JP2001519716A - 固液分離用濾過材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 濾過材（１）は、たとえばプレコートフィルタにおいてフィルタケークを構築するために用いる。この種の沈殿床は場合によっては金属材料からなり、多数の微細な開口部（３）を有している。事前沈殿を改善するため、濾過材（１）は薄い板（２）またはフォイルから形成される。薄い板（２）またはフォイルに、延伸メッシュを生じさせることにより開口部（３）が形成される。開口部（３）は所定のスリット幅（Ｂ）を持ったスリット（５）として成形される。延伸メッシュの塑性回復は機械的な作用により行い、これによって一定幅のスリットが生じる。開口部（３）は、貫流方向に、わずかに円錐状の拡大部を有している。

Description

【発明の詳細な説明】 固液分離用濾過材 本発明は、請求項１の前提概念に記載されている種類の固液分離用濾過材に関 し、特にプレコートフィルタ用またはフィルタケークを形成する濾過処理用の沈 殿床としての固液分離用濾過材に関するものである。 プレコートフィルタの作動原理では、まず沈殿床の開口部を覆うように延在す る濾層を沈殿させる。このためまず、沈殿基礎部を第１の事前沈殿部として設け 、すなわち高速循環系においてプレコート材をフィルタを介して沈殿させ、この ようにして粒子の薄い層を濾過面の上に形成させる。プレコート材（多くの場合 珪藻土）は０．３μmないし約５０μmの部分スペクトルを有し、沈殿床の開口部 の大きさは通常６０μmないし１００μmのオーダーであるので、数個の粒子を開 口部の前方に固定させてブリッジを形成し、これにより反対側での開口部の通過 を阻止することによってしか沈殿層を形成させることができない。第２の事前沈 殿部により、層厚が０．５mmないし１mm以下のケークが形成される。 ケークを形成する濾過の作動原理では、濾過材の上に沈殿する外部の濾過助剤 はまったく使用されない。濾過される懸濁液に含まれている固形物は濾過材の表 面上に直接成長し、堆積物またはフィルタケークが形成され、他方濾過液は濾過 材を通じて排出される。 この種のフィルタの使用分野に応じては種々の濾過材が使用される。プレコー トフィルタの場合最も多く使用される沈殿床の実施形態は、プラスチック織物ま たは金属織物および穴あきスクリーンから構成されている。単層フィルタまたは ブーフナー漏斗或いは加工単層フィルタまたはフィルタ付き乾燥機の場合には、 たとえば多層の焼結織物、焼結フリース、または粉末焼結板のような焼結材が使 用される。織物の公知の実施形態では、開口部の大きさはほぼ５５μmであるが 、これは実用的な構造の下限である。というのも、メッシュ幅が比較的狭い場合 には、耐裂性が十分でないように糸は薄くなければならないからである。なお、 開口面積と全面積との比率は固定されており、変化させることができない。 本発明の課題は、固液分離用の濾過材において、濾過助剤の粒径が小さな場合 、或いは粒径分布が微細である場合にも、濾過面積全体にわたって、安定で均一 な濾過層を迅速且つ確実に構成できるようにすることである。 この課題は、請求項１の構成要件を備えた濾過材により解決される。 本発明の主な利点は、開口部の寸法が小さいために、極めて急速にフィルタケ ークが形成され、或いは必要な濾層を沈殿させることができる点にある。後者の 場合、ただ１つの事前沈殿部を必要とするにすぎない。このため、必要な濾過助 剤を形成させるための時間を節約でき、材料使用量を低減できるので、コストが 著しく低減する。本 発明による濾過材は頑丈であり、寿命が長く、また表面が平坦であるためクリー ニングが容易である。濾過材の形状が安定しているため、クリーニングを行うた めの逆洗が可能である。薄い板またはフォイルからなっている濾過材は延伸メッ シュよりも低コストで製造でき、１つまたは複数の開口部の領域で沈殿層が破断 して濾過作用が低下する危険が極めて少ないので、メタルメッシュに比べて濾過 特性が著しく改善されている。延伸メッシュ自体は公知のものであるが、通常は 大きなメッシュ幅で製造され、したがって全面積において開口部が占める割合が 大きい(ＤＩＮ７９１を参照)。 １回の事前沈殿で十分であり、しかもこのために使用する濾過助剤はせいぜい 微細粒径分布までの平均的な濾過助剤であれば十分であるので、本発明による濾 過材は再生珪藻土、他の再生可能な濾過剤および種々の吸着剤を使用するために も適している。 本発明による濾過材は一定の形状安定性を有している。この形状安定性は当然 ながら板厚および材料の種類に依存するものであるが、板に設けられた開口部の 数量および大きさにも依存している。このように多数の影響量が与えられている ので、予備成形物は任意の形状でしかもそれぞれの使用目的に適合するように製 造でき、たとえば中空筒体として、桶状または円板状の構成物等として製造する ことができる。 濾過材を形成している板に設けられた個々の開口部は 互いに連通していないので、板の内部に横流動が発生せず、したがって濾過材の 縁領域を簡単に密封することができる。板は、従来の織物で予め上張りされてい るものであればどのようなディスクフィルタエレメントにも使用でき、しかも固 定装置を変える必要がない。したがってすべての新規なフィルタエレメントに本 発明による濾過材を即座にシステムを変更することなく装備させることができる ばかりでなく、すでに作動しているフィルタへの追装備も問題なく可能である。 本発明による濾過材によれば、濾過材の全面積に対する自由開口面積を広範囲 にわたって変えることができ、これは穴の大きさおよび穴数に関し可能である。 この場合穴の大きさは製造工具により決定することができる。特にこの場合の利 点は、本発明により、たとえば濾過材の全面積の０．５％ないし１５％の範囲で 調整できる自由開口面積が達成されることである。これによりフィルタケークの 高さ分布を均一にさせることができる。この効果は特に濾過の第１段階で極めて 重要である。穴の大きさへの他の影響力は、再生の度合いに関して穴の大きさを 決めることである。このようにすると、自由開口面積および穴の大きさに関しそ の都度立てられた要求を考慮することができる。 薄い板またはフォイルの材料厚は有利には０．１mmないし１．５mmであり、こ の場合材料厚は濾過材のそれぞれの材料の機械的特性および要求される剛性に応 じて決 定される。濾過材の材料としては特に特殊鋼または特殊鋼合金、非鉄金属または アルミニウム合金、或いは他の耐食性の材料、特にプラスチックが考慮される。 この場合も選定はその都度の機械的および（または）化学的要求に応じて行う必 要がある。 板の表面が平坦であるため、水平ディスクフィルタの場合にはケークの投擲が 非常に良好になる。このため水平ディスクフィルタを回転させ、フィルタケーク を遠心分離により外側へ投擲させるのが有利である。このことは特に、応力が回 転対称に生じる回転型のフィルタエレメントを使用する場合に重要である。使用 される材料に応じては濾過材の溶接も可能であり、このことは、濾過材を複数個 の部分から組み立てる場合、或いは濾過材を担持要素と結合させる場合に有利で ある。 本発明によれば、最小でほぼ５μmまでのスリット幅を生じさせることができ る。使用される濾過助剤に応じて、および濾過されるべき液体の粘調度に応じて は、５μmないし３００μmのスリット幅もスリット幅として有利である。スリッ トの長さは０．５mmないし１５mmであるのが有利である。 延伸メッシュの回復はローラ処理で行うのが有利である。というのは、この場 合所望の最終寸法を非常に精密に達成でき、このようにして一定の製品品質を持 った高精度の製造が可能でだからである。開口部は濾過材内部で濾過材の表面に 対しほぼ直角に延びており、これにより 通路がわずかに円錐形に且つ明確に定義されているので、開口部のクリーニング が容易である。濾過材の表面は、特殊な表面特性を得るため電気化学的に処理す ることができ、或いは機械的に研削することができる。極端な化学的条件のもと で使用するための処置として、濾過材の表面を、化学的に抵抗性のある材料から なる層でコーティングするのが合目的である。この場合、容器の内壁をコーティ ングするために使用した材料と同じ材料を使用するのが有利である。 次に、本発明の実施形態を添付の図面を用いて詳細に説明する。図において、 図１は 濾過材の一部分の縦断面図である。 図２は 図１の矢印IIの方向に見た濾過材の平面図であり、図１に比して拡大 して示した図である。 図３は 図１と同様の濾過材の一部分の断面図で、濾過ケークを沈殿させた沈 殿床として使用した実施形態を示す図である。 図１には、濾過材１の一部分がかなり拡大した拡大図で図示されている。濾過 材１は、たとえば厚さＤがほぼ０．５mmの薄手シート２から形成されている。こ の薄手シート２には、適当な工具を用いて延伸メッシュ(Streckgitter)を形成す る方法により、互いに規則的な間隔で位置する多数の開口部３が形成されている 。延伸メッシュをロール処理することにより薄手シート２の回復が行われ、その 結果薄手シート２はほぼ原寸Ｄへもた らされる。開口部３の横にはそれぞれ、本来の薄手シート面を越えて上方へ突出 する隆起部が残る。なお図において４は薄手シート上面の隆起部で、４'は下面 の隆起部である。このロール処理により開口部３は寄せ集められて幅狭のスリッ ト５を形成する。スリット幅Ｂは５μｍないし３００μｍであるが、ほぼ３５μ ｍのスリット幅Ｂが有利である。スリット５は拡大部が下方へ向くようにわずか に円錐形に成形されている。円錐角αは少なくとも１°、有利には５°ないし６ ０°である。 図２は、図１の矢印Ｉ方向に見た濾過材１の薄手シート２の平面図である。こ の図からわかるように、薄手シート２内には規則的な間隔で多数のスリット５が 設けられている。これらのスリット５は互いに整列しており、しがも隣り合う２ つの列は互いにずれている。