Способ получения металлических мембран

 

Использование: в процессах микрои ультрафильтрации жидкостей. Сущность изобретения: селективный слой на пористой металлической подложке формируют путем наложения давления на эту подложку Величина давления равна 1,05-1,30 предела текучести материала подложки. Перед наложением давления с одной стороны подложки помещают упругоэластичную прокладку, имеющую меньший, чем у материала подложки, предел текучести. 1 табл.

09) (1) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (51)5 В 01 0 67/00

ОП И САН И Е И 3 О»БР ЕТЕ Н И

;:.«»»»»»»» Й 44Я 1». ..К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС ГВУ

1 (21) 4869260/26 (22) 25.09,90-— (46) 15.08.92, Бюл. ¹ 30 (71) Киевский технологический институт пищевой промышленности (72) В, А. Анистратенко, В. Г. Серпученко.

О.А. Катрус, В. А. Назаренко и Е, А. Серпученко (56) Авторское свидетельство СССР

N 988317, кл, В 01 D 39/02, 1983, (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МЕМБРАН

Изобретение относится к изготовлению неорганических полупроницаемых мембран, в частности к полученик) металлических мембран и может быть использовано для микро- и ультрафильтрации жидкостей.

Преимущества неорганическйх мембран, в том числе-металлйче»ских, перед известными мембранами заключается в их устойчивости к высоким температурам;давлениям, нечувствительности к действиям бактерий, возможности многократной регенерации, повышенном сроке службы.

Металлические мембраны обладают рядом преимуществ по сравнению с другйми неорганическйми мембранами; — воэможйость получения пористого ма-" териала в виде фольги, — возможность создания из йодистых металлических материалов различных конструкций фильтрующих элементов, — простотой получения исходного мате-

" риала.. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения фильт »

2 (57) Использование: в процессах микро- и ультрафильтрации жидкостей, Сущность изобретения: селективный слой на пористой металлической подложке формируют путем наложения давления на эту подложку. Величина давления равна 1,05-1,30 предела текучести материала подложки. Перед наложением давле»й»ия с одной стороны подложки помещают упругоэластичную прокладку, имеющую меньшйй, чем у материала подложки, предел текучести. 1 табл. роматериала из порйс»того» мета»л»л»»а»для очистки жидкости или газа.

Способ осуществляется следующим образом.

Пористый материал, полученный методом прокатки пакета сетки са»рж»евбгбод»йо» -" стороннего переплетения иэ пяти слоев при

1200 С, подвергают воздействию ударов абразивными частицами, сферической формы (кварцевый песок твердостью 1100—

1200 кг/мм ) на центробежном ускорителе.

При этом угол атаки абразивных частиц к поверхности обрабатываемого материала должен составлять 900, так как происходит локальная, пластическая деформация поверхности пористого (сетчатого) материала от каждой частицы абразива и процесс микрорезания не происходит. Вследствие пластической деформации-часть металла с поверхности "затекает" в поры и уменьшает их размеры только на поверхности образца,: причем размеры пор пб»»тол@йне ббрвзца остаются теми же, что и до аэроэионной обработки. Таким образом формируется селективный фильтрующий слой, При равномерном распределении попадания частиц

1754190 абразива по всей обрабатываемой поверхности и правильном выборе размеров абразивных частиц, их скорости, количества, а также угла атаки можно добиться уменьшения размеров пор (что определяет тонкость фильтрации) до величины 5 мкм и менее.

Так, при скоростйсоударения частиц кварца с поверхностью материала до 80 м/с (a=90 ) происходит уменьшение средних размеров йор на поверхности пористого сетчатого материала в 2 — 2,3 раза, т,е, до 30-25,0 мкм.

Эрозионная обработка предусматривает применение центробежнбго ускорителя

ЦУК-ÇM, бункер для абразивных частиц с вращающимся ротором и каналами для продвижения частиц в роторе, устройство для устайовкй обрабатываемого матерйала под определенным угл6м, что свидетельствует о сложном технологическом оборудовании.Однако известный способ имеет сложный процесс изготовления фильтроматери aifa и недостаточно высокую эффективность фильтрования, Цель изобретения — упрощение процес са при одновременном улучшении эксплуатационных характеристик мембран;"

Способ получения фильтроматериала

Заключается в формированйй селективного слоМ на металлической пористой подложке путем механического воздействия на повер хность подложки. Для этого к подложке прикладывают давление, равное 1,05-1,30 предела текучести материала подложки, и с одной стороны подложки давление передают через упругоэластичную прокладку, имеющую предел текучести, меньший, чем предел текучести материала подложкй.

Использование уплотняющей прокатки с одной промежуточной упругоэластичной прокладкой позволяет сформировать мелкопористый селективный слой из материала подложки со стороны, где давление непосредственно передается на подложку. В процессе уплотняющей прокатки упругоэластичная прокладка проникает в межчастичное пространство пористой металличеСкой подложки, тем самым препятствуя уменьшению размера пор на поверхности подложки. Одновременно, с противоположной стороны происходит смятие поверхностных. частиц подложки, что приводит к уменьшению шероховатости, среднего размера пор и пористости, При этом не происходит объемной деформации материала подложки, что наблюдается при традиционной уплотняющей прокатке материала, а деформация локализуется с одной стороны поверхности подложки, обеспечивая образование селективного фильтрующего слоя со средним размером пор 1-3

15 мкм и йористостью материала 25-30%, что приводит к повышению эффективности фильтрования за счет повышения селективности и производительности мембраны (продолжительности фильтрования).

