Способ получения полимерной мембраны

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

IC ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4803824/05 (22) 21.03.90 (46) 1511.93 Бюл. Йа 41-42 (Тб) Беляков Владимир Константинович; Косицкая

Людмила Геннадьевна (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРНОЙ

МЕМБРАНЫ (57) Использование: в процессах микро- и ультрафильтрации в медицине при получении вакцин, (19) RU (11) 2002491 Cl (51) 5 В01Рб7 00 В01Р71 1б

В 01 D 71 32 . В 01 D 71 5б ферментов, антибиотиков, в пищевой, электронной и других отраслях промышленности дпя очистки, выделения и концентрирования различных жидкостей и газов. Сущность изобретения: в раствор полимера вводят электроактивированную до рН 6,1 — 10,5 воду в смеси с осадителем или электроактивированную в тех же условиях смесь воды с осадителем.

Наносят полученный раствор на твердую поверхность и коагупируют. 6 табл, 2002491

Изобретение относится к технологии переработки растворимых полимеров в пористые иэделия, в частности к способам формавания полимерных мемГэран. Мембраны находят применение в процессах микро- и ультрафильтрации в медицине (при получении вакцин, ферментов, антибиотиков), в пищевой, электронной и других отраслях промышленности для очистки, выделения и концентрирования различных жидкостей и газов, Известен способ получения мембран из формовочных растворов, содер>кащих полимер, растворитель, осадитель, Формовочный раствор наносят на твердую гладкую поверхность металлической ленты, сушат или погружают в емкость с осадителем, а затем сушат.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ получения мембран на основе поливинилденфторида или сополимеров винилиденфторида с тетрафторэтиленом, в котором с целью повышения функциональных свойств мембран B качестве осадителя используется смесь двух компонентов. алифатического спирта и воды. Проницаемость таких мембран достигает 1650 л/гл .

Однако, для решения определенных технических задач необходимо использование малогабаритных аппаратов, Б этом случае небольшая площадь мембраны, полученной известным способом, не всегда обеспечивает необходимую производи тельность процесса. Кроме того, такие мембраны имеют недостаточно узкое распределение по размерам пор, что приводит к падению селективности разделения. Отношение диаметров пор — Омахе Dcp., характеризующее чистоту разделения, составляет от 2,2 до 1,6, Целью изобретения является увеличение проницаемости мембран без снижения селективности и сужение распределения микропор по размерам, Поставленная цель достигается тем, что в способе получения мембран, включающем приготовление формовочного раствора, содержащего полимер, растворитель и осадитель, нанесение слоя формовочного раствора на твердую поверхность, каагуляцию раствора сушкой или погружением в осадитель с последующей суш кой, в качестве осадителя используют водные растворы жидкостей, не растворяющих полимер или воду, которые предварительно электроактиви руют.

Сущность предложения заключается в том, чта асадитель - воду или водные растворы спиртов, кетонов, эфиров помещают в злектролизер с полупроницаемой мембраной. разделяющей катодное и анодное пространство. Осадитель обрабатывают электрическим током, а затем вводят в формовочный раствор или загружают в осадительную ванну.

Пример 1. Получают мембрану для микрофильтрации жидких смесей. Готовят формовочный раствор следующим образом.

10 г порошка сополимера винилиденфторида и тетрафторэтилена растворяют при непрерывном перемешивании в 85,6 мл ацетона. Дистиллированну а воду заливают в электролизер, в котором анодное и катодное пространство разделены полупроницаемой перегородкой, и обрабатывают до достижения рН 8,5. Электроактивированную воду отбирают в отдельную еглкость и выдер>кивают 24 ч. Смешивают 18,1 мл бутанала и 7 Mfl электроактивированной воды.

Вводят сглесь осадителей в раствор полимера при непрерывном перемешивании до получения гомогенного раствора, Раствор фильтруют, обезваздушивают, наносят мажущей фильерой на стекло и сушат на воздухе.

