Способ получения полипропиленовой микрофильтрационной мембраны

 

Использование: получение полупроницаемой мембраны, применямой в производственных процессах, связанных с очисткой химически активных сред от микропримесей . Сущность изобретения: способ получения заключается в облучении полипропиленовой пленки тяжелыми заряженными частицами. Затем осуществляют химическое травление ее в растворе, содержащем соединение шестивалентного хрома . Полученную мембрану промывают водой и дополнительно обрабатывают водным раствором азотной кислоты концентрацией 50-70% или водным раствором серной кислоты концентрацией 50-98%. Время обработки кислотой 3-90 мин при . Затем мембрану повторно промывают водой . СО С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (О !

Сл) ! д Ql Ы

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4862801/05 (22) 27.08.90 (46) 23.09.92. Бюл. N. 35 (71) Объединенный институт ядерных исследований (72) В.А,Алтынов, П.Ю.Апель, В,И,Кузнецов и Т.И.Соболева (56) Патент Японии N 60-34579, кл. С 08 J 9/00, опублик. 1985.

Апель П.Ю., Широкова В.В., Соболева

Т.И, и др, Полипропиленовые ядерные мембраны — новый вид мембран для очистки и анализа агрессивных сред. Высокочистые вещества,— М.: 1990, М 2, с, 105-1 07, (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИПРОПИЛЕНОВОЙ МИКРОФИЛЬТРАЦИОННОЙ

МЕМБРАНЫ (57) Использование: получение полупроницаемой мембраны, применямой в производИзобретение относится к области мембранной технологии, а именно к способам изготовления пористых полупроницаемых мембран, применяемых в производственных процессах, связанных с очисткой химически активных сред от микропримесей.

Известны способы изготовления полипропиленовых микрофильтрационных мембран путем формования их растворов (1), заключающиеся в следующем: формуют пленку раствора полипропилена в виде геля с содержанием растворителя 10% и полимера (10 — 90)%, пленку подвергают растягивающей деформации с одновременным удалением остатка растворителя, Таким способом получают микрофильтрационные мембраны с диаметрами пор несколько десятых микрометра и довольно широким рас„„ Ы„„1763452 А1 (я)5 С 08 J 5/22, В 01 D 67/00 г ственных процессах, связанных с очисткой химически активных сред от микропримесей. Сущность изобретения: способ получения заключается в облучении полипропиленовой пленки тяжелыми заряженными частицами, Затем осуществляют химическое травление ее в растворе, содержащем соединение шестивалентного хрома. Полученную мембрану промывают водой и дополнительно обрабатывают водным раствором азотной кислоты концентрацией 50-70% или водным раствором серной кислоты концентрацией 50 — 98%. Время обработки кислотой 3 — 90 мин при 20 — 900С.

Затем мембрану повторно промывают водой. пределением пор по размерам. Большой разброс размеров пор в ряде случаев, например, при использовании мембран для прецизионного разделения дисперсных систем, является недостатком мембран, получаемых данным способом.

Этот недостаток устранен в способе получения ядерных полипропиленовых мембран, который включает облучение тяжелыми заряженными частицами, последующее химическое травление в растворе, содержащем соединение шестивалентного хрома, промывку водой и сушку (2). Этот способ получения ядерных (трековых) мембран является прототипом, Данные мембраны имеют узкое распределение пор по размерам, поры в мембранах представляют собой конические каналы, пронизывающие мембрану насквозь.

1763452

Недостатком прототипа является то, что поверхность полипропиленовой мембраны, получаемой по данному способу, оказы вается загрязненной следами травителя, а именно соединениями хрома, что снижает качество изготовленной мембраны и, следовательно, сужает область ее применения. В процессе травления пор в мембране часть хромсодержащих ионов соединяется химическими связями с поверхностью полипропилена и не удаляется при последующей промывке водой.

B результате матрица полипропиленовой ядерной мембраны содержит следы хрома, которые служат помехой при использовании полипропиленовой мембраны для элементного анализа осадков, собираемых на мембране, а также могут загрязнить фильтрат (например, агрессивные жидкости типа минеральных кислот, применяемые в микроэлектронной технологии, где не допускается наличие в реактивах ионов металлов, способных легировать полупроводники).

Целью изобретения является повышение качества полипропиленовых мембран.

