СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МИКРОФИЛЬТРАЦИОННЫХ МЕМБРАН Российский патент 2000 года по МПК B01D71/06 D01D4/02 

Изобретение относится к производству пористых полимерных пленок, а именно к способу получения микрофильтрационных мембран, используемых для фильтрации, анализа и очистки различных сред в микробиологической, фармацевтической, биохимической, пищевой, топливной и в целом ряде других отраслей промышленности.

Известен способ получения пористых мембран на основе диацетатов и триацетатов целлюлозы (заявка Японии N 55-117984, заявлено 27.08.80 г., опубл. 10.03.82 г.). Смесь полимеров в соотношении 1:14 - 10:5 растворяют в ацетоне, метилен-хлориде или уксусной кислоте и добавляют коагулянт (индекс коагуляции 40-250), растворенный в органическом растворителе в количестве более 60%. Мембраны, сформованные сухим или мокрым способом, имеют размер пор 0,05-20 мкм.

Недостатком способа является неустойчивость формовочных растворов ввиду несовместимости диацетатов и триацетатов целлюлозы, а также большой разброс по размеру пор: соотношение максимального и среднего размеров пор (Д_макс/Д_ср) превышает 5 раз.

Известен способ (А. С. СССР N 1042335), в котором использованы смеси полимеров, обладающие достаточным сродством друг к другу (технологической совместимостью), что позволяет повысить стабильность формовочных растворов и улучшить эксплуатационные свойства мембран. Размер пор получаемых мембран изменяется в интервале 0,1-12 мкм и регулируется соотношением полимерных и летучих компонентов в растворе, химическим составом и количеством осадителя и пластификатора, а также температурным режимом формования. Однако разброс пор по размеру остается в мембране довольно высоким.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения пористой пленки путем отлива формовочной композиции, содержащей смесь диацетата и триацетата целлюлозы, растворитель, нерастворитель и пластификатор (патент США N 3567809, М.кл. В 29 D 27/04).

Сушка пленки осуществляется в две стадии: первая при температуре 15-45^oC, вторая при температуре 80-120^oC. Пористость пленки 80%, средний размер пор 0,1-2,5 мкм.

Недостатком данного способа является большой разброс по размеру пор (соотношение Д_макс/Д_ср составляет ~5 раз), что отрицательно сказывается на качестве пленки, а именно на ее селективности.

Предлагаемое изобретение направлено на получение микрофильтрационных мембран улучшенного качества с более узким распределением по размеру пор, сущность которого заключается в следующем: смесь ацетатов целлюлозы растворяют в органическом растворителе, содержащем осадитель и пластификатор, затем полученный раствор фильтруют и деаэрируют и наносят на движущуюся поверхность через зазор между ножом фильеры и движущейся поверхностью, причем нож фильеры снабжен экраном, расположенным по всей ширине фильеры, параллельно движущейся поверхности на расстоянии 2-15 см от нее, причем время прохождения (выдерживания) раствора под экраном составляет 2-20 мин.

В предлагаемом способе формования с помощью экрана создается мобильная mini-камера, ограничивающая объем первоначальной зоны формования. Увеличивается стабильность процесса формования, при этом создаются "мягкие" условия испарения легколетучих компонентов при выходе раствора из фильеры и не высаждается полимер на ноже фильеры.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример N 1 осуществления способа.

Растворяют 3,6 г вторичного ацетата целлюлозы, содержащего 54,5 вес.% связанной уксусной кислоты и 3,6 г ацетата целлюлозы, содержащего 58 вес.% связанной уксусной кислоты в 62 г метилена хлористого, добавляют 25 г пропилового спирта, 2,8 г воды, 3 г глицерина и перемешивают до получения однородного раствора. Затем раствор фильтруют и в течение 5 часов выдерживают для удаления пузырьков газа. Приготовленный раствор через зазор между ножом фильеры и движущейся поверхностью при температуре 15^oC наносят на полированную поверхность; нож фильеры снабжен экраном, расположенным параллельно движущейся поверхности на расстоянии 15 см от нее. Прохождение раствора под экраном составляет 2 мин. Получили мембрану, имеющую средний размер пор 0,28 мкм, соотношение Д_макс/Д_ср-1,5.

При тех же условиях, но нож фильеры не снабжен экраном, получили мембрану, имеющую средний размер пор - 0,2 мкм, соотношение Д_макс/Д_ср- 2,5 (значительно больший разброс по размеру пор).

Пример N 2.

Мембрану получили согласно примеру N 1, нож фильеры снабжен экраном, расположенным параллельно движущейся полированной поверхности на расстоянии 2 см, время прохождения слоя раствора под экраном составляет 20 мин. Получили мембрану, имеющую средний размер пор 0,45 мкм, соотношение Д_макс/Д_ср-1,2. Отсутствует высаждение на нож фильеры.

Пример N 3.

Растворяют 3,3 г ацетата целлюлозы, содержащего 54 вес.% связанной уксусной кислоты, 3,3 г ацетата целлюлозы, содержащего 58 вес.% связанной уксусной кислоты в 48,3 г метилена хлористого, содержащего 28,8 этилового спирта, 7,2 г пропилового спирта, 6,6 г воды и 2,5 г глицерина до получения однородного раствора.

Затем раствор фильтруют и в течение 5 часов выдерживают для удаления пузырьков газа. Приготовленный раствор через зазор между ножом фильеры и поверхностью формования наносят на движущуюся поверхность, нож фильеры снабжен экраном, расположенным параллельно движущейся поверхности на расстоянии 10 см от нее. Испарение летучих компонентов происходит при температуре 10^oC. Время выдерживания раствора под экраном составляет 10 мин.

Получили мембрану, имеющую средний размер пор 5,0 мкм, соотношение Д_макс/Д_ср-1,1.

Высаждение полимера на ноже фильеры отсутствует.

При тех же условиях, но нож фильеры не снабжен экраном, получили мембрану, которая имеет средний размер пор 3,5 мкм, соотношение Д_макс/Д_ср-1,6.

В процессе формования полимеры высаждаются на ноже фильеры.

Таким образом, мембраны, полученные заявляемым способом с использованием мобильной mini-камеры, создаваемой с помощью экрана, характеризуются равномерной структурой со слабо выраженной анизотропией свойств.

Формование мембран заявляемым способом позволяет:
1. Снизить разброс по размеру пор, определяемый соотношением максимального размера пор к среднему, с 3-5 до 1,1- 2,0 раз, и тем самым повысить селективность мембраны.

2. Повысить устойчивость процесса формования, т.к. предотвращает высаждение полимеров на нож фильеры.

3. Улучшить качество мембраны и увеличить выход готовой продукции благодаря отсутствию полос и дефектов структуры, возникающих в отсутствии экрана.

4. Простота аппаратурного оформления позволяет использовать экран на любