Средство для обработки подложки дренажных труб мембранных элементов
ОПИСАНИЕ 2941
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 021080 (21) 2992297/23-05 (31) М. КЛ. с присоединением заявки М9С 09 К 3/00
В 01 D 13/04
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК 62. 553, .б (088. 8) Опубликовано 230882 Бюллетень ¹ 31
Дата опубликования описания 230882!
72) Авторы изобретения
M. П. Козлов, Г. И. Гасанов, C . .О. Жильцова, Т.Д.Стулкова и В.П.Дубяга
Ордена Трудового Красного Знамени всесоюзный .научноисследовательский институт синтетических смол (71) Заявитель (54) СРЕДСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПОДЛОЖКИ ДРЕНАЖНЫХ
ТРУБ МЕМБРАННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Изобретение относится к изготовлению сепарационной техники, т.е. к изготовлению мембранных трубчатых элементов, предназначенных для осуществления процессов обратного осмоса и ультрафильтрации, в частности к средствам для улучшения свойств мембранных элементов.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство для обработки полимерного материала,из которого изго-товлена мембрана мембранного трубчатого элемента (МТЭ).Эта обработка приводит к увеличению производительности
МТЭ.В качестве средства используют формамид, воду, спирты и другие низкомолекулярные вещества и их смеси, в том числе при повышенных температурах (30-90оС) . В том случае не создается уплотненный слой на мембране со стороны подложки, что уменьшает гидравлическое сопротивление потоку фильтрата и увеличивает производительность МТЭ (1).
Однако эти средства не устраняют 25 возможность образования вздутий мембраны. Кроме того, эффекта повышения производительности МТЭ не обнаруживается в случае испарения укаэанных низкомолекулярных веществ с подложки, вероятность которого особенно велика при использовании обработок при повышенных температурах. Это затрудняет изготовление МТЭ, так как на обработанные нерастворителем подложки дренажных труб должен сразу же наноситься формовочный раствор.
Можно предотвратить испарение низкомолекулярных веществ с подложки дренажных труб с помощью специальных герметизирующих устройств, но при этом усложняется технологический процесс изготовления МТЭ и увеличивает их стоимость.
Целью изобретения является повышение качества мембранных элементов.
Поставленная цель достигается тем, что средство для обработки подложки дренажных труб мембранных элементов с ацетатной мембраной, содержащее воду, дополнительно содержит водорастворимый.полимер при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ
Водорастворимый полимер 0,05-2,0
Вода Остальное
В качестве водорастворимого полимера могут использовать поливиниловый спирт, водорастворимые эфиры целлюлозы (оксиэтил-, карбоксиме952941 тил-, метилцеллюлоза), полиакриламид. полиэтиленгликоль, полиэтиленимин или другие, полностью растворимые в воде полимеры.
Концентрация водорастворимого полимера в средстве должна быть в 5 пределах 0,05-2 вес.%. Более низкая, чем 0,055 концентрация водорастворимого полимера дает большуюдефектность
МТЭ, более высокая, чем 2Ъ - создает трудности равномерного покрытия им подложки дренажных труб, особенно по длине. Скопления такого раство- ра, например в нижней части вертикально установленной дренажной трубы, может вызвать коагуляцию формо- 5 вочного раствора и трудности его последующего равномерного нанесения на поверхность подложки дренажной трубы и более низкую.адгезию, в месте скопления большого количества раствора.
В средство могут дополнительно ввести одноатомные и многоатомные спирты, поверхностно-активные вещества в количествах, не вызывающих коагуляцию водорастворимого полимера.
Укаэанные добавки имеют целью обеспечить, например, дезинфекцию (например, комплексы иода, меди, салициловая кислота), способствовать порообразованию (например, соли, алифати-30 ческие амиды, многоатомные спирты), снизить поверхностное натяжение, улучшить смачиваемость (например, алифатические спирты, поверхностно-активные вещества неионогенного и ионоген-35 ного типа), замедлить. испарение воды. (например, цетиловый спирт ) и модифицировать совокупность поверхностных явлений на поверхности и в порах подложки дренажных труб. 40
Введение водорастворимого полимера, согласно предлагаемого решения, в известное средство для обработки подложки дренажных труб обеспечивает получение на ней тонкой гидрофильной 45 эластичной пленки, которая предотвращает сорбцию газов на подложке, снимает напряжение в ацетатной мембране„ регулирует диффузию растворителя из каждой пленки отлитого формовочного . раствора в осадительную ванну. Это обеспечивает лучшую адгезию мембраны к подложке дренажной трубы с отсутствием местных вздутий мембраны и . высокую производительность МТЭ.
Обработку подложки дренажных труб предлагаемым средством проводят в течение 5-20 мин при 10-80 С. Более высо%не, чем 10ОС, температуры предпочтительны, так как способствуют 60 лучшей дегазации пузырьков воздуха, сорбированных на подложке.
Обработку подложки дренажных труб предлагаемым средством производят путем погружения труб в средство 65 заполнения их средством или циркуляцией средства внутри труб.
Пример 1. Готовят водные растворы, содержащие 0,01, 0,05, 0,10, g,20, 0,50, 1,0, 2,0 и 5,0 вес.Ъ поливинилового спирта и обрабатывают в течение 5 мин при комнатной температуре открытопористую поливинилхлоридную подложку в нескольких стеклопластиковых дренажных трубах. За-, тем трубы устанавливают в вертикальное положение и дают стечь избытку раствора в течение 60 мин. После этого на обработанную подложку с помощью жесткого формователя наносят слой толщиной 275 мкм формовочного раствора, содержащего вес. Ъ: диацетата целлюлозы 10,5, уксусной кислоты 75,5, воды 11, триэтаноламина 3. B течение
180 с производят частичное испарение растворителя с поверхности жидкой пленки. Далее внутрь труб подают смесь, составленную из вес.Ъ: воды
95 и уксусной кислоты 5 (осадительная ванна). Затем подают воду для отмывки остатков растворителей.
В 95% полученных МТЭ отсутствуют вздутия мембран. Они имеют высокую проницаемость по дистиллированной воде при 20 С и рабочем давлении 0,2 MIIa, соответственно, 0,798; 0,784," 0,755;
0,644; 0,574; 0,532 и 0,504 м /м ч..
Пример 2. Опыты проводят, как в примере 1, используя для обработки дренажных труб 0,1 вес.Ъ водный раствор поливинилового спирта, но после стекания избытка раствора (60 мин),дренажные трубы оставляют на воздухе без каких-либо предохранений от высыхания на 195 мин. Затем формуют мембрану, как в примере 1. В 95% полученных МТЭ отсутствуют вздутия мембран. Производи-. тельность по дистиллированной воде О, 6 15 м З/M ч
Пример 3. Готовят водные растворы, содержащие 0,1 вес.Ъ полиэтиленгликоля, полиакриламида, полиэтиленимина, метилцеллюлоэы, Na-карбоксиметилцеллюлозы или оксиэтилцеллюлозы. Каждым из полученных растворов обрабатывают подложки дренажных труб и затем изготовляют МТ3, как в примере 1.
95Ъ полученных МТЭ не имеют вздутий мембран. Они имеют высокую проницаемость по дистиллированной воде, cîîòâåòñòâåííî 0,937; 0,575, 0,479; 0,626; 0,518; 0,458 м /м ч
Пример 4. Готовят 0,1 вес.Ъ водный раствор поливинилового спир та и,обрабатывают им дренажные трубы, получают и испытывают МТЭ, как в примере 1. Формовочный раствор готовят с использованием триацетата целлюлозы . 95% полученных МТЭ не имеют вздутий. Проницаемость по
952941
Водорастворимый . . Добавки Добавки полимер водораство- других римого поли- веществ мера, вес.Ъ вес.Ъ
Выход с отсутствием вздутий
Проницаемость по дистиллированной воде, м 3/м 1, 0,451-0,827
0,800
О, 798
0,784
0,755
0,644
0,574
0,532
0,504
О, 104
50-80
Нет
Нет
Известный
Поливиниловый спирт
0i01
Нет
0,05
0,10
Нет
Нет
0,20
Нет
0 50
Нет
1,00
Нет
2,00
Нет
5,00 о,го
Нет
Сульфонол 0,1 95 дистиллированной воде составляет
0,245 м3/м ч.
Пример 5. МТЭ получают и испытывают, как в примере 1, но для обработки дренажных труб используют
0,01 вес.Ъ водный раствор поливинилового спирта. В среднем получают до 20Ъ МТЭ со вздутиями мембран.
Производительность годных МТЭ составляет 800 м /м .ч.
П р и м е.р 6. МТЭ получают и ис- 1О пытывают, как в примере 1, но формовочный раствор наносят на сухие, не обработанные раствором водораст воримого полимера дренажные трубы.
В 50-70% полученных МТЭ имеются 15 вздутия мембраны. Такие МТЭ непригодны для применения. Производительность годных МТЭ более низкая, чем при использовании обработки дренажных труб водным раствором водорастворимого полимера, и составляют в среднем 0,105 м /м ч.
Пример 7 (известный) . МТЭ получают и испытывают, как в примере 1, но фоРмовочный Раствор нано- 25 сят на обработанные водой при 72 С дренажные трубы через 60 и 330 мин после их пребывания на воздухе или удаления избытка воды. В полученных МТЭ имеются вздутия мембраны. Отбраковка МТЭ по этому признаку составляет 20 и 50% МТЭ, соответственно. Годные МТЭ имеют производительность в среднем 0,827 и
0,451 м /м ч.
Пример 8. Средством, содержащим, вес.Ъ : поливинилового спирСостав для обработки подложки дренажных труб та, 0,1 иода, 0,3 иодида калия, остальное — вода, обрабатывают подложки дренажных труб, затем получают и испытывают МТЭ, как в примере 1.
Формовочный раствор для получения мембраны готовят с использованием триацетата целлюлозы 11 вес.Ъ, уксусной кислоты 75 вес.Ъ, триэтаноламина 2 вес.Ъ, воды 12 вес.Ъ.
Полученные МТЭ подвергают термообработке в воде при 80оС 4 мин. 95% мембранных элементов не имеют вздутий. Проницаемость по дистиллированной воде составляет 0,572 м з/м ч.
Пример 9. Средством, содер.= жащим вес.Ъ: 20 изопропанола, 0,1 поливинилового спирта и 79,9 воды, обрабатывают подложки дренажных труб, затем получают и испытывают
МТЭ, как в примере 8. 95Ъ мембранных элементов не имеют вздутий.
Проницаемость по дистиллированной воде составляет 0,087 м3/м ч.
Пример 10. Средством, содержащим, вес.Ъ: 0,1 поливинилового спирта, 0,1 сульфонола (алкилбензолсульфонат натрия), остальное — вода, обрабатывают подложки дренажных труб, затем получают и испытывают МТЭ, как в примере 8.
95% мембранных элементов не имеют вздутий. Проницаемость по дистиллированной воде составляет
О, 104 м 3/м ч.
Полученные результаты приведе- ны в таблице.
Свойства мембранных трубчатых элементов
952941
Продолжение таблицы.т
Свойства мембранных трубчатых элементов
Состав для обработки подложки дренажных труб обавки
Добавки водорастворимого поли ме ра, вес ° %
Выход с отсутствием вздутий
Водорастворимый полимер
Проницаемость по дистиллированной воде м 3 м,ч других веществ вес.%
Изопропанол 20 95
Йод 0,10 йодид калия
0,3. 95
0,087
0i10
1,00
0,572
Натрийкарбоксиметилцеллюлоза
0,10
Нет
0,518
О,б28
0,458
0,10
Метилцеллюлоэа
Оксиэтилцеллюлоза
Нет
0,10
Нет
Нет
Нет
Нет
0,10
0,10
0,10
Полиакриламид
Полиэтиленимин
Полиэтиленгликоль
0,575
0«479
0,937
М-)
Ухудшение адгезии мембраны на одном конце дренажной трубы, где скопился раствор поливинилового спирта.
Как видно из таблицы, величины качественных характеристик МТЭ, в том числе выход МТЭ с отсутствием вздутий мембран и водопроницаемость, значительно (по отбраковке в среднем на 30%) превышает те же величины у известного состава, используемо-40 го для обработки дренажных труб, I
Оптимальная добавка водорастворимого полимера в растворителе составляет 0,05-2 вес ° %. При дальнейшем ее увеличении до 5% выход МТЭ без взду- 45 тий остается без измЕнения, но отмечается ухудшение адгезии мембраны в месте скопления нерастворителя, а .при уменьшении, менее 0,05% снижается выход качественных МТЭ.
Устранение отбраковки МТЭ по причине вэдутия мембраны с использованием предлагаемого состава для обработки подложки дренажных труб позволяет существенно уменьшить непроизводительные затраты на регенерацию дренажных труб из отбракованных МТЭ и .существенно снизить себестоимость получаемых MT3. .
Варьируя количеством водорастворимого полимера в составе и его при- 60 родой можно направленно изменять свойства мембраны, что недоступно для известных составов.
МТЭ, полученные с использованием предлагаемого состава для обработки дренажных труб, лучше сохраняют свои свойства при хранении на воздухе и при обработке горячей водой с целью отжига мембран.
Кроме того, при использовании предлагаемого состава обеспечиваются большие удобства при изготовлении
МТЭ (более замедленное испарение воды с подложки дренажных труб при наличии водорастворимого полимера позволяет более длительное время хранить обработанные дренажные трубы на воздухе без специальной герметизации, тогда как обработка дренажей только ниэкомолекулярными веществами приводит к быстрому их испарению, особенно при высокотемпературных обработках и получению
МТЭ со вздутием мембран, как в примере 6).
Технология изготовления МТЭ не меняется по сравнению с используемой для известного состава для обработки подложки дренажных труб.
\ О
Формула изобретения
Средство для обработки подложки дренажных труб мембранных элементов с ацетатной мембраной, содержащее воду, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества мембранных элементов, средство дополнительно . содержит водораство10
952941
Составитель Т.Мартинская
Редактор Н.Рогулич Техред С.Мигунова Корректор О.Билак
Эаказ 6208/42 Тираж 661 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
* римый полимер при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:
Водорастворимый полимер 0,05-2,0
Вода Остальное
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент CttlA 9 3762566, кл.210-490, опублик. 1978 (прототип) .