Для сравнения получают мембрану известным способам без применения электроактивации воды. 10 г сополимера винилиденфторида и тетрафторэтилена растворяют в 85,6 мл ацетона, перемешивают до полного растворвния. Затем при перемешивании вводят смесь осадителей, состоящую из 18,1 мл бутилового спирта и 7 мл воды, Перемешивание продолжают до растворения высаждающегося сополимера, Формовочный раствор фильтруют, обезвоздушивают, с помощью ма>кущей фильеры наносят на стекла и сушат на воздухе при комнатной температуре.

Результаты испытаний приведены в табл.1.

Пример 2. Получают мембрану по примеру 1, но в качестве полимера используют ацетилцеллюлозу, Воду, входящую в состав формовочного раствора, подвергают электроактивации и выдержке в течение

24 ч, Для сравнения оценивают свойства мембран, полученных без электроактивации воды (табл,1), Пример 3. 10 г полимера поливинилиденфторида растворяют в смеси, содержащей 83,5 мл ацетона и 5,4 мл диметилацетамида, затем после растворения при перемешивании добавляют 5,0 мл электроактивираванной воцы и 20,0 мл изопропилового спирта, Перемешивание продолжают до полного растворения высажда ащегося полимера и до получения гомогенного раствора. ц>ормовочный раствор

2002491

55 фильтруют, обезвоздушивают, с помощью мажущей фильеры наносят на стекло и сушат на воздухе при комнатной температуре.

Результаты испытаний приведены в табл.1.

Для сравнения приведены параметры мембраны, полученной известным методом.

Пример ы 4-13. Получают мембраны по примеру 1, но воду электроактивируют до достижения различной концентрации ионов водорода, Характеристики фторопластовых (Ф-42) мембран, полученных с использованием воды различной степени обработки, представлены в табл.2. Все мембраны имеют более однородную, чем известные, пористую структуру и примерно равную им селективность. В диапазоне рН электроактивированной воды 6-10,5 предло>кенный способ позволяет получать мембраны более высокой проницаемости.

Пример ы 14-20. Получают мембраны по примеру 1, но воду, электроактивированную до достижения рН 8,5 выдер>кивают перед введением в формовочный раствор в течение различного времени от нескольких секунд (сразу) до 7 сут. Свойства мембран приведены в таблице 3. Все мембраны более однородны, «ем мембраны, полученные известным способом, а мембраны, полученные с выдержкой воды после электроактивации до 5 сут, имеют большую проницаемость.

Следующие примеры иллюстрируют возможности предполагаемого изобретения при электроактивации водных растворов осадителей.

Пример 21. Получают мембрану по примеру 1, но 10,5 r сополимера винилиденфторида и тетрафторэтилена растворяют B

84 мл ацетона, перемешивают до полного растворения. Смесь осадителей, состоящую из 9,9 мл изопропанола и 3,6 мл воды электроактивируют до достижения раствором рН 9. Выдерживают 10 ч, Электроактивированный водный раствор изопропанола вводят в раствор полимера при непрерывном перемешивании. Гомогенный раствор фильтруют, обезвоздушивают и наносят ма>кущей фильерой на стеклянную пластину.

Сушат при комнатной температуре. Для сравнения готовят раствор без злектроактивации. Результаты оценки свойств мембран приведены в табл.4.

Пример 22. Получают мембрану по примеру 21, но 10 r диацетата целлюлозы растворяют всмеси,,содержащей 47 мл метиленхлорида и 9 мл изопропанола. 40 /,-ный раствор этанола в воде электроактивируют по примеру 21, выдерживают сутки и затем вводят 22,5 мл раствора в раствор полимера. Раствор фильтруют, обезвозду5

50 шивают и мажущей фильерой наносят на твердую пластину. Сушат при комнатной температуре. Свойства мембраны - в табл,4.

Пример 23. Мембрану формуют из раствора полибензимидазоламида, имеющего следующую структурную формулу

N н о с-с о унсо o co

N t1

Формовочный раствор состоит из

3 мас.ч. полимера, 3 мас.ч. 1,5 мас.ч. хлорпропилового спирта, 92,5 мас.ч. диметилацетамида. Раствор фильтруют при давлении 3 атм и наносят слоем, толщиной 250 мкм на стекло. Коагулируют в активированной дистиллированной воде с рН 6,5, при 25 С. После IlpoMblBKM в течение 24 ч мембрану испытывают на водопроницаемость под давлением 1 5 атм, Проницаемость 280 n/ì х о х ч х атм, средний диаметр пор 1200 А, давление пузырька более 8 атм, Для сравнения мембрану формуют по примеру 23, но коагулируют в дистиллированной воде. Проницаемость 30 л/м х ч х о х атм, средний диаметр пор 440 А, давлениепузырька более 8 атм.

