, worin die flüssige Suspension auf die äußere Oberfläche von elastischen, mikroporösen, hohlen Fasern angewandt wird, die Poren haben, welche im Bereich von 0,1 bis 10 Mikronen Durchmesser sind, wobei die Fasern innerhalb einer Ummantelung oder eines Gehäuses enthalten sind, wodurch:

(a) etwas von der flüssigen Suspension durch die Wänder der Fasern hindurchgeht, um als geklärte Flüssigkeit aus den Faserhohlräumen abgezogen zu werden, wobei wenigstens etwas von den Feststoffen auf oder in den Fasern zurückgehalten oder in anderer Weise innerhalb der Ummantelung zurückgehalten wird, wobei die nichtzurückgehaltenen Feststoffe mit dem Rest der Flüssigkeit aus der Ummantelung entfernt werden,

und worin die Fasern periodisch einem Gasrückwaschschritt ausgesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern an ihren Enden befestigt sind, daß die zurückgehaltenen Feststoffe aus der Ummantelung entfernt werden, mittels Anwendung durch die Faserhohlräume:

(a) einer Flüssigkeit, die bei einem gleichbleibenden hohen Druck unter Druck gesetzt ist, welche durch im wesentlichen alle Poren hindurchgeht, wodurch im wesentlichen alle Poren gestreckt werden, so daß irgendwelche Zurückgehaltenen Feststoffe ausgewaschen werden;

gefolgt von

(b) einem unter Druck gesetzten Gas, welches durch die größeren Poren hindurchgeht, wobei das unter Druck gesetzte Gas bei einem Druck und während einer Zeit angewandt wird, die ausreichend sind, jene Poren zu strecken, um irgendwelche Feststoffe, die in jenen Poren zurückgehalten sind, zu vertreiben und die äußeren Wände der Fasern und das Innere der Ummantelung zu waschen, um alle Feststoffe aus der Ummantelung zu einer äußeren Sammelstelle zu entfernen,

daß die Wiederaufnahme der Strömung von Speisesuspension durch die Fasern danach während genügend Zeit verzögert wird, um es den gedehnten Poren zu ermöglichen, ihre ursprüngliche Größe wiederzuerlangen und dadurch sicherzustellen, daß übergroße Teilchen aus der Speisesuspension nicht in der Lage sind, in oder durch die Poren zu gehen, und

daß die Schritte des Verfahrens als ein kontinuierlicher Prozeß unter Verwendung wiederholter Zyklen von Feststoffe- Zurückhaltung und Feststoffe-Entladung ausgeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anwendung des unter Druck gesetzten Gases die folgenden Schritte umfaßt:

(a) anfängliches Anwenden des Gases bei einem Druck unter dem Blasenpunkt der Wände der Fasern, so daß irgendwelche Flüssigkeit aus den Faserhohlräumen verdrängt wird,

(b) Abschließen der Ummantelung und der äußeren Oberflächen der Fasern mit einer Flüssigkeit,

(c) erhöhen des Drucks des Gases über den Blasenpunkt der Wände der Fasern, und

(d) auflösen des Flüssigkeitsabschlußes, um es dem eingefangenen Gas zu ermöglichen, im wesentlichen gleichförmig durch die Faserwände zu entkommen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit, welche das Abschließen der Ummantelung vorsieht, Speiseflüssigkeit ist.

4. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoff- Entladungsschritt von einem Benetzungsmittel-Hinzufügungsschritt gefolgt wird.

5. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoffe- Entladungsschritt von der Wiederaufnahme der Speisung bei genügendem Druck, um die Gasblase, die in den Poren der Fasern enthalten ist, zu schrumpfen, gefolgt wird, so daß der Durchgang der Blasen aus den Poren unterstützt und genügend Löslichkeit des Gases in der Speise- und/oder geklärten Flüssigkeit aufrecht erhalten wird.

6. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet. daß die Wiederaufnahme der Strömung von Speisesuspension dadurch verzögert wird, daß das Gas bei einem Druck angewandt wird, der höher als derjenige der Speisesuspension ist, und daß es ermöglicht wird, daß der Druck des Gases unter den Speisedruck mit einer Rate fällt, welcher es den Poren der Fasern ermöglicht, ihre ursprüngliche Größe wiederzugewinnen, bevor die Strömung der Speisung wiederaufgenommen wird.

7. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömung von behandelter Speisesuspension aus der Ummantelung durch eine Ventileinrichtung so gesteuert wird, daß ein Rückdruck auf die Speisung angewandt wird.

8. Konzentrator zum Konzentrieren der feinen Feststoffe einer flüssigen Speisesuspension und besitzend einen Betriebszyklus, der einen Konzentrationsteil des Zyklus aufweist, in welchem in der Speisesuspension vorhandene Feststoffe konzentriert werden, und einen Reinigungsteil des Zyklus, in welchem die Zufuhr der Speisesuspension zu dem Konzentrator unterbrochen ist, wobei der Konzentrator folgendes umfaßt:

(i) eine Ummantelung (11);

(ii) eine Mehrzahl von elastischen, hohlen, mikroporösen Polymerfasern, die Poren haben, welche im Bereich von 0,1 bis 10 Mikron im Durchmesser liegen, und die an ihren Enden innerhalb der Ummantelung (11) befestigt sind;

(iii) eine Einrichtung (15) zum Zuführen von unter Druck gesetzter Speisesuspension zu der Außenseite der Fasern (12) während des Konzentrationsteils des Betriebszyklus;

(iv) einer Einrichtung (16) zum Abziehen von geklärter Flüssigkeit aus den Faserhohlräumen während des Konzentrationsteils des Betriebszyklus;

(v) einer Einrichtung (18) zum Anwenden von Flüssigkeit, gefolgt von Gas unter Druck auf die Faserhohlräume während des Reinigungsteils des Betriebszyklus; und

(vi) eine programmierbare Steuer- bzw. Regeleinrichtung (31) zum Steuern bzw. Regeln der Zufuhr zunächst von Flüssigkeit und dann von Gas der Reihe nach zu den Faserhohlräumen während des Reinigungsteils des Betriebszyklus, so daß dadurch eine Trans-Membran- Reinigung der Fasern (12) bewirkt wird, wobei der Druck der Flüssigkeit genügend ist, um im wesentlichen alle Poren der Fasern (12) zu strecken, und der Druck des Gases genügend ist, um sicherzustellen, daß das Gas durch die größeren Poren der Fasern (12) hindurchgeht, wobei das Gas während einer Zeit zugeführt wird, die ausreicht, um irgendwelche Feststoffe, die in den größeren Poren zurückgehalten sind, darin zu vertreiben und die äußeren Wände der Fasern (12) und das Innere der Ummantelung (11) zu waschen, um alle Feststoffe aus der Ummantelung (11) zu einer äußeren Sammelstelle zu entfernen.

9. Konzentrator nach Anspruch 8 und weiter umfassend eine Einrichtung (15, 17) zum Abschließen der realtiv inkompressiblen Speisesuspension in der Ummantelung (11) nach dem Verdrängen von Flüssigkeit aus den Faserhohlräumen durch unter Druck gesetztes Gas, so daß das Gas in den Hohlräumen bei einem Druck oberhalb des Blasenpunkts der Faserwände eingefangen werden kann, und eine Einrichtung zum Ermöglichen des plötzlichen Freigebens des Gases im wesentlichen gleichförmig durch die Faserwände.







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