Полупроницаемая ацетатцеллюлозная мембрана и способ ее получения

Изобретение относится к области мембранной техники и может найти применение для разделения жидкостей, в частности, в медицине, фармацевтической и пищевой промышленности при создании особо чистых растворов. Изобретение касается полупроницаемой ацетатцеллюлозной мембраны, состоящей из пористой подложки и полимерного рабочего слоя, отличающейся тем, что полимерный рабочий слой выполнен из ацетата целлюлозы или из смеси ацетата целлюлозы и гидрата целлюлозы при следующем массовом соотношении компонентов ацетат целлюлозы:гидрат целлюлозы (мас.ч.): (0,01-0,8):(99,99-99,2), при этом отношение максимального размера пор к минимальному размеру пор в полимерном рабочем слое не превышает 1,4. Кроме того, настоящее изобретение касается способа получения полупроницаемой ацетатцеллюлозной мембраны. 2 н. и 2 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к мембранной технике и может найти широкое применение для разделения жидкостей, особенно в пищевой промышленности для концентрирования и очистки плодовоягодных соков, вина, пива, в медицине и фармацевтической промышленности при стерилизации биофармацевтических препаратов, для очистки сточных вод.

Современные проблемы приготовления особо чистых растворов ставят жесткие требования к высокой степени разделения их составляющих. В применяемых для этих целей мембранных технологиях одним из определяющих факторов разделяющей способности полупроницаемых мембран является распределение по размеру пор, которое может быть охарактеризовано отношением максимального размера пор (Дмакс.) к минимальному размеру пор (Дмин.) - Дмаксмин. - Ацетаты целлюлозы технологичны при переработке и обладают большими возможностями в области химической модификации - это способствует улучшению, а именно снижению показателя Дмаксмин.

Известна полупроницаемая ацетатцеллюлозная мембрана по патенту РФ №2174130 (опубл. 2002 г.), полимерный рабочий слой которой выполнен из ацетата целлюлозы, содержит 5% смеси органического растворителя - диметилсульфоксида или диметилацетамида и воды в соотношении (мас.ч.): 90:10-99:1. Основным недостатком указанной мембраны является отсутствие равномерной пористой структуры, что снижает ее степень разделения. Кроме того, попытка химической модификации ацетатцеллюлозной мембраны с целью улучшения ее разделяющей способности может привести к выделению на поверхность воды и органического растворителя, что в свою очередь приводит к частичному растворению полимерного рабочего слоя полупроницаемой мембраны и появлению серьезных дефектов в ее пористой структуре.

Наиболее близким техническим решением в отношении заявляемой полупроницаемой ацетатцеллюлозной мембраны является полупроницаемая ацетатцеллюлозная мембрана по патенту РФ №2187360 (опубл. 2002 г.). В соответствии с решением прототипа мембрана состоит из пористой подложки и полимерного рабочего слоя; дополнительно пористая подложка и рабочий полимерный слой пропитаны пластификатором - глицерином в количестве 50,0-80,0 мас.ч. на 100 мас.ч. ацетата целлюлозы. Полупроницаемая ацетатцеллюлозная мембрана по прототипу имеет следующие интервалы Дмин. и Дмакс., мкм: 0,01-0,03; 0,03-0,05; 0,05-0,1; 0,1-0,15; 0,15-0,25; 0,25-0,45: таким образом, Дмаксмин. в полимерном рабочем слое мембраны по прототипу составляет соответственно 3,0; 1,66; 2,0; 1,5; 1,66; 1,8. Основным недостатком полупроницаемой ацетатцеллюлозной мембраны по прототипу является большое количество крупных пор в полимерном рабочем слое, выраженное высоким значением Дмаксмин., это не позволяет использовать мембрану по прототипу в областях, предъявляющих высокие требования к степени разделения.

