Die US-Patentschrift 5,695, 818 beschreibt asymmetrische Membranen auf Kohlenstoffbasis, wobei symmetrische Hohlfasermembranen mit CVD-Methoden modifiziert werden. Auch die US-Patentschrift 5,925, 591 beschreibt Verfahren zur Herstellung von symmetrischen Kohlenstoffmembranen bestehend aus hohlen Kohlenstofffasern. Diese Kohlenstoffhohlfasermembranen werden zu Bündeln vereinigt, um entsprechende Kohlenstofffasernbündelmodule zu produzieren. Die beschriebenen Faserbündelmodule sind bis zu einem Meter lang.

Die zitierten Kohlefasermembranen, die in Modulen zu Bündeln zusammengefasst werden erweisen sich insbesondere deshalb als problematisch, weil sie für ihre Herstellung aufwendige Reparaturen und Verfahren erfordern, um eine homogene Karbonisierung der gebündelten Zellulosefasern zu erreichen, aus welchen die Kohlenfasermembranen hergestellt werden. Darüber hinaus haben diese Stand der

Technik-Membranen-Systeme und Module den Nachteil, dass sie aufgrund ihrer Dicke zu große Stofftransportwiderstände und Strömungswiderstände aufbauen, worunter die Wirtschaftlichkeit damit durchgeführter Trennungen leidet.

Gegenüber dem Stand der Technik besteht daher ein Bedarf nach einfach aufgebauten Membranmodulen mit einer geeigneten Modulgeometrie, die bei geringem Strömungswiderstand eine effektive Trennwirkung für verschiedenste Fluidtrennaufgaben zeigen.

Es ist auch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung unter Überwindung der aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile neue Membranmodule und Modulgeometrien zur Verfügung zu stellen, die bei hinreichender Stabilität des Moduls hohe Packungsdichten bei gleichzeitig optimalen Strömungsprofilen und hoher Trennselektivität zur Verfügung zu stellen.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Trennung von Fluidgemischen, welches die An-oder Abreicherung bestimmter Fluidkomponenten ermöglicht, wobei ein erfindungsgemäßes Membranmodul eingesetzt wird.

Die genannten Aufgaben werden durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich durch Kombination mit den Merkmalen der unabhängigen Unteransprüche.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Membranmodul zur Verfügung gestellt, welches umfasst :

eine dichte Packung aus mehreren parallel zueinander angeordneten und voneinander beabstandeten Membranplatten, wobei die Bereiche zwischen den Membranplatten alternierend mit jeweils einer von zwei Vorrichtungen zur Durchleitung von zwei separaten Fluidströmen durch die jeweiligen Bereiche verbunden sind, und die Bereiche zwischen den Membranplatten fluiddicht voneinander getrennt sind, so dass ein Stoffaustausch zwischen zwei durch die Bereiche zwischen den Membranplatten geführten Fluidströmen im wesentlichen nur durch Permeation von Fluidkomponenten durch die Membranplatten möglich ist.

Mit dem Begriff"Fluid"werden in der vorliegenden Anmeldung Stoffe bzw.

Stoffgemische bezeichnet, die bei den Anwendungstemperaturen des erfindungsgemäßen Membranmoduls bzw. des Trennverfahrens der vorliegenden Erfindung im flüssigen oder gasförmigen Aggregatszustand vorliegen. Besonders bevorzugt wird das Membranmodul bzw. das Fluidtrennverfahren der vorliegenden Erfindung bei der Trennung von Gasen und Gasgemischen eingesetzt.

Diese einfachste grundlegende Ausführungsform des Membranmoduls der vorliegenden Erfindung gewährleistet zwei Strömungsbereiche für Fluidströme, die auf zwei Seiten einer Membran liegen und in zwei unterschiedlichen Richtungen durchströmbar sind.

Diese Anordnung gewährleistet, dass ein in den ersten Zwischenbereich eingebrachter bzw. dadurch hindurchgeleiteter Fluidstrom bestehend aus einer oder mehreren Fluidkomponenten in Kontakt mit der Membranfläche kommt, wobei durch die Membran hindurchtretende Fluidkomponenten in den zweiten Zwischenbereich gelangen können, der in einer zweiten Richtung von einem weiteren gleichen oder verschiedenem Fluid durchströmt wird, das auf diese Weise mit den permeierten Fluidkomponenten angereichert werden kann.

Der Begriff"Zwischenbereich"bezeichnet einen Hohlraum, durch welchen Fluidströme von einer Eintrittsöffnung bis zu einer Austrittsöffnung des Hohlraums durch das Modul geleitet werden können. Die erfindungsgemäßen ersten und zweiten Zwischenbereiche bestehen in bevorzugten Fällen aus einer Vielzahl von separierten oder miteinander verbundenen, in den meisten Fällen im Wesentlichen parallelen Kanälen, die zusammengenommen einen Zwischenbereich zwischen zwei Membranplatten bilden.

Die in erfindungsgemäßen Modulen verwendeten Membranplatten können bauartbedingt in bevorzugten Ausführungsformen, insbesondere im Fall von Kohlenstoff-bzw. Kohlenstoffbasierten Membranen sehr dünn sein, mit einer Dicke von unter 1 mm, vorzugsweise unter 100 um, besonders bevorzugt unter 10 u.

Durch geeignete Vorrichtungen wird man gewährleisten, dass die Fluidströme in geeigneter Weise separiert voneinander dem Modul zu und nach Durchtritt durch das Modul separat wieder abgeführt werden. Im Regelfall wird man das Membranmodul wie oben definiert so gestalten, dass es eine Vielzahl von Membranplatten umfasst, wodurch im Modul eine Vielzahl von alternierenden ersten und zweiten Zwischenbereichen entsteht. Da die Richtungen, in denen die ersten und zweiten Zwischenbereiche durchströmbar sind, zueinander einen Winkel bilden, also nicht identisch sind, wird das Membranmodul folglich bezüglich der Membranplatten kantenseitige Außenflächen ausbilden, wobei erste derartige Außenflächen entstehen, die beiderseits der offenen Enden der ersten Zwischenbereiche angeordnet ist, sowie weitere zwei bezüglich der Membranplatten kantenseitigen Außenflächen, die beiderseits der offenen Enden der zweiten Zwischenbereiche angeordnet sind.

