СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕРВОПОРАЦИОННЫХ МЕМБРАН Российский патент 1996 года по МПК B01D71/54 

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 ТТТ5 ТТТ6

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.

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.