Die Erfindung betrifft ein Membranmodul aus einer Mehrzahl von parallel zueinander angeordneten Ab- trenneinheiten, wobei die Abtrenneinheiten aus spezifischen Rahmenelementen und flächigen Separatoren gebildet sind.

Membranmodule zur Trennung von Medien, wie z. B. CO ₂ aus Abgasen, zur Meerwasserentsalzung oder in Form einer Brennstoffzelle sind in vielfältiger Zahl bekannt .

Im Stand der Technik sind dabei die bekannten Mem- branmodule je nach Trennaufgabe unterschiedlich aufgebaut .

So werden bei der Membranseparation von Gasen zahlreiche, von Gittern (Netting) beabstandete Membranen aufeinander gestapelt. Aufeinander folgende Lagen werden in den von den Gittern gebildeten Kanälen abwechselnd von einem Gasgemisch und einer Absorptionsflüssigkeit durchströmt. Das abzutrennende Gas tritt durch die Membran und wird von der Flüssigkeit im Nachbarkanal gebunden. Das gereinigte Gas tritt aus dem Membranstapel aus, die Flüssigkeit wird zur Entfernung der gebundenen Komponente behandelt (Unterdruck, Erhitzung) und im Kreislauf zurückgeführt. Das Verfahren ist für verschiedene Trennaufgaben einsetzbar. Bei der CO ₂ -Abtrennung wird das abgetrennte CO ₂ z.B. unterirdisch in gebundener Form gelagert oder zur gasförmigen Düngung in Gewächshäusern eingesetzt.

Bei der Meerwasserentsalzung sind die Membranstapel etwas komplizierter aufgebaut. Hier sind neben den permeablen Membranschichten auch Schichten von was- serdampfundurchlässigen Laminaten notwendig, an denen der Wasserdampf, der die angrenzende Membran durch- drungen hat, kondensiert. Es müssen drei Kanäle

(Schichten) gebildet werden. Durch einen Kanal tritt zu reinigendes Wasser ein, ein Kanal leitet das erhitzte Meerwasser bzw. im weiteren Verlauf das aufkonzentrierte Meerwasser an der Membran entlang und der dritte Kanal führt das gasförmig über die Membran eingetretene Wasser, dass dann an der undurchlässigen Folie kondensiert und dabei Energie an das im ersten Kanal einströmende Wasser abgibt, nach draußen. Ein derartiges Verfahren ist z. B. in der WO 00/72947 beschrieben.

Eine weitere Gruppe betrifft Membranmodule für Brennstoffzellen. Dabei geht es um die Abtrennung von H ₂ über Metallmembranen bei hoher Temperatur und hohem Druck. So beschreibt die DE 198 60 253 ein Membranmodul zur Gasabtrennung in Plattenstapelbauweise (ins- besondere bei hohen Drücken und Temperaturen) . Die Abtrenneinheiten sind aus Metall und werden miteinander verlötet oder verschweißt. Die DE 102 30 342 betrifft die Wasserstoffabtrennung durch im Wesentli- chen kräftefrei übereinander liegende Membranpakete, die von einer Druckhülle umgeben sind.

Membranmodule, die sich mit der Entfernung gasförmiger Stoffe aus einem Gas- oder Flüssigkeitsstrom befassen, sind aus der DE 43 42 485 Cl bekannt. Die Membrantaschen sind dabei mit den Trägerplatten verbunden. Ebenso zeigt die EP 0 610 715 ebenfalls mit den Rahmen verbundene Membrantaschen. Zur selben Gruppe gehört die DE 43 03 936.

Nachteilig bei diesen im Stand der Technik vorbekannten Membranmodulen ist insbesondere die Abdichtung der sog. Membrantaschen und der Anschluss der Membrantaschen an Zu- und Ablauf. Die Membrantaschen, die ja auch aus unterschiedlichen Materialien, wie z. B. PTFE, PP oder Metall bestehen können, müssen durch Verklebung oder Verschweißung geschlossen bzw. abgedichtet werden. Diese Art der Abdichtung ist äußerst problematisch und im industriellen Maßstab nicht realisierbar. Eine einfache, prozesssichere und kostengünstige Abdichtung ist ein wesentlicher Erfolgsfaktor für die industrielle Anwendbarkeit solcher Membranmodule. Weiter nachteilig ist, dass die Einzelbestandteile der Membranmodule nicht aus- tauschbar sind und somit z. B. bei der Beschädigung einer Membran das gesamte Modul entsorgt werden muss.

Ausgehend hiervon ist es deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues Membranmodul anzugeben, das zum einen für die verschiedenen Trennverfahren, wie z. B. für die Membranseparation und die Membran- destillation, universell einsetzbar ist, wobei die Membranmodule einfach und kostengünstig herstellbar sein sollen und bei denen gleichzeitig ein Austausch einzelner Teile möglich sein soll.

Diese Aufgabe wird durch ein Membranmodul mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen auf.

Das erfindungsgemäße Membranmodul besteht somit aus einer Mehrzahl von parallel zueinander angeordneten Abtrenneinheiten, die einen Stapel bilden und über Zugelemente zwischen zwei Endplatten gehalten werden. Wesentliches Kennzeichen der Erfindung ist dabei, dass die Abtrenneinheiten jeweils aus einem Rahmenelement und beidseitig des Rahmenelements angeordneten flächigen Separatoren gebildet sind. Die Separatoren übernehmen dabei die Aufgabe, benachbarte Abtrenneinheiten so voneinander zu trennen, dass ein definierter Stoff- oder Energietransport zwischen den Abtrenneinheiten ermöglicht wird. Bei der Stofftren- nung kann der Separator als Membranfolie ausgebildet sein. Grundsätzlich eignen sich Porenmembranen oder dichte Membranen (Polymerfolien, Metalle, Keramiken) für diese Aufgabe. Bei Separatoren, die die Aufgabe des Energietransports übernehmen, sind Laminate aus Polymerfolien und Metallen bevorzugt (Trilaminate) . Zusätzlich haben die flächigen Separatoren die Aufgabe der Abdichtung der Rahmenelemente zueinander. Die Separatoren sind dabei so angeordnet, dass sie das Rahmenelement gegenüber dem nächsten Rahmenelement abdichten. Die einzelnen Abtrenneinheiten sind dabei so aufeinander gestapelt, dass mindestens zwei Baugruppen von Abtrenneinheiten gebildet werden, die jeweils über mindestens einen gemeinsamen Zu- und mindestens einen gemeinsamen Ablaufkanal verfügen. Die Abtrenneinheiten werden dabei im Membranmodul durch Zugelemente (z. B. Gewindestangen), die über Löcher in dem Rahmen des Rahraenelementes eingebracht sind, zusammen gehalten.

Erfindungsgemäß wird somit unter einer Abtrenneinheit die Bestandteil des Membranmoduls ist, eine Baugruppe verstanden, die jeweils immer aus einem Rahmenelement und beidseitig des Rahmenelementes angeordneten Sepa- ratoren besteht, wobei aufgrund der Stapelbauweise ein Separator eines Rahmenelementes gleichzeitig einen Separator der nächsten Abtrenneinheit darstellt.

Durch den vorstehend beschriebenen Aufbau sind nun weitreichende Vorteile verbunden. So ist es nun problemlos möglich, durch Lösen der Zugelemente das Membranmodul dieses wieder in seine Einzelbestandteile zu zerlegen und einzelne Bestandteile, wie z. B. die Separatoren oder auch die Rahmenelemente, auszutauschen. Weiterhin ist vorteilhaft, dass durch den vorgeschlagenen Aufbau mit Rahmenelementen ein hohes Maß an Variabilität im Aufbau und in der Betriebsweise der Membranmodule erreicht werden kann. Durch den vorgeschlagenen Aufbau in Stapelform mit separaten Rahmenelementen und flächigen Separatoren kann auch jederzeit ein Membranmodul realisiert werden, das mehr als zwei unterschiedliche Abtrenneinheiten aufweist, so dass das erfindungsgemäße Membranmodul z. B. zur Membrandestillation von Wasser (z. B. Meerwasserentsalzung) eingesetzt werden kann.

Wesentliche Bedeutung kommt somit beim erfindungsgemäßen Membranmodul der Ausgestaltung des Rahmenele- mentes zu. Das Rahmenelement, das durch einen Rahmen und eine durch den Rahmen aufgespannte innere Fläche definiert ist, ist dabei bevorzugt so aufgebaut, dass es im Rahmen Öffnungen für die Zu- und die Abfuhr von Medien aufweist, wobei die Öffnungen bevorzugt in der Fläche des Rahmens angeordnet sind und bevorzugt mit mindestens einem im Rahmen angeordneten Kanal kommunizierend verbunden sind und der mindestens eine Kanal in das Innere (die aufgespannte Fläche) des Rahmenelementes mündet. Die Ausgestaltung dieses Kanals kann dabei vielgestaltig sein, wobei der Kanal als Vertiefung im Rahmenelement ausgebildet sein kann und bevorzugt ein Kanalsystem mit mindestens zwei Ästen ist. Dabei kann auch der Kanalquerschnitt bevorzugt in Richtung des Inneren des Rahmenelementes aufgeweitet sein. Abhängig vom Anwendungsfall können dabei im Rahmenelement auch mehr als eine Öffnung für den Zu- und mehr als eine Öffnung für den Ablauf vorgesehen sein, wobei jeweils die Öffnungen für den Zu- und Ablauf bevorzugt wiederum mit einem Kanalsystem kommunizierend verbunden sind. Durch diese Aus- führungsform wird somit ein möglichst gleichmäßiges Anströmen erreicht. Durch spezifische Ausgestaltung des Kanals können Turbulenzen erzeugt werden, so dass eine hohe Durchmischung im Inneren der Abtrenneinheit gegebenenfalls unter Zuhilfenahme von Einbauten in Form von Stützkonstruktionen ermöglicht wird. Wesentlich ist dabei, dass durch die Einbauten sowie die Art der Anströmung auch durch Änderung des Anströmwinkels eine Beeinflussung des Strömungsverhältnisses des Mediums realisiert werden kann, so dass ein möglichst effektiver Stoffaustausch und Energieaustausch erreicht werden kann.

Die Öffnungen, die im Rahmen des Rahmenelementes für die Zu- und Abfuhr von Medien eingebracht sind, sind dabei bevorzugt kreisförmig ausgebildet und weisen einen Durchmesser von 5 bis 100 mm auf. Die Auswahl der Größe hängt dabei von der Dimensionierung des Rahmens und den angestrebten Durchsatzmengen ab.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird vorge- schlagen, dass das Rahmenelement einen umlaufenden

Rahmen aufweist und dabei vieleckig, bevorzugt drei-, vier-, fünf-, sechs-, sieben- oder achteckig ausgebildet ist. Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht insbesondere darin, dass dann durch ein derar- tiges Rahmenelement mit einem umlaufenden Rahmen und dem vorgeschlagenen flächigen Separator, die das Rahmenelement abdichtet, ein ohne weitere zusätzliche Maßnahmen, wie Abdichtmassen, abgeschlossenes System durch Zusammenfügen der einzelnen Komponenten gebil- det wird. Die Auswahl der Rahmenelemente in Bezug auf die geometrische Form hängt vom Anwendungsfall bzw. der Trennproblematik ab.

Wie bereits vorstehend schon ausgeführt, ist es erfindungsgetnäß bevorzugt, wenn in der durch das Rahmenelement aufgespannten inneren freien Fläche eine Stützstruktur angeordnet ist. Ein wesentliches Merkmal der Stützstruktur ist, dass ihre Höhe geringer ist als die Höhe des Rahmens. Wie viel niedriger die Stützstruktur sein muss, hängt von der Kompressibilität der zwischen den Rahmenelementen zusammenge- pressten Separatoren ab. Die Höhe der Stützstruktur muss kleiner oder gleich der Höhe der Rahmenelemente minus der Differenz der mittleren Höhe der Separato- ren im unbelasteten Zustand und der mittleren Höhe der durch den Rahmen verdichteten Separatoren sein. Mit der mittleren Höhe ist sowohl die mittlere Höhe eines Separators als auch der Mittelwert der Höhen für die gegebenenfalls unterschiedlichen Separatoren- sorten gemeint.

Hstützelement — HRahmen ~ V Hseparator unbelastet ~ ^Separator belastet ) Erfindungsgemäß ist es dabei selbstverständlich nicht erforderlich, dass in jeder Abtrenneinheit eine Stützstruktur vorhanden ist. Es können z. B. Ausführungsformen vorgesehen sein, bei denen jede zweite Abtrenneinheit (die, in der der niedrigere Druck herrscht) eine Stützstruktur aufweist. Die Auswahl hängt hierbei wieder von der Trennproblematik ab, d.h. ob ein Trennsystem zur Verfügung gestellt werden muss, bei dem in der ersten Abtrenneinheit z. B. ein Gas eingeführt wird und in der zweiten Abtrenneinheit eine Absorptionsflüssigkeit vorbeigeführt wird.

In diesem Fall wird abhängig vom Medium, das in der Abtrenneinheit geführt ist, ausgewählt, ob eine Struktur vorgesehen ist oder nicht.

Die Stützstrukturen können dabei bevorzugt einstückig mit dem Rahmenelement, ausgebildet sein. Die Ausführungsform, bei der eine einstückige Ausbildung vorge- sehen ist, bringt den Vorteil mit sich, dass diese aus einem Material und in einem Arbeitsschritt (mit einem Werkzeug) gefertigt sein kann, d.h. z. B. aus einem Kunststoff, und in einem Arbeitsgang hergestellt wird. Dadurch sind weitreichende Kostenvortei- Ie verbunden.

Die Stützstruktur kann dabei selbstverständlich den gesamten Innenraum des Rahmenelementes vollständig ausfüllen oder auch nur teilweise. Die Stützstruktur kann dabei gleichmäßig in Form eines Netzes ausgebildet sein oder auch von ihrer Geometrie her unterschiedliche Ausbildungen besitzen (z. B. Dichtegradient zwischen Eintrittsbereich und Austrittsbereich) , so dass dadurch Turbulenzen zur Durchmischung der Medien in den einzelnen Abtrenneinheiten erzeugt werden . In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die durch das Rahmenelement aufgespannte innere freie Fläche in Segmente unter- teilt ist, mit der Maßgabe, dass jedes Segment über mindestens eine Öffnung im Rahmen für die Zu- und Abfuhr von Medien verfügt. Damit ist ein weitreichender Vorteil verbunden. Durch diese Ausgestaltung können ströraungsarme und austauscharme Zonen mini- miert werden. Daneben ist es auch möglich, eine

Austauscheinheit in unterschiedlichen Richtungen zu durchströmen. In Kombination mit einer entsprechenden benachbarten Austauscheinheit lassen sich so Stoff- und Temperaturgradienten sehr vielseitig beeinflus- sen. Bevorzugt ist es dabei, wenn die Unterteilung in einzelne Segmente durch Wände erfolgt. Die Wände können dabei als gerade Wände oder auch in einer von der Geraden abweichenden Form, d.h. in einer geschwungenen Linie, ausgebildet sein. Die Erfindung umfasst dabei auch Ausführungsformen, bei denen die innere freie Fläche des Rahmenelementes in mehr als zwei Segmente, z. B. in fünf Segmente, eingeteilt sein kann, wobei diese Segmente jeweils gleich große oder unterschiedliche Räume umfassen können. Die Wände können dabei auch mäanderförmig ausgebildet sein oder noch zusätzliche Einbauten aufweisen, so dass Umlenkungen entstehen. Selbstverständlich können auch Kombinationen hiervon, d.h. Wände, vorgesehen sein, die mäanderförmig und gerade verlaufen.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind hierbei auch Möglichkeiten mit umfasst, bei denen die Wände parallel zueinander oder in einer von der parallelen abweichenden Form, d.h. unter einem bestimmten Winkel, die innere Fläche in Segmente unterteilen. Vorteilhaft an der Segmentierung ist auch, dass es möglich ist, mit Membranfolien zu arbeiten, die nur in einer geringeren Breite als das Membranmodul herstellbar/verfügbar sind.

Erfindungsgemäß können auch alle Baugruppen der

Abtrenneinheiten, die im Membranmodul in gestapelter Bauweise vorliegen, durch Rahmenelemente gebildet sein, die vollständig baugleich sind. Die Baugleich- heit bezieht sich dabei insbesondere auf die Dimensi- onierung und Anordnung der Bohrung für den Zu- und Ablauf. Dies kann dadurch realisiert werden, dass z. B. die Öffnungen für die Zu- und Abfuhr der Medien jeweils nur auf einer Seite des Rahmenelementes angeordnet werden und dass dann für die mindestens eine zweite Baugruppe der Abtrenneinheiten diese

Rahmenelemente gedreht werden, so dass jeweils für eine Baugruppe immer ein gemeinsamer Zu- und Ablauf- kanal entsteht .

Selbstverständlich kann auch für jede Baugruppe der

Abtrenneinheiten ein baugleicheε, sich von der mindestens einen weiteren Abtrenneinheit unterscheidendes Rahmenelement vorgesehen sein.

Die Rahmen der Rahmenelemente verfügen zusätzlich über Löcher (Durchführungen) für die Zugelemente. Die Löcher für die Zugelemente sind dabei der Anzahl nach so ausgewählt und über die Fläche des Rahmenelementes verteilt, dass eine vollständige Abdichtung der einzelnen Bestandteile der Abtrenneinheiten gewahrleistet ist. Bevorzugt ist es deshalb, wenn im Bereich der abzudichtenden Teile, d.h. insbesondere im Bereich des Inneren des Rahmenelementes wie auch im Bereich der Offnungen, für den Zu- und Ablauf eine erhöhte Anzahl an Bohrungen für Zugelemente vorgesehen ist. Als Zugelemente werden günstigerweise Zugstangen eingesetzt. Die Bohrungen sind bevorzugt kreisförmig und weisen einen Durchmesser von 5 bis 30 mm auf .

In einer bevorzugten Ausführungsform wird weiterhin vorgeschlagen, dass zu einer Verbesserung der Abdichtung in den Rahmenelementen Dichtelemente vorgesehen sein können, die dann gemeinsam mit der Membranfolie unter Zugspannung der Zugelemente ein Abdichten gewährleisten. Als Abdichtelemente können hierbei separat eingelegte oder im 2K-Verfahren mit angespritzte Dichtelemente oder in dem Rahmenelement integrierte Sicken, die unter Zugspannung eine Dicht- linie erzeugen, vorgesehen sein. Die Erfindung um- fasst dabei selbstverständlich auch Ausführungsformen, bei denen die flächigen Separatoren mit dem Rahmenelement verbunden, bevorzugt verklebt oder verschweißt sind.

Es hat sich weiterhin als günstig erwiesen, um eine möglichst hohe Dichtigkeit des Systems zu erreichen, wenn die einzelnen Abtrenneinheiten so aufeinanderge- stapelt sind, dass nicht nur jeweils für eine Baugruppe sich mindestens ein Zu- und Ablaufkanal bil- det, sondern dass die Stapelung so erfolgt, dass keine Überlappung der im Rahmen eingebrachten Kanal- Systeme, die mit dem Öffnen für den Zu- und Ablauf kommunizieren, eintritt.

Der flächige Separator, der erfindungsgemäß eingesetzt wird, ist dabei bevorzugt eine Membranfolie, um Stofftrennaufgaben zu erfüllen und/oder eine thermische Trennfolie um Wärmeübertragung zu realisieren.

Besonders bevorzugt ist ein Separator der aus einer Trägerschicht und einer darauf abgelegten, durch Elektrospinning hergestellten _/ Membran besteht. Dies ermöglicht es, Funktion der Abdichtung und der Stoff- trennung voneinander zu trennen. Die Trägerschicht kann hinsichtlich Dicke und- Kompressibilität so gewählt werden, dass eine besonders effiziente Abdichtung der Abtrenneinheiten erreicht wird. Die Membran kann sehr dünn sein und damit einen hohen Wirkungsgrad bei der Stofftrennung erreichen.

Die Trägerschicht kann z.B. ein Vliesstoff

(Meltblown, Spinnvlies) oder ein feines Gewebe mit einem Flächengewicht von 5 bis 50 g/m ² sein.

Für den Fall, dass der flächige Separator eine Memb- ranfolie ist, ist diese bevorzugt aus Polypropylen gefertigt und weist eine Dicke von 0,05 bis 0,5 mm auf. Das Flächengewicht kann zwischen 5 g/m ^z und 100 g/m ² betragen. Die Permeabilität der Folie kann dabei nach dem Anwendungsfall ausgewählt werden.

Im Falle von thermischen Trennfolien sind dies bevorzugt Laminatfolien, besonders bevorzugt Trilaminat- folien (z. B. Kombinationen von Kunststoff und Metallfolien) .

Je nach Anwendungsfall, d.h. nach Trennaufgabe, werden nun die einzelnen Abtrenneinheiten des Membranmoduls aus den Rahmenelementen und den entsprechenden Flächenseparatoren gebildet.

So kann zum einen ein Membranmodul zur Verfügung gestellt werden, das aus Rahmenelementen und jeweils beidseitig auf den Rahmenelementen aufgebrachten Membranfolien besteht, andererseits können auch Membranmodule für komplexe Trennaufgaben, wie z. B. zur Meerwasserentsalzung, realisiert werden, wobei dann in diesem Falle neben den Membranfolien auch Trilaminatfolien als flächige Separatoren eingesetzt werden.

Bevorzugt ist ein Membranmodul so aufgebaut, dass es zwei Baugruppen von Trenneinheiten besitzt. Beide Baugruppen von Trenneinheiten sind dabei dann jeweils aus Rahmenelementen und Membranfolien aufgebaut. Derartige Membranmodule können z. B. zur Abtrennung von CO ₂ aus Rauchgasen oder auch zur Gasabsorption eingesetzt werden.

Wenn das Membranmodul so aufgebaut ist, dass außer den Membranfolien auch Trilaminatfolien vorgesehen sind, kann ein Membranmodul realisiert werden, das z. B. über drei Abtrenneinheiten verfügt und so zur Meerwasserentsalzung geeignet ist. In diesem Falle können dann Abtrenneinheiten auch auf einer Seite eine Membranfolie und auf der anderen Seite eine Trilaminatfolie aufweisen.

In Bezug auf die Deckplatten des erfindungsgemäßen Membranmoduls ist es bevorzugt, wenn in einer Deckplatte sowohl die Öffnungen für jede Baugruppe der Abtrenneinheiten für den mindestens einen Zulaufkanal und den mindestens einen Ablaufkanal vorgesehen sind.

Alternativ ist es selbstverständlich weiterhin auch möglich, in einer Endplatte für jede Baugruppe der Abtrenneinheiten mindestens eine Öffnung für den mindestens einen Zulaufkanal und in der anderen Endplatte mindestens eine Öffnung für den mindestens einen Ablaufkanal vorzusehen.

Das erfindungsgemäße Membranmodul wird nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 24 näher beschrieben, ohne den Gegenstand auf die Ausführungsbeispiele zu beschränken.

Figur 1 zeigt in Form einer perspektivischen dreidi- mensionalen Darstellung den schematischen Aufbau eines Membranmoduls mit zwei Abtrenneinheiten.

Figur 2 zeigt den schematischen Aufbau eines erfindungsgemäßen Membranmoduls mit zwei Abtrenneinheiten, wobei hier ein spezielles Rahmenelement verwendet wird.

Figur 3 zeigt wiederum in perspektivischer Ansicht den erfindungsgemäßen Aufbau eines Membranmoduls mit drei Abtrenneinheiten.

Figur 4 zeigt in der Draufsicht eine Membranfolie, wie sie im Membranmodul in den Figuren 1 und 3 eingesetzt wird.

Figur 5 zeigt in der Draufsicht eine Membranfolie, wie sie im Ausführungsbeispiel nach Figur 2 eingesetzt wird.

Die Figuren 6 bis 21 zeigen verschiedene Rahmenelemente mit Stützstrukturen mit und ohne Segmentbauweise .

Figur 22 zeigt ausschnittsweise ein Rahmenelement mit einer Abstützvorrichtung.

Figur 23 zeigt ausschnittsweise ein Rahmenelement mit einer im Rahmenelement integrierten Abstützvorrichtung . Figur 1 zeigt nun in beispielhafter Ausführungsform den Aufbau eines Membranmoduls nach der Erfindung, wobei hier zwischen den Endplatten 2 und 3 zwei Baugruppen von Abtrenneinheiten 4 und 5 über ZugeIe- mente, in diesem Fall über Zugstangen 6, gehalten werden. Bei der Ausführungsform nach Figur 1 sind nur stellvertretend jeweils eine Baugruppe 4, 5 einer Abtrenneinheit dargestellt. In der Praxis werden 5 bis 800, bevorzugt 3 bis 600, Abtrenneinheiten zu einem Membranmodul 1 zusammen gefügt, wobei die jeweiligen Baugruppen 4 und 5 dann abwechselnd zueinander gestapelt sind.

Die Baugruppe der Abtrenneinheiten 4, 5 sind dabei jeweils aus einer Membranfolie 7 sowie aus Rahmenelementen 8 und 9 gebildet. Wie aus der Figur 1 hervorgeht, ist, durch die Stapelweise bedingt, die jeweilige Membranfolie 7 einer Baugruppe einer Abtrenneinheit gleichzeitig Bestandteil der nächsten Baugruppe der zweiten Abtrenneinheit. In Figur 1 wird dies dadurch verdeutlicht, dass die Membranfolien 7 der ersten Baugruppe 4 gleichzeitig die Membranfolien 7 der zweiten Baugruppe 5 darstellt.

In Figur 1 ist wiederum nur stellvertretend lediglich ein Zugelement in Form einer Zugstange 6 abgebildet. Im fertig montierten Zustand sind dann durch alle entsprechenden Öffnungen 9' Zugstangen geführt, die durch eine entsprechende Befestigungsvorrichtung, hier eine Muter 14, die Abtrenneinheiten zwischen den Endplatten 2 und 3 halten. Bei der Ausführungsform nach Figur 1 müssen die entsprechenden Bohrungen 9' in kongruenter Weise in den Endplatten 2, 3 vorhanden sein. Die Anzahl der Bohrungen 9' , die in den End- platten 2 und 3 und in den Rahmenelementen 8, 9 sowie in den Membranfolien 7 in analoger Weise eingebracht sind, sind so zu wählen, dass alle Abtrenneinheiten 4, 5 zwischen den Endplatten 2, 3 sicher abdichtend gehalten werden können. Im Regelfall werden deshalb die Bohrungen 9' insbesondere im Randbereich zur Innenseite des Rahmenelementes 8, 9 hin in einer größeren Anzahl vorhanden sein, wie in der übrigen Fläche.

Im Beispielsfall der Figur 1 ist nun das Membranmodul 1 so ausgebildet, dass die eine Endplatte 3 die entsprechenden Öffnungen 10 aufweist, die zur Versorgung der Baugruppe der Abtrenneinheit 5 des Membranmoduls dienen sowie Öffnungen 10', die zur Entsorgung notwendig sind, und die andere Endplatte 2 Bohrungen 11 bzw. 11' (nicht dargestellt) aufweist, die dann die andere Abtrenneinheit 4 mit den entsprechenden Medien versorgt. Die Bohrungen 10 in der Endplatte 3 und die Bohrungen 11 in der Endplatte 2 sind so ausgebildet, dass sie kongruent zu den jeweiligen Öffnungen in den Rahmenelementen 8, 9 der entsprechenden Baugruppen der Abtrenneinheiten 4, 5 angeordnet sind. Dementsprechend ist die Bohrung 11 in der Endplatte 2 kongruent zur Öffnung 13 in dem Rahmenelement 8, das Bestandteil der Baugruppe der Abtrenn- einheit 4 ist und die Bohrung 10 in der anderen Endplatte 3 ist kongruent zur Öffnung 12 in der Abtrenneinheit der Baugruppe der zweiten Abtrenneinheit 5. Wie bereits eingangs ausgeführt, sind in Figur 1 nur stellvertretend jeweils eine Baugruppe 4, 5 einer jeden Abtrenneinheit dargestellt. Die weiteren nicht dargestellten Abtrenneinheiten verfügen dann für jede Baugruppe über ein identisch ausgebildetes Rahmenelement 8 für die Baugruppe, die mit 4 bezeichnet ist und über baugleiche, d.h. in Bezug auf die Öffnungen, identische Rahmenelemente 9, die Bestandteil der Baugruppe 5 sind und immer dann Abtrenneinheiten bilden. Wenn nun die entsprechenden Abtrenneinheiten 4, 5 der jeweiligen Baugruppen abwechselnd übereinander gestapelt werden, können diese über die in den Endplatten 2 und 3 eingebrach- ten Bohrungen 10 und 10 ' und 11 und 11' entsprechend ver- und entsorgt werden, so dass dann mindestens jeweils ein gemeinsamer Zu- und ein gemeinsamer Ablaufkanal für alle Baugruppen 4 und 5 der Abtrenneinheiten entsteht. Im Beispielsfall nach der Aus- führungsform nach Figur 1 sind die Endplatten 2, 3 aus PP gefertigt und besitzen eine Dicke von 1 bis 10 cm. Die Bohrungen 9' für die Zugelemente sind kreisförmig und besitzen einen Durchmesser von 1 bis 10 cm, die Bohrungen 10, 10' und 11, 11' für die Eu- bzw. Abfuhr der Medien besitzen ebenfalls einen

Durchmesser von 1 bis 10 cm. Die in Figur 1 dargestellte Membranfolie ist eine Polypropylenfolie mit einer Porosität von > 70 % und einer Dicke von 0,01 bis 1 mm. Der Aufbau der Membranfolie 7 ist im Detail in Form einer Draufsicht in Abbildung 4 dargestellt. Die Membranfolie 7 besitzt zu den Öffnungen 10, 10' sowie 11, 11' auf der Öffnung 9' kongruente Öffnungen.

Die Rahmenelemente, die beim erfindungsgemäßen Membranmodul 1 nach Figur 1 eingesetzt werden, besitzen einen umlaufenden, d.h. geschlossenen, Rahmen aus PP und eine Dicke von 2 mm. Der genaue Aufbau der Rahmenelemente, die in den jeweiligen Baugruppen 4 und 5 verwendet werden, sind in den Figuren 6a und 6b dargestellt .

In Abwandlung von der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform kann das Membranmodul 1 nach der Erfindung auch so aufgebaut sein, dass die jeweiligen Membranfolien 7 mit den Rahmenelementen 8, 9 fest verbunden werden, d.h. verscheißt oder verklebt sind. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, um die Dichtigkeit noch zu verbessern, dass entsprechende Dichtungen, z. B. Elastomerdichtungen, in die Rahmenelemente mit einge- bracht werden. Hierbei können auch Dichtungen in vorgesehene Nuten eingelegt werden, es ist aber auch möglich, dass Dichtelemente als integraler Bestandteil der Rahmenelemente vorgesehen sind. Hierbei ist durch entsprechende Auswahl eines Elastomermaterials, z . B . in Form einer Sicke, die dann unter Pressung eine Dichtlinie erzeugt, eine Dichtung möglich.

Ein besonderer Vorteil der vorstehend beschriebenen Ausführungsform besteht nun darin, dass das Rahmen- element 8, 9 durch einen umlaufenden geschlossenen

Rahmen definiert ist und die entsprechenden Membranfolien 7 in ihren Abmessungen so ausgebildet sind, dass sie im Wesentlichen deckungsgleich mit der Außenkontur des Rahmens des Rahmenelementes 8, 9 abschließen. Dadurch wird eine umlaufende Dichtung der inneren durch das Rahmenelement 8, 9 aufgespannten freien Fläche erreicht. Ein zusätzliches Vergießen einzelner Seiten des Membranmoduls, wie es im Stand der Technik bisher üblich ist, entfällt dadurch vollständig. Zudem ist ein problemloses Austauschen der Membranfolien 7 sowie auch der beiden unterschiedlich verwendeten Rahmenelemente 8, 9 jederzeit durch Lösen der Zugstangen 6 möglich.

Figur 2 zeigt nun eine weitere Ausführungsform eines Membranmoduls 2, wiederum in perspektivischer Darstellung, wobei auch wieder bei der Ausführungsform nach Figur 2 nur zwei Baugruppen von Abtrenneinheiten 16 und 17 dargestellt sind. Die beiden Baugruppen 16, 17 werden wiederum durch zwei Endplatten 18 und 19 gehalten. Im Unterschied zur Ausführungsform nach Figur 1 werden hier nun Rahmenelemente 20 und 21 verwendet, die nur an den gegenüberliegenden Seiten einen festen Rahmen aufweisen, wobei die beiden Seiten des Rahmenelementes 20 und 21 durch eine fest mit diesen beiden Rahmenseiten verbundene Stützstruktur verbunden sind. Der restliche Aufbau dieser Ausführungsform nach Figur 2 entspricht dabei im Wesentlichen derjenigen nach Figur 1. Die jeweiligen Rahmenelemente 20 für die Baugruppen 16 und die Rahmenelemente 21 für die Baugruppen 17 besitzen entsprechende kongruente Bohrungen 23 bzw. 24 für den Zu- und 23', 24' für den Ablauf der Medien. In Figur 7a und 7b sind die jeweiligen Rahmenelemente 20 und 21 detailliert in der Draufsicht dargestellt.

Die eingesetzte Membranfolie 25 ist analog der Ausführungsform nach Figur 1 so dimensioniert, dass sie bündig mit den Rahmenelementen 20, 21 abschließt. Die Membranfolie 25 verfügt selbstverständlich wieder über entsprechende Öffnungen 26 für die Zugelemente und Öffnungen 28 und 29, die kongruent zu den entsprechenden Öffnungen in den Rahmenelementen 20 und 21 angeordnet sind, um dann nach Stapeln der jeweiligen Abtrenneinheiten 16, 17 einen Zu- bzw. Ablaufka- nal zu bilden.

Im Unterschied zur der Ausführungsform nach Figur 1 ist es bei diesem Membranmodul 2 noch erforderlich, dass die beiden nicht durch das Rahmenelement abge- deckten Seiten durch einen zusätzlichen Dichtvorgang abgedichtet werden. Hierfür kommt üblicherweise ein Gießharz, wie es bereits im Stand der Technik bekannt ist, in Frage. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist darin zu sehen, dass die relativ kleinen Rahmenele- mente kostengünstiger hergestellt werden können als die geschlossenen Rahmenelemente. Dies resultiert aus der geringen Werkzeugkosten sowie aus den niedrigen Investitionskosten für Spritzgussmaschinen sowie auf den geringeren Taktzeiten beim Spritzgießen.

Der Aufbau der verwendeten Membranfolie 25 ist detailliert in Draufsicht in Figur 5 dargestellt.

Figur 3 zeigt nun eine weitere Ausführungsform eines Membranmoduls 30, das aus 3 Baugruppen 33, 34 und 35, die immer jeweils eine Abtrenneinheit bilden, aufgebaut ist. Analog den Figuren 1 und 2 sind in der Figur 3 wiederum in perspektivischer Ansicht jeweils nur eine Baugruppe 33, 34, 35 einer Abtrenneinheit gezeigt. Zum Aufbau eines funktionstüchtigen Moduls werden dann 2 bis 500 der Abtrenneinheiten 33, 34 und 35 in Stapelbauweise, wie dargestellt, alternierend aufeinander gestapelt.

Die erste Baugruppe 33, die eine Abtrenneinheit bildet, besteht nun wiederum aus einem Rahmenelement 36, das, wie bereits vorstehend bei der Figur 1 beschrieben, durch einen umlaufenden Rahmen definiert ist und entsprechende Öffnungen für den Zu- und Ablauf aufweist. Grundsätzlich ist für die Ausfüh- rungsform nach Figur 3 für die Baugruppe 33 ein

Rahmenelement einsetzbar, wie es auch in Draufsicht in Figur 6a gezeigt ist. Das Rahmenelement 36 der Baugruppe 33 der Abtrenneinheit ist aber nun nicht, wie bei den Ausführungsformen nach Figur 1 und 2 von zwei Membranfolien begrenzt, sondern von einer Wasserdampf-undurchlässigen Folie 37, im Beispielsfall von einer sog. Trilaminatfolie, die wiederum die Dichtfunktion gegenüber den Öffnungen in den Rahmenelementen 36, 38, 41 übernimmt. Eine derartige Trila- minatfolie, die Wasserdampf-undurchlässig ist, ist erforderlich, wenn das Membranmodul 30 für die Meerwasserentsalzung eingesetzt wird.

Die auf die Baugruppe 33 folgende Baugruppe 34 ist nun wieder aus einem Rahmenelement 38 sowie aus der

Trilaminatfolie 37, die auch Bestandteil der Baugruppe 33 ist, und einer weiteren Membranfolie 40, aufgebaut. Die Öffnungen im Rahmenelement 38 der Baugruppe 34 sind dabei so angeordnet, dass sie sich von den Öffnungen im Rahmenelement 36 der Baugruppe 33 unterscheiden. Dadurch kann dann ein gemeinsamer Zulauf - bzw. Ablaufkanal, wenn die entsprechenden Baueinheiten übereinander gestapelt werden, für die Baugruppe

34 unabhängig von der Baugruppe 33 erreicht werden. Letztlich verfügt das Membranmodul 30 über eine dritte Baugruppe 35, die nun wiederum ein weiteres Rahmenelernent 41 aufweist, das sich wiederum in seinen Öffnungen, die für den Zu- und Ablauf dienen, von denjenigen Rahmenelementen der Baugruppe 33 wie auch 34 unterscheidet. Die Baugruppe 35 ist nun von der Membranfolie 40, die auch Bestandteil der Baugruppe 34 ist, und einer weiteren Trilaminatfolie 43 begrenzt .

Durch diesen wie vorstehend dargestellten Aufbau kann nun ein Membranmodul realisiert werden, das, wenn die drei vorstehend beschriebenen Baugruppen 33, 34 und

35 übereinander gestapelt werden, zur Meerwasserentsalzung herangezogen werden kann.

Wie bereits bei den Ausführungsformen nach den Figuren 1 und 2 näher beschrieben, besitzen die Endplatten 32, 31 wieder entsprechende Öffnungen für die jeweiligen Baugruppen, die immer kongruent zu den jeweiligen Öffnungen in den Rahmenelementen der jeweiligen Baugruppen sind, um gemeinsame Zu- und Ablaufkanäle zu bilden. Selbstverständlich sind auch bei der Ausführungsform nach Figur 3 in den jeweiligen flächigen Separatoren, d.h. in den Trilaminatfo- lien 37, 43 und der Membranfolie 40 entsprechend kongruente Öffnungen für die Zu- und Ablaufkanäle sowie für die Zugstangen vorgesehen.

Figur 4 zeigt nun in der Draufsicht eine Polymermembranfolie 7, wie sie in der Ausführungsform nach Figur 1 verwendet worden ist. Die Membranfolie 7 ist im

Beispielsfall quadratisch und weist Öffnungen 45 bis 48 auf, die jeweils zur Zu- und Abfuhr von Medien vorgesehen sind. Die Öffnungen 49 dienen zur Durchführung der Zugstange.

Figur 5 zeigt nun in der Draufsicht die Membranfolie 25, wie sie bei der Ausführungsform nach Figur 2 verwendet worden ist. Die Membranfolie 25 besitzt eine entsprechend den Rahmenelementen 20 und 21 rechteckige Form und weist an den entsprechenden

Stellen Bohrungen 50 bis 53 auf, die wiederum zur Zu- bzw. Abfuhr der Medien dienen. Mit 54 sind hier im Beispielsfall die Öffnungen für die Zugelemente 6 bezeichnet .

In den folgenden Figuren 6 bis 21 sind jeweils Rahmenelemente a) und b) abgebildet, die Bestandteile von Abtrenneinheiten eines Moduls sind und zum Stoffaustausch übereinander angeordnet sind.

In den Figuren 6a und 6b sind nun die entsprechenden Rahmenelemente 8, 9, wie sie in Figur 1 verwendet worden sind, in Draufsicht dargestellt. Figur 6a zeigt dabei das Rahmenelement 9, das Bestandteil der Baugruppe 5 der ersten Abtrenneinheit des Moduls nach Ausführungsform 1 ist. Das Rahmenelement 9 besitzt einen umlaufenden quadratischen Rahmen und ist z.B. aus Polypropylen gefertigt. Die Dicke des Rahmenelementes beträgt 2 mm. Das Rahmenelement 9 der ersten Baugruppe 5 besitzt nun Öffnungen 56, die mit einem Kanalsystem 57 kommunizieren, wobei das Kanalsystem 57 in das Innere 59, das durch den rechteckigen Rahmen aufgespannt wird, mündet. Das Kanalsystem 57 ist im Beispielsfall in Form eines zweiästigen Kanals dargestellt. Die Ausführungsform, wie sie in Figur 6a dargestellt ist, besitzt nun drei Öffnungen 56 und entsprechende Äste 57 des Kanalsystems, die jeweils in das Innere des Rahmenelementes 59 münden. An der gegenüber liegenden Seite sind entsprechende Öffnungen 60 eingebracht, die wiederum mit einem Kanalsys- tem 61 in Form eines zweiästigen Systems kommunizieren. Das Kanalsystem 61 und die Öffnungen 60 können nun z. B. so betrieben werden, dass hier der Ablauf der Medien erfolgt. Aus der Draufsicht aus Figur 6a wird deutlich, dass die Erfindung alle Ausführungs- formen umfasst, bei denen das Kanalsystem auch von der gezeigten zweiästigen Form abweicht. Es können Kanalsysteme, die bevorzugt als Vertiefungen in den umlaufenden Rahmen eingebracht sind, eingesetzt werden, bei denen das Kanalsystem 57, 60 mehr als zwei Äste aufweist, oder auch nur ein System aus einem Ast. Bevorzugt ist das Kanalsystem 57, 60 im Querschnitt so ausgebildet, dass es sich in Richtung des Inneren 59 des Rahmensystems aufweitet. Dadurch wird eine möglichst gute Anströmbarkeit der inneren Fläche erreicht. Die Ausführungsform nach Figur 6a zeigt auch, dass die Erfindung selbstverständlich alle Ausführungsformen mit erfasst, bei denen z. B. die Öffnungen für den Zulauf 56 nicht auf der gegenüber liegenden Seite, sondern an einer Längsseite im Winkel von 90° angebracht sind. Es ist ein großer Vorteil der Erfindung, dass durch entsprechende Ausgestaltung des Rahmens, wie nachfolgend auch anhand der Figuren 8 bis 21 gezeigt, die verschiedensten Anströmmöglichkeiten realisiert werden können. Letztlich bleibt als zwingendes Erfordernis nur, dass für die jeweiligen Baugruppen der Abtrenneinheiten kongruente Öffnungen vorhanden sind, so dass mindestens ein gemeinsamer Zulauf- und mindestens ein gemeinsamer Ablaufkanal entsteht.

In dem Rahmenelement 9 sind, wie aus der Figur 6a hervorgeht, weiterhin noch Öffnungen 58 vorgesehen, die wiederum kongruent zu den Öffnungen in den Membranfolien 7 und den Deckplatten 2, 3 angeordnet sind, so dass ein Zugelement 6, hier eine Zugstange, hin- durch geführt werden kann.

Wie aus Figur 6a weiterhin hervorgeht, ist im Bei- spielsfall im Inneren der durch den Rahmen des Rahmenelementes 9 aufgespannten freien rechteckigen Fläche eine Stützstruktur in Form eines Netzes eingelegt. Das Netz kann dabei wie in der Figur 6a gezeigt, als gleichförmiges und gleichmaschiges Netz ausgebildet sein, die Erfindung umfasst aber auch alle Ausführungsformen, bei denen zur Erhöhung der Austauschleistung mit den Membranfolien, die auf beiden Seiten des Rahmenelementes 9 angeordnet sind, Einbauten vorgesehen sind.

Figur 6b zeigt nun das Rahmenelement 8, das Bestand- teil der Abtrenneinheit 4 nach der Ausführungsform nach Figur 1 ist. Dieses Rahmenelement verfügt jeweils wieder über Öffnungen 62, die mit einem Kanalsystem 63 verbunden sind, die z. B. als Zulauf dienen können, und dann entsprechenden Öffnungen 60, die wiederum mit einem Kanalsystem 61 verbunden sind, die dann als Ablauf dienen. Analog der Ausführungsform nach Figur 6a sind hier im Beispielsfall wieder drei Öffnungen 62 mit drei kommunizierenden Kanalsystemen 63 vorgesehen.

Analog zur Figur 6a sind im Rahmen dann noch Öffnungen 64 und ein Kanalsystem 65 vorgesehen.

Figur 7 zeigt nun in analoger Weise wie Figur 6 in Draufsicht die Rahmenelemente 20 und 21. In Figur 7a ist das Rahmenelement 20 gezeigt, wobei hier wiederum Öffnungen 72 mit einem kommunizierenden Kanalsystem 73 vorgesehen sind, wobei hier die Öffnungen z. B. als Zulauf dienen können. Entsprechend fungieren die Öffnungen 70 und das Kanalsystem 71 als AblaufSystem.

Analog dazu ist das Rahmenelement 21, das Bestandteil der Baugruppe 17 ist, aufgebaut. Dieses Rahmenelement verfügt dann wieder über eine Öffnung 76 und ein Kanalsystem 77, das z. B. als ZulaufSystem dienen kann und entsprechend eine Öffnung 74 sowie ein Kanalsystem 75, mit dem der Ablauf bewerkstelligt wird. Auch die Rahmenelemente 20 und 21 verfügen selbstverständlich wieder über Bohrungen 78 zur Durchführung von Zugstangen 6. Analog den Ausführungsformen nach den Figuren 6a und 6b ist wiederum in der freien aufgespannten inneren Fläche zwischen den Rahmenelementen 20 und 21 eine Stützstruktur 79, die fest mit dem Rahmenelement 20 bzw. 21 verbunden ist, eingebracht.

Die Figuren 8 bis 21 zeigen nun jeweils immer in der Draufsicht verschiedene Ausgestaltungen von Rahmenelementen in Segmentbauweise. So zeigen die Figuren 8a und 8b Rahmenelemente 80 und 81. Das Rahmenelement 80 ist dabei als Bestandteil in einer ersten Abtrenneinheit vorgesehen und das Rahmenelement 81 als Abtrenneinheit in einer darauf folgenden zweiten Baugruppe der Abtrenneinheiten und wird, wie aus der Pfeildarstellung ersichtlich, im Gegenstrom betrieben. Das Rahmenelement 80 ist dabei im Beispielsfall so aufgebaut, dass es durch vier parallel eingebaute Wände 33 in 5 gleich große Seg- mente unterteilt ist. Um eine optimale Abdichtung des Systems zu erreichen, sind in den Wänden 83 Öffnungen 84 vorgesehen, durch die wiederum Zugstangen führbar sind, so dass die einzelnen Segment gegeneinander abgedichtet werden können. Das Rahmenelement 80 weist dabei analog, wie es bei der Ausführungsform in Figur 6b beschrieben worden ist, Öffnungen 85 auf, die mit einem Kanalsystem 86 kommunizierend verbunden sind, so dass dann die innere freie Fläche angeströmt werden kann. Die Öffnung 85 mit dem Kanalsystem 86 kann dabei nun z. B. zur Zufuhr von Medien dienen.

Analog dazu ist die Abtrenneinheit 81, die dann Bestandteil einer weiteren Baugruppe eines Membranmoduls ist, nun so aufgebaut, dass hier Öffnungen 87, die mit einem Kanalsystem 88 kommunizierend verbunden sind, vorhanden sind, so dass hier dann der entsprechende Ablauf der Medien realisiert werden kann. Wichtig bei den Rahmenelementen 80, 81 ist dabei, dass der Aufbau der Segmente für die erste Baugruppe der Abtrenneinheiten 80 und die zweite Baugruppe der Abtrenneinheiten 81 jeweils identisch ist, so dass ein optimaler Stoffaustausch hier im Gegenstrom erreicht werden kann. Das Rahmenelement 81 ist deshalb in Bezug auf die geometrische Dimensionierung identisch aufgebaut, wie das Rahmenelement 80, d.h. es weist ebenfalls wiederum Wände 83 auf, die 5 Segmente definieren.

Die Figuren 9a und 9b zeigen nun Ausführungsformen, bei denen im Rahmenelement ebenfalls wiederum vier das Innere des Rahmenelementes 90, 91 in 5 Segmente aufteilende Wände vorgesehen sind, jedoch sind hier im Gegensatz zur Ausführungsform die in Figur 8 beschrieben worden ist, keine geraden Wände vorhan- den, sondern geschwungene Wände 92.

Analog der Ausführungsform nach Figur 8a und 8b sind hier wiederum zwei Rahmenelemente 90, 91 vorgesehen, die jeweils als Rahmenelemente für eine Baugruppe in einem Membranmodul dienen. Die Betriebsweise erfolgt hier wiederum, wie aus der Figur 9 ersichtlich, im Gegenstrom.

Eine weitere Variante der Ausgestaltung von Rahmen- elementen ist in den Figuren 10a und 10b dargestellt.

Im Unterschied zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind hier nicht nur gerade Wände vorgesehen, die das Rahmenelement in Segmente unter- teilen, sondern die geraden Wände 102 weisen noch zusätzliche Einbauten 103 auf, die in das Innere eines Segmentes hinein reichen und zur Erhöhung der Durchmischung und für Turbulenzen dienen. Weiterhin besitzt das Rahmenelement 100 bzw. 101 noch zusätzli- che Einbauten 104, die von den Seitenkanten des

Rahmenelementes in das Innere der jeweiligen Segmente hinein reichen.

In Figur 10a ist nun wieder ein erstes Rahmenelement 100 dargestellt, das das Rahmenelement einer ersten Baugruppe einer Abtrenneinheit darstellt, und das Rahmenelement 101 dann die zweite Baugruppe in einer weiteren Abtrenneinheit. Die weitere Ausgestaltung in Bezug auf die Öffnungen und mit den Öffnungen kommunizierenden Kanäle entspricht den vorangegangenen Ausführungsformen, wie aus den Pfeildarstellungen in den Figuren 10a und 10b ersichtlich, erfolgt der Betrieb des Membranmoduls, d.h. der jeweiligen Baugruppen der Abtrenneinheiten 100, 101 im Gegenεtrom.