Известен способ получения полупроницаемой ацетатцеллюлозной мембраны по патенту РФ №2174130 (опубл. 2002 г.), применяемой в производстве биофильтров медицинского назначения. Изобретение ставило целью повышение степени разделения получаемой мембраны и заключается в модифицировании ацетата целлюлозы путем его обработки парами смеси воды и диметилсульфоксида или воды и диметилацетамида при соотношении (мас.ч.): 90:10 и 99:1 в закрытой системе до степени поглощения указанной смеси паров ацетатом целлюлозы не более 5 мас.%, последующем приготовлении формовочного раствора и формовании полупроницаемой мембраны в соответствии с общепринятой технологией. Однако известный способ обладает рядом серьезных недостатков, а именно: заявленная модификация ацетата целлюлозы не обеспечивает в дальнейшем достижения равномерной пористой структуры полупроницаемой мембраны; кроме того, способ обладает низкой технологичностью, т.к. требует введения в аппаратурное оформление герметично закрытых сосудов, и не может найти таким образом широкого промышленного применения.

Наиболее близким техническим решением в отношении заявляемого способа является способ получения полупроницаемой ацетатцеллюлозной мембраны по патенту РФ №2187360 (опубл. 2002 г). Способ заключается в получении формовочного раствора путем растворения ацетата целлюлозы в органическом растворителе - смеси изопропилового спирта и метиленхлорида, взятых в соотношении (объемн.ч.): 1,0:(3,0-6,0), последующей обработке (структурировании) составом, включающим (объемн.ч.): изопропиловый спирт и метиленхлорид, взятых в соотношении (объемн.ч.): (3,30-7,50:1,00), глицерин (0,6-7,5), обессоленную воду (0,35-1,0), дальнейшем нанесении формовочного раствора на пористую подложку при 15-25°С, формовании и сушке в условиях свободного испарения легколетучих компонентов органического растворителя не менее чем в три технологические стадии, на которых поддерживают повышающуюся от стадии к стадии температуру: 15-25°С, 20-30°С, 30-40°С в условиях одинаковой абсолютной влажности, не превышающей 5,0 г/м3. Дополнительный анализ технического решения прототипа показал, что компоненты структурирующего состава - метиленхлорид и изопропиловый спирт выступают одновременно в качестве соответственно органического растворителя и осадителя, а глицерин - пластификатора, традиционно используемых в общеизвестных способах получения полупроницаемых полимерных мембран. Полученная в соответствии со способом прототипа полупроницаемая ацетатцеллюлозная мембрана в полимерном рабочем слое имела показатель Дмин. и Дмакс., (мкм) в интервале от 0,01-0,03 (Дмаксмин.=3,0) и 0,25-0,45 (Дмаксмин.=1,8). Основным недостатком способа по прототипу является то, что заявленные технологические режимы приводят к постепенному нерегулируемому накоплению паров органического растворителя и осадителя в рабочем пространстве формования вследствие их естественного испарения - это в свою очередь может привести к нежелательным структурным изменениям в отверждаемом полимерном рабочем слое полупроницаемой мембраны, появлению крупных пор и повышению показателя Дмаксмин.; заявленный температурный режим сушки, предусматривающий повышение температуры на отдельных стадиях, при отсутствии специальных условий может привести к дополнительному появлению дефектов в виде микро- и макротрещин, что неизбежно сказывается на степени разделения получаемой мембраны при ее использовании. Кроме того, высокая нерегулируемая скорость испарения большого количества органического растворителя и легколетучих компонентов структурирующего состава, используемых для осуществления способа по прототипу, также может привести к несистемному порообразованию, появлению крупных пор в получаемой мембране и повышению показателя Дмаксмин..

Суть изобретения заключается в следующем.

Единой технической задачей заявляемого изобретения являлось создание полупроницаемой ацетатцеллюлозной мембраны на подложке с полимерным рабочим слоем, выполненным из ацетата целлюлозы, с узким показателем интервалом распределения пор по размеру, т.е. снижение показателя Дмаксмин., поставленная техническая задача включала в себя частную техническую задачу - разработку последовательности стадий способа, условий их осуществления, введения специальных технологических приемов для получения полупроницаемых ацетатцеллюлозных мембран на подложке, обеспечивающих образование равномерной пористой структуры полимерного рабочего слоя с заданным размером пор.

Единым техническим результатом заявляемого изобретения является достижение показателя Дмакс.мин., не превышающего 1,4; при частном случае осуществления способа - улучшение экологических показателей процесса.

Поставленная техническая задача в отношении заявляемой полупроницаемой ацетатцеллюлозной мембраны решается путем использования полимерного рабочего слоя, характеризуемого Дмакс.мин., не превышающего 1,4.