Пример ы 24-26. Формуют мембраны по примеру 23, но осаждение ведут соответственно в 5/-ном водном растворе ацетона, 10 /-ном водном растворе бутилацетата, 30 /-ном водном растворе этиленгликоля. которые предварительно электроактивируют до рН 9. Проницаемость мембран 290;

285; 275 л/м ч х атм соответственно. Дав2 . ление пузырька более 7,8 атм, Пример ы 23-25 (контрольные). Получают мембрану по примеру 1, но вместо электроактивированной воды с рН 8,5. 9,3 и

10,5 используют водный раствор бикарбоната натрия, гидроксида аммония и гидроксида калия, имеющие рН 8,5; 9,3 и 10,5 соответственно.

Проницаемость мембран, давление пузырька и соотношение диаметров пор показаны в табл.5, Злектроактивация воды может быть проведена в любом режиме, с использованием электродов из нержавеющей стали, меди, латуни. свинца и других материалов. традиционно использующихся в электрохимических процессах.

Пример ы 26-28. Получают мембрану для микрофильтрации жидких систем следующим образом. 20 г порошка сополимера тетрафторэтилена и винилиденфторида при непрерывном перемешивании загружают в

2002491

Таблица1

Результаты испытаний мембран

D ayc, максимальный размер пор; Dcp. - средний размер пор, П р и и е ч а н и е, Из приведенных данных видно, что использование в смеси осадителей электроактивированной воды позволяет повысить проницаемость мембран. Кроме того, мембраны имеют более узкое распределение по порам, параметр Duadic /Dcp. характеризует степень очистки (разделения) жидких смесей, Таблица2

Свойства мембран емкость со 170 г ацетона и растворяют при нагревании до 40 С в течение 30 мин, Дистиллированную воду электроактивируют также, как в примере 1, но при этом используют электроды из графита, нержавеющей стали и свинца, Напряжение на электродах составляет 5, 10 и 25 B соответственно по примерам. 15 мл электроактивированной воды смешивают с 37 мл бутанола и вводят тонкой струей в раствор полимера при перемешивании, Раствор фильтруют, обезвоздушивают, наносят на стекло с помощью фильеры мажущего типа и сушат, Измеряет характеристики пористой

5 структуры мембран (табл.6). (56) Дубяга B.О, и др. Полимерные мембраны. M.; Химия, 1981, с.117-133.

Авторское свидетельство СССР

10 N. 1080446, кл. С 08 J 5/22, 1979.

7002491

Таблица 3

Таблица 4

Результаты испытаний мембран

Таблица 5

Таблица б

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРНОЙ

МЕМБРАНЫ приготовлением раствора полимера, введением в него смеси воды и осадителя, нанесением слоя раствора на твердую поверхность и коагуляцией сушкой или погружением в осадитель с последующей сушкой, отличающийся тем, что, с, целью увеличения проницаемости мембраны без снижения селективности и сужения распределения микропор по размерам, используют злектроактивированную до рН

6,1 - 10,5 воду или смесь воды с осадителем.

Способ получения полимерной мембраны Способ получения полимерной мембраны Способ получения полимерной мембраны Способ получения полимерной мембраны Способ получения полимерной мембраны 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к промышленности пластмасс, а именно к полиамидным композициям для получения мембранных фильтров, и может быть использовано в медицине, микробиологии и химической промышленности

Изобретение относится к технологии пластических масс, а именно к производству полиамидных ультрафильтрационных мембран

Изобретение относится к химической технологии, в частности к производству полимерных мембран для разделения жидких смесей

Изобретение относится к газоразделению

Изобретение относится к области физико-химической очистки веществ, а более конкретно - к способам изготовления пористых мембран

Изобретение относится к технологии изготовления полупроницаемых керамических микропористых мембран, используемых в процессах очистки и разделения
Наверх