Nur ein Loop pro Modul

Die Konzeption des Tangential Integrated System (T.I.S.) besteht in der Integration eines Filtrationsloops innerhalb eines Moduls und dessen gleichzeitiger Verbindung mit einer Zirkulationspumpe. Für die variable Gestaltung der Filterflächen ist ein breites Spektrum an Membranen verfügbar. Die Membranen befinden sich in einem Gehäuse, auf dem die Zirkulationspumpe montiert ist. Die ganze Einheit ist vertikal auf einer Bodenplatte befestigt, die gleichzeitig auch den Produkteinlass und Retentatausgang aufnimmt. Der Retentatstrom wird im inneren Membrankreis nach oben gesaugt, über die Pumpe umgelenkt und über den äußeren Membrankreis nach unten gedrückt (Abb.).

Das zu behandelnde Medium wird unter Druck durch den Produkteinlass in der Bodenplatte in das T.I.S. befördert. Durch die Wirkung der integrierten Zirkulationspumpe erfolgt die turbulente Überströmung der Membranoberfläche. Während dieses Prozesses wird das zu behandelnde Medium in zwei Flüssigkeitsströme getrennt, das Permeat (Filtrat) und das Retentat (Konzentrat, das die abgetrennten Stoffe beinhaltet).

Damit entspricht ein T.I.S. einem Filtrationsloop für die Crossflow-Filtration im klassischen Sinne. Der Platzbedarf ist extrem niedrig, da die Grundplatte lediglich die Abmessungen von 22 cm x 22 cm hat. Bei einer möglichen Filterfläche von 12,2 m² pro T.I.S. bedeutet das einen Platzbedarf von nur 1/20 m².

Ein klassischer Filtrationsloop für die Crossflow-Filtration besteht aus zwei in Reihe geschalteten Filtrationsmodulen, einer Zirkulationspumpe, der Verrohrung und einem Gestell. Der Platzbedarf, das Totvolumen und der Druckverlust sind relativ hoch. Ein T.I.S. umfasst hingegen nur ein Filtrationsmodul mit Zirkulationspumpe, eine Grundplatte und einen kompletten, internen Filtrationsloop im Modul durch Ansaugen der Flüssigkeit über die Membranen im Inneren und Ausschleusung über den äußeren Membrankreis.

Da die Verrohrung für die Zirkulation entfällt, lassen sich die hydraulischen Bedingungen im System besonders vorteilhaft gestalten. Der Druckverlust ist vernachlässigbar. Der Energiebedarf zur Erzeugung der turbulenten Strömung ist außerordentlich gering und liegt je nach verwendeter Pumpe bei 1,5 bis 4 kW.

Die Reihenschaltung mehrerer T.I.S. ist problemlos durch die Verbindung von Retentatausgang und Produkteingang möglich. Die parallele Betriebsweise ist ebenfalls wählbar.

Weitere Vorteile des Systems sind:

• die besonders gute Relation von Filterfläche zu Platzbedarf: 252 m² Filterfläche benötigen eine Stellfläche von 1 m²

• die Verfügbarkeit eines breiten Spektrums von Membranen für die variable Gestaltung der Filterflächen im Bereich von 2,2 bis 12,2 m²

• die Verfügbarkeit eines breiten Spektrums von Membranen in den Trenngrenzenbereichen der Mikro- und Ultrafiltration

• die Möglichkeit der Erweiterung der Filterfläche durch Kombination mehrerer T.I.S.

• die Reinigbarkeit des Systems durch Gegenstrom (mechanische Reinigung)

• auch chemische Reinigungsmittel wie Säuren oder Laugen sind einsetzbar

• bei viskosen Medien kann ein Absauger für das Konzentrat verwendet werden.

Das T.I.S. kommt vor allem auf dem Gebiet des Umweltschutzes zum Einsatz. Generell ist es jedoch aufgrund der Vielfalt an verfügbaren Membranen (Tabelle) für die unterschiedlichsten Filtrations-, Separations- bzw. Konzentrationsaufgaben in der chemischen Prozesstechnik, Biotechnologie, Lebensmittelindustrie sowie der Wasser- und Abwasserbehandlung einsetzbar. Referenzen gibt es auf folgenden Gebieten: Aufbereitung von Abwasser aus der Spiegelherstellung, der CD-Produktion, der Herstellung elektronischer Bauteile, der Aufbereitung bzw. dem Recycling von Entfettungs- und Spülbädern, der Klarfiltration von Wein und der Aufbereitung von Prozesswasser in der chemischen Industrie.

E cav 203