Figur 11 zeigt weitere Rahmenelemente 110, 111, die eine andere Segmentaufteilung besitzen. Das Rahmenelement 110 weist neben einer die innere freie Fläche in zwei Segmente aufteilenden wand 112 noch zusätzliche Wände 113 auf, die von der Querseite aus in die Segmente hineinreichen. Um eine optimale Durchmischung zu erreichen, sind in diesem Falle die Öffnungen 114 für die Zufuhr der Medien in der Querseite angeordnet, so dass auch alle Bereiche der Segmente ausgenutzt werden können. Das Rahmenelement 111 der weiteren Baugruppe ist wie vorstehend schon beschrieben aufgebaut und wird im Gegenstrom betrieben.

Figur 12 gibt wiederum in der Draufsicht zwei Rahmenelemente 121 und 122 wieder, die analog denen aufge- baut sind, wie sie in den Figuren 8a und 8b beschrieben worden sind, jedoch wird hier die Anordnung der Baugruppen in den jeweiligen Abtrenneinheiten so gewählt, dass kein Betrieb im Gegenstrom, sondern dass die zweite Baugruppe, die dann über das Rahmen- element 122 verfügt, im 90°-Winkel anströmbar ist.

Die Rahmenelemente 130 und 131 sind nun so ausgebildet, dass das Rahmenelement der einen Baugruppe 130 über keine die Abtrenneinheiten aufteilenden Wände verfügt, sondern hier wird die gesamte innere freie aufgespannte Fläche des Rahmenelementes 130 in einer Richtung angeströmt. Die innere Fläche ist lediglich durch die Stütze 136 unterbrochen, durch die die Zugelemente der Abtrenneinheit 131 geführt sind. Im Gegensatz dazu weist jedoch das Rahmenelement 131, das die zweite Baugruppe der Abtrenneinheiten definiert, Trennwände 132 auf, die mäanderförmig angeordnet sind. Analog zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind in den Wänden 132 wieder entsprechende Öffnungen 133 für die Zugelemente eingebracht.

Die Ausführungsform, die in den Figuren 14a und 14b gezeigt ist, betrifft nun eine weitere Variante, wie die Anströmung der inneren freien Fläche der Rahmen- elemente gesteuert werden kann. Das Rahmenelement 140 weist nun 3 die innere freie Fläche des Rahmenelementes in 4 Segmente aufteilende Wände 142 auf.

Das andere Rahmenelement 146 der nächsten Baugruppe der Abtrenneinheit ist dann wiederum so aufgebaut, dass es Wände 143 aufweist, die mäanderförmig angeordnet sind. Dadurch, dass in dem Rahmenelement 141 jeweils Öffnungen 144 in den Trennwänden vorgesehen sind, entstehen in den entsprechenden Segmenten im Rahmenelement 114 ebenfalls noch Einbauten, die in Form einer Hülse 142 in den entsprechenden beiden äußeren Segmenten des Rahmenelementes 140 ausgebildet sind. Dadurch wird auch im Rahmenelement 140 nochmals eine Aufteilung des in die einzelnen Segmente einge- führten Stromes der Medien erreicht.

In Figur 15 ist nun eine weitere Ausführungsform der Ausbildung der Rahmenelemente dargestellt. Das Rahmenelement 150 weist nun wieder mäanderfόrmige Wände 152 auf, wohingegen das andere Rahmenelement, das die zweite Baugruppe der Abtrenneinheiten definiert, gerade Wände 153 sowie Wände 154, die von der mäan- derförmigen Bauweise in Form eines Bogens in Richtung des Inneren des Rahmens hin abweichen, aufweist. Die entsprechenden Strömungsrichtungen der Medien sind durch die Pfeildarstellungen gezeigt.

In den Figuren 16a und 16b sind zwei weitere Möglichkeiten dargestellt, die wie die Rahmenelemente 160, 161 im Inneren ausgebildet sein können. Das Rahmen- element 160, das in Figur 16a dargestellt ist, besitzt nun eine das Innere des Rahmenelementes in zwei Segmente aufteilende Wand 162, die aber nicht durchgehend ausgebildet ist, sondern im Inneren des Rahmenelementes in eine kreisförmige Wand 163 übergeht. Dadurch wird eine Aufteilung des Rahmenelementes 160 in zwei Segmente erreicht.

Im Gegensatz dazu ist nun das Rahmenelement der zweiten Baugruppe 161 so aufgebaut, dass es entspre- chende Öffnungen 164, die mit einem Kanalsystem 165 verbunden sind, besitzt, wobei die Öffnungen 164 im Beispielsfall umlaufend um den gesamten Rahmen angeordnet sind, so dass dann eine sternförmige Anströmung der inneren freien Fläche des Rahmenelementes 161 erreicht werden kann. Das Rahmenelement 161 weist dann noch analog dem, wie es in der Figur 16a gezeigt ist, eine Trennwand 166 auf, die wiederum in der Mitte in eine Kreisform übergeht.

Die Ausführungsformen, die nun in den Figuren 17a und 17b dargestellt sind, zeigen nun ein Rahmenelement 171 und 172 in Form eines Sechsecks. Diese Ausfüh- rungsform weist Öffnungen 173 im ersten Rahmenelement 171 und Öffnungen 174 in dem die zweite Baugruppe der Abtrenneinheiten bildenden Rahmenelement 172 auf verschiedenen Seiten des Sechsecks auf. Dadurch können definierte Anströmwinkel für die einzelnen Medien in den jeweiligen Abtrenneinheiten realisiert werden.

Eine weitere Ausgestaltung der Rahmenelemente, die für die erfindungsgemäßen Membranmodule eingesetzt werden können, ist in den Figuren 18a und 18b gezeigt. Der Aufbau des Rahmenelementes 181 bzw. 182 entspricht im Prinzip demjenigen, wie es bereits in Figur 8 gezeigt worden ist, jedoch sind hier die Wände 183 so angeordnet, dass nicht gleich große Segmente im Inneren des Rahmenelementes 181 bzw. 182 entstehen, sondern dass die beiden randseitigen Segmente eine kleinere Fläche besitzen als die beiden mittleren Segmente.

Figur 19a und b zeigt nun eine weitere Ausführungs- form, wie die Rahmenelemente ausgestaltet sein können. Das Rahmenelement 190 zeigt eine Ausführungs- form, bei der die innere freie Fläche des Rahmenelements 190 durch fünf Wände 192 in sechs gleiche Segmente aufgeteilt ist. Das besondere an der Ausführungsform nach der Figur 19a ist nun, dass die sechs Segmente im Gegenstrom betrieben werden. So geht aus Figur 19a hervor, dass über eine Öffnung 193 in das erste Segment ein Medium eingespült werden kann, das dann über die Öffnung 194 wieder ausgeführt wird. Im Gegenstrom wird dann dazu über die Öffnung 196, die entgegengesetzt der Öffnung 193 im Rahmen angeordnet ist, wiederum das Medium eingespült und über die-

Öffnung 195 wieder abgeführt. Selbstverständlich kann auch das System so betrieben werden, dass über die Öffnung 194 das Medium in das erste Segment eingespült und über die Öffnung 193 wieder abgeführt wird und dementsprechend in umgekehrter Reihenfolge über die Öffnungen 195 und 196. Demzufolge ist das Rahmenelement, das für die zweite Baugruppe der Abtrenneinheiten vorgesehen ist, das mit dem Bezugszeichen 191 versehen ist, analog aufge- baut und weist ebenfalls wiederum nun sechs Segmente auf, die durch Trennwände 197 aufgeteilt worden sind. Beim Rahmenelement 191 kann dann z. B. über die Öffnung 198 Medium eingespült werden, das über die Öffnung 199 abgeführt wird. Dementsprechend wird im zweiten Segment die Einspülung über die Öffnung 201 vorgenommen und die Abfuhr der Medien aus der Öffnung 202. Wesentlich bei der Ausführungsform nach den Figuren 19a und 19b ist nun, dass die beiden Abtrenneinheiten für die Baugruppe 190 und 191 zueinander verdreht und zwar um 90° zueinander angeordnet sind. Dadurch wird zum einen eine optimale Durchmischung in jeder Abtrenneinheit durch das Gegenstromprinzip erreicht und zum anderen durch die Anordnung in gedrehter Form der Baugruppen 191 und 190 zueinander wird ein optimaler Austausch zwischen den beiden

Baugruppen der Abtrenneinheiten ermöglicht. Analog bei den vorstehend schon beschriebenen Ausführungs- formen sind noch in den Wänden 192 bzw. 197 Durchführungen 203 vorgesehen, die zur Durchführung von Zugstangen dienen, um ein optimales Abdichten gegenüber den flächigen Separatoren und den weiteren Baugruppen zu erreichen.