すでに述べたようにスリット幅Ｂは少なくとも５μ mで極めて小さく、有利にはほぼ３５μｍの範囲であるのに対し、スリット長さ は０．５ｍｍないし２０ｍｍである。濾過材１の全面積に対する自由開口面積は ０．５％ないし１５％の範囲であるのが有利であり、この自由開口面積は開口部 の数量および大きさに関して決定可能である。 図３は、図１に関しすでに説明した薄手シート２からなる沈殿床を例にとった 濾過材１の断面図である。この沈殿床の上には沈殿層６がある。この沈殿層６は 、沈殿床として用いられる薄手シート２の上に沈殿したフィルタケークの一部で ある。スリット５のスリット幅Ｂが非常 に小さいので、懸濁液の粒子がスリット５を通過するのが阻止される。しかしス リット５の長さＬは通常スリット幅および粒径よりも非常に大きいので、貫通開 口部を表す矢印７によって示したように液体自身は開口部３を貫流する。このよ うにして、沈殿床の下流側では、純度が極めて高い濾過液が流出する。図１と図 ３からわかるように、開口部３は薄手シート面に対してほぼ直角に延びるように 配置されている。これらの開口部３は貫流方向において円錐状に拡大しており、 ほぼ滑らかな面を有している。これにより沈殿床は容易に清浄可能である。 本実施形態では濾過材は薄手シートから形成されているが、本発明は他の適当 な材料からも実現でき、特にプラスチック等の合成物質が考えられる。たとえば ＰＶＣ，ＰＥ，ＰＰまたはＰＶＤＦが挙げられる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 コルツィーク マルクス ドイツ連邦共和国 デー・73550 ヴァル トシュテッテン グミュンダー シュトラ ーセ 13

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．金属材料または合成物質からなり、多数の微細な開口部（３）を有している 固液分離用濾過材、有利にはプレコートフィルタ用またはフィルタケークを形成 する濾過処理用の沈殿床としての固液分離用濾過材において、 濾過材（１）が薄い板（２）またはフォイルから形成され、薄い板（２）ま たはフォイルに、延伸メッシュを生じさせることにより開口部（３）が形成され 、開口部（３）が所定のスリット幅（Ｂ）を持ったスリット（５）として成形さ れ、スリット（５）が、延伸メッシュに機械的な作用を付与して延伸メッシュを 塑性的に回復させることにより形成されていることを特徴とする濾過材。 ２．延伸メッシュがローラ処理により回復されることを特徴とする、請求項１に 記載の濾過材。 ３．自由開口面積が濾過材（１）の全面積に対し０．５％ないし１５％の範囲で あることを特徴とする、請求項１または２に記載の濾過材。 ４．開口部（３）が貫流方向に円錐状に拡大されており、円錐角（α）が少なく とも１°、有利には５°ないし６０°であることを特徴とする、請求項１から３ までのいずれか一つに記載の濾過材。 ５．薄い板（２）またはフォイルの材料厚（Ｄ）が０． １ｍｍないし１．５ｍｍであることを特徴とする、請求項１から４までのいずれ か一つに記載の濾過材。 ６．濾過材（１）の材料として特殊鋼板、ニッケル合金またはこれらに類似した ものが設けられていることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一つに 記載の濾過材。 ７．濾過材（１）の材料として非鉄金属、有利にはアルミニウム合金が設けられ ていることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一つに記載の濾過材。 ８．濾過材（１）の材料としてプラスチック、有利にはＰＶＣ，ＰＥ，ＰＰまた はＰＶＤＦが設けられていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか 一つに記載の濾過材。 ９．スリット（５）のスリット幅（Ｂ）が５μｍないし３００μｍであることを 特徴とする、請求項１から８までのいずれか一つに記載の濾過材。 １０．スリット（５）の長さ（Ｌ）が０．５ｍｍないし２０ｍｍであることを特 徴とする、請求項１から９までのいずれか一つに記載の濾過材。 １１．開口部（３）が濾過材（１）内で濾過材（１）の表面に対しほぼ直角に延 びていることを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか一つに記載の濾過 材。 １２．スリット（５）が整列して配置され、有利にはそれぞれ隣り合う２つの列 が互いにずれていることを特 徴とする、請求項１から１１までのいずれか一つに記載の濾過材。 １３．濾過材（１）の表面が電気化学的に処理されていることを特徴とする、請 求項６または７に記載の濾過材。 １４．濾過材（１）の表面が、化学的に抵抗のある材料からなる層で被覆されて おり、または濾過材（１）の表面が機械的に研削されていることを特徴とする、 請求項１から１２までのいずれか一つに記載の濾過材。