DE19827473C1 - Verbesserte Crossflow-Filterkassetten - Google Patents
Verbesserte Crossflow-FilterkassettenInfo
- Publication number
- DE19827473C1 DE19827473C1 DE19827473A DE19827473A DE19827473C1 DE 19827473 C1 DE19827473 C1 DE 19827473C1 DE 19827473 A DE19827473 A DE 19827473A DE 19827473 A DE19827473 A DE 19827473A DE 19827473 C1 DE19827473 C1 DE 19827473C1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- retentate
- openings
- channels
- fluid
- open
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000012465 retentate Substances 0.000 claims abstract description 54
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 34
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 31
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 42
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims description 22
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 12
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 6
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 2
- 238000009295 crossflow filtration Methods 0.000 abstract description 12
- 238000001914 filtration Methods 0.000 abstract description 11
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 abstract 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 6
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 4
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 235000013405 beer Nutrition 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 2
- 239000012460 protein solution Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102000009027 Albumins Human genes 0.000 description 1
- 108010088751 Albumins Proteins 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 1
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 235000013361 beverage Nutrition 0.000 description 1
- 238000011025 cassette filtration process Methods 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- 210000003850 cellular structure Anatomy 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 238000011082 depyrogenation Methods 0.000 description 1
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000035622 drinking Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 235000011389 fruit/vegetable juice Nutrition 0.000 description 1
- 238000010353 genetic engineering Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 239000008267 milk Substances 0.000 description 1
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 description 1
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 1
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
- B01D63/08—Flat membrane modules
- B01D63/082—Flat membrane modules comprising a stack of flat membranes
- B01D63/084—Flat membrane modules comprising a stack of flat membranes at least one flow duct intersecting the membranes
Description
Die Erfindung betrifft verbesserte Crossflow-Filterkassetten, welche zwischen
Einspannplatten angeordnet in Crossflow-Filtrationsanlagen betrieben werden.
Mit den erfindungsgemäßen, verbesserten Crossflow-Filterkassetten können Fluide wie
Flüssigkeiten, Emulsionen, Suspensionen, Lebensmittel und Getränke, wie Bier,
Bierwürze, Wein, Saft, Wasser, Mineralwasser und Milch, Trink-, Brauch- und
Abwasser, Lösungen im Pharma-, Medizin-, Kosmetik-, Chemie-, Biotechnologie-,
Gentechnik-, Elektronik-, Umweltschutz- und Laborbereich filtriert werden. Sie können
zur Stofftrennung, zur Entpyrogenisierung und Sterilisierung von Lösungen und zur
Abtrennung von Schadstoffen aus Fluiden, für die Filtration und Aufkonzentrierung
biologischer Lösungen, für die Abtrennung von Mikroorganismen, wie Bakterien, Hefen,
Viren und von Zellbestandteilen, für die Entsalzung von Proteinlösungen und anderen
biologischen Medien, für die Stofftrennung von Ionen, Makromolekülen und
Biomolekülen verwendet werden.
Die Crossflow-Filtration wird mit Kassetten-Filtrationsanlagen durchgeführt, in denen
mindestens eine Filterkassette, in der Regel aber mehrere Filterkassetten hintereinander
als Stapel angeordnet sind. Die Filterkassetten sind dabei zwischen Einspannplatten in
ihren peripheren Randbereichen fluiddicht eingepreßt. Dabei sind die Einspannplatten als
An- und/oder Abströmplatten mit entsprechenden Verteilern und Anschlüssen an die
Kanäle für Fluidzulauf, Retentatablauf und Filtratablauf ausgebildet (WO 96/28240, EP-
PS 0 345 209). Wenn es sich bei den Dichtungsmassen des peripheren Randbereichs um
harte Dichtungsmassen, beispielsweise um solche aus Polypropylen, handelt, werden die
Filterkassetten unter Verwendung elastischer Flachdichtungen untereinander oder
gegenüber den Einspannplatten fluiddicht eingespannt. Bei dauerelastischen
Dichtungsmassen, beispielsweise aus Silikon, wird die fluiddichte Einspannung ohne
zusätzliche Dichtungen erreicht. Bei der Crossflow-Filtration wird das zu filtrierende
Fluid über die Anströmplatte und entsprechende Kanäle in Überströmspalte der
Filterkassetten für zu filtrierendes Fluid gedrückt. Es überströmt die Membranfläche und
wird als Retentat abgeführt. Ein Teil permeiert durch die Membran hindurch und wird