Alternativ kann diese Ausführungsform noch so abge- wandelt werden, dass die Öffnungen 193 und 195 wie auch 194 und 196 über eine diese Öffnungen verbindende Schlaufe betrieben werden. Analoges gilt für das Rahmenelement 191. Figuren 20a und 20b zeigen nun eine weitere Ausführungsform, wie die jeweiligen Rahmenelemente der Baugruppen ausgebildet sein können.

Figur 20a zeigt dabei ein Rahmenelement 300, das als Rahmenelement in einer ersten Baugruppe dienen kann und so aufgebaut ist, dass es vier getrennte Segmente aufweist. Die Segmente sind nun aber hier so ausgebildet, dass jeweils zwei Segmente paarweise angeord- net sind und zwischen den beiden Segmenten ein breiter Rahmen 305 ausgebildet ist. Die beiden ersten Segmente werden wiederum durch eine Öffnung 302 angeströmt und das Medium wird über die beiden Öffnungen 303 wieder abgeführt.

Die beiden Segmente werden durch die Wand 304 getrennt. Eine spiegelbildliche Anordnung ist dann im gleichen Rahmenelement vorgesehen, wobei hier über die Öffnungen 306 wiederum die beiden Segmente ange- strömt und über die Öffnungen 307 das Medium wieder abgeführt wird.

In Figur 20b ist nun das Rahmenelement 301 für die zweite Baugruppe gezeigt. Dieses Rahmenelement 301 ist nun anders aufgebaut und wird in Querrichtung zum Rahmenelement 300 der ersten Baugruppe betrieben. Die Segmentaufteilung erfolgt hier so, dass in Querrichtung vier Wände 308 vorgesehen sind, die eine Aufteilung in fünf Segmente vornehmen. Die Fläche der fünf Segmente deckt sich dabei im Wesentlichen mit der

Fläche der zwei Segmente des Rahmenelements 300. Der Vorteil der Lösung, wie sie in der Ausführungsform nach Figuren 20a und 20b dargestellt worden ist, ist der, dass z. B. durch die Aufteilung beim Rahmenele- ment 301 in fünf Segmente eine stärkere Durchmischung erreicht werden kann, so dass dann im Austausch mit den dem Rahmenelement 300 zugeführten Medien ein optimaler Kontakt der auszutauschenden Medien an der Grenzfläche erreicht werden kann. Entsprechend der vorstehenden Beschreibung mit der Aufteilung in fünf Segmente durch die Wände 308 weist das Rahmenelement 301 dann auch noch im zweiten Teil eine analoge Aufteilung wiederum in fünf Segmente auf, wobei hier die Aufteilung durch die Wände 309 erreicht wird. Die Fläche, die durch diese fünf Teilsegmente angeströmt werden kann, entspricht dabei im Wesentlichen wieder der Fläche, die auch durch die beiden Segmente im rechten Teil des Rahmenelements 300 definiert ist. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung nach der Ausführungsform nach der Figuren 20a und 20b besteht nun darin, dass z. B. das Rahmenelement, wie es in Figur 20b gezeigt ist, für sich gesehen wiederum nur so betrieben werden kann, dass die fünf Segmente des linken Teils durch die Öffnung 310 angeströmt und über die Öffnungen 311 das Medium wieder abgeführt wird, wohingegen die Anströmung der einzelnen Segmente im rechten Teil nun entgegengesetzt erfolgt, d.h. hier erfolgt die Anspülung über die Öffnung 312 und die Abfuhr über die Öffnung 313. Auch durch diese Maßnahme wird ein hoher Durchmischungs- grad realisiert.

Letztlich zeigt Figur 21 eine weitere Ausführungsform eines Rahmenelements 400 einer ersten Baugruppe und eines Rahmenelements 401 einer zweiten Baugruppe einer Abtrenneinheit.

Das Rahmenelement 400 ist dabei wieder so aufgebaut, dass die innere freie Fläche des Rahmenelements durch drei Wände in vier gleiche Segmente unterteilt ist, wobei die jeweiligen Segmente alle von einer Richtung über die Öffnungen 402 angeströmt werden und die Abfuhr der Medien durch die Öffnungen 403 erfolgt.

Die Abtrenneinheit 401 der zweiten Baugruppe ist nun so ausgebildet, dass hier nicht im Gegenstrom gearbeitet wird, sondern dass ein vorbestimmter Winkel eingehalten wird. Wie aus der Figur 21b gezeigt, erfolgt ein Anströmen hier im Wesentlichen in einem 45° -Winkel. Dies wird dadurch ermöglicht, dass die innere freie Fläche, die durch das rechteckige Rahmenelement aufgespannt wird, durch entsprechende Wände 405 in acht Segmente aufgeteilt wird. Das Anströmen der einzelnen Segmente erfolgt dann über die Öffnungen 406, die Abfuhr der Medien über die Öffnungen 407. Auch durch diese Ausführungsform wird ein optimaler Austausch der in den jeweiligen Baugruppen der Abtrenneinheiten geführten Medien durch die gezeigten Strömungsrichtungen erreicht.

Figur 22 zeigt nun eine Ausführungsform, bei der im Rahmenelement 501, das in Figur 22a nur ausschnitts- weise dargestellt ist, eine Abstützvorrichtung 500 integriert ist. Die Abstützvorrichtung 500 ist in der Ausführungsform nach Figur 22 als kreisförmiger Ring ausgebildet und weist Abstützelemente 502 auf. In

Figur 22b ist die Abstützvorrichtung von der Unterseite dargestellt, so dass die Abstützelemente 502 sichtbar werden. Wie aus Figur 22d hervorgeht, sind die Abstützelemente so angeordnet, dass Durchlasska- näle 503 entstehen. Durch diese Durchlasskanäle kann dann je nach Anwendungsfall entweder das Medium bei der Zufuhr oder bei der Abfuhr über die Öffnung 504 im Rahmenelement geführt werden. Die Abstützvorrichtung 500 ist dabei so ausgebildet, dass ihre plane Oberfläche bündig mit der Oberfläche des Rahmenelementes verläuft, d.h. sie besitzt eine Bauhöhe, die genau cfer Vertiefung des Kanalsystems 507 entspricht. In Figur 22c ist nun genau der identische Ausschnitt, wie er in Figur 22a dargestellt ist, von der gegenüber liegenden Seite gezeigt.

Die Abstützvorrichtung 500 ist dabei bevorzugt aus einem Werkstoff gefertigt, wie er auch für die Rahmenelemente 501 verwendet wird, d.h. er besteht z.B. aus Polypropylen.

Die Erfindung umfasst dabei auch Ausführungsformen, bei denen die Abstützvorrichtung 500 gleichzeitig mit dem Rahmenelement einstückig ausgebildet worden ist. Gemäß der Erfindung kann somit die Abstützvorrichtung 500 als separates Bauteil, wie es in der Figur 22 dargestellt ist, oder einstückig mit dem Rahmenelement 501 ausgebildet sein.

Die weiteren in den Figuren 22a und 22c dargestellten Öffnungen 508 stellen wieder Öffnungen für die Zugelemente dar.

Figur 23 zeigt nun wiederum ausschnittsweise ein Rahmenelement 601, bei dem analog der Ausführungsform nach Figur 22 eine Abstützvorrichtung 600 vorgesehen ist. Die Abstützvorrichtung 600 ist im Beispielsfall nach der Figur 23 sowohl für die Öffnung 602 wie auch für die Öffnung 603 vorgesehen. Die Abstützvorrichtung wird, wie aus der Figur 23 hervorgeht, somit bevorzugt sowohl für die Zufuhr sowie für die Abfuhr der Medien eingesetzt, um das Einströmen bzw. das Abführen der Medien über die Zufuhr- und Abfuhrkanäle 604, 605 zu gewährleisten.

Der Vorteil der Abstützvorrichtung 500 bzw. 600, wie sie in den Figuren 22 und 23 dargestellt ist, besteht nun darin, dass durch diese Ausbildung ein sicheres Abdichten bei der Zufuhr und der Abfuhr der Medien erreicht wird, da ein zusätzliches Abstützen des über dem Rahmenelement 600 angeordneten Separators erreicht wird.