Darüber hinaus wird das Membranmodul zwei weitere Außenflächen aufweisen, die jeweils der Außenfläche der jeweils zu äußerst liegenden Membranplatten entsprechen. Diese Art von Modulaufbau gewährleistet mit den ersten bezüglich der Membranplatten kantenseitigen Außenflächen eine erste Anströmfläche des Moduls, die einen Fluiddurchtritt durch das Membranmodul nur durch die ersten Zwischenbereiche zwischen den jeweiligen Membranplatten ermöglicht.

Ferner umfasst das Membranmodul eine zweite Anströmfläche für einen zweiten Fluidstrom, der einen Durchtritt des Fluidstroms ausschließlich durch die zweiten Zwischenbereiche zum anderen Ende des Membranmoduls gewährleistet. Da im Inneren des Moduls jede Membranplatte mit ihren beiderseitigen Flächen an beide Zwischenbereiche und somit an beide Fluidströme angrenzt, die durch das Membranmodul geleitet werden, kann ein Stoffaustausch zwischen dem ersten und den zweiten Zwischenbereich bzw. den dadurch geführten Fluidströmen nur mittels Durchtritt einzelner Fluidkomponenten durch die Membran im Wege der Permeation erfolgen.

Auf diese Weise ist es möglich, ein Fluidgemisch durch Anströmung einer der ersten bezüglich der Membranplatten kantenseitigen Außenflächen in das Membranmodul zu führen und vorzugsweise am anderen Ende der ersten Zwischenbereiche wieder austreten zu lassen, und durch die Membranen hindurch permeierende Fluidkomponenten aus den zweiten Zwischenbereichen separat abzuführen.

Für diese Abführung permeierter Komponenten sind verschiedene Möglichkeiten verwendbar. So können beispielsweise die zweiten Zwischenbereiche durch Anlegung eines Unterdrucks kontinuierlich oder diskontinuierlich abgesaugt werden.

Alternativ hierzu kann durch Anströmen der bezüglich der Membranplatten kantenseitigen zweiten Außenflächen mittels eines zweiten Fluidstromes die zweiten

Zwischenbereiche des Membranmoduls kontinuierlich oder diskontinuierlich gespült werden, wobei aus den ersten Zwischenbereichen durch die Membranplatten permeierte Fluidkomponenten des ersten Fluidgemisches mit dem zweiten Fluidstrom abgeführt werden.

Der zweite Fluidstrom kann beispielsweise vor Beginn der Trennung die gleiche Zusammensetzung haben wie der erste Fluidstrom, oder eine unterschiedliche.

Der Begriff"Fluid"wie hier verwendet umfasst flüssige oder gasförmige Stoffe, Stoffgemische, Lösungen, Suspensionen, Emulsionen, Aerosole und dergleichen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Membranplatten des Membranmoduls ein oder beidseitig, vorzugsweise beidseitig strukturiert. Eine bevorzugte Strukturierung der Membranplatten besteht in Form eines aufgeprägten oder sonst wie eingebrachten Rillenmusters mit über die gesamte Fläche der Membranplatten im Wesentlichen äquidistant zueinander angeordneten Rillen bzw. kanalartigen Vertiefungen. Die Rillenmuster können bezüglich der Kanten der Membranplatten parallel verlaufen, in einem beliebigen Winkel hierzu angeordnet sein, Zickzack-Muster aufweisen oder wellenförmig sein. Ferner können die Membranplatten, sofern beidseitig strukturiert, auf beiden Seiten identische Rillenmuster aufweisen, oder unterschiedliche Rillenmuster. Bevorzugt ist, dass die Membranplatten beidseitig gleichförmig komplementär strukturiert sind, das heißt, dass die Rillenvertiefungen auf einer Seite der Membranplatte einer entsprechenden Erhöhung im Profil der anderen Seite der Membranplatte entsprechen.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Membranmoduls werden die Membranplatten im Modul so angeordnet, dass die Rillenmuster zweier benachbarter Membranplatten im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen.

In einer alternativen, ebenfalls bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Membranmoduls werden die Membranplatten so angeordnet, dass sich die Rillenmuster zweier benachbarter Membranplatten in einem Winkel kreuzen, so dass sich bei Aufeinanderlegen der Membranplatten eine Vielzahl von Berührungspunkten zwischen den benachbarten Platten an den Stellen sich kreuzender erhabener Ränder der Rillenstrukturen benachbarter Platten ergibt. Auf diese Weise werden Membranmodule erhalten, die aufgrund der Verbindung an vielen Punkten entsprechend den Berührungspunkten der sich kreuzenden Rillenmuster eine deutlich erhöhte mechanische Stabilität aufweisen. Die Rillenstrukturen werden vorzugsweise so gewählt, dass sich beim Aufeinanderlegen zweier Membranplatten in den Zwischenbereichen eine Struktur ergibt, die einer Vielzahl von Kanälen oder Röhren entspricht, die einen geeigneten, möglichst geringen Strömungswiderstand im Modul gewährleisten. Der Fachmann wird die Rillenmuster in geeigneter Weise dimensionieren und auswählen.

Übliche Rillenstrukturen in geprägten Membranplatten führen im erfindungsgemäßen Membranmodul zu kanal-bzw. röhrenartigen Strukturen in den ersten und zweiten Zwischenräumen, deren Querschnittsfläche dem jeweiligen Verwendungszweck angepasst werden kann.

In weiteren bevorzugten Ausführungsformen des Membranmoduls der vorliegenden Erfindung können zwischen die Membranplatten zusätzlich Abstandselemente eingebracht sein bzw. vorgesehen sein. Entsprechende Abstandselemente dienen der Gewährleistung ausreichend großer erster und zweiter Zwischenräume zwischen den Membranplatten, die einen geeigneten Strömungswiderstand des Moduls gewährleisten. Entsprechende Abstandselemente können poröse, offenporige Flächengebilde in Form von Zwischenlagen, Netzstrukturen sein, oder auch an den

Membranplatten kantenseitig angeordnete Spacer, die einen bestimmten Mindestabstand zwischen den Platten gewährleisten.