gesammelt und über entsprechende Kanäle und die Abströmplatte als Filtrat aus der
Anlage abgeführt. Über Pumpen und Ventile werden die Fluidflüsse und -drücke
geregelt. Für einen optimalen Betrieb derartiger Crossflow-Filtrationsanlagen müssen die
Pumpenleistungen zur Realisierung der Überströmung des zu filtrierenden
Fluids/Retentats auf die Konfiguration der Filterkassetten, insbesondere auf die Höhe der
Überströmspalte für zu filtrierendes Fluid abgestimmt sein. Andernfalls werden die für
eine effektive Filtration erforderlichen Überströmungsgeschwindigkeiten und
Transmembrandrücke nicht erreicht, bzw überschritten
Crossflow-Filterkassetten sind bekannt und werden beispielsweise in der US-PS 47 15
955 und der DE-PS 34 41 249 beschrieben. Die Filterkassetten sind aus einer Vielzahl
benachbarter Filterzellen aufgebaut, die aus alternierend angeordneten, flächigen
Zuschnitten von mindestens einem Retentatabstandshalter zur Ausbildung eines
Überströmspalts für zu filtrierendes Fluid, einer ersten Membran, einem
Filtratabstandshalter zur Ausbildung eines Filtratsammelspalts und einer zweiten
Membran bestehen. Die Zuschnitte verfügen in der Regel in ihren Randbereichen über
Zugänge zu den Durchbrechungen zur Ausbildung von vorzugsweise senkrecht zur
Fläche der Zuschnitte verlaufenden Kanälen für Fluidzulauf, Retentatablauf und
Filtratablauf. Dabei sind jene Durchbrechungen der Abstandshalter, die zu den Kanälen
hin geschlossen zu halten sind, in ihren peripheren Randbereichen von einer über die
Ebene der Abstandshalter geringfügig überstehenden Dichtungsmasse fluiddicht
eingefaßt. Die übrigen Durchbrechungen der Abstandshalter, die mit den Kanälen in
kommunizierender Verbindung stehen, sind von keiner Dichtungsmasse eingefaßt,
sondern offen. Zum Schutz der Membranen vor mechanischen Beschädigungen, die
insbesondere im Übergangsbereich der Dichtungsmassen eintreten und durch zu starkes
An- oder Eindrücken der Membranen an oder in die Abstandshalter verursacht werden,
verwendet man textilverstärkte Membranen, bei denen eine oder beide Membranflächen
von der textilen Verstärkung, beispielsweise von einem Faservlies, bedeckt sind.
Nachteilig ist, daß derartige textilverstärkte Membranen gegenüber unverstärkten
Membranen einen reduzierten Durchfluß für das Filtrat und damit eine geringere
Filtrationsleistung aufweisen. Alternativ schlägt die DE-PS 34 41 249 einen zusätzlichen
Einbau von Schutzringmasken und Schutzrahmen zwischen den Zuschnitten vor. Neben
dem dadurch erreichten Schutz der unverstärkten Membranen vor mechanischer
Beschädigung werden gleichzeitig die Überströmspalte für zu filtrierendes Fluid in ihrer
Höhe vergrößert (sogenannte Weitspaltmodule). Über die Dicke der Schutzringmasken
und Schutzrahmen kann die Höhe der Überströmspalte in gewissen Grenzen eingestellt
werden. Das ist zwar mit einer Reihe von Vorteilen verbunden, wie gute
Partikelgängigkeit, Einsatz einer breiten Palette von Abstandshaltern unterschiedlicher
Stärken, insbesonderer grober Gewebe, geringe mechanische Beanspruchung der
Membranen und Möglichkeit der Filtration viskoser Medien, weist aber auch den
Nachteil auf, daß durch die erweiterten Überströmspalte die für eine optimale Filtration
erforderlichen Überströmungsgeschwindigkeiten des zu filtrierenden Fluids über die
Membranflächen hinweg nur durch hohe Pumpenleistungen zu erreichen sind. Anlagen,
die mit derartigen Filterkassetten ausgerüstet sind, erfordern einen hohen
Energieaufwand. Sie sind außerdem nicht mit optimaler Leistung in Anlagen betreibbar,
die mit geringer Pumpenleistungen ausgelegt sind.
Die Verwendung von Filterkassetten mit von vornherein geringer Spalthöhe, das heißt
von Filterkassetten, die keine durch zum Beispiel Schutzringmasken und Schutzrahmen
erweiterten Überströmspalte aufweisen (sogenannte Engspaltmodule), haben zwar den
Vorteil, daß bereits hohe Überströmungsgeschwindigkeiten bei niedrigeren
Pumpenleistungen erreicht werden, sie ist aber mit den Nachteilen einer Beschränkung
auf den Einsatz dünner Abstandshalter bei hoher mechanischer Beanspruchung der
Membranen und verminderter freier Membranfläche, die für die Filtration zur Verfügung
steht, verbunden. Durch die Verwendung feiner Gewebe als Abstandshalter ist nämlich
die Anzahl der nicht filtrierenden Auflagepunkte der Membran auf den Gewebefäden
erhöht im Vergleich zu dicken, groben Geweben oder zu Filterkassetten mit eingebauten
Schutzringmasken und Schutzrahmen. Außerdem weisen derartige Filterkassetten eine
geringe Partikelgängigkeit und schlechte Filtrierbarkeit für viskose Medien auf.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, verbesserte Crossflow-Filterkassetten
bereit zu stellen, die in Crossflow-Filtrationsanlagen mit unterschiedlichen
Pumpenleistungen betrieben werden können. Eine weitere Aufgabe der Erfindung
besteht darin, verbesserte Crossflow-Filterkassetten bereit zu stellen, die trotz der
Ausstattung mit unverstärkten Membranen als Engspaltmodule betreibbar sind.
Die Aufgabe wird durch die im Kennzeichen der unabhängigen Ansprüche angegebenen
Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale
der Unteransprüche definiert.
Die erfindungsgemäßen Crossflow-Filterkassetten zeichnen sich dadurch aus, daß sie
über mindestens einen Retentatabstandshalter verfügen, bei dem die Zugänge zu den
offenen Durchbrechungen zur Ausbildung der einen Art von Kanälen größer sind, als die
Zugänge zu den offenen Durchbrechungen zur Ausbildung der anderen Art von Kanälen.
Wenn die Crossflow-Filterkassetten so an die An- und/oder Abströmplatten
angeschlossen werden, daß die größeren Zugänge zu den offenen Durchbrechungen des
mindestens einen Retentatabstandshalters die Kanäle für den Fluidzulauf bilden, entsteht
in diesem Überströmspalt ein Druckgefälle auf einem höhren Druckniveau als in den
übrigen Überströmspalten, die über gleich große Zugänge zu den offenen
Durchbrechungen zu den Kanälen für den Fluidzulauf und Retentatablauf verfügen. Von
diesem höheren Druckniveau wird offensichtlich eine Kraft auf die flächigen Zuschnitte
ausgeübt (dieser Überströmspalt weitet sich), was dazu führt, daß die übrigen
Überströmspalte verengt werden, wodurch die Überströmungsgeschwindigkeit ansteigt
oder bei gleicher Überströmungsgeschwindigkeit eine geringere Menge an zu
überströmendem Fluid pro Zeiteinheit durch die Filterkassette hindurchgepumpt zu
werden braucht.
In einer alternativen Ausführungsform der Erfindungen, sind die Membranen in ihren
Randbereichen von die Durchbrechungen offen lassenden Schutzrahmen oder im Bereich
ihrer Durchbrechungen von die Durchbrechungen offen lassenden Schutzringmasken
bedeckt. Das gestattet den Einbau von mechanisch empfindlichen unverstärkten
Membranen in die Filterkassetten, führt aber gleichzeitig zu einer Vergrößerung der
Überströmspalte und damit zu höheren Pumpenleistungen, um eine optimale
Überströmung der Membranen zu realisieren. Dieser negative Effekt wird durch die
vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Maßnahmen beseitigt, weil, wie vorstehend
beschrieben, Überströmspalte vererengt werden.
In vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung sind die Retentabstandshalter mit den
unterschiedlich großen Zugängen zu den offenen Durchbrechungen als äußere, und/oder
innere Retentatabstandshalter oder in periodischer Abfolge in den Filterkassetten
angeordnet.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß die erfindungsgemäßen Crossflow-
Filterkassetten mit hoher Filtrationsleistung sowohl in Crossflow-Filtrationsanlagen, die
über eine hohe Pumpenleistung verfügen, als auch in Crossflow-Filtrationsanlagen mit
geringerer Pumpenleistung betrieben werden können, wenn die Crossflow-Filterkassetten
so an die An- und/oder Abströmplatten angeschlossen werden, daß im ersten Fall die
größeren Zugänge zu den offenen Durchbrechungen des mindestens einen
Retentatabstandshalters die Kanäle für den Retentatablauf (abströmseitig) und im
zweiten Fall für den Fluidzulauf (anströmseitig) bilden.
Die erfindungsgemäßen Crossflow-Filterkassetten weisen in den beiden möglichen
Strömungsrichtungen asymmetrische Strömungseigenschaften auf. Dies kann
anlagentechnisch dazu ausgenutzt werden, mit Hilfe einer Strömungumkehr,
beispielsweise während einer Reinigung, wieder optimale Druckverhältnisse zu erreichen.
Eine weitere Möglichkeit zur Ausnutzung dieser asymmetrischen
Strömungseigenschaften besteht im Anfahren einer Crossflow-Filtrationsanlage mit
niedrigem Druck, der im Verlaufe der Filtration langsam gesteigert wird.
Die Erfindung soll anhand der Figuren und de Ausführungsbeispiel näher erläutert
werden.
