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EP2866843A1 - Filter und verfahren zur ultrafiltration - Google Patents

Filter und verfahren zur ultrafiltration

Info

Publication number
EP2866843A1
EP2866843A1 EP13732508.0A EP13732508A EP2866843A1 EP 2866843 A1 EP2866843 A1 EP 2866843A1 EP 13732508 A EP13732508 A EP 13732508A EP 2866843 A1 EP2866843 A1 EP 2866843A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
filter
ultrafiltration
water
membranes
water dispenser
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.)
Withdrawn
Application number
EP13732508.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen JOHANN
Monique Bissen
Bernd Bauer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BWT Holding GmbH
Original Assignee
BWT AG
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE201210105720 external-priority patent/DE102012105720A1/de
Application filed by BWT AG filed Critical BWT AG
Publication of EP2866843A1 publication Critical patent/EP2866843A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/444—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by ultrafiltration or microfiltration
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/02—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using physical phenomena
    • A61L2/022—Filtration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/14—Ultrafiltration; Microfiltration
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    • B01D61/18—Apparatus therefor
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    • B01D63/0241—Hollow fibre modules with a single potted end being U-shaped
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    • C02F1/001—Processes for the treatment of water whereby the filtration technique is of importance
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    • B01D2325/48—Antimicrobial properties
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    • C02F1/283—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using coal, charred products, or inorganic mixtures containing them
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F1/50—Treatment of water, waste water, or sewage by addition or application of a germicide or by oligodynamic treatment
    • C02F1/505—Treatment of water, waste water, or sewage by addition or application of a germicide or by oligodynamic treatment by oligodynamic treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/42—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange
    • C02F2001/425—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange using cation exchangers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2307/00—Location of water treatment or water treatment device
    • C02F2307/04—Location of water treatment or water treatment device as part of a pitcher or jug

Definitions

  • the invention relates to a method and a filter for ultrafiltration.
  • the invention relates to a filter for water treatment, which ausgasende
  • Filter media such as activated carbon or
  • the invention relates to both gravity-driven and pressure-operated water filters.
  • Sterilize as bacteria usually can not pass such a filter. This will be sterile
  • capillary membranes are known as filter medium for ultrafiltration, in which the wall of the capillary forms the membrane.
  • filters for ultrafiltration are therefore also suitable for sterilizing or disinfecting drinking water. It has been shown, however, that the drinking water used frequently contains gases, for example carbon dioxide or carbon dioxide, or air as a result of outgassing media, which lead to bubble formation in the filter and this
  • filters for ultrafiltration are not consistent for gas bubbles. Rather, it has become established in practice that gas bubbles are used to check a filter for ultrafiltration on its functionality. In the so-called bubble-point test, it is checked whether the filter medium
  • Ion exchangers which hydrogen ions against alkali or alkaline earth ions, it comes as a result of gas formation to a blockage of the ultrafilter.
  • Known gravity-driven water balance filters typically include an ion exchange resin. It is also known to add activated carbon to the filter medium. It is also known to use a fleece to remove suspended matter. With these approaches, however, bacteria in drinking water can not be safely removed.
  • Hot drinks usually contain ion exchangers which exchange hydrogen ions and activated carbon.
  • activated carbon and formed during the ion exchange of carbon dioxide or carbon dioxide can be used according to the prior art, no ultrafilter after the water filters, since the ultrafilters block as a result of the gases.
  • the filter material chemical substances can be added with disinfecting effect.
  • this can have negative effects on the water.
  • in a gravity-driven filter usually does not come to a continuous release of the disinfectant, so that a sufficient effect is not always guaranteed over the entire life of the filter material. It is further known that water dispensers with a
  • Storage tank which are often designed for dispensing cooled and / or uncooled water, bring with it the danger that germs multiply in the water.
  • germs may form in particular in the vicinity of the outlet of the water dispenser, which naturally can not be reached by the heated water but are flushed out when the water dispenser is actuated.
  • the invention has the object, a device or a method for
  • the invention further relates to a
  • the invention relates to a filter for ultrafiltration, ie a filter by means of which in particular
  • the filter for ultrafiltration comprises a membrane packet which according to the invention comprises partially hydrophobic membranes.
  • Hydrophobic membranes are understood to mean membranes whose surface at least partially does not wet with water when the filter is used as intended.
  • Polyhalogenolefin in particular polytetraflouretylene (PTFE) can be used.
  • PTFE polytetraflouretylene
  • the remaining membranes of the membrane package that is, the non-hydrophobic membranes formed in the context of the invention are wetted with water when used as intended.
  • a polyethersulfone can be used for these membranes. Also conceivable is the use of
  • Polyethersulfone allows the formation of a filter for ultrafiltration, which is usually suitable for a gravity-driven operation.
  • the invention is based on the finding that the hydrophobic membranes are not wetted with the medium to be filtered, but that gas bubbles rise in or along the hydrophobic membranes and can leave the filter.
  • the membrane packet to less than 50%, preferably less than 25%, more preferably less than 50% hydrophobic membranes, in this sense, the number of membranes is understood.
  • the membranes of the membrane package are in a preferred embodiment of the invention as Kapillarmembranen
  • the open end of the membranes forms the permeate side, i.
  • the membranes are arranged in a sleeve and bent over, so that the open ends of the membranes form the outlet of the filter.
  • the water to be filtered thus runs from the outside into the
  • the capillary membranes are preferably in the form of a bundle, the capillary membranes at least partially abutting one another.
  • the fibers may be disordered or such
  • the bundle is preferably folded, the ends of the capillary membranes being arranged on the permeate side.
  • the capillary membranes preferably have a mean pore size of from 0.005 to 0.1 ⁇ m, preferably from 0.01 to 0.5 ⁇ m and more preferably from 0.015 to 0.025 ⁇ m.
  • the capillary membranes preferably have an average diameter (outer diameter) of between 0.5 and 2 mm.
  • the invention further relates to a process for the ultrafiltration of liquids, in particular of
  • Drinking water wherein the liquid passes through a membrane pack of capillary membranes, which are partially hydrophobic, so that in the liquid gas present at least partially through the hydrophobic
  • Capillary membranes is discharged.
  • a filter for ultrafiltration as described above is used.
  • the inventive method is particularly suitable for a gravity-powered operation.
  • the invention further relates to a
  • Gravity powered water balance filter This comprises a filter for ultrafiltration, in particular a filter for ultrafiltration as described above.
  • the gravity-driven water balance filter usually includes a filter medium, which a
  • Ion exchange material comprises.
  • an ion exchange resin is used.
  • gravity-driven water balance filters are used primarily for softening the water.
  • pollutants, especially heavy metals can be removed.
  • By additionally providing a filter for ultrafiltration it is also possible without the use of chemicals to remove bacteria almost completely and in a very simple manner from the water to be treated.
  • Ultrafiltration is arranged below the ion exchanger.
  • the ultrafiltration filter is another component of the water balance filter
  • Ion exchange resin separable formed.
  • Ion exchange material of the filter for ultrafiltration which usually has a longer life, separated and reused.
  • the filter for ultrafiltration on the permeate side comprises a biocidal contact material.
  • a biocidal contact material Under a biocidal
  • Contact material is understood to mean materials which have a bactericidal and / or fungicidal action on contact with water.
  • silver for example formed as a silver network, comes into consideration.
  • Spout is prevented from germs, algae or fungi after removal of germs through the membrane pack form.
  • connection of a silver mesh, which on the permeate side forms the last layer of the filter leads in a simple manner to the desired
  • the invention further relates to a water dispenser.
  • the water dispenser usually includes one
  • Water reservoir and an actuator for dispensing drinking water which can be dispensed, for example, as a sweetened cold drink.
  • the water dispenser may have a device for cooling the water to be dispensed. Furthermore, the water dispenser usually includes one
  • Stand can be set up so in particular in the commercial sector so that customers can remove water.
  • the water filter comprises a filter for ultrafiltration, which is preferably designed as an outlet of the water dispenser.
  • the filter is designed as a spout, the water runs directly from the filter into the container of the user.
  • the use of the water filter as the last component in the waterway ensures that even germs that form on or in the outlet can not be dispensed.
  • the outlet is surrounded by a contact protection.
  • a wall is provided which extends from above at least up to the height of the outlet, so that the outlet against
  • the water dispenser comprises a filter, as described above, ie a filter for
  • the water has a carbonic acid content of more than 50 mg / l, preferably more than 200 mg / l of carbon dioxide.
  • the invention further relates to a filter cartridge for drinking water.
  • this embodiment of the invention is designed as a pressure-operated filter cartridge, which is used for example in the inflow of a device for beverage preparation, in particular a coffee machine.
  • Such filter cartridges are
  • filter cartridges commonly referred to as filter cartridges and usually have a housing which comprises an inlet and a drain.
  • Ion exchange material in particular filled with a weakly acidic cation exchange resin.
  • the filter cartridge comprises a filter for ultrafiltration, on which preferably the outlet side, ie immediately before the expiration, is arranged.
  • the filter for ultrafiltration is preferably as
  • Membrane package formed, in particular with one or more features described above.
  • a filter for ultrafiltration as described above is used, in which a membrane packet comprises hydrophobic membranes.
  • hydrophobic membranes ensures that the filter cartridge is not blocked by gas bubbles.
  • gas bubbles may be present in particular after connection of the water filter and be so large that they are not in operation but may permanently block the filter cartridge.
  • Fig. 1 shows a schematic view of a filter for ultrafiltration 1.
  • the filter for ultrafiltration 1 comprises a membrane packet 2, which in a sleeve 4, preferably made of
  • Plastic is formed, is arranged.
  • the membranes of the membrane packet 2 are formed as a bundle of capillary membranes 3, which is folded once.
  • Capillary membranes 3 has.
  • the sleeve 4 comprises fastening means 6, which
  • FIG. 2 shows a schematic view of the end face, that is to say the outlet of the ultrafiltration filter 1.
  • the capillaries 3b are designed to be hydrophobic, whereas the capillaries 3b are hydrophobic
  • Capillary membranes 3a are so hydrophilic that they can absorb the water when used as intended. In operation, gas can now pass through the hydrophobic
  • the water to be filtered passes through the open ends of the capillary membranes 3a.
  • the filter for ultrafiltration can not be blocked by gas bubbles.
  • Fig. 3 shows a schematic view of a
  • the gravity-driven water balance filter 7 comprises a jug for receiving the filtered water.
  • the water balance filter 7 comprises a funnel 9, is poured into the water to be treated.
  • Filter cartridge 10 is detachably connected.
  • the ultrafiltration filter 1 removes bacteria. When necessary replacement of the filter cartridge 2, the filter can be removed for ultrafiltration and
  • the water dispenser 11 comprises a water container 12, which is inserted into a housing 13. On the housing, an actuating means 14 is arranged, on which the user can press. Then flows through the spout 15 water in the cup 16 of the user, which can be arranged in a standing surface of the housing 13.
  • the outlet 15 is designed as a filter for ultrafiltration 1.
  • the filtered water thus runs directly out of the ultrafiltration filter 1.
  • a shock protection 17 is arranged in the form of a circumferential wall, by means of which it is prevented that the user unintentionally attacks the outlet 15 and contaminates it with bacteria.
  • Fig. 5 and Fig. 6 is a variant of a filter for ultrafiltration 1 will be explained in more detail how it can be used in particular for the water dispenser described above.
  • the ultrafiltration filter 1 comprises a silver mesh 19 as biocides
  • Membrane packet 2 is arranged.
  • the silver mesh 19 prevents germs, algae or fungi from forming in the adhering water. Between the silver mesh 19 and the membrane packet 2, an intermediate layer 18 may be provided, which
  • FIG. 7 shows a filter cartridge 20, which comprises a filter for ultrafiltration 1.
  • the filter cartridge 20 is as in a supply line
  • the usable filter cartridge and includes an inlet 22 and a drain 23. About the inlet 22, the water to be treated runs into the housing 21 of
  • Filter cartridge 20 and leaves the housing 21 through the drain 23.
  • the path of the water is marked with arrows.
  • Such a filter cartridge 20 is commonly referred to as a filter cartridge.
  • activated carbon 24 germs are to be killed.
  • the water reverses the flow and passes through a fine filter 26 in a riser 27 to be led to the outlet 23.
  • ion exchange material 25 comprises the
  • the ion-exchange material 25 does not pass through the water to be treated, but reaches the outlet 23 without an ion exchange taking place. In this way, the hardness of the water can be adjusted in a simple way in which softened water mixes with non-softened water.
  • a filter for ultrafiltration 1 is now arranged before the outlet 23.
  • This has a slightly larger diameter than the riser 27 and partially comprises hydrophobic membranes through which gas bubbles, which are present due to gases dissolved in the water and / or after the connection of the filter cartridge 20
  • Ultrafiltration are provided to ensure that it is not blocked by dissolved gases in the water.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Filter zur Ultrafiltration, welcher ein Membranpaket umfasst, welches teilweise hydrophobe Membrane aufweist.

Description

Filter und Verfahren zur Ultrafiltration
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie einen Filter zur Ultrafiltration. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Filter zur Wasseraufbereitung, welcher ausgasende
Filtermedien wie zum Beispiel Aktivkohle oder
Ionenaustauscher enthält, welche durch den Austausch von Wasserstoffionen mit Hydrogencarbonationen des Trinkwassers Kohlensäure und somit auch nicht gelöstes Kohlendioxid bilden. Die Erfindung betrifft sowohl schwerkraftbetriebene als auch druckbetriebene Wasserfilter.
Hintergrund der Erfindung Vorrichtungen und Verfahren zur Ultrafiltration sind bekannt. Dabei werden insbesondere Membranen verwendet, um insbesondere Partikel in einer Partikelgröße von 0,01 bis 0,001 ym abzutrennen. Derartige Vorrichtungen werden vor allem in der Pharmazie und Medizin verwendet.
Es ist auch bekannt, dass es mittels Filtern zur
Ultrafiltration möglich ist, Flüssigkeiten zu
sterilisieren, da Bakterien in der Regel einen derartigen Filter nicht passieren können. Hierbei werden sterile
Ultrafilter eingesetzt. Insbesondere sind als Filtermedium zur Ultrafiltration Kapillarmembranen bekannt, bei denen die Wand der Kapillare die Membran bildet. Filter zur Ultrafiltration eignen sich mithin prinzipiell auch zur Sterilisierung bzw. Entkeimung von Trinkwasser. Es hat sich aber gezeigt, dass das verwendete Trinkwasser häufig Gase, zum Beispiel Kohlensäure bzw. Kohlendioxid, oder auch Luft infolge ausgasender Medien enthält, welche zu einer Blasenbildung im Filter führen und diesen
verstopfen. Grundsätzlich sind Filter zur Ultrafiltration nicht durchgängig für Gasblasen. In der Praxis hat sich vielmehr etabliert, dass Gasblasen verwendet werden, um einen Filter zur Ultrafiltration auf dessen Funktionstüchtigkeit zu überprüfen. Beim sogenannten Bubble-Point-Test wird geprüft, ob das Filtermedium
gasdurchlässig ist. Sobald Blasen den Filter passieren, kann darauf geschlossen werden, dass die Membran beschädigt ist, der Filter mithin nicht mehr funktionstauglich ist.
Dies führt dazu, dass bekannte Filter zur Ultrafiltration für Anwendungen, bei welchen das zu sterilisierende Wasser aufgrund seiner eigenen Schwerkraft den Filter passiert, nur eingeschränkt geeignet sind. Insbesondere bei
Wasserfiltern mit Filtermedien Aktivkohle oder
Ionenaustauscher, welche Wasserstoffionen gegen Alkalioder Erdalkaliionen kommt es infolge Gasbildung zu einer Verblockung des Ultrafilters.
Generell ungeeignet sind bekannte Filter zur
Ultrafiltration für Wasser, welches mit Kohlensäure
versetzt wurde. Bekannte schwerkraftbetriebene Wasserhaushaltsfilter umfassen in der Regel ein Ionenaustauscherharz. Weiter ist bekannt, dem Filtermedium Aktivkohle zuzusetzen. Es ist weiter bekannt, zur Entfernung von Schwebstoffen ein Vlies zu verwenden. Mit diesen Ansätzen lassen sich Bakterien im Trinkwasser aber nicht sicher entfernen.
Druckbetriebene Wasserfilter zur Aufbereitung von
Heißgetränken enthalten in der Regel Ionenaustauscher, welche Wasserstoffionen austauschen und Aktivkohle. Infolge der ausgasenden Aktivkohle und der beim Ionenaustausch entstehenden Kohlensäure bzw. Kohlendioxids könne nach dem Stand der Technik keine Ultrafilter nach den Wassersfiltern eingesetzt werden, da die Ultrafilter infolge der Gase verblocken.
Auch können dem Filtermaterial chemische Substanzen mit desinfizierender Wirkung zugesetzt werden. Dies kann jedoch negative Einflüsse auf das Wasser haben. Zudem kommt es bei einem schwerkraftbetriebenen Filter in der Regel nicht zu einer kontinuierlichen Abgabe des Desinfektionsmittels, so dass eine hinreichende Wirkung nicht immer über die gesamte Lebensdauer des Filtermaterials gewährleistet ist. Es ist weiter bekannt, dass Wasserspender mit einem
Vorratstank, welche vielfach zur Abgabe gekühlten und/oder ungekühlten Wassers ausgebildet sind, die Gefahr mit sich bringen, dass Keime sich im Wasser vermehren. Um dem entgegenzuwirken ist es aus der Praxis bekannt, das Wasser im Vorratsbehälter zu erhitzen, um so Keime abzutöten. Dies kann beispielsweise periodisch durch Erhitzen des gesamten Wasserbehälters erfolgen. Diese Vorgehensweise ist
aufwendig und energieintensiv.
Weiter können sich insbesondere auch in der Nähe des Auslaufes des Wasserspenders Keime bilden, die naturgemäß von dem erhitzten Wasser nicht erreicht werden, aber beim Betätigen des Wasserspenders ausgespült werden.
Aufgabe der Erfindung
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zur
Ultrafiltration bereitzustellen, bei welchem die Gefahr einer Blockierung des Filters durch Gasblasen zumindest reduziert wird.
Es ist insbesondere eine Aufgabe der Erfindung eine
Vorrichtung zur Ultrafiltration bereitzustellen, welche auch in Verbindung mit einem schwerkraftbetriebenen Filter verwendet werden kann.
Zusammenfassung der Erfindung Die Aufgabe der Erfindung wird bereits durch ein Verfahren zur Ultrafiltration sowie durch einen Filter zur
Ultrafiltration nach einem der unabhängigen Ansprüche gelöst . Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf einen
Wasserspender sowie auf einen schwerkraftbetriebenen
Wasserhaushaltsfilter . Die Erfindung betrifft einen Filter zur Ultrafiltration, also einen Filter mittels dessen sich insbesondere
Bakterien aber auch andere Schwebstoffe mit einer Größe von weniger als 1 ym, insbesondere weniger als 0,1 ym abtrennen lassen .
Der Filter zur Ultrafiltration umfasst ein Membranpaket, welches gemäß der Erfindung teilweise hydrophobe Membranen umfasst.
Unter hydrophoben Membranen werden Membranen verstanden, deren Oberfläche sich bei bestimmungsgemäßem Gebrauch des Filters zumindest teilweise nicht mit Wasser benetzt.
Insbesondere wird eine Oberfläche verwendet, deren
Kontaktwinkel gegenüber Wasser mehr als 90°, vorzugsweise mehr als 110°, besonders bevorzugt mehr 120° beträgt. Als hydrophobes Material kann beispielsweise ein
Polyhalogenolefin, insbesondere Polytetraflouretylen (PTFE) verwendet werden.
Die restlichen Membranen des Membranpakets, also die nicht hydrophob im Sinne der Erfindung ausgebildeten Membranen werden bei bestimmungsgemäßen Gebrauch mit Wasser benetzt.
Insbesondere wird ein Material verwendet, bei dem der
Kontaktwinkel gegenüber Wasser weniger als 80°,
vorzugsweise weniger als 75° beträgt. Beispielsweise kann für diese Membranen ein Polyethersulfon verwendet werden. Denkbar ist auch die Verwendung von
Polyacrylnitril oder/von ZelluloseTriAcetat . Die beiden letztgenannten Materialien haben gegenüber
Polyethersulfon einen kleineren Kontaktwinkel gegenüber Wasser. Aber bereits die Verwendung von Membranen aus
Polyethersulfon ermöglicht die Ausbildung eines Filters zur Ultrafiltration, welcher in der Regel auch für einen schwerkraftbetriebenen Betrieb geeignet ist.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die hydrophoben Membranen nicht mit dem zu filternden Medium benetzt werden, sondern dass Gasblasen in oder entlang der hydrophoben Membranen aufsteigen und den Filter verlassen können. Mithin wird der erfindungsgemäße Filter zur
Ultrafiltration nicht durch Gasblasen blockiert. Es
versteht sich, dass ein solcher Filter für einen Bubble- Point-Test nicht geeignet wäre, da der Filter durchgängig auch für größere Gasblasen ist.