Die fluiddichte Randverbindung von jeweils zwei Membranplatten kann ebenfalls in geeigneter Weise mit einem entsprechend dimensionierten Spacer verbunden werden, so dass die Platten auf einem definierten Abstand zueinander gehalten werden.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird der Abstand der Membranplatten zueinander dadurch gewährleistet, dass durch entsprechend dimensionierte Rillenprägungen und ein Kreuzen der Rillenmuster zweier benachbarter Membranplatten in einem bestimmten Winkel sich wie oben erwähnt eine Vielzahl von Berührungspunkten zwischen den benachbarten Platten an den Stellen sich kreuzender erhabener Ränder der Rillenstrukturen ergibt, welche gewährleisten, dass entlang der Rillenvertiefungen Zwischenräume in Form einer Vielzahl von kanalartigen Strukturen entsteht.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform können die Abstandselemente auch dadurch gebildet werden, dass auf den Membranplatten alternierend unterschiedlich tiefe Rillenprägungen vorgesehen werden, was zu unterschiedlich hohen Erhebungen einzelner Rillenränder führt, so dass die Zahl der Berührungspunkte zwischen den benachbarten Platten an den Stellen sich kreuzender Ränder der Rillenstrukturen insgesamt gegenüber der Gesamtzahl der vorhandenen Rillenränder in geeigneter Weise verringert wird. Durch Verbindung der Membranplatten an diesen Stellen wird eine ausreichende Festigkeit des Membranmoduls gewährleistet und ein günstiger Strömungswiderstand der zwischen den Platten liegenden ersten und zweiten Zwischenbereiche gewährleistet.

Das erfindungsgemäße Membranmodul ist vorzugsweise so gestaltet, dass der Winkel zwischen der ersten und zweiten Richtung, welche die ersten und zweiten Zwischenbereiche durchströmbar sind, größer als 0 Grad ist, und bevorzugt zwischen 1 und 90 Grad liegt, vorzugsweise mehr als 5 Grad, bevorzugt mehr als 10 Grad, besonders bevorzugt mehr als 30 Grad und insbesondere bevorzugt von 45-90 Grad beträgt.

Dies kann durch unterschiedliche Gestaltung der Membranplatten erreicht werden.

So kann beispielsweise, wenn die Membranplatten in Form rechtwinkliger Platten, also in Form von Quadraten oder Rechtecken vorliegen, ein Winkel zwischen der ersten und zweiten Strömungsrichtung gewährleistet werden, der bei etwa 90 Grad liegt, das heißt die beiden Fluidströme durchströmen das Membranmodul in etwa senkrecht zueinander die ersten und zweiten Zwischenbereiche, die jeweils durch eine Membranplatte voneinander getrennt sind.

Sofern Membranplatten in Form beispielsweise eines Parallelogramms verwendet werden, kann der Winkel zwischen der ersten und zweiten Strömungsrichtung entsprechend verringert werden und jeden Bereich zwischen 1 und 90 Grad einnehmen. Auch können die Membranplatten beispielsweise trapezförmig ausgestaltet sein, so dass sich in zumindest einer Strömungsrichtung bei der Durchströmung des Membranmoduls eine Verengung oder in umgekehrter Richtung Erweiterung der durchströmten Zwischenbereiche ergibt. Auf diese Weise können Strömungswiderstände und die Kontaktzeiten des verwendeten Fluidstroms mit den Membranplatten in geeigneter Weise zusätzlich gesteuert und variiert werden.

Die im Membranmodul der vorliegenden Erfindung verwendeten Membranplatten bestehen in bevorzugten Ausführungsformen im Wesentlichen aus Kohlenstoff.

Besonders bevorzugt sind Membranplatten aus Kohlenstoff-basierten

Kompositmaterial, welches gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe wie beispielsweise Siliziumoxide, Aluminiumoxide, Aluminiumsilikate, Boroxide, Gläser, Titan-und Zirkoniumoxide, Keramikmaterialien und dergleichen in unterschiedlichen Mengenanteilen enthalten kann.

Besonders bevorzugt sind Membranplatten aus einem kohlenstoffbasierten Material, ggf. auch Kohlenstoff-Kompositmaterial, das durch Pyrolyse von kohlenstoffhaltigen Ausgangsstoffen hergestellt wird, und im wesentlichen einer Art Kohlenstoffkeramik bzw. kohlenstoffbasierten Keramik entspricht. Die Herstellung entsprechender Materialien kann beispielsweise ausgehend von papierartigen Ausgangsstoffen durch Pyrolyse und eine Abgasbedingung bei hohen Temperaturen erfolgen. Entsprechende Herstellungsverfahren, insbesondere auch für Kohlenstoff-Kompositmaterialien, sind in der internationalen Patentanmeldung WO 01/80981, Seite 14, Zeile 10 bis Seite 18, Zeile 14 beschrieben und vorliegend anwendbar. Die erfindungsgemäßen kohlenstoffbasierten Membranplatten, bzw. daraus gebildete Membranmodule können ferner auch nach den in der internationalen Patentanmeldung WO 02/32558 Seite 6, Zeile 5 bis Seite 24, Zeile 9 hergestellt werden. Die Offenbarung dieser internationalen Anmeldungen wird hiermit vollständig per Referenz einbezogen.

Auch durch Pyrolyse von geeignet vorgefertigten Polymerfilmen bzw. dreidimensional angeordneten oder gefalteten Polymerfilmpaketen, wie in der DE 103 22 182 beschrieben deren Offenbarung hiermit vollständig per Referenz einbezogen wird, lassen sich erfindungsgemäße Membranmodule auf einfache Weise erhalten.

Nach den in den oben genannten Patentanmeldungen Pyrolyseverfahren lassen sich besonders bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Membranmoduls insbesondere auch durch Karbonisierung von Wellpappe herstellen, wobei die

Wellpappschichten vor der Karbonisierung geeignet aufeinander fixiert werden, so dass sich ein in mindestens zwei Richtungen durchströmbarer Körper ergibt.

Darüber hinaus ergeben sich bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Membranmoduls auch durch Wickeln von kreuzstromartig angeordneten Papier- oder Polymerfilmstapeln zu Rohren, sowie deren anschließende Pyrolyse nach oben genannten Verfahren. Diese Wickelmodule können so angeordnet sein, dass sich die ersten Zwischenbereiche in Rohrrichtung erstrecken, mit dem Rohrquerschnitt als erste Anströmfläche, und die zweiten Zwischenbereiche sich quer zur Rohrrichtung erstrecken.

In bevorzugten Ausführungsformen können die Membranmodule vor oder nach einem Karbonisierungsschritt nach bekannten Verfahren paryleniert werden. Bei Parylenierung nach der Karbonisierung kann dann nochmals unter Sauerstoffausschluss nachpyrolysiert werden. Diese Behandlungsschritte ermöglichen eine gezielte Modifikation der Oberflächen-und Porositätseigenschaften der erfindungsgemäßen Membranmodule.