При частном случае осуществления изобретения в отношении заявляемой полупроницаемой ацетатцеллюлозной мембраны в качестве полимера рабочего слоя использована смесь ацетата целлюлозы и гидрата целлюлозы, взятых в соотношении (мас.ч.): (0,01-0,8):(99,99-99,2).

Поставленная техническая задача в отношении заявляемого способа получения полупроницаемой ацетатцеллюлозной мембраны решается путем приготовления формовочного раствора растворением ацетата целлюлозы в смеси органического растворителя, осадителя, воды и пластификатора, нанесения формовочного раствора на движущуюся пористую подложку, формования и сушки при повышенной температуре, при этом при приготовлении формовочного раствора осадитель предварительно смешивают с частью органического растворителя в соотношении соответственна (мас.ч.): 100:(20-40), перед формованием проводят выдержку формовочного раствора, нанесенного на пористую подложку, в условиях свободного испарения части органического растворителя и осадителя, формование осуществляют в условиях дополнительного испарения предварительно приготовленной смеси веществ, которые могут быть использованы в качестве осадителя и органического растворителя, взятых в соотношении (мас.ч.): (0,3:0,5):(0,5-1,0) в течение 0,5-3,5 минут, условия дополнительного испарения достигаются путем внесения в рабочее пространство формования указанной смеси веществ в количестве 1500-5000 мг на 1 м рабочего пространства, при нанесении формовочного раствора на движущуюся пористую подложку формование и сушку осуществляют при постоянной относительной влажности 15-50%, при формовании дополнительно устанавливают скорость потока воздуха в пределах 50-200 м3/час и при сушке скорость подаваемого воздуха поддерживают в пределах 600-2000 м3/час. При частном случае осуществления способа образующуюся при сушке паровоздушную смесь испарителя и осадителя в количестве до 30 об.% возвращают в рабочее пространство формования по замкнутому технологическому контуру. При другом частном случае осуществления изобретения полученную полупроницаемую ацетатцеллюлозную мембрану дополнительно обрабатывают водным раствором смеси гидроксида калия и уксуснокислого калия, взятых в соотношении (мас.ч.): (0,6-1,5):(0,6-1,5) общей концентрацией 4-8% при 50-75°С в течение 4-20 минут, промывают водой, обрабатывают водным раствором пластификатора концентрацией 10-30% и сушат при температуре 50-75°С.

Исследования, проведенные заявителем, показали, что при получении полупроницаемых полимерных мембран важным фактором в механизме формирования однородной пористой структуры является оптимально невысокая скорость испарения органического растворителя и осадителя из формовочного раствора. В целом задача снижения скорости испарения может быть решена за счет создания особых «мягких» условий, при которых происходит испарение органического растворителя и осадителя из формовочного раствора. Достижение технического результата в заявляемом изобретении обусловлено в первую очередь следующими причинами: 1. Созданные в рабочем пространстве формования (камере формования) условия парциального давления веществ, которые могут быть использованы в качестве органического растворителя и осадителя, в дальнейшем снижают скорость испарения при формировании пористой структуры полимерного рабочего слоя, продолжительность нахождения в рабочем пространстве формования получаемой мембраны в течение 0,5-3,5 минут дополнительно способствует формированию однородной пористой структуры. Экспериментально было найдено соотношение осадителя и органического растворителя (мас.ч.): (0,3-0,5):(0,5-1,0), испарение смеси которых в количестве 1500-5000 мг на 1 м3 рабочего пространства формования в сочетании с относительной влажностью воздуха 15-50%, создает газовую атмосферу, позволяющую достичь оптимально невысокой скорости испарения органического растворителя и осадителя из формовочного раствора; 2. Постоянный температурный режим сушки в сочетании с относительной влажностью воздуха 15-50% существенно снижают риск термомеханической деструкции ацетата целлюлозы на микроуровне при формировании пористой структуры и отверждении полимерного рабочего слоя получаемой мембраны; 3. Оптимально невысокая скорость испарения органического растворителя и осадителя из формовочного раствора поддерживается за счет регулируемой подачи потока воздуха на стадиях формования со скоростью 50-200 м3/час и сушки со скоростью 600-2000 м3/час. 4. Кроме того, в самом начале осуществления способа на стадии приготовления формовочного раствора начинается подготовка к созданию условий, при которых будет происходить формирование пористой структуры и отверждение полимерного рабочего слоя мембраны: предварительное смешение осадителя с частью общего расчетного количества органического растворителя в соотношении соответственно (мас.ч.): 100:(20-40) для последующего введения в формовочный раствор приводит к улучшению качества формовочного раствора, а именно улучшению растворимости ацетата целлюлозы и отсутствию возможного гелеобразования в формовочном растворе - это позволяет получить формовочный раствор улучшенного качества и впоследствии более однородную пористую структуру полимерного рабочего слоя получаемой мембраны.

Способ получения полупроницаемой ацетатцеллюлозной мембраны осуществляют следующим образом. Готовят формовочный раствор путем растворения ацетата целлюлозы в органическом растворителе с последующим введением осадителя, смешанного с частью общего расчетного количества органического растворителя в соотношении (мас.ч.): 100:(20-40), воды и пластификатора, после чего в соответствии с общепринятой технологией проводят фильтрацию формовочного раствора и его обезвоздушивание. Затем формовочный раствор наносят на движущуюся пористую подложку через зазор между наносящим и калибровочным валками, погруженными в формовочный раствор, при этом валки движутся с разной скоростью. Далее формовочный раствор, нанесенный на пористую подложку, выдерживается на воздухе для удаления части органического растворителя и осадителя, после чего подается в камеру формования, в которой предварительно создана газовая атмосфера путем испарения смеси веществ, используемых в качестве осадителя и органического растворителя, взятых в соотношении (мас.ч.): (0,3:0,5):(0,5-1,0). Это может быть осуществлено различными способами: например внесением в камеру открытой емкости, содержащей указанную смесь веществ, распылением через форсунку. В процессе осуществления способа количество испаряющейся смеси веществ контролируется и поддерживается. В камере формования также создана и поддерживается относительная влажность воздуха 15-50%; получаемая мембрана выдерживается в созданных условиях в течение 0,5-3,5 минут при температуре 20-40°С; при формовании в камеру нагнетается воздух со скоростью 50-200 м3/час. Далее осуществляют сушку получаемой мембраны при температуре 40-60°С, при сушке устанавливают скорость потока воздуха в пределах 600-2000 м3/час.

При частном осуществления способа при сушке образующуюся паровоздушную смесь осадителя и органического растворителя в количестве до 30 об.% направляют в рабочее пространство формования по замкнутому технологическому контуру.

При другом частном случае осуществления способа полученную полупроницаемую ацетатцеллюлозную мембрану дополнительно омыляют путем обработки водным раствором смеси гидроксида калия и уксуснокислого калия, взятых в соотношении (мас.ч.): (0,6-1,5):(0,6-1,5), общей концентрацией 4-8% при 50-75°С в течение 4-20 минут, промывают водой обрабатывают водным раствором пластификатора концентрацией 10-30% и сушат при температуре 50-75°С, получая таким образом полупроницаемую ацетатцеллюлозную мембрану, полимер рабочего слоя которой дополнительно содержит гидрат целлюлозы.

Указанные последовательность стадий способа и технологические режимы их осуществления позволяют получить полупроницаемую ацетатцеллюлозную мембрану на подложке с полимерным рабочим слоем, который может быть охарактеризован, в частности, следующими интервалами размера пор Дмин и Дмакс., мкм: 0,10-0,14; 0,21-0,30; 0,36-0,47; 0,60-0,8, т.е. показателем Дмаксмин. в полимерном рабочем слое получаемой полупроницаемой ацетатцеллюлозной мембраны не более 1,4.

Для осуществления изобретения могут быть использованы следующие вещества.

В качестве ацетата целлюлозы: ацетаты целлюлозы для полупроницаемых мембран по ТУ 6-55-231-001-43153636-99, ацетаты целлюлозы для ацетатной нити по ТУ 6-55-10-88, ацетаты целлюлозы производства фирмы Eastman (США) марок СА 436-80S, CA 435-75S; СА 394-60S, СА 398-304, СА 398-30, а также смесь указанных ацетатов.

В качестве материала подложки: пористые полотна из нетканых волокон толщиной 0,011-0,016 мм: в частности, полотно из нетканого полипропилена поверхностной плотностью 50-70 г/м2, полотно из нетканого полиэтилентерефталата с поверхностной плотностью 45-70 г/м2 толщиной 0,006-0,008 мм.

В качестве органического растворителя: кетоны (ацетон, метилэтилкетон), метиленхлорид.

В качестве осадителя: алифатические спирты (этанол, бутанол, пропанол, изопропанол), а также смесь указанных алифатических спиртов.

В качестве пластификатора: глицерин, простые низкомолекулярные полиэфиры на основе оксида этилена или оксида пропилена, выпускаемые под торговой маркой Лапрол.

Вода.

Определение Дмакс. и Дмин. проводили следующим образом. Сущность метода заключается в определении минимального и максимального давления воздуха, необходимого для прохождения его через поры мембраны. На дне испытательной ячейки на дренаже закрепляют образец полупроницаемой мембраны полимерным рабочим слоем вниз, заливают этиловый спирт, после чего медленно подают воздух через патрубок на дне ячейки. По манометру отмечают давление, при котором через мембрану проник первый пузырек воздуха, после чего продолжают поднимать давление и отмечают давление, при котором на поверхности этилового спирта появляется максимальное скопление пузырьков воздуха. Дмакс. вычисляют по формуле: Дмакс.=4σ cosθ/Р, где σ - поверхностное натяжение этилового спирта (дин/см) на границе раздела с воздухом; Р - давление, при котором проникает первый пузырек воздуха (дин/см2); θ - краевой угол смачивания (для полимерных полупроницаемых мембран показатель cosθ принят равным 1). Дмин. вычисляют по вышеприведенной формуле, где в этом случае Р - давление, при котором на поверхности появляется максимальное скопление пузырьков воздуха (дин/см2).

Реализация изобретения иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

В соответствии с вышеописанным способом готовили формовочный раствор путем растворения 6,4 мас.ч. ацетата целлюлозы в смеси органического растворителя - ацетона (59 мас.ч.); осадителя - смеси этанола и изопропанола, взятых в соотношении (мас.ч.): 3,9:1 (36,6 мас.ч.), воды (4,2 мас.ч.) и пластификатора - глицерина (2,8 мас.ч.); соотношение осадителя и части органического растворителя при введении осадителя в формовочный раствор (мас.ч.): 100:25; соотношение осадителя и органического растворителя для приготовления испаряющейся смеси при формовании (мас.ч.): 0,3:0,5; количество внесенной смеси указанных веществ в рабочее пространство формования - 1500 мг на 1 м3; продолжительность формования - 0,5 мин; относительная влажность на стадиях нанесения формовочного раствора, формования и сушки - 15%; скорость потока воздуха на стадии формования 50 м3/час; скорость потока воздуха на стадии сушки - 600 м3/час.

Полученная полупроницаемая ацетатцеллюлозная мембрана имела Дмин=0,36 мкм и Дмакс=0,47 мкм; Дмаксмин.=1,31.

Пример 2.

В соответствии с вышеописанным способом готовили формовочный раствор путем растворения 6,6 мас.ч. ацетата целлюлозы в смеси органического растворителя - метилэтилкетона (51,2 мас.ч.); осадителя - изопропанола (33,5 мас.ч.), воды (4,35 мас.ч.) и пластификатора - Лапрола 502 М (4,35 мас.ч.); соотношение осадителя и части органического растворителя при введении осадителя в формовочный раствор (мас.ч.): 100:40,0; соотношение осадителя и растворителя для приготовления испаряющейся смеси при формовании (мас.ч.): 0,4:0,5; количество внесенной смеси указанных веществ в рабочее пространство формования - 5000 мг на 1 м3; продолжительность формования 1,5 минуты; влажность на стадиях нанесения формовочного раствора и сушки - 35%; скорость потока воздуха при формовании - 100 м3/час, скорость потока воздуха при сушке - 2000 м3/час.

Полученная полупроницаемая ацетатцеллюлозная мембрана имела

Дмин.=0,10 мкм И Дмакс.=0,14 мкм; Дмаксмин.=1,4.

Пример 3.

В соответствии с вышеописанным способом готовили формовочный раствор путем растворения 6,5 мас.ч. ацетата целлюлозы в смеси органического растворителя - метиленхлорида (51,0 мас.ч.), осадителя - изопропанола (33,3 мас.ч.), воды (4,3 мас.ч.), и пластификатора - глицерина (4,9 мас.ч.); соотношение осадителя и части органического растворителя при введении осадителя в формовочный раствор (мас.ч.): 100:25; соотношение осадителя и органическою растворителя для приготовления испаряющейся смеси при формовании (мас.ч.): 0,4:0,75, количество внесенной смеси указанных веществ в рабочее пространство формования - 3000 мг на 1 м3; продолжительность формования - 2 минуты, влажность на стадиях нанесения формовочного раствора и сушки - 50%, скорость потока воздуха при формовании - 200 м3/час; скорость потока воздуха при сушке - 1000 м/час.

Полученная полупроницаемая ацетатцеллюлозная мембрана имела Дмин=0,21 мкм и Дмакс=0,29 мкм; Дмаксмин.=1,38.

Пример 4.

Получали полупроницаемую ацетатцеллюлозную мембрану в соответствии с технологическими режимами, указанными в примере 3. Полученную мембрану обрабатывали водным раствором гидроксида калия и уксуснокислого калия, взятых в соотношении (мас.ч.) 1:1, общей концентрацией 5% при температуре 60°С в течение 5 минут, после чего обрабатывали водным раствором глицерина концентрацией 20%, и сушили при температуре 55°С.

В полученной таким образом полупроницаемой ацетатцеллюлозной мембране полимер рабочего слоя представляет смесь ацетата целлюлозы и гидрата целлюлозы в соотношении (мас.ч.): соответственно 0,7-99,3; полученная мембрана имела: Дмин.=0,21 мкм и Дмакс.=0,30 мкм; Дмаксмин=1,38.

Пример 5.

В соответствии с вышеописанным способом готовили формовочный раствор путем растворения 6,2 мас.ч. ацетата целлюлозы в смеси органического растворителя - метилэтилкетона (49 мас.ч.): осадителя - смеси этанола и изопропанола, взятых в соотношении (мас.ч.): 4:1 (38 мас.ч.), воды (4,1 мас.ч.) и пластификатора - Лапрола 402 (2,7 мас.ч.): соотношение осадителя и части органического растворителя при введении осадителя в формовочный раствор (мас.ч.) 100:20; соотношение осадителя и органического растворителя для приготовления испаряющейся смеси при формовании (мас.ч.): 0.5:1,0; количество внесенной смеси указанных веществ в рабочее пространство формования - 3000 мг на 1 м, продолжительность формования 3,5 минуты; относительная влажность на стадиях нанесения формовочного раствора и сушки - 20%; скорость потока воздуха при формовании - 200 м3/час; скорость потока воздуха при сушке - 1200 м3/час.

В ходе осуществления способа при сушке отгоняли 25% образовавшейся паровоздушной смеси осадителя и органического растворителя и направляли в рабочее пространство формования по замкнутому технологическому контуру.

Полученная полупроницаемая ацетатцеллюлозная мембрана имела

Дмин.=0,60 мкм и Дмакс.=0,80 мкм; Дмакс.мин.=1,33.

Пример 6.

В соответствии с вышеописанным способом готовили формовочный раствор путем растворения 5,9 мас.ч. ацетата целлюлозы в смеси органического растворителя - метилэтилкетона (49 мас.ч.); осадителя - смеси этанола и изопропанола, взятых в соотношении (мас.ч.): 4:1 (36,2 мас.ч.), воды (16,0 мас.ч.) и пластификатора - глицерина (2,9 мас.ч.); соотношение осадителя и части органического растворителя при введении осадителя в формовочный раствор (мас.ч.): 100:20; соотношение осадителя и органического растворителя для приготовления испаряющейся смеси при формовании (мас.ч.): 0,4:0,9; количество внесенной смеси указанных веществ в рабочее пространство формования - 3500 мг на 1 м3;

Продолжительность формования - 1 мин; относительная влажность на стадиях нанесения формовочного раствора, формования и сушки - 25%; скорость потока воздуха на стадии формования 50 м3/час; скорость потока воздуха на стадии сушки - 800 м3/час.

Полученная полупроницаемая ацетатцеллюлозная мембрана имела

Дмин=2,1 мкм и Дмакс.=2,9 мкм; Дмаксмин.=1,4.

Пример 7.

В соответствии с вышеописанным способом готовили формовочный раствор путем растворения 6,1 мас.ч. ацетата целлюлозы в смеси органического растворителя - метиленхлорида (50,3 мас.ч.); осадителя - смеси этанола и изопропанола, взятых в соотношении (мас.ч.): 4,2:1 (35,1 мас.ч.), воды (5,7 мас.ч.) и пластификатора - Лапрола 502 М (2,8 мас.ч.); соотношение осадителя и части органического растворителя при введении осадителя в формовочный раствор (мас.ч.): 100:30; соотношение осадителя и органического растворителя для приготовления испаряющейся смеси при формовании (мас.ч.): 0,5:0,8; количество внесенной смеси указанных веществ в рабочее пространство формования - 5000 мг на 1 м3; продолжительность формования - 0,5 мин; относительная влажность на стадиях нанесения формовочного раствора, формования и сушки - 20%; скорость потока воздуха на стадии формования 100 м3/час; скорость потока воздуха на стадии сушки - 2000 м3/час.

Полученная полупроницаемая ацетатцеллюлозная мембрана имела

Дмин.=1,1 мкм и Дмакс.=1,5 мкм; Дмакс.мин.=1,4.

Пример 8(сравнительный)

Готовили формовочный раствор путем растворения ацетата целлюлозы в смеси метиленхлорида, изопропилового спирта, взятых в объемном соотношении 2:15, дополнительно вводили смесь метиленхлорида, изопропилового спирта, глицерина и воды, взятых в объемном соотношении 4:8:1,2:0,95, нагревали до температуры 33°С, выдерживали при этой температуре 0,5 часа, проводили фильтрацию и обезвоздушивание. После этого формовочный раствор наносили на движущуюся пористую подложку через зазор между наносящим и калибровочными валками, погруженными в формовочный раствор, в изолированной рабочей камере при температуре 15-25°С и абсолютной влажности не более 5 г/м3. Далее пористую подложку с нанесенным формовочным раствором подавали во вторую и в третью изолированные камеры, в которых поддерживали температуру соответственно 20-30°С и 30-40°С и абсолютную влажность не выше 5 г/м3 в каждой из камер.

Полученная полупроницаемая ацетатцеллюлозная мембрана имела Дмин. и Дмакс. 0,15 и 0,25 мкм и показатель Дмакс.мин., равный 1,67.

Источники информации

1. Патент РФ №2174130, опубл. 23.06.2000 г.

2. Патент РФ №2187360, опубл. 20.08.2002 г.

1. Полупроницаемая ацетатцеллюлозная мембрана, состоящая из пористой подложки и полимерного рабочего слоя, отличающаяся тем, что полимерный рабочий слой выполнен из ацетата целлюлозы или из смеси ацетата целлюлозы и гидрата целлюлозы при следующем массовом соотношении компонентов ацетат целлюлозы: гидрат целлюлозы (мас.ч.): (0,01-0,8):(99,99-99,2), при этом отношение максимального размера пор к минимальному размеру пор в полимерном рабочем слое не превышает 1,4.

2. Способ получения полупроницаемой ацетатцеллюлозной мембраны по п.1, включающий приготовление формовочного раствора путем растворения ацетата целлюлозы в смеси органического растворителя, осадителя, воды и пластификатора, нанесение формовочного раствора на движущуюся пористую подложку, формование и сушку при повышенной температуре, отличающийся тем, что при приготовлении формовочного раствора осадитель предварительно смешивают с органическим растворителем в соотношении соответственно (мас.ч.): 100:(20-40), перед формованием готовят смесь веществ, которые могут быть использованы в качестве осадителя и органического растворителя, в соотношении (мас.ч.): (0,3-0,5):(0,5-1,0), вносят ее в рабочее пространство формования в количестве 1500-5000 мг на 1 м3 и подвергают испарению, формование осуществляют в течение 0,5-3,5 мин в условиях испарения указанной приготовленной смеси веществ, относительной влажности воздуха 15-50% и скорости потока воздуха 50-200 м3/ч, нанесение формовочного раствора на движущуюся пористую подложку осуществляют при относительной влажности воздуха 15-50%, сушку осуществляют при относительной влажности воздуха 15-50% и скорости потока воздуха 600-2000 м3/ч.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что образующуюся при сушке паровоздушную смесь осадителя и органического растворителя в количестве до 30 об.% возвращают в рабочее пространство формования по замкнутому технологическому контуру.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что полученную полупроницаемую ацетатцеллюлозную мембрану дополнительно обрабатывают водным раствором смеси гидроксида калия и уксуснокислого калия, взятых в соотношении (мас.ч.): (0,6-1,5):(0,6-1,5) общей концентрацией 4-8% при 50-75°С в течение 4-20 мин, промывают водой, обрабатывают водным раствором пластификатора концентрацией 10-30% и сушат при температуре 50-75°С.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к мембранной технике и может быть использовано для разделения жидкостей в микробиологической, биохимической и фармацевтической промышленности.

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к молочной промышленности для получения новых продуктов из творожной сыворотки. .

Изобретение относится к пасте, пригодной для трафаретной печати, для получения пористой полимерной мембраны, которая может быть использована в электрохимических сенсорах, особенно в биосенсорах, предпочтительно для интегральной подготовки проб цельной крови.
Изобретение относится к области получения полимерных полупроницаемых мембран и может найти применение для разделения водных растворов в пищевой и химической отраслях промышленности, при обессоливании и очистке воды, в медицинской технике, при создании бытовых водоочистителей.

Изобретение относится к технологии получения мембран. .

Изобретение относится к пленочным материалам на основе уксуснокислых эфиров целлюлозы и может быть использовано в производстве пленок мембран и биофильтров медицинского назначения.

Изобретение относится к производству полупроницаемых мембран для очистки водных биологических жидкостей, в частности для очищения экстракорпоральной крови посредством гемодиализа.

Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений, а именно к способам обработки полупроницаемых мембран на основе ацетатцеллюлозы с целью увеличения их селективности.

Изобретение относится к технологии получения сорбентов, в частности к получению оптически активных хиральных сорбентов, и может быть использовано в химической, фармацевтической и биохимической промышленности, медицине

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к молочной промышленности, для получения новых продуктов питания с обогащенным пищевым составом из вторичного молочного сырья (творожной сыворотки и пахты)
Изобретение относится к мембранной технологии, в частности к получению антибактериальных полимерных мембран, и может быть использовано для очистки воды и водных растворов в пищевой, фармацевтической отраслях промышленности, в медицине

Изобретение относится к технологии получения селективнопроницаемых ультрафильтрационных мембран на основе ацетатов целлюлозы и может быть использовано для задержания веществ в диапазоне молекулярных масс М=(2-10)×104Да из полидисперсных жидких смесей в пищевой промышленности при выделении сывороточных белков из вторичного сырья, пектинов из пектиносодержащих экстрактов, для концентрирования и очистки плодово-ягодных соков, пива, вина, питьевой и сточной вод. Смесь для формования такой мембраны состоит из ацетата целлюлозы, модифицированного парами смеси 90 об.% воды и 10 об.% диметилсульфоксида, при содержании ее в ацетате целлюлозы от 0,1 до 5 мас.%; растворителя - ацетона и воды при следующем соотношении компонентов, мас.%: 6,0-8,0 ацетата целлюлозы, модифицированного парами смеси воды и диметилсульфоксида, 91,0-89,0 ацетона и 3,0 воды. Изобретение обеспечивает возможность регулирования и повышения селективности мембраны при сохранении ее проницаемости. 5 ил., 2 пр.

Изобретение относится к технологиям получения селективно проницаемых фильтрационных мембран на основе ацетатов целлюлозы. Такие мембраны могут быть использованы для выделения и концентрирования из многокомпонентных жидких смесей отдельных веществ с широким диапазоном молекулярных масс (ММ=0,1÷103 кДа) баромембранными методами (ультра-, нано- и обратноосмотические фильтрационные технологии) в пищевой, химической, фармацевтической и других отраслях промышленности, а также при водоподготовке и водоочистке. Порошкообразный ацетат целлюлозы модифицируют путем его набухания в дистиллированной воде до равновесного насыщения водой в течение 30-60 минут с последующей вакуум-сублимационной сушкой ацетатцеллюлозного порошка при температуре (-55)-(-85)°С и при давлении 50-100 Па до остаточного влагосодержания ≤1 мас.%. 3 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области мембранной техники и может найти применение для разделения жидкостей, в частности, в медицине, фармацевтической и пищевой промышленности при создании особо чистых растворов

Наверх