Способ реализуется следующим образом.

Пример. К пористой металлической подложке при прокатке прикладывается давление, равное 1,05-1,30 предела текучести материала подложки с применением упругоэластичной прокладки, расположенной с одной стороны металлической подложки и имеющей предел текучести меньше, чем предел текучести материала подложки.

Например, в качестве пористой металлической подложки можно использовать по ристые ленты марки ФНС-5 (TY-14:-1-1400-75), Ф Н С-2 (ТУ-14-1-2819-79)

20 и др., изготовленные из порошка нержаве ющей стали марки ПХ18Н15, предел текучести 3,3 кгlмм, 4,0 кг/мм соответственно и г г пористую ленту Ф Н-3 {ТУ-14-153-249-83), изготовленную из порошка никеля с пределом

25 текучести 5,0 кг/мм . В качестве упругоэлаг стичной прокладки можно использовать полиэтиленовую пленку толщиной 0,050 мм (ГО С 10354-82).

Пористость образцов определяют гид30 ростатическим взвешиванием (ГОСТ 1889873). Размер пор определяют методом вытеснения жидкости (ГОСТ 26849-86), плотность материала определяют в соответствии с ГОСТ 18889 — 73, Проницаемость оп35 ределяют по формуле —, м/с, где I/ — объем отфильтрованной жидкости, M

40 S — поверхность мембраны, мг, х — время фильтрования, мин.

Селективность р определяют по формуле: с.-с, 45 . " Сф где С и Сф — концентрации отделяемого вещества в исходном растворе и в фильтрате.

В качестве объекта фильтрования были использованы жиросодержащие воды участка отстоя сырья мыловаренного производства, содержание жира в исходной воде

3600 мг/л.

Пористая металлическая лента ФНС-5 с

55 размером пор 5 мкм подвергалась обжатию на горизонтальных вальцах. Давление создавалось управляемым нагружением верхнего вала и составило 4,2 кг/мм

Р/Ртек=1,20). Между валком и пористой ме1754190

Р/Ртек.

Материал Рабочее подложки давление, Р, кгlмм

Пример средний размер пор, мкм пори- продолжистость, j тел ьность цикла, мин селективность, %

37

36.

170

ФНС-5

2

5

2

1,5

1,05

: 1,20

: 1,30

3,7

4,2

4,5

an е ельнь е значения... 60

"-30

170 (80

58

6,5

1,5

1,2

1,0

3,3

4,9

0,95

1,40

1,05

1,20

1,30

37

29

28

27

5

7

9

10.

ФНС-2

4,2

4,8

5,2

ые значения

an е ельн

11

12

13

14

52

61

-82

95,5.:...-:

3,8

5,6

5,25

6,0

6,5 0,95

1,40

1,05

1,2

1,30

29

32

28

27

118

190

4,0

1,7

1,4

1,0 и

ФНС-3

It таллической лентой прокладывалась полиэтиленовая прокладка, После уплотнения указанным способом размер пор подложки составил 2 мкм, пористость 35, и родолжительность фильтроцикла 110 мин, селектив: ность 60% (см. табл. п, N. 3),.Другие примеры осуществления способа по изобретению и прототипу показаны в таблице.

Как следует иэ данных таблицы, ренским уплотняющей прокладки по данному. изобретению обеспечивает получение тонкопо-. ристого материала с высокой селективностью при достаточно высокой производительности (примеры 2 — 4: 8-10;

14-16).

Повышение давления сверх 1,30 предела текучести материала приводит к возникновению дефектов струк-гуры, о чем свидетельствует увеличение размера пор и снижение селективности очистки (примеры

6, 12, 18), Величина давления менее 1,05 предела текучести материала подложки не приводит к каким-либо заметным изменениям в структуре исходного материала (примеры 5, 11, 17), а следовательно, и в показаниях процесса фильтрования.

Преимущество предлагаемого способа по сравнению с известным заключается в следующем . — упрощается технология получейия фильтроматериала за счет, исключения сложного оборудования; — повышается эффективнбсть мембран

;5 за счет значительного уменьшения шероховатости поверхности и увеличения произвОдительности, т.е. увеличения продолжительности фильтрования (фильтроцикла) в 2-4 раза, а также увеличения

10 селективности в 1;5-2 раза; — в результате получается материал с воспроизводимымй характеристиками; - предлагаемый способ является экологически чистым, улучшаются условйя труда.

15 Формула изобретен йя

Способ полученйя металлических мембран, включающий формирование селективного слоя на металлической пористой подложке при механическом воздействии

20 на поверхность этой подложки; о т л и ч а юшийся тем; что. с целью упрощения процесса при одновременном улучшении экс- плуатационных характеристик мембран, механическое воздействие оказйвают пу25 тем наложения давления, величина которого равна 1,05 — 1,30 предела текучести материала подложки, причем перед механи-ческим воздействием с одной стороны подложки помещают упругоэластичную

30 прокладку, имеющую меньший, чем у материала подложки; предел текучести.

Ха акте истики пол ченной мемб аны

1754190

Продолжение таблицы

Составитель В. Серпученко

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С; Лйсина

Редактор H. Федорова

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2841; . Тираж . Подписное

ВНЙИПЙ Государственного комитета по изобретениям и открытйям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5