Ferner kann die Oberfläche erfindungsgemäßer Membranmodule nach an sich bekannten Verfahren fluoridiert werden, beispielsweise um lipophile Oberflächeneigenschaften zu erzielen, wie sie in einigen Bioreaktionsverfahren erforderlich sind.

Darüber hinaus können erfindungsgemäße Membranmodule auch aus Membranplatten gefertigt werden, die aus Polycarbonat, Polysulfon, Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyacrylnitril-Copolymer, Cellulose, Celluloseacetat, Cellulosebutyrat, Cellulosenitrat, Viskose, Polyetherimid, Polyoktylmethylsilan, Polyvinylidenchlorid, Polyamid, Polyharnstoff, Polyfuran, Polyethylen,

Polypropylen, und/oder Copolymerisate davon, sowie Mixed-Matrix-Systemen die neben der Polymerkomponente auch anorganische Komponenten wie Aktivkohle, Kohlenstoffmolekularsieb oder Zeolithe enthalten, aufgebaut sind.

Die fluiddichten Kantenverbindungen zwischen einzelnen Membranplatten im erfindungsgemäßen Membranmodul können durch Verklebung der Kanten der Membranplatten mittels Klebstoffen, Glas, ggf. gefüllten Epoxidharzen, Lacken und Polymermaterialien gewährleistet werden. Besonders bevorzugt ist es im Fall kunstoffbasierter Materialien, die durch Pyrolyse aus kohlenstoffhaltigen Ausgangsstoffen hergestellt werden, dass die plattenförmigen Ausgangsstoffe an den entsprechenden Kanten mit oben genannten Materialien verklebt werden, und anschließend das so vorgefertigte Membranmodul vollständig der Pyrolyse unterworfen wird, wobei das eigentliche Kohlenstoffmembranmodul erzeugt wird.

Ferner können im wesentlichen fluiddichte Kanten auch durch Falzkanten entlang von Faltungen gebildet werden, indem vor einer Pyrolyse flächige Ausgangs- materialien Ziehharmonika-artig aufeinandergefaltet werden, so dass einige der fluiddichten Kantenverbindungen durch Falze vorgegeben sind, und nach der Pyrolyse im wesentlichen fluiddichte Verbindungen entlang der Falze ergeben.

Die Abdichtung einzelner Kantenseiten des Moduls kann beispielsweise durch im Tauch-oder Extrusionsverfahren aufgebrachte Dichtmassenblöcke, z. B. aus Epoxidharz, erfolgen. Damit kann eine Randabdichtung des Moduls gewährleistet werden, oder auch eine Abdichtung zwischen dem Membranmodul und beispielsweise einem Gehäuse, in welchem das Modul eingebaut wird, um eine funktionelle Fluidtrennvorrichtung zu erhalten. Die so aufgebrachte Dichtmasse kann z. B. nach der Pyrolyse des Modulvorläufers an geeigneten Stellen geschnitten oder aufgeschliffen werden, so dass sich auf der kantenseitigen Außenfläche des Moduls

die erfindungsgemäße Struktur alternierender Öffnungen der einen Zwischenbereiche und der fluiddicht verschlossenen Randbereiche der anderen Zwischenbereiche ergibt. Alternativ kann der Dichtmassenblock auch selektiv nur an einzelnen ausgewählten Stellen geöffnet werden.

Erfindungsgemäße Membranmodule können in beliebiger Weise auf die vorgesehene Anwendung bezogen dimensioniert werden, beispielsweise mit Modulvolumen im Bereich von ab 1 cm3, bevorzugt etwa 10 cm3 bis 1 m3. In Fällen wo dies erwünscht ist, sind die Membranmodule auch deutlich größer oder auch im noch kleineren Mikromaßstab dimensionierbar.

Die vorliegende Erfindung gewährleistet ferner ein Verfahren zur Trennung von Fluidgemischen mittels eines erfindungsgemäßen Membranmoduls, umfassend folgende Schritte : -Aufbringen eines Fluidgemisches auf eine der bezüglich der Membranplatten kantenseitige Außenflächen des Moduls, so dass das Fluidgemisch durch die ersten Zwischenbereiche zwischen den Membranplatten in der ersten Richtung durch das Modul strömt ; Separates Abführen von durch die Membranplatten aus den ersten in die zweiten Zwischenbereiche permeierten Fluidkomponenten.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden die permeierten Fluidkomponenten aus den zweiten Zwischenbereichen mit einem durch diese Zwischenbereiche geführten zweiten Fluidstrom, dem Spülstrom, abgeführt. Dies ist insbesondere bei Gastrennungen die bevorzugte Betriebsart. Dieser zweite Fluidstrom kann die gleiche, oder eine andere Zusammensetzung aufweisen als das aufgebrachte (erste) Fluidgemisch. Ferner kann alternativ eine kontinuierliche oder diskontinuierliche Abführung der permeierten Fluidkomponenten aus den zweiten Zwischenbereichen

vorgesehen sein, etwa durch Absaugung mittels Unterdruck bzw.

Vakuumeinrichtungen.

Die Aufbringung des zu trennenden Fluidgemisches kann mittels Druck oder drucklos, diskontinuierlich oder bevorzugt kontinuierlich erfolgen.

Das erfindungsgemäße Membranmodul bzw. das erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhaft für eine Vielzahl von Fluidtrennaufgaben verwendet werden, bzw. daran angepasst werden. Darunter sind beispielsweise, ohne darauf beschränkt zu sein, die Dampfpermeation, Pervaporation, Entfeuchtung und/oder Entkeimung von Luft und Gasen, oder für die Zu-oder Abluftfiltration, zur Gewinnung von Wasserstoff oder Methan aus Industriegasen, zur Abreicherung von CO2 aus Luft oder Abgasen, zur Befeuchtung oder Entfeuchtung von Gasen, zur Abreicherung von Lösungsmitteldämpfen aus Abluft, oder zur Entfernung von CO2 aus Erdgas, in der Gastrennung, vorzugsweise der Abtrennung von CO2 aus Erdgas, der Abtrennung von Methan und/oder Kohlendioxid von Wasserstoff, zur Trennung von Sauerstoff und Stickstoff und/oder für die Abtrennung oder Anreicherung von Sauerstoff aus Sauerstoff-Stickstoff-Gemischen, insbesondere in Gegenwart von Luftfeuchtigkeit, sowie für die An-oder Abreicherung von Wasserstoff aus wasserstoffhaltigen Kohlenwasserstoff-Gemischen.