Поставленная цель достигается тем, что облученную тяжелыми заряженными частицами полипропиленовую пленку подвергают химическому травлению в растворе, содержащем соединение шестивалентного хрома, промывают и сушат, причем после промывки проводят химическую обработку, разрушающую хромосодержащие соединения, например, в водном растворе азотной кислоты с концентрацией от 50 до 70 / или в водном растворе серной кислоты с концентрацией от 50 до 98 в течение 3-90 минут при температуре от 20 до 90 С, а затем повторно промывают водой. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение отличается от известного тем, что полипропиленовую мембрану подвергают химической обработке, разрушающей хромосодержащие соединения, в водном растворе азотной кислоты концентрацией

50 — 70 или в водном растворе серной кислоты концентрацией 50-90 в течение

3 — 90 мин при 20 — 90 С и повторно промывают водой, В качестве травителя при травлении ПП мембран возможно использовать все виды соединений шестивалентного хрома (бихроматов калия или натрия, хромового ангидрида в смеси с серной кислотой), В процессе дополнительной обработки полипропиленовой мембраны указанными в отличительной части формулы реагентами происходит хрома, составляет 1500+.200. (В абсолютных цифрах это соответствует содержанию хрома в приповерхностном слое около

0,3 ).

Затем мембрану обрабатывают 70 водным раствором азотной кислоты при 90 в течение 3 минут, после чего промывают

55 разрушение химических связей, удерживающих атомы хрома на поверхности (и в приповерхностном слое) мембраны. Для того, чтобы процесс очистки поверхности поли5 пропиленовой мембраны происходил эффективно, необходима достаточно высокая концентрация кислоты (> 50 ), определенная температура и время обработки. Нижние пределы температуры, концентрации и

10 времени обработки определены, исходя из требования, чтобы достигалось разрушение слоя на поверхности мембраны, содержащего хром, Верхние пределы концентрации, температуры и времени обработки

15 определяются тем обстоятельством, что при их превышении начинаются процессы, ухудшающие прочность мембраны вследствие разрушения полимерной матрицы.

После обработки растворами кислот мембрану вновь промывают водой. При этом удаляются остатки кислоты и следы хрома, переведенного в растворимые соединения в процессе предыдущей операции.

С образцов мембран снимают спектр характеристического рентгеновского излучения. Образец мембраны закреплен на латунной подложке. На образец напыляют тонкий слой золота для снятия элек30 трического заряда, накапливающегося в образце при облучении электронным пучком, Техническое решение иллюстрируется примерами конкретного выполне35 ниЯ.

Пример 1. Полипропиленовую двухосноориентированную пленку (ТУ-6-19-051615-87) тол щи ной 10 мкм облучают ускоренными ионами ксенона с энергией 1

МэВ/нуклон. Облученную пленку обрабатывают насыщенным раствором хромового ангидрида в 16 Н 04 при 80 С в течение 30 мин, промывают водой и сушат. Получают мембрану с эффективным диаметром пор

45 0,4 мкм, Образец мембраны подвергают элементному анализу, измеряя спектр рентгеновского излучения при бомбардировке поверхности мембраны электродным пучком (для этого используют рентгеновский микроанализатор LINK и электронный микроскоп ISM-840). Площадь пика, соответствующего характеристическому излучению I 763452

10 дистиллированной водой и сушат. Проводят анализ поверхчости на содержание хрома в тех же условиях, при которых был проведен первый анализ. Площадь пика характеристического иэлучения хрома составила

148 - 120, т.е. на уровне фона.

Пример 2, Полипропиленовую двухосноориентированную пленку ТУ-619-051615-87 толщиной 10 мкм облучают ускоренными ионами ксенона с энергией 1

МэВ/нуклон. Облученную пленку обрабатывают насыщенным раствором хромового (СгОз) ангидрида в 16 N H2S04 при t = 80 С в течение 30 мин, промывают водой и сушат.

Образец мембраны подвергают элементному анализу, измеряют спектр рентгеновского излучения при бомбардировке поверхности мембраны электронным пучком. Площадь пика, соответствующего характеристическому излучению хрома, составляет 1500 +. 200, Затем мембрану обрабатывают 50

НМОз при температуре 70 С в течение 90 мин, после чего промывают дистиллированной водой и сушат, Площадь пика характеристического излучения . Cr составила 374 + 204.

Пример 3. Берут ту же пленку, что описана выше в примере 2, обрабатывают тем же раствором, промывают, сушат, подвергают элементному анализу. Затем мембрану обрабатывают 60 при 90 С в течение

20 мин, при этом площадь пика Cr составила

27 - 117.

Пример 4. Берут ту же пленку, что описана выше и проделывают с ней все то же, кроме того, что мембрану обрабатывают

60 при 60 С в течение 10 мин, площадь пика составила 115 + 84, Пример 5. Берут ту же пленку, что описана в примере 2, и проделывают с ней все то же, кроме того, что мембрану обрабатывают НИОз 70 при 60 С в течение 30 мин, площадь пика Cr составила

91 +76.

Пример 6, Полипропиленовую пленку

"Горейфан" — Япония — толщиной 10 мкм облучают ускоренными ионами ксенона с энергией 1 СэВ/нуклон. Облученную пленку обрабатывают насыщенным раствором хромового ангидрида в 16 N НгЯОд при t = 80 С в течение 30 мин, промывают водой и сушат;

Образец мембраны подвергают элементному анализу, измеряют спектр рентгеновского излучения при бомбардировке поверхности мембраны электронным пучком, Площадь пика, соответствующего характеристическому излучению хрома, составляет 1915 + 205.

Затем мембрану обрабатывают 60

НМОз при 20 С в течение 90 мин, промывают водой и сушат, Площадь пика Cr составила 676 + 167.

Пример 7. Полипропиленовую двухосновоориентированную пленку,ТУ-619051-615-87 толщиной 10 мкм облучают ускоренными ионами ксенона с энергией 1

МэВ/нуклон. Облученные пленку обрабатывают насыщенным раствором хромового ангидрида в 16 N H2S04 при t = 80 С в течение

30 мин, промывают водой и сушат. Получают мембрану с эффективным диаметром пор

0,4 мкм, Образец мембраны подвергают

15 элементному анализу, измеряя спектр рентгеновского излучения при бомбардировке поверхности мембраны электронным пучком, Площадь пика характеристического излучения Cr составила 500 200.

Затем мембрану обрабатывают 98 раствором НгЯОд при t = 20 С в течение 10 мин, после чего мембрану промывают дистиллированной водой и сушат. Проводят анализ поверхности на содержание хрома в тех же условиях, при которых был проведен первый анализ. Площадь пика характеристического излучения хрома составила 136 +. 136, что соответствует уровню фона.

3р Пример 8. Берут пленку, что описана выше, только мембрану после травления обрабатывают 50 H2S04 при t = 70 С в течение 90 мин, площадь пика Cr составила

419 + 138.

Пример 9. Берут пленку, что описана выше, и проделывают с ней все то же, только мембрану обрабатывают 90 Нг304 при t = 70 С в течение 3 мин. Площадь пика

Сг составила 78 144.

Пример 10, Берут пленку, что описана выше, и проделывают те же операции, только мембрану обрабатывают 70 HzS04 при

t = 70 С в течение 26 мин, Площадь пика Cr составила 133 + 141.

45 Пример 11, Берут ту же пленку, что описана выше, и проделывают те же операции, только ядерную мембрану обрабатывают 50 HzS04 t = 75 С в течение 10 мин, Площадь пика Cr составила 141 + 123.

Пример 12. Полипропиленовую пленку "Торейфан" Япония толщиной 10 мкм облучают ускоренными ионами ксенона с энергией 1 МэВ/нуклон, Облученную пленку обрабатывают насыщенным раствором хромового ангидрида в 16 N H2S04 при t = 80 С в течение 30 мин, промывают водой и сушат. Образец мембраны подвергают элементному анализу, измеряют спектр рентгеновского излучения при бом1763452 ских задач, например, для элементного анализа собираемых осадков и т.д.

Составитель Г.Овчинникова

Техред М.Моргентал Корректор Л.Филь

Редактор

Заказ 3428 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 бардировке поверхности мембраны электронным пучком. Площадь пика, соответствующего характеристическому излучению хрома, составляет 1915 + 205, Затем мембрану обрабатывают 80o

Н2304 при t = 70 С в течение 90 мин, площадь пика Cr составила 39 + 176.

Различие в площади пиков составляет в

50 раз.

Использование приема очистки мембраны позволяет понизить загрязненность полипропиленовых микрофильтрационных ядерных мембран по хрому в 3 — 100 раз (по сравнению со способом-прототипом). Это обеспечивает повышение качества изготовленной мембраны, что в свою очередь дает более высокую чистоту фильтруемых через мембрану агрессивных жидкостей, а также расширяет возможности использования полипропиленовых мембран для аналитичеФормула изобретения

5 Способ получения полипропиленовой микрофильтрационной мембраны, включающий облучение тяжелыми заряженными частицами полипропиленовой пленки, химическое травление в растворе, содержа10 щем соединение шестивалентного хрома, промывку полученной мембраны водой и сушку, отличающийся тем, что, с целью повышения качества мембраны, после промывки водой полипропиленовую мембрану

15 дополнительно обрабатывают водным раствором азотной кислоты с концентрацией

50 — 70% или водным раствором серной кислоты с концентрацией 50 — 98 в течение

3-90 мин при 20 — 90 С, а затем повторно промыВают ВОДОЙ.