Dabei zeigen
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Retentatabstandshalter,
Fig. 2 einen Retentatabstandshalter nach dem Stand der Technik,
Fig. 3 schematisch einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Crossflow-Filterkassette,
Fig. 4 schematisch einen Schnitt durch eine Crossflow-Filterkassette nach dem Stand
der Technik und
Fig. 5 ein Diagramm des Verlaufs des Retentatstroms in Abhängigkeit von der
retentatseitigen Druckdifferenz (Eingangsdruck - Ausgangsdruck) bei konstantem
Permeatstrom.
Gemäß Fig. 1 weist der aus einem Gewebe 1 bestehende Retentatabstandshalter 2
Durchbrechungen 3, 4, 5 auf, von denen die offenen Durchbrechungen 3 von den
Kanälen für den Fluidzulauf 6, die geschlossenen Durchbrechungen 4 von den Kanälen
ihr Filtratablauf 7 und die offenen Durchbrechungen 5 von den Kanälen für
Retentatablauf 8 durchdrungen sind. Dabei stehen die offenen Durchbrechungen 3, 5 mit
dem durch den Retentatabstandshalter 2 gebildeten Überströmspalt 15 in
kommuniziernder Verbindung. Die offenen Durchbrechungen 3 verfügen über größere
Zugänge zu den Kanälen für die Fluidzufuhr 6 als die offenen Durchbrechungen 5 zu den
Kanälen für den Retentatablauf 8. Die geschlossenen Durchbrechungen 4 sind von einer
dauerelastischen Dichtungsmasse 9 fluiddicht eingefaßt. Gemäß Fig. 1 werden die
kleineren Zugänge 10 zu den offenen Durchbrechungen 5 zur Ausbildung der Kanäle für
den Retentatablauf 8 beispielsweise ebenfalls durch eine dauerelastische Dichtungsmasse
9 realisiert, die den peripheren Randbereich der offenen Durchbrechungen 5 teilweise
umfaßt. Zur Abdichtung gegenüber den benachbarten flächigen Zuschnitten
beziehungsweise den benachbarten Schutzrahmen oder Schutzringmasken (nicht
dargestellt) steht die Dichtungsmasse 9 geringfügig über die Ebene des Abstandshalters 2
über. Das zu filtrierende Fluid dringt über die Kanäle für die Fluidzufuhr 6 über den
größeren Zugang zu den offenen Durchbrechungen 3 in den Überströmspalt 15, der von
zu dem Retentatabstandshalter 2 benachbarten Zuschnitten (Membranen) gebildet wird
ein, überströmt beidseitig das Gewebe 1 und verläßt über die die den Durchbrechungen 3
gegenüberliegenden Zugänge 10 der offenen Durchbrechungen 5 den Überströmspalt
und wird mittels der Kanäle für den Retentatablauf 8 abgeführt. Die Strömungsrichtung
wird durch den Pfeil 11 angegeben. Ein Teil des Fluids durchdringt die dem
Retentatabstandshalter 2 benachbarten Membranen 13, wird im Filtratsammelspalt
gesammelt und mittels offener Durchbrechungen zur Ausbildung der Kanäle für die
Filtratabfuhr 7 in einem Filtratabstandshalter 14 abgeführt.
Gemäß Fig. 2 weist der aus einem Gewebe 1 bestehende Retentatabstandshalter 2'
des Standes der Technik ebenfalls Durchbrechungen 3, 4, 5' auf, von denen die offenen
Durchbrechungen 3 von den Kanälen für die Fluidzufuhr 6, die geschlossenen
Durchbrechungen 4 von den Kanälen für Filtratablauf 7 und die offenen
Durchbrechungen 5' von den Kanälen für Retentatablauf 8 durchdrungen sind. Dabei
stehen die offenen Durchbrechungen 3, 5' mit dem durch den Retentatabstandshalter 2
gebildeten Überströmspalt 16 in kommuniziernder Verbindung. Die offenen
Durchbrechungen 3, 5' verfügen über gleich große Zugänge zu den Kanälen für die
Fluidzufuhr 6 und für den Retentatablauf 8.
Der schematische Schnitt durch eine erfindungsgemäße Crossflow-Filterkassette gemäß
Fig. 3 zeigt den Aufbau einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Die
Crossflow-Filterkassette 12 besteht aus oberen und unteren äußeren
Retentatabstandshalter 2 und mehreren inneren Retentatabstandshaltern 2', Membranen
13 und Filtratabstandshaltern 14. Bei den äußeren Retentatabstandshaltern 2 sind die
Zugänge zu den offenen Durchbrechungen 3 zur Ausbildung der Kanäle für den
Fluidzulauf 6 größer als, die Zugänge 10 zu den offenen Durchbrechungen 5 zur
Ausbildung der Kanäle für den Retentatablauf 8. Die inneren Retentatabstandshalter 2'
sind Retentatabstandshalter des Standes der Technik mit gleich großen Zugängen zu den
Durchbrechungen 3 und 5'. Wenn die Crossflow-Filterkassette 12 so an die An-
und/oder Abströmplatten angeschlossen werden, daß die größeren Zugänge zu den
offenen Durchbrechungen 3 der äußeren Retentatabstandshalter 2 die Kanäle für den
Fluidzulauf 6 bilden, entsteht in den Überströmspalten 15 ein Druckgefälle auf einem
höheren Druckniveau als in den übrigen Überströmspalten 16, die über gleich große
Zugänge zu den offenen Durchbrechungen zu den Kanälen für die Fluidzulauf 6 und
Retentatablauf 8 verfügen. Von diesem höheren Druckniveau wird offensichtlich eine
Kraft auf die flächigen Zuschnitte ausgeübt (dieser Überströmspalt weitet sich), was dazu
führt, daß die übrigen Überströmspalte 16 verengt werden, wodurch die
Überströmungsgeschwindigkeit ansteigt oder bei gleicher
Überströmungsgeschwindigkeit eine geringere Menge an zu überströmendem Fluid pro
Zeiteinheit durch die Filterkassette hindurchgepumpt zu werden braucht. Das soll mit den
in den Überströmspalten 15 gezeichneten Pfeilen angedeutet werden.
In der in Fig. 4 schematisch im Schnitt dargestellten Crossflow-Filterkassette nach dem
Stand der Technik herrschen in allen Überströmspalten 15, 16 gleiche
Druckverhältnisse, weil die Filterkassette durchweg mit Retentatabstandshaltern 2' des
Standes der Technik aufgebaut sind, bei denen die Zugänge zu den offenen
Durchbrechungen 3 und 5' gleich groß sind.
Mit einer Crossflow-Filterkassette 12 des Typs Sartocon-2 der Sartorius AG, die aus 32
Zuschnitten einer 30.000 Dalton Ultrafiltrationsmembran aus Polyethersulfon
(Gesamtmembranfläche 0,7 m2), 16 Filtratabstandshaltern 14 und 17
Retentatabstandshaltern 2, 2' bestand, wobei die beiden äußeren Retentatabstandshalter
2 einen auf etwa 20% verringerten Zugang 10 zu den offenen Durchbrechungen 5 zur
Ausbildung der Kanäle für den Retentatablauf 8 bezogen auf den größeren Zugang zu
den offenen Durchbrechungen 3 zur Ausbildung der Kanäle für den Fluidzulauf 6
aufwies, wurde eine Crossflow-Filtration zur Aufkonzentrierung einer wässrigen
Proteinlösung durchgeführt, die 5% Albumin enthielt. Zur Aufrechterhaltung annähernd
gleicher Filtratströme mußten in Abhängigkeit von der Druckdiffernez zwischen
Eingangs- und Ausgangsdruck auf der Retentatseite die in der Tabelle 1 angegebenen
Rentatströme realisiert werden. Der Transmembrandruck betrug immer 2 bar.
Es wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel gearbeitet mit dem
Unterschied, daß alle Retentatabstandshalter 2' gleich große Zugänge zu den
Durchbrechungen 3, 5' zur Ausbildung der Kanäle für den Fluidzulauf 6 und für den
Retentatablauf aufwiesen.
Die erhaltenen Meßwerte sind in der Tabelle 2 enthalten.
Die Fig. 5 gibt die aus den Beispielen 1 und 2 gewonnenen Ergebnisse graphisch
wieder. Dabei ist auf der linken Ordinate der Retentatfluß in l/hm2 und auf der rechten
Ordinate der entsprechende Filtratfluß dargestellt. Auf der Abzisse ist die Druckdifferenz
Δp in bar dargestellt. Die Fig. 5 zeigt, daß im Vergleich mit herkömmlichen Crossflow-
Filterkassetten mit den erfindungsgemäßen verbesserten Crossflow-Filterkassetten zur
Erreichung gleicher Filtratleistung bei gleicher Druckdifferenz auf der Retentatseite
lediglich Retentatströme, die mindestens um den Faktor 1,8 geringer sein können,
realisiert werden müssen. Das führt zu einer deutlichen Verminderung des durch die
Pumpenleistung eingetragenen Energieaufwands bei der Crossflow-Filtration.