Die Membranmodule der vorliegenden Erfindung, insbesondere solche auf Kohlenstoffbasis, werden in einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als Trägermaterial zur Immobilisierung von katalytischen Einheiten verwendet. Damit lassen sich die Module als Bioreaktoren in biologischen und/oder biotechnologischen Stoffproduktionsverfahren vorteilhaft nutzen.

Der Ausdruck"katalytische Einheit (en)" umfasst hier jegliche katalytisch aktive Substanz, insbesondere metallorganische Komplexe und Enzyme sowie insbesondere Mikroorganismen, Algen, Bakterien, Viren und Zellen. Als Zellen werden in bestimmten Ausführungsformen nichtgewebebildende Säugetierzellen bevorzugt, jedoch können für Gewebeaufzuchtsysteme die Membranmodule auch als Träger für gewebebildende Pflanzen-und Säugetierzellen verwendet werden.

Die Membranmodule der vorliegenden Erfindung können als Trägermaterialien für Mikroorganismen oder Zellen eine hervorragende Biokompatibilität aufweisen, sind formstabil und äußerst variabel bezüglich ihres Aufbaus, wie etwa Porengrößen, innere Struktur und äußere Form herstellbar. Ferner lassen sich die erfindungsgemäßen Membranmodule leicht sterilisieren und bieten einen guten Haftuntergrund für Mikroorganismen und Zellen. Aufgrund dieser Eigenschaften lassen sich diese Membranmodule für eine Vielzahl von Anwendungen maßschneidern.

In bevorzugten Ausführungsformen bestehen die Membranmodule der vorliegenden Erfindung im wesentlichen aus Kohlenstoff, wie Aktivkohle, gesinterte Aktivkohle, amorpher, kristalliner oder teilkristalliner Kohlenstoff, Graphit, pyrolytisch bzw. durch Karbonisierung erzeugtes Kohlenstoffhaltiges Material, Kohlefaser, oder Carbide, Carbonitride, Oxycarbide bzw. Oxycarbonitride von Metallen oder Nichtmetallen, sowie aus geeigneten Mischungen dieser Materialien. Bevorzugt bestehen die Membranmodule aus amorphem, graphitischem und/oder pyrolytischem Kohlenstoff.

In besonders bevorzugten Ausführungsformen kann das Membranmodul weitere Substanzen, ausgewählt aus organischen und anorganischen Stoffen oder Verbindungen, enthalten. Bevorzugt werden Stoffe wie oder Verbindungen von

Eisen, Kobalt, Kupfer, Zink, Mangan, Kalium, Magnesium, Kalzium, Schwefel oder Phosphor. Der Einbau dieser weiteren Verbindungen kann beispielsweise dazu genutzt werden, das Wachstum bestimmter Mikroorganismen oder Zellen fördern.

Zur Wachstumsförderung ferner geeignet ist eine Imprägnierung oder Beschichtung des Membranmoduls mit Kohlehydraten, Lipiden, Purinen, Pyromidinen, Pyrimidinen, Vitaminen, Proteinen, Wachstumsfaktoren, Aminosäuren und/oder Schwefel-oder Stickstoffquellen.

Ferner können zur Stimulation des Zellwachstums folgende Stoffe verwendet werden : Bisphosphonate (z. B. Risedronate, Pamidronate, Ibandronate, Zoledronsäure, Clodronsäure, Etidronsäure, Alendronsäure, Tiludronsäure), Fluoride (Dinatriumfluorophosphat, Natriumfluorid) ; Calcitonin, Dihydrotachystyrol, sowie alle Wachstumsfaktoren (Growth Factors) und Zytokine (Epidermal Growth Factor (EGF), Platelet-Derived Growth Factor (PDGF), Fibroblast Growth Factors (FGFs), Transforming Growth Factors-b TGFs-b), Transforming Growth Factor-a (TGF-a), Erythropoietin (Epo), Insulin-Like Growth Factor-1 (IGF-I), Insulin-Like Growth Factor-11 (IGF-II), Interleukin-1 (IL-1), Interleukin-2 (IL-2), Interleukin-6 (IL-6), Interleukin-8 (IL-8), Tumor Necrosis Factor-a (TNF-a), Tumor Necrosis Factor-b (TNF-b), Interferon-g (INF-g), Monocyte chemotactic protein, fibroblast stimulating factor 1, Histamin, Fibrin oder Fibrinogen, Endothelin-1, Angiotensin 11, Kollagene, Bromocriptin, Methylsergid, Methotrexat, Kohlenstofftetrachlorid, Thioacetamid, Ethanol.

Bevorzugt beträgt die mittlere Porengröße des Membranmoduls für Bioreaktorsysteme zwischen 2 Ängström und 1 Millimeter, bevorzugt zwischen 1 Nanometer und 400 Mikrometer, besonders bevorzugt zwischen 10 Nanometer und 100 Mikrometer.

Die Membranen des erfindungsgemäßen Membranmoduls für den Einsatz in biologischen oder chemischen Reaktionen ist für die auf dem Modul immobilisierten katalytischen Einheiten und die Reaktionsprodukte im wesentlichen impermeabel und für das Reaktionsmedium sowie die Reaktionsedukte im wesentlichen permeabel, und im übrigen, sofern restliche äußere Fläche vorhanden, gegebenenfalls versiegelt.

Der Ausdruck"chemische Reaktionen"umfasst alle Reaktionen ohne Zuhilfenahme von lebenden Organismen. Der Ausdruck"biologische Reaktionen"umfasst Reaktionen unter Zuhilfenahme von lebenden Organismen wie etwa Zellen oder Mikroorganismen.

Der Ausdruck"Reaktionsmedium"umfasst jedes Fluid, gasförmig oder flüssig, wie etwa Wasser, organische Lösungsmittel, anorganische Lösungsmittel, überkritische Gase sowie übliche Trägergase.

Der Ausdruck"Edukt"umfasst unabhängig von deren Aggregatszustand die Ausgangsstoffe einer chemischen oder biologischen Reaktion bzw. Nährstoffe, Sauerstoff und ggf. Kohlendioxid, insbesondere im Falle von biologischen Reaktionen. Der Ausdruck"Produkt"betrifft unabhängig vom Aggregatszustand die Reaktionsprodukte einer chemischen Reaktion bzw. die Reaktionsprodukte oder Stoffwechselprodukte im Falle von biologischen Reaktionen.

Der Ausdruck"Reaktionsmischung"umfasst eine Mischung aus dem Reaktionsmedium, gegebenenfalls den Edukten und gegebenenfalls den Produkten.

Die Membranmodule der vorliegenden Erfindung weisen den Vorteil auf, dass die katalytischen Einheiten aufgrund der semipermeablen Trennschicht und/oder der Versiegelung der Moduleinheiten diese nicht mehr verlassen können, ein Stoffaustausch bezüglich der Edukte, wie z. B. Nährstoffe, der Produkte und/oder des Reaktionsmediums über die semipermeable Trennschicht aber möglich ist. Die Membranoberflächen des erfindungsgemäßen Moduls eignen sich insbesondere zur Immobilisierung von Mikroorganismen und Gewebekulturen. Hierbei siedeln sich die Mikroorganiscmen bzw. Gewebekulturen auf den Membranflächen an und können über die Strömungskanäle in den Zwischenbereichen mit flüssigen oder gasförmigen Nährstoffen versorgt, während ggf. Stoffwechselprodukte einfach abgeführt werden können. Beispielsweise werden die katalytischen Einheiten, vorzugsweise Mikroorganismen oder Zell-bzw. Gewebekulturen über die ersten Zwischenbereiche des Membranmoduls mit den Reaktionsedukten wie Nährstoffen versorgt, während die Produkte über die zweiten Zwischenräume abgeführt oder aber zurückgehalten und ggf. in einem späteren Arbeitschritt aus Modul abgetrennt werden können. Ferner sind die katalytischen Einheiten vor dem Austrag und vor eventuellen schädlichen Umwelteinflüssen, wie etwa mechanische Belastungen, geschützt.

Ferner ist es gemäß der Erfindung z. B. möglich mehrere Membranmodule mit verschiedenen katalytischen Einheiten in eine Reaktionsmischung, enthaltend das Reaktionsmedium und die Reaktionsedukte, zu tauchen ohne dass es zur Vermischung der verschiedenen Produkte kommt, wenn die Produktabführungskanäle geeignet voneinander separiert oder versiegelt werden.

Diese Ausführungsform ist besonders Vorteilhaft für die Verwendung von verschiedenen Mikroorganismen oder Zellkulturen. Die entsprechenden Module, die mit unterschiedlichen Mikroorganismen oder Zellkulturen beladen sind, können

beispielsweise zur Wirkstoffproduktion in ein einziges Nährmedium getaucht werden und nach gewisser Zeit zur Wirkstoffentfernung aus dem Nährmedium genommen und geöffnet werden, oder die Produkte werden kontinuierlich entfernt. Die Membranmodule können auch wahlweise so gestaltet sein, dass sie zur Wirkstoffentfernung zerstört werden müssen oder dass sie reversibel geöffnet oder verschlossen werden können. Bevorzugt können die Module reversibel geöffnet und wieder verschlossen werden.

Nach der Wirkstoffentfernung durch beispielsweise Extraktion können die Membranmodule sofern erwünscht oder erforderlich gereinigt, sterilisiert und wiederverwendet werden.

Die kontinuierliche Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass die katalytischen Einheiten aufgrund der Membran und einer äußeren Versiegelung das Trägermaterial nicht mehr verlassen können, ein Stoffaustausch über die semipermeable Membran aber zugelassen wird. Dadurch werden die katalytischen Einheiten mit den Reaktionsedukten versorgt und die Reaktionsprodukte können kontinuierlich oder diskontinuierlich abgeführt werden, die katalytischen Einheiten sind aber vor dem Austrag und vor eventuellen schädlichen Umwelteinflüssen, wie etwa mechanische Belastungen, geschützt. Auch können hier eine Vielzahl von Membranmodulen in Reihe oder parallel geschaltet betrieben werden.

In der Regel diffundieren die Reaktionsedukte und-produkte jeweils aufgrund eines Konzentrationsgradienten, der sich zwischen den ersten Zwischenbereichen auf der einen Seite der Membran und den zweiten Zwischenbereichen auf der anderen Seite der Membran aufbaut, durch die Membran. Der Diffusionsweg setzt sich, ohne auf eine bestimmte Theorie festgelegt werden zu wollen, aus dem laminaren Grenzfilm an der ersten Seite der Membran, der Membran selbst und der zweiten Seite der

Membran zusammen. Im Inneren der ersten und zweiten Zwischenräume findet der weitere Stofftransport entweder ebenfalls durch Diffusion oder durch Strömungsvorgänge statt.

Der Konzentrationsgradient zwischen den ersten und den zweiten Zwischenräumen des Membranmoduls wird vorzugsweise durch die kontinuierliche Eduktzufuhr und gegebenenfalls Produktabfuhr aufrechterhalten. Der Fachmann weiß, dass durch turbulente Strömung mit steigender Reynolds- (Re)-Zahl der laminare Grenzfilm an der äußeren Oberfläche der Membranen dünner und der Stofftransport schneller wird.

Um die Stoffübergänge im Membranmodul zu optimieren, kann die semipermeable Membran in geeigneter Weise modifiziert werden, beispielsweise durch Fluoridierung, Parylenierung, mit Kohlefasern, Aktivkohle, pyrolytischem Kohlenstoff, ein-oder mehrwandigen Kohlenstoff-Nanotubes, Kohlenstoffmolekularsieb, mittels CVD oder PVD abgeschiedenem Material wie etwa C, Si, Metalle, etc.

Bevorzugt werden nicht für den Stofftransport notwendige äußere Flächen des Membranmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung versiegelt. Die Versiegelung kann durch eine impermeable Schicht bewerkstelligt werden. Diese impermeable Schicht kann aus denselben Materialien wie die Membran selbst bestehen und sich von der semipermeablen Membran lediglich durch die Porengröße unterscheiden.

Alternativ kann jegliches Mittel zur Versiegelung verwendet werden, welches sicherstellt, dass im Wesentlichen kein Stoffaustausch über versiegelte Bereiche stattfinden kann, abgesehen von dem Stoffaustausch über die semipermeable Membran. Die Versiegelung kann reversibel oder irreversibel sein. Bevorzugt ist die Versiegelung irreversibel. Die erfindungsgemäßen Membranmodule werden vor

oder nach der Einbringung der katalytisch aktiven Eigenheiten gegebenenfalls versiegelt.

Das Membranmodul kann für die Verwendung für biologische oder chemische Reaktionen mittels einer Vielzahl von dem Fachmann üblicherweise bekannten Maßnahmen mit katalytischen Einheiten beladen bzw. ausgestattet werden.

