Способ получения первопорационных мембран

 

Использование: в химической промышленности для дегидратации органических растворителей. Сущность изобретения: на ультрафильтрационную подложку из полимера, нерастворимого в используемом органическом растворителе, последовательно наносят методом погружения 1-2 слоя 0,5-6,0%-ного раствора продукта взаимодействия би- или трифункционального полиэфира на основе окиси этилена и окиси пропилена в соотношении 70:30 и диизоцианата с мол.массой 2500-10000, 1-4 слоя смеси указанного раствора с 0,5-6,0%-ным раствором полимера, растворимого в воде, в порядке возрастания содержания последнего в смеси, и 1-3 слоя 0,5-6%-ного раствора полимера, растворимого в воде, с промежуточной выдержкой перед нанесением каждого слоя при 70-80^oC 1-3 мин. 1 табл.

Изобретение относится к технологии получения первапорационных мембран и может быть использовано для дегидратации органических растворителей.

Известен способ дегидратации растворителей с использованием первапорационных мембран на основе ионных комплексов полиакриловой кислоты [1] Недостатком этого способа является недостаточно высокая производительность и фактор разделения мембран.

Наиболее близким изобретению является способ получения первапорационной мембраны для дегидратации растворителей [2] По этому способу мембрану получают нанесением на поверхность микропористой подложки из полиакрилонитрила раствора поливинилпиридина, содержащего сшивающий агент с последующим сшиванием покрытия. Производительность мембраны при разделении смеси изопропиловый спирт/вода (85/15), при 70^oC Q= 1,48 кг/м²·ч, фактор разделения α(H₂O/iP₂OH)=547. Технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является получение мембраны с улучшенными характеристиками, т.е. повышенной производительностью и фактором разделения.

Поставленная задача достигается тем, что в способе получения первапорационных мембран, включающем нанесение на подложку раствора полимера, в качестве подложки используют ультрафильтрационную подложку, на основе полимера, нерастворимого в органическом компоненте разделяемой смеси, на указанную подложку последовательно методом погружения наносят 0,5-6% раствор би- или трифункционального изоцианатного полиуретанового предполимера, затем 1-4 слоя смеси 0,5-5% раствора указанного предполимера с 0,5-6% раствором полимера, имеющего высокое сродство к воде, с последующим нанесением 0,5-6% раствора полимера, имеющего высокое сродство к воде, причем перед нанесением каждого последующего слоя производят выдержку при 70-80^oС в течение 1-3 мин.

Для осуществления способа используют следующие соединения: подложка мембрана Владипор типа УФФК в виде листа ТУ 6-55-221-1140-90 мембрана Владипор типа УПМ-20, УПМ-50 ТУ 6-55-221-1011-88 мембрана Владипор типа МРЦ ТУ 6-55-221-1232-91 мембрана Владипор типа МУСА СТП 221-1-87 Ацетон ГОСТ 2768-84 Вода дистиллированная ГОСТ 6709-72 ГОСТ 4629-69 ТУ 6-09-37-68-78 ГОСТ 41-47-74 ТУ 6-35-221-1168-91
Спирт этиловый ГОСТ 18300-87
Спирт изопропиловый ГОСТ 9805-84
Толуол ГОСТ 5789-78
Карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) ТУ 6-55-39-90
Метиленхлорид ГОСТ 9963-86
Ди- или трифункциональный изоцианатный гидрофильный предполимер (ИПГ) представляет собой продукт взаимодействия ди- или трифункционального полиэфира на основе окиси этилена и окиси пропилена в соотношении 70:30 и диизоцианата (3) с молекул. массой 2500-20000.

Полиамидосульфокислота в солевой форме (Na) (ПАСК) со статической обменной емкостью СОЕ=4,2 мг/г (количество мг-эквивалентов SO₃Na на грамм полимера) [4]

ПЭК интерполимерный комплекс на основе сульфатсодержащих ароматических полиамидов и водорастворимых полиоснований алифатического ряда, содержащих имино-(полиэтиленимин-ПЭИ) и аминогруппы (поли-N-2-аминоэтилакриламин-ПАА, полиэтиленполиамин -ПЭПА) [4]
Изобретение иллюстрируется примерами.

Пример 1.

Готовят 2% раствор трехфункционального изоцианатного гидрофильного предполимера ИПГ марки 3500 в смеси воды и ацетона в соотношении (60:40)% весовых, путем добавки малыми порциями при сильном перемешивании раствора ИПГ в ацетоне (30% вес. от общего количества) в смесь воды с ацетоном. Готовят 0,7% раствор карбоксиметилцеллюлозы в воде.

Композитную мембрану получают на лакировальной машине "Dixon" (Великобритания) методом погружения ультрафильтрационной подложки.

Владипор типа УФФК пропускается через ванну с раствором со скоростью 2,2 м/мин. Температура в сушилке 80^oС. Время пребывания мембраны в сушилке около 2 мин. Слои наносят последовательно (см. табл.).

Полученную композитную мембрану используют для испытания при разделении водно-спиртовой смеси с содержанием спирта 95% методом первапорации на стандартной ячейке (5) при температуре 60^oC и рабочем давлении под мембраной 6 мм рт.ст.

Производительность полученной мембраны составила 0,58 кг/м²·ч, фактор разделения αH₂O/EtOH составил 250.

Остальные примеры сведены в таблицу 1.

Концентрация гидрофильного предполимера меньше 0,5% дает очень тонкие слои, что не технологично, больше 6% также не может быт использована из-за высоких вязкостных характеристик.

Концентрацию полимера рабочего слоя П₃ берут в пределах 0,5-5% т.к. при концентрации меньше 0,5% толщина слоя очень маленькая, а выше 5% наблюдаются трудности при растворении образуются гели.

Остальные примеры сведены в таблицу 1. ТТТ1 ТТТ2 ТТТ3 ТТТ4

Формула изобретения

Способ получения первапорационных мембран для дегидратации смеси органический растворитель вода, включающий нанесение на подложку раствора полимера, отличающийся тем, что на ультрафильтрационную подложку на основе полимера, не растворимого в дегидратируемом органическом растворителе, последовательно наносят методом погружения 1-2 слоя 0,5 6,0%-ного раствора би- или трифункционального изоцианатного уретанового предполимера, представляющего собой продукт взаимодействия ди- или трифункционального полиэфира на основе окиси этилена и окиси пропилена в соотношении 70:30 и диизоцианата с мол. м. 2500 10000, затем наносят 1-4 слоя смеси 0,5 - 6,0%-ного раствора указанного предполимера с 0,5 6,0%-ным раствором полимера, растворимого в воде, в порядке возрастания содержания водорастворимого полимера в смеси с последующим нанесением методом погружения 1-3 слоев 0,5 6,0%-ного раствора полимера, растворимого в воде, причем после нанесения каждого слоя производят выдержку при 70 80°С в течение 1 3 мин.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6