Es hat sich in überraschender Weise herausgestellt, dass bereits ein relativ geringer Anteil an hydrophobem Material ausreicht, um ein Blockieren des Filters durch Gasblasen zu vermeiden.
Insbesondere weist das Membranpaket zu weniger als 50%, vorzugsweise zu weniger als 25%, besonders bevorzugt zu weniger als 50% hydrophobe Membranen auf, wobei in diesem Sinne die Anzahl der Membranen verstanden wird. Die Membranen des Membranpakets sind bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung als Kapillarmembranen
ausgebildet. Bei derartigen Kapillarmembranen wird durch die Wände der Kapillarmembranen eine große Oberfläche bereitgestellt, durch die das zu filternde Medium den
Filter passieren kann. Vorzugsweise bildet das offene Ende der Membranen die Permeatseite, d.h. insbesondere ist vorgesehen, dass die Membranen in einer Hülse angeordnet und umgebogen sind, so dass die offenen Enden der Membranen den Auslauf des Filters bilden.
Das zu filternde Wasser läuft mithin von Außen in die
Membranen ein und tritt über das offene Ende der
Kapillarmembranen aus. Gas kann dagegen entlang der hydrophoben Kapillarmembranen, welches sich im Betrieb nicht mit Flüssigkeit füllen, nach oben aufsteigen und den Filter verlassen.
Die Kapillarmembranen liegen vorzugsweise als Bündel vor, wobei die Kapillarmembranen zumindest teilweise aneinander liegen .
Die Fasern können ungeordnet liegen oder derart
zusammengedrückt werden, dass zumindest abschnittsweise eine hexagonal dichteste Packung entsteht.
Vorzugsweise ist das Bündel gefaltet, wobei die Enden der Kapillarmembranen permeatseitig angeordnet sind.
Aufsteigendes Gas tritt durch die Poren der hydrophoben Membranen an dem gefalteten Ende aus. Die Kapillarmembranen haben vorzugsweise eine mittlere Porengröße von 0, 005 bis 0, 1 um, vorzugsweise von 0, 01 bis 0,5 ym und besonders bevorzugt von 0,015 bis 0,025 ym. Die Kapillarmembranen weisen vorzugsweise einen mittleren Durchmesser (Außendurchmesser) zwischen 0,5 und 2 mm auf.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Ultrafiltration von Flüssigkeiten, insbesondere von
Trinkwasser, wobei die Flüssigkeit ein Membranpaket aus Kapillarmembranen passiert, welche teilweise hydrophob ausgebildet sind, so dass in der Flüssigkeit vorhandenes Gas zumindest teilweise durch die hydrophoben
Kapillarmembranen ausgeleitet wird. Insbesondere wird ein vorstehend beschriebener Filter zur Ultrafiltration verwendet.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere auch für einen schwerkraftbetriebenen Betrieb. Die Erfindung betrifft des Weiteren einen
schwerkraftbetriebenen Wasserhaushaltsfilter. Dieser umfasst einen Filter zur Ultrafiltration, insbesondere einen vorstehend beschriebenen Filter zur Ultrafiltration. Der schwerkraftbetriebene Wasserhaushaltsfilter umfasst in der Regel ein Filtermedium, welches ein
Ionenaustauschermaterial umfasst. Insbesondere wird ein Ionenaustauscherharz verwendet. In der Regel werden derartige schwerkraftbetriebene Wasserhaushaltsfilter vor allem zur Enthärtung des Wassers verwendet. Gleichzeitig können je nach Ausgestaltung aber Schadstoffe, vor allem Schwermetalle, entfernt werden. Durch die zusätzliche Bereitstellung eines Filters zur Ultrafiltration wird es aber auch ohne Verwendung von Chemikalien ermöglicht, Bakterien nahezu vollständig und auf sehr einfache Weise aus dem aufzubereitenden Wasser zu entfernen .
Insbesondere ist vorgesehen, dass der Filter zur
Ultrafiltration unterhalb des Ionenaustauschers angeordnet ist.
Vorzugsweise ist der Filter zur Ultrafiltration von einem weiteren Bestandteil des Wasserhaushaltfilters,
insbesondere von einer Filterkartusche mit einem
Ionenaustauscherharz, abtrennbar ausgebildet.
So kann insbesondere beim Austausch des
Ionenaustauschermaterials der Filter zur Ultrafiltration, welcher in der Regel eine längere Lebensdauer besitzt, abgetrennt und wiederverwendet werden.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung umfasst der Filter zur Ultrafiltration permeatseitig, also am Auslauf, ein biozides Kontaktmaterial. Unter einem bioziden
Kontaktmaterial werden Materialen verstanden, welche beim Kontakt mit Wasser eine bakterizide und/oder fungizide Wirkung haben.
Insbesondere kommt Silber, beispielsweise ausgebildet als Silbernetz, in Betracht. Durch ein biozides Material am
Auslauf wird verhindert, dass sich nach dem Entfernen von Keimen durch das Membranpaket Keime, Algen oder Pilze bilden. Insbesondere die Verbindung eines Silbernetzes, welches permeatseitig die letzte Schicht des Filters bildet, führt auf einfache Weise zu den gewünschten
bioziden Eigenschaften.
Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Wasserspender. Der Wasserspender umfasst in der Regel einen
Wasservorratsbehälter sowie eine Betätigungseinrichtung zur Abgabe von Trinkwasser, welches beispielsweise auch als gesüßtes Kaltgetränk abgegeben werden kann.
Weiter kann der Wasserspender eine Vorrichtung zum Kühlen des abzugebenden Wassers aufweisen. Weiter umfasst der Wasserspender in der Regel einen
Standfuß, und kann so insbesondere im gewerblichen Bereich aufgestellt werden damit Kunden Wasser entnehmen können.
Gemäß der Erfindung umfasst der Wasserfilter einen Filter zur Ultrafiltration, welcher vorzugsweise als Auslauf des Wasserspenders ausgebildet ist.
Durch die Erfindung kann verhindert werden, dass Bakterien, welche sich möglicherweise im Vorratsbehälter oder den angrenzenden Leitungen bilden, abgegeben werden.
Ist der Filter als Auslauf ausgebildet, so läuft das Wasser direkt aus dem Filter in das Behältnis des Benutzers. Durch die Verwendung des Wasserfilters als letztes Bauteil im Wasserweg wird sichergestellt, dass selbst Keime, die sich am oder im Auslauf bilden nicht abgegeben werden können. Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist der Auslauf von einem Berührschutz umgeben. Es ist insbesondere eine Wand vorgesehen, die sich von oben zumindest bis zur Höhe des Auslaufes erstreckt, so dass der Auslauf gegen
versehentliches Berühren geschützt ist.
So wird verhindert, dass sich an der einzigen permeatseitig vorhandenen Fläche Keime bilden.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung umfasst der
Wasserspender an seinem Auslauf ein biozides
Kontaktmaterial, insbesondere ein biozides Kontaktmaterial, wie es zuvor im Zusammenhang mit dem Filter zur
Ultrafiltration beschrieben wurde.
Vorzugsweise umfasst der Wasserspender einen Filter, wie er vorstehend beschrieben ist, also einen Filter zur
Ultrafiltration, bei dem das Membranpaket hydrophobe
Membranen umfasst.
So ist es möglich, dass der Wasserspender
kohlensäurehaltiges Wasser abgeben kann. Es handelt sich dabei insbesondere um Sprudelwasser, also Wasser welches einen so hohen Kohlensäuregehalt hat, dass es bei
Druckentlastung sprudelt.
Insbesondere hat das Wasser einen Kohlensäureanteil von über 50 mg/1, vorzugsweise über 200 mg/1 Kohlendioxid.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Filterkartusche für Trinkwasser. Insbesondere ist diese Ausführungsform der Erfindung als druckbetriebene Filterkartusche ausgebildet, welche beispielsweise in den Zulauf eines Gerätes zur Getränkebereitung, insbesondere eines Kaffeeautomaten, eingesetzt wird. Derartige Filterkartuschen werden
gemeinhin auch als Filterkerzen bezeichnet und weisen üblicherweise ein Gehäuse auf, welches einen Zulauf und einen Ablauf umfasst.
In das Gehäuse ist üblicherweise mit einem
Ionenaustauschermaterial, insbesondere mit einem schwach sauren Kationenaustauscherharz befüllt.
Gemäß der Erfindung umfasst die Filterkartusche einen Filter zur Ultrafiltration, auf welcher vorzugsweise ablaufseitig, also unmittelbar vor dem Ablauf, angeordnet ist.
Durch einen derartigen Filter zur Ultrafiltration lassen sich Keime zuverlässig entfernen. Der Filter zur Ultrafiltration ist vorzugsweise als
Membranpaket ausgebildet, insbesondere mit einem oder mehrerer vorstehend beschriebener Merkmale.
Insbesondere wird ein vorstehend beschriebener Filter zur Ultrafiltration verwendet, bei welchem ein Membranpaket hydrophobe Membranen umfasst.
Durch die Verwendung von hydrophoben Membranen wird sicher gestellt, dass die Filterkartusche nicht durch Gasblasen blockiert wird. Derartige Gasblasen können insbesondere nach dem Anschließen des Wasserfilters vorhanden sein und derart groß sein, dass sie sich nicht beim Betrieb auflösen, sondern unter Umständen die Filterkartusche dauerhaft blockieren.
Beschreibung der Zeichnungen:
Die Erfindung soll im Folgenden Bezug nehmend auf
schematisch dargestellte Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnungen Fig. 1 bis Fig. 7 näher erläutert werden.
Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Filters zur Ultrafiltration 1. Der Filter zur Ultrafiltration 1 umfasst ein Membranpaket 2, welches in einer Hülse 4, die vorzugsweise aus
Kunststoff ausgebildet ist, angeordnet ist.
Die Membranen des Membranpakets 2 sind als ein Bündel aus Kapillarmembranen 3 ausgebildet, welches einmal gefaltet ist .
Diese sind in der Hülse 4 umgebogen und permeatseitig in einer Vergussmasse 5 eingebettet. Das offene Ende der Kapillarmembranen 6 bildet somit den Auslauf.
Es versteht sich, dass in dieser schematischen Ansicht nur wenige Kapillarmembranen dargestellt sind, und dass der Filter zur Ultrafiltration 1 eine Vielzahl von
Kapillarmembranen 3 aufweist. Die Hülse 4 umfasst Befestigungsmittel 6, welche
beispielsweise als Baj onettverschluss oder als Gewinde ausgebildet sein können. Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht auf die Stirnseite, also den Auslauf des Filters zur Ultrafiltration 1.
Zu erkennen ist, dass ein Teil der Kapillarmembranen 3b in diesem Ausführungsbeispiel zur schematischen Darstellung der Erfindung mit einer Textur versehen ist, die Kapillaren 3b sind hydrophob ausgebildet, wohingegen die
Kapillarmembranen 3a derart hydrophil sind, dass sie bei bestimmungsgemäßen Gebrauch das Wasser aufnehmen können. Im Betrieb kann nunmehr Gas durch die hydrophoben
Kapillarmembranen 3b nach oben aufsteigen.
Das zu filternde Wasser läuft durch die offenen Enden der Kapillarmembranen 3a aus. Der Filter zur Ultrafiltration kann so nicht durch Gasblasen blockiert werden.
Fig. 3 zeigt eine schematische Ansicht eines
schwerkraftbetriebenen Wasserhaushaltsfilters 7. Der schwerkraftbetriebene Wasserhaushaltsfilter 7 umfasst eine Kanne zur Aufnahme des gefilterten Wassers.
Weiter umfasst der Wasserhaushaltsfilter 7 einen Trichter 9, in den aufzubereitendes Wasser eingegossen wird.
Dieses passiert eine Filterkartusche 10, welche mit einem Ionenaustauschermaterial befüllt ist. Nach Passieren der Filterkartusche 10 passiert das Wasser einen Filter zur Ultrafiltration 1, welcher mit der
Filterkartusche 10 abnehmbar verbunden ist.
Durch den Filter zur Ultrafiltration 1 werden Bakterien entfernt. Beim nötigen Austausch der Filterkartusche 2 kann der Filter zur Ultrafiltration abgenommen und
wiederverwendet werden.
Fig. 4 zeigt eine schematische Ansicht eines Wasserspenders 11. Der Wasserspender 11 umfasst einen Wasserbehälter 12, der in ein Gehäuse 13 eingesetzt ist. Am Gehäuse ist ein Betätigungsmittel 14 angeordnet, auf welches der Benutzer drücken kann. Sodann fließt durch den Auslauf 15 Wasser in den Becher 16 des Benutzers, welcher in einer Standfläche des Gehäuses 13 angeordnet werden kann .
Der Auslauf 15 ist als Filter zur Ultrafiltration 1 ausgebildet .
Das gefilterte Wasser läuft mithin direkt aus dem Filter zur Ultrafiltration 1 aus.
Vor dem Auslauf 15 ist ein Berührschutz 17 in Form einer umlaufenden Wand angeordnet, mittels dessen verhindert wird, dass der Benutzer unbeabsichtigt an den Auslauf 15 greift und diesen mit Bakterien verunreinigt. Bezugnehmend auf die Zeichnungen Fig. 5 und Fig. 6 soll eine Ausführungsvariante eines Filters zur Ultrafiltration 1 näher erläutert werden, wie dieser insbesondere für den vorstehend beschriebenen Wasserspender verwendet werden kann .
Gemäß dieser Ausführungsvariante umfasst der Filter zur Ultrafiltration 1 ein Silbernetz 19 als biozides
Kontaktmaterial, welches permeatseitig nach dem
Membranpaket 2 angeordnet ist.
Durch das Silbernetz 19 wird verhindert, dass sich im anhaftenden Wasser Keime, Algen oder Pilze bilden. Zwischen dem Silbernetz 19 und dem Membranpaket 2 kann eine Zwischenschicht 18 vorgesehen sein, welche
wasserdurchlässig ist und welche als Träger für das
Silbernetz 19 dient. Fig. 7 zeigt eine Filterkartusche 20, welche einen Filter zur Ultrafiltration 1 umfasst.
Die Filterkartusche 20 ist als in eine Zuleitung
einsetzbare Filterkartusche ausgebildet und umfasst einen Zulauf 22 sowie einen Ablauf 23. Über den Zulauf 22 läuft das aufzubereitende Wasser in das Gehäuse 21 der
Filterkartusche 20 und verlässt das Gehäuse 21 durch den Ablauf 23. Der Weg des Wassers ist mit Pfeilen gekennzeichnet. Eine derartige Filterkartusche 20 wird gemeinhin auch als Filterkerze bezeichnet.
Nach Passieren des Zulaufs 22 durchläuft das
aufzubereitende Wasser zunächst eine Schicht Aktivkohle 24. Durch die Aktivkohle 24 sollen Keime abgetötet werden.
Nach Verlassen der Schicht Aktivkohle 24 passiert ein Teil des aufzubereitenden Wassers eine Schicht aus einem
Ionenaustauschermaterial 25.
Sodann kehrt das Wasser die Strömung um und läuft über einen Feinfilter 26 in ein Steigrohr 27, um zum Auslauf 23 geleitet zu werden.
Oberhalb des Ionenaustauschermaterials 25 umfasst das
Steigrohr 27 einen Bypass 28, welcher beispielsweise als Öffnung im Steigrohr ausgebildet sein kann. Über den Bypass 28 wird erreicht, dass ein Teil des
aufzubereitenden Wassers nicht das Ionenaustauschermaterial 25 passiert, sondern zum Auslauf 23 gelangt, ohne dass ein Ionenaustausch stattfindet. Auf diese Weise kann auf einfache Art die Härte des Wassers eingestellt werden, in dem sich enthärtetes Wasser mit nicht enthärtetem Wasser mischt.
Nach dem Steigrohr 27 ist nunmehr vor dem Ablauf 23 ein Filter zur Ultrafiltration 1 angeordnet. Dieser hat einen etwas größeren Durchmesser als das Steigrohr 27 und umfasst teilweise hydrophobe Membranen, durch welche Gasblasen, welche aufgrund im Wasser gelöster Gase und/oder nach dem Anschließen der Filterkartusche 20 vorhanden sind
beziehungsweise entstehen können, entweichen können. Durch die Erfindung konnte eine einfach ausgebildete
Vorrichtung zur Ultrafiltration bereitgestellt werden, bei der sichergestellt ist, dass diese nicht durch im Wasser gelöste Gase blockiert wird.
Bezugs zeichenliste
1 Filter zur Ultrafiltration
2 Membranpaket
3 Kapillarmembran
4 Hülse
5 Vergussmasse
6 Befestigungsmittel
7 Wasserhaushaltsfilter
8 Kanne
9 Trichter
10 Fi1terkartusche
11 Wasserspender
12 Wasserbehälter
13 Gehäuse
14 Betätigungsmittel
15 Auslauf
16 Becher
17 Betätigungsschütz
18 Zwischenschicht
19 Silbernetz

Claims

Ansprüche :
Filter zur Ultrafiltration, umfassend ein
Membranpaket, wobei das Membranpaket teilweise hydrophobe Membranen umfasst.
Filter zur Ultrafiltration nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranen des Membranpakets als Kapillarmembranen ausgebildet sind .
Filter zur Ultrafiltration nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die
Kapillarmembranen einen Porendurchmesser von 0,005 bis 0,1 ym, vorzugsweise 0,01 bis 0,5 ym und
besonders bevorzugt 0,015 bis 0,025 ym aufweisen.
Filter zur Ultrafiltration nach dem vorstehenden Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass die
Kapillarmembranen einen Durchmesser zwischen 0,5 2 mm aufweisen.
Filter zur Ultrafiltration nach einem der
vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Membranpaket zu weniger als 50%, vorzugsweise zu weniger als 25 %, besonders bevorzugt zu weniger als 10% hydrophobe Membranen aufweist.
Filter zur Ultrafiltration nach einem der
vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, die Kapillarmembranen als Bündel vorliegen.
7. Filter zur Ultrafiltration nach dem vorstehenden
Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Bündel gefaltet ist.
8. Filter zur Ultrafiltration nach einem der
vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Membranpaket in einer Hülse, insbesondere einer Kunststoffhülse, angeordnet ist.
9. Filter zur Ultrafiltration nach dem vorstehenden
Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranen des Membranpakets auf einer Seite der Hülse umgebogen sind und auf der gegenüberliegenden Seite enden, welche die Permeatseite bildet.
10. Filter zur Ultrafiltration nach einem der
vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrophoben Membranen aus einem
Polyhalogenolefin, insbesondere aus PTFE, ausgebildet sind .
11. Filter zur Ultrafiltration nach einem der
vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter permeatseitig ein biozides
Kontaktmaterial, insbesondere Silber, umfasst.
12. Verfahren zur Ultrafiltration von Flüssigkeiten,
insbesondere von Trinkwasser, wobei die Flüssigkeit ein Membranpaket aus Kapillarmembranen passiert, welche teilweise hydrophob ausgebildet sind und in der Flüssigkeit vorhandenes Gas zumindest teilweise durch die hydrophoben Kapillarmembranen ausgeleitet wird . 13. Verfahren zur Ultrafiltration nach dem vorstehenden
Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die
Flüssigkeit schwerkraftbetrieben das Membranpaket passiert . 14. Schwerkraftbetriebener Wasserhaushaltsfilter,
umfassend einen Filter zur Ultrafiltration,
insbesondere einen Filter zur Ultrafiltration nach einem der vorstehenden Ansprüche. 15. Schwerkraftbetriebener Wasserhaushaltsfilter nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter zur Ultrafiltration unterhalb eines
Ionenaustauschers angeordnet ist. 16. Schwerkraftbetriebener Wasserhaushaltsfilter nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter zur Ultrafiltration als vom
Ionenaustauscher abnehmbare Hülse ausgebildet ist. 17. Filterkartusche für Trinkwasser, umfassend einen
Zulauf und einen Ablauf sowie einen Filter zur
Ultrafiltration, insbesondere einen Filter zur
Ultrafiltration nach einem der vorstehenden
Ansprüche .
18. Filterkartusche für Trinkwasser nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterkartusche ein Ionenaustauschermaterial enthält und der Filter zur Ultrafiltration ablaufseitig angeordnet ist.
19. Filterkartusche für Trinkwasser nach einem der
vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterkartusche Aktivkohle enthält und der Filter zur Ultrafiltration ablaufseitig angeordnet ist.
20. Wasserspender, umfassend einen Filter zur
Ultrafiltration, insbesondere einen Filter zur
Ultrafiltration nach einem der vorstehenden
Ansprüche .
21. Wasserspender nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Auslauf des Wasserspenders als Filter zur Ultrafiltration ausgebildet ist.
22. Wasserspender nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslauf von einem
Berührschutz umgeben ist.
23. Wasserspender nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserspender kohlensäurehaltiges Wasser enthält.
24. Wasserspender nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslauf ein biozides Kontaktmaterial umfasst.
25. Wasserspender nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das biozide Kontaktmaterial als Gitter am Auslauf ausgebildet ist.
Wasserspender nach einem der vorstehenden beiden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das biozi Kontaktmaterial Silber umfasst.
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