Bevorzugt ist das in Kontakt bringen des Membranmoduls mit einer die katalytische Einheit enthaltende Lösung, Emulsion oder Suspension mittels eintauchen, besprühen, beschichten oder dergleichen, um eine Einlagerung der katalytischen Einheiten in den porösen Körper zu bewirken, und anschließendes Entfernen des Lösungsmittels sowie ggf. Trocknung.

Im Anschluss daran kann teilweise versiegelt werden, wie bei einigen Anwendungen erforderlich. Auch die Beschickung nur der ersten oder nur der zweiten Zwischenbereiche des Membranmoduls ist mit diesen Verfahren auf einfache Weise möglich und in vielen Ausführungsformen besonders bevorzugt, um Edukte bzw.

Produkte durch die Membran von den katalytischen Einheiten zu trennen.

Bevorzugt wird das Modul in eine solche Lösung, Emulsion oder Suspension für einen Zeitraum von 1 Sekunde bis zu 90 Tagen getaucht, um den katalytischen Einheiten die Möglichkeit zu geben, in das Modul hinein zu diffundieren und sich anzusiedeln bzw. zu haften.

Die so hergestellten Membranmodule mit den katalytischen Einheiten können von 10-5 Gew. -% bis 99 Gew. -% katalytische Einheiten enthalten, insbesondere bei Metallkatalysatoren, basierend auf dem gesamten Gewicht des beladenen Moduls.

Bei mit Mikroorganismen oder Zellen besiedelten Bioreaktormodulen kann das Gewicht der Biomasse das des Moduls selbst um ein Vielfaches übersteigen,

beispielsweise bis zum 106-fachen des Modulgewichts. Die Zelldichte bei Bioreaktormodulen kann im Bereich von 1 bis 1023 Zellen pro ml Volumen, insbesondere Reaktorvolumen, vorzugsweise bis zu 102, bevorzugt 105, insbesondere bis zu 109 Zellen pro ml liegen.

Die erfindungsgemäßen Katalysator-haltigen Membranmodule können in Reaktoren für chemische und/oder biologische Reaktionen eingesetzt werden. Diese Reaktoren können kontinuierlich oder Batchweise betriebenen werden. Für Batchweise betriebene Reaktionen werden Rührkesselreaktoren bevorzugt. Diese Rührkesselreaktoren sind mit einem Rührwerk ausgestattet und gegebenenfalls mit einer kontinuierlichen Edukt-Zugabevorrichtung. Die Membranmodule werden gegebenenfalls in einem Behälter in die Reaktionsmischung, umfassend das Reaktionsmedium und die Edukte getaucht. Wenn vergleichsweise kleine Module eingesetzt werden, werden diese bevorzugt in einem Behälter in das Reaktionsgemisch getaucht. Eine gute Konvektion ist in diesen Systemen notwendig.

Edukte müssen immer in ausreichender Menge zugeführt werden. Der Fachmann erkennt, dass Maßnahmen die zur guten Durchmischung und zur guten Konvektion führen, geeignet sind für die vorliegende Erfindung.

Alternativ kann eine kontinuierliche Prozessführung verwendet werden. Eine kontinuierliche Prozessführung bringt den Vorteil, dass Edukte kontinuierlich zugeführt und Produkte kontinuierlich abgeführt werden können. So kann besonders gut, wie oben ausgeführt, ein Konzentrationsgradient zwischen den ersten und den zweiten Zwischenbereichen des Membranmoduls aufrechterhalten werden.

Vorzugsweise kann der Eduktstrom im Kreislauf geführt werden, wobei geeignete Meß-und Regelvorrichtungen vorgesehen werden um z. B. Temperatur, pH-Wert,

Nährstoff-oder Eduktkonzentration zu steuern. Produkte können aus dem Kreislaufstrom kontinuierlich oder diskontinuierlich entnommen werden.

In bestimmten Ausführungsformen können die erfindungsgemäßen Membranmodule in Bioreaktoren auch zur Aufbereitung, Auftrennung oder Reinigung von Produktströmen verwendet werden. Beispielsweise lassen sich Proteinbeschichtungen auf dem Membranmodul zur selektiven Entfernung von Antikörpern und dergleichen verwenden, mit Mikroorganismen beladene poröse Körper können zur Reinigung von Abfallströmen verwendet werden, etc.

Darüber hinaus eignen sich die erfindungsgemäßen Membranmodule besonders für die Verwendung in Bioreaktoren, für Membranseparationsverfahren, Virentrennung oder in Online-Reaktorsystemen zur Produktion von Wirkstoffen, insbesondere pharmazeutischen Wirkstoffen oder Vakzinen, durch Besiedlung der Membranmodule mit geeigneten Wirkstoffproduzierenden Mikroorganismen, Zellen oder Geweben.

Die Kreuzstromanordnung der erfindungsgemäßen Module ermöglicht hierbei beispielsweise eine besonders einfache Versorgung der Organismen mit Nährstoffen durch die Strömungskanäle. Auch die Abführung von Produkten durch die Membran oder die Strömungskanäle kann bei geeigneter Stoffkreislaufführung auf einfache Weise erfolgen, ggf. auch getrennt von den Nährmedien. Die Verwendung der erfindungsgemäßen Membranmodule als Substrat bzw. Träger für die Besiedlung mit Mikroorganismen und Zellkulturen ist daher besonders bevorzugt.

Insbesondere bevorzugt ist die Verwendung der erfindungsgemäß hergestellten Membranmodule auch als Träger-und/oder Aufzuchtsysteme (TAS) für die Kultivierung primärer Zellkulturen wie eukaryote Gewebe, z. B. Knochen, Knorpel,

Leber, Nieren, sowie zur Kultivierung bzw. Immobilisierung von xenogenen, allogenen, syngenen oder autologen Zellen und Zelltypen, sowie gegebenenfalls auch von genetisch modifizierte Zelllinien.

Die erfindungsgemäßen Membranmodule können speziell auch als Träger-und Aufzuchtsysteme für Nervengewebe verwendet werden. Besonders vorteilhaft ist, dass die Module hier insbesondere durch die geeignete Auswahl der Materialien und Herstellungsverfahren hierfür besonders anpassbar und geeignet sind. Beispielsweise ermöglicht die Verwendung kohlenstoffbasierter Membranmodule eine einfache Einstellung der Leitfähigkeit der Module selbst und die Applikation von Impulsströmen zur Kultivierung von Nervengewebe.

Die erfindungsgemäßen Membranmodule können bei Verwendung als TAS durch geeignete Einstellung der Porosität, durch das Flow-Channel-Design und die dreidimensionale Formgebung das Mikroorganismen-Zell-, Gewebe-bzw.

Organwachstum besonders nützlich sein, insbesondere auch durch einstellbare Bereitstellung, Verteilung und Nachschub von Nährlösung bzw. -medium am Verbrauchsort, sowie durch Unterstützung bzw. Förderung der Zell-und Gewebsproliferation und-Differenzierung.

Erfindungsgemäß können die Membranmodule als TAS zur Kultivierung in existierenden Bioreaktorsystemen verwendet werden, z. B. passive Systeme ohne kontinuierliche Regeltechnik, aber auch aktive Systeme mit Gaszufuhr, Nährstoffzufuhr, Produktabführung und automatischer Einstellung von Parametern (Azidität, Temperatur, Nährstoffgehalt), also im weitesten Sinne Reaktorsysteme mit Mess-und Regeltechnik.

Ferner können die erfindungsgemäßen Module als TAS durch Vorsehung geeigneter Vorrichtungen wie z. B. Anschlüsse für die Perfusion mit Nährlösungen und den

Gasaustausch als Reaktorsystem betrieben werden, insbesondere auch modular in entsprechenden Reihenreaktorsystemen und Gewebekulturen.

Erfindungsgemäße Membranmodule können darüber hinaus in oder als ex vivo Reaktorsysteme, z. B. extrakorporale Assistenzsysteme, oder als Organreaktoren verwendet werden, z. B. sogenannten liver assist systems oder liver replacement systems ; oder auch in vivo oder in vitro für verkapselte (engl. encapsulated) Inselzellen, z. B. als künstl. Pankreas, verkapselte Urothelzellen, z. B. als künstl.

Niere und dergleichen, die vorzugsweise implantierbar sind.

Gegebenenfalls können die erfindungsgemäßen Module ferner durch Imprägnierung und/oder Adsorption von Wachstumsfaktoren, Cytokinen, Interferone und/oder Adhäsionsfaktoren modifiziert werden. Beispiele geeigneter Wachstumsfaktoren sind PDGF, EGF, TGF-a, FGF, NGF, Erythropoietin, TGF-ß, IGF-I und IGF-11.

Geeignete Cytokine umfassen beispielsweise IL-1-a und-, IL-2, IL-3, IL-4, IL-5, IL-6, IL-7, IL-8, IL-9, IL-10, IL-11, IL-12, IL-13. Geeignete Interferone umfassen z. B. INF-a und-, INF-y. Beispiele geeigneter Adhäsionsfaktoren sind Fibronectin, Laminin, Vitronectin, Fetuin, Poly-D-Lysin und dergleichen.

Ferner sind die erfindungsgemäßen Module, insbesondere bei Verwendung als TAS auch anwendbar als Microarray-Systeme für z. B. Drug Discovery, Tissue screening, Tissue engineering etc.

Die Membranmodule der vorliegenden Erfindung werden nun im Folgenden anhand von spezifischen bevorzugten Ausführungsformen beispielhaft näher erläutert.

Die Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts eines erfindungsgemäßen Membranmoduls mit senkrechter Kreuzstromanordnung.

Die Figur 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines schematischen Membranmodulaufbaus unter Verwendung kreuzweise Rillengeprägter Membranplatten.

Das Modul der Figur 1 besteht aus einer Vielzahl von Membranplatten 3, die beidseitig ein rillenförmiges Prägemuster aufweisen, welches bei aufeinandergelegten Platten in der frontalen Draufsicht zu einer Art Wabenstruktur der vorderen bezüglich der Membranplatten 3 kantenseitigen Außenfläche des Moduls führt. In dieser vorderen Außenfläche ergeben sich alternierend angeordnete Eintrittsöffnungen 5 in die ersten Zwischenbereiche und verschlossene Kantenflächenanteile 4 (dunkel dargestellt), welche den randseitigen Abdichtungen der zweiten Zwischenbereiche entsprechen.

Das Modul kann von einem ersten Fluidstrom in einer ersten Richtung x durch die ersten Zwischenbereiche durchströmt werden. Ein zweiter Fluidstrom kann in einer zweiten Richtung y, senkrecht zur ersten Richtung x, durch die zweiten Zwischenbereiche geleitet werden. Die randseitigen Abdichtungen 7 der Membranplatten an der Modulunterseite liegen im Wechsel mit den freien Öffnungen zum Eintritt in die zweiten, in y-Richtung durchgehenden Zwischenräume, zwischen den Membranplatten 3, welche die ersten Zwischenbereiche begrenzen, die in x-Richtung durchströmt werden. Analog gewährleistet die optionale, versiegelte und geplante Dichtfläche 2 an der Oberseite eine Abdichtung der ersten Zwischenbereiche nach oben, sowie eine gleichzeitige Öffnung der zweiten Zwischenbereiche nach oben, im Sinne einer Abströmfläche 1 bezüglich der Durchströmung in y-Richtung, am Modul gegenüberliegend der Einströmfläche 8 in y-Richtung.

Durch diagonal gegeneinander versetzte Rillenprägungen der Membranplatten 3 ergeben sich an den Kreuzstellen Berührungspunkte zuwischen jeweils zwei aufeinanderliegenden Membranplatten, die sogenannten Prägewinkelversatzstellen 6.

Die Figur 2 zeigt ebenfalls einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Membranmodul in schematisierter Form. Der Modulausschnitt besteht aus acht übereinander angeordneten Membranplatten 1, die mit einem diagonal verlaufenden regelmäßigen Muster aus halbkreisförmigen Vertiefungsrillen 2 versehen sind. Die Membranplatten 1 sind so übereinander angeordnet, dass die Rillenstrukturen zweier benachbarter Platten stets kreuzweise verlaufen, so dass sich eine Vielzahl von Berührungspunkten 3 zwischen den einzelnen Platten ergibt, an denen die Platten miteinander verbunden sind.

Jeweils zwei benachbarte Membranplatten 1 sind kantenseitig 4,5 alternierend an verschiedenen Außenseiten des Moduls miteinander fluiddicht verbunden. Hierdurch entstehen zwei in verschiedene Richtungen durchströmbare Zwischenbereiche 6,7, wobei in der Figur 2 beispielsweise die ersten Zwischenbereiche 6 von links vorne nach links hinten verlaufen, und die zweiten Zwischenbereiche 7 von rechts vorne nach links hinten.