Claims (4)
1. Verbesserte Crossflow-Filterkassetten (12), die aus einer Vielzahl benachbarter
Filterzellen aufgebaut sind, die aus alternierend angeordneten, flächigen Zuschnitten von
mindestens einem Retentatabstandshalter (2') zur Ausbildung eines Überströmspalts (16)
für zu filtrierendes Fluid, einer ersten Membran (13), einem Filtratabstandshalter (14) zur
Ausbildung eines Filtratsammelspalts und einer zweiten Membran (13) bestehen, die über
fluchtende Durchbrechungen (3, 4, 5) zur Ausbildung von vorzugsweise senkrecht zur
Fläche der Zuschnitte verlaufenden Kanälen für Fluidzulauf (6), Retentatablauf (8) und
Filtratablauf (7) verfügen und wobei jene Durchbrechungen der Abstandshalter (2, 14)
von einer über die Ebene der Abstandshalter (2, 14) geringfügig überstehenden
Dichtungsmasse (9) fluiddicht eingefaßt sind, die zu den Kanälen hin geschlossen sind,
dadurch gekennzeichnet, daß
wenigstens ein Retentatabstandshalter (2) vorhanden ist, bei dem die Zugänge zu den
offenen Durchbrechungen (3, 5) zur Ausbildung der einen Art von Kanälen (6, 8) größer
sind, als die Zugänge (10) zu den offenen Durchbrechungen (5, 3) zur Ausbildung der
anderen Art von Kanälen (5, 3).
2. Verbesserte Crossflow-Filterkassetten (12), die aus einer Vielzahl benachbarter
Filterzellen aufgebaut sind, die aus alternierend angeordneten, flächigen Zuschnitten von
mindestens einem Retentatabstandshalter (2') zur Ausbildung eines Überströmspalts (16)
für zu filtrierendes Fluid, einer ersten Membran (13), einem Filtratabstandshalter (14) zur
Ausbildung eines Filtratsammelspalts und einer zweiten Membran (13) bestehen, die über
fluchtende Durchbrechungen (3, 4, 5) zur Ausbildung von vorzugsweise senkrecht zur
Fläche der Zuschnitte (2', 13, 14) verlaufenden Kanälen für Fluidzulauf (6),
Retentatablauf (8) und Filtratablauf (7) verfügen und wobei jene Durchbrechungen der
Abstandshalter (2', 14) von einer über die Ebene der Abstandshalter (2', 14) geringfügig
überstehenden Dichtungsmasse (9) fluiddicht eingefaßt sind, die zu den Kanälen hin
geschlossen sind und wobei die Membranen (13) in ihren Randbereichen von die
Durchbrechungen (3, 4, 5) offen lassenden Schutzrahmen oder im Bereich ihrer
Durchbrechungen (3, 4, 5) von die Durchbrechungen (3, 4, 5) offen lassenden
Schutzringmasken bedeckt sind,
dadurch gekennzeichnet, daß
wenigstens ein Retentatabstandshalter (2) vorhanden ist, bei dem die Zugänge zu den
offenen Durchbrechungen (3, 5) zur Ausbildung der einen Art von Kanälen (6, 8) größer
sind, als die Zugänge (10) zu den offenen Durchbrechungen (5, 3) zur Ausbildung der
anderen Art von Kanälen (8, 6).
3. Verbesserte Crossflow-Filterkassetten (12), nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Membranen (13) unverstärkt sind.
4. Verbesserte Crossflow-Filterkassetten (12) nach Anspruch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Retentabstandshalter (2) mit den unterschiedlich großen Zugängen zu den offenen
Durchbrechungen (3, 5) in periodischer Abfolge in den Filterkassetten (12) angeordnet
sind.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19827473A DE19827473C1 (de) | 1998-06-19 | 1998-06-19 | Verbesserte Crossflow-Filterkassetten |
EP99931038A EP1089805B1 (de) | 1998-06-19 | 1999-06-05 | Crossflow-filterkassetten |
PCT/EP1999/003897 WO1999067012A1 (de) | 1998-06-19 | 1999-06-05 | Verbesserte crossflow-filterkassetten |
JP2000555690A JP2002518169A (ja) | 1998-06-19 | 1999-06-05 | 改善されたクロスフロー式フィルタカセット |
US09/762,322 US6368505B1 (en) | 1998-06-19 | 1999-06-05 | Cross-flow filter cartridge |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19827473A DE19827473C1 (de) | 1998-06-19 | 1998-06-19 | Verbesserte Crossflow-Filterkassetten |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19827473C1 true DE19827473C1 (de) | 1999-08-26 |
Family
ID=7871472
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19827473A Expired - Fee Related DE19827473C1 (de) | 1998-06-19 | 1998-06-19 | Verbesserte Crossflow-Filterkassetten |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6368505B1 (de) |
EP (1) | EP1089805B1 (de) |
JP (1) | JP2002518169A (de) |
DE (1) | DE19827473C1 (de) |
WO (1) | WO1999067012A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001085316A1 (de) * | 2000-05-08 | 2001-11-15 | Sartorius Ag | Crossflow-filterkassetten in form von verbesserten weitspaltmodulen |
Families Citing this family (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10000186C2 (de) * | 2000-01-05 | 2003-09-04 | Sartorius Gmbh | Vorrichtung und Anlage zur Crossflow-Filtration |
DE10126311A1 (de) * | 2000-06-10 | 2002-03-14 | Sartorius Gmbh | Vorrichtung zur Crossflow-Filtration von Füssigkeiten |
WO2003024574A1 (en) * | 2001-09-20 | 2003-03-27 | Millipore Corporation | Filtration module |
US20050269255A1 (en) * | 2002-04-19 | 2005-12-08 | Attila Herczeg | Shaped flow distribution in filtration cassettes |
WO2004103534A1 (en) * | 2003-05-15 | 2004-12-02 | Millipore Corporation | Filtration module |
US7955504B1 (en) | 2004-10-06 | 2011-06-07 | State Of Oregon Acting By And Through The State Board Of Higher Education On Behalf Of Oregon State University | Microfluidic devices, particularly filtration devices comprising polymeric membranes, and method for their manufacture and use |
EP1804959B1 (de) * | 2004-10-06 | 2014-02-26 | State of Oregon acting by and through the State Board of Higher Education on behalf of Oregon State University | Mecs-dialysator |
EP2266682A3 (de) * | 2005-09-09 | 2014-08-20 | Tangenx Technology Corporation | Laminierte kassettenvorrichtung und verfahren zu deren Herstellung |
ATE511912T1 (de) * | 2005-12-20 | 2011-06-15 | Tangenx Technology Corp | Filtrationsanordnung und verfahren zu ihrer herstellung und verwendung |
US7384549B2 (en) | 2005-12-29 | 2008-06-10 | Spf Innovations, Llc | Method and apparatus for the filtration of biological solutions |
US7959805B2 (en) | 2006-07-28 | 2011-06-14 | Millipore Corporation | Manifold adaptor plate for filtration apparatus |
US20110189048A1 (en) * | 2009-12-05 | 2011-08-04 | Curtis James R | Modular dialysis system |
US8753515B2 (en) | 2009-12-05 | 2014-06-17 | Home Dialysis Plus, Ltd. | Dialysis system with ultrafiltration control |
US8580161B2 (en) | 2010-05-04 | 2013-11-12 | State Of Oregon Acting By And Through The State Board Of Higher Education On Behalf Of Oregon State University | Fluidic devices comprising photocontrollable units |
US8501009B2 (en) | 2010-06-07 | 2013-08-06 | State Of Oregon Acting By And Through The State Board Of Higher Education On Behalf Of Oregon State University | Fluid purification system |
US8919385B2 (en) | 2010-11-24 | 2014-12-30 | Pall Corporation | Manifold plates and fluid treatment arrangements including manifold plates |
WO2013031237A1 (en) | 2011-09-01 | 2013-03-07 | Chugai Seiyaku Kabushiki Kaisha | Method for preparing a composition comprising highly concentrated antibodies by ultrafiltration |
EP2763719B1 (de) | 2011-10-07 | 2017-08-09 | Outset Medical, Inc. | Wärmeaustauschflüssigkeitsreinigung für ein dialysesystem |
US20140231339A1 (en) * | 2011-12-09 | 2014-08-21 | Emd Millipore Corporation | High Viscosity TFF Device Design |
US10005037B2 (en) * | 2013-06-25 | 2018-06-26 | Tetra Laval Holdings & Finance S.A. | Memrane filtration device having an improved design |
CN105339076B (zh) * | 2013-06-25 | 2018-11-23 | 利乐拉瓦尔集团及财务有限公司 | 具有卫生悬挂装置的膜过滤设备 |
ES2864727T3 (es) | 2014-04-29 | 2021-10-14 | Outset Medical Inc | Sistema y métodos de diálisis |
US11534537B2 (en) | 2016-08-19 | 2022-12-27 | Outset Medical, Inc. | Peritoneal dialysis system and methods |
EP3459618A1 (de) | 2017-09-25 | 2019-03-27 | Sartorius Stedim Biotech GmbH | Filtervorrichtung mit strömungseinbau |
EP4299156A1 (de) | 2022-06-29 | 2024-01-03 | Sartorius Stedim Biotech GmbH | Tangentialfluss-filtrations/chromatografie-systeme, verwendung davon und verfahren zur trennung |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4715955A (en) * | 1986-12-22 | 1987-12-29 | Filtron Technology Corp. | Ultrafiltration apparatus |
DE3441249C2 (de) * | 1983-11-15 | 1991-10-24 | Sartorius Ag, 3400 Goettingen, De | |
EP0345209B1 (de) * | 1988-05-31 | 1994-07-27 | FILTRON Technology Corporation | Zweiweg-Ultrafiltrationsvorrichtung |
WO1996028240A1 (en) * | 1995-03-15 | 1996-09-19 | Kopf, Henry, B. | Filtration cassette article, and filter comprising same |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3341262A1 (de) * | 1983-11-15 | 1985-05-23 | Sartorius GmbH, 3400 Göttingen | Stapelfoermiges trennelement aus geschichteten zuschnitten zur behandlung von fluiden |
DE4432627B4 (de) * | 1994-09-14 | 2008-09-25 | Sartorius Stedim Biotech Gmbh | Filtrationseinheit zur Abtrennung von Stoffen mit Membranadsorbern |
-
1998
- 1998-06-19 DE DE19827473A patent/DE19827473C1/de not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-06-05 US US09/762,322 patent/US6368505B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-06-05 WO PCT/EP1999/003897 patent/WO1999067012A1/de active IP Right Grant
- 1999-06-05 EP EP99931038A patent/EP1089805B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-06-05 JP JP2000555690A patent/JP2002518169A/ja active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3441249C2 (de) * | 1983-11-15 | 1991-10-24 | Sartorius Ag, 3400 Goettingen, De | |
US4715955A (en) * | 1986-12-22 | 1987-12-29 | Filtron Technology Corp. | Ultrafiltration apparatus |
EP0345209B1 (de) * | 1988-05-31 | 1994-07-27 | FILTRON Technology Corporation | Zweiweg-Ultrafiltrationsvorrichtung |
WO1996028240A1 (en) * | 1995-03-15 | 1996-09-19 | Kopf, Henry, B. | Filtration cassette article, and filter comprising same |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001085316A1 (de) * | 2000-05-08 | 2001-11-15 | Sartorius Ag | Crossflow-filterkassetten in form von verbesserten weitspaltmodulen |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP1089805A1 (de) | 2001-04-11 |
US6368505B1 (en) | 2002-04-09 |
WO1999067012A1 (de) | 1999-12-29 |
EP1089805B1 (de) | 2002-11-27 |
JP2002518169A (ja) | 2002-06-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE19827473C1 (de) | Verbesserte Crossflow-Filterkassetten | |
DE10000196B4 (de) | Verbesserte Crossflow-Filtrationseinheit | |
DE69828597T2 (de) | Filter mit darin enthaltener filtrationskassette | |
DE69722310T2 (de) | Wegwerfmembranmodul mit niedrigem Totvolumen | |
EP1154840B1 (de) | Verfahren zur querstromfiltration | |
DE3914592C2 (de) | Verfahren und Filtermodul zur Filtration von Flüssigkeiten im Cross-Flow-Betrieb | |
DE2513751A1 (de) | Ultrafiltrationsanlage | |
DE10022259A1 (de) | Crossflow-Filterkassetten in Form von verbesserten Weitspaltmodulen | |
DE2209116A1 (de) | Filtervorrichtung | |
WO2001096002A1 (de) | Vorrichtung zur crossflow-filtration von flüssigkeiten | |
EP0353422B1 (de) | Filtrationsverfahren und Filtrationseinrichtung | |
EP0344709B1 (de) | Querstromfiltermodul | |
EP1877166A2 (de) | Crossflow-filtermembran, membranmodul, verbindungselement zum verbinden von modulkissen, verfahren zur herstellung eines modulelements, modul zur crossflow-filtration, verfahren zur crossflow-filtration und verwendung eines filters | |
DE2652605A1 (de) | Membranmodul fuer die umgekehrte osmose oder ultrafiltration | |
DE4416729C2 (de) | Vorrichtung zum Filtrieren von Flüssigkeiten | |
DE3205229A1 (de) | Wegwerf-filter | |
EP0747111B1 (de) | Verfahren zur Erhöhung der Filtrationsleistung von Querstromfiltern in Modulen von Filteranlagen | |
DE102006038340A1 (de) | Verfahren zur Abtrennung und Aufkonzentrierung von Biomasse | |
DE10216170A1 (de) | Verfahren zur Stabilisierung und zur Steigerung von Membranleistungen | |
DE19808001C1 (de) | Crossflow-Filtrationsvorrichtung und Verfahren zur Crossflow-Filtration von Fluiden | |
EP0885056B1 (de) | System für die membranfiltration im querstromverfahren | |
DE2533152A1 (de) | Filtrierapparat | |
DE3807258A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum filtrieren von fluessigen medien | |
EP0952884A1 (de) | Wickelmodul | |
DE3830157A1 (de) | Querstrom-filtermodul fuer die behandlung von fluessigkeiten und gasen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8100 | Publication of patent without earlier publication of application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: SARTORIUS BIOTECH GMBH, 37079 GOETTINGEN, DE |
|
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: SARTORIUS STEDIM BIOTECH GMBH, 37079 GOETTINGE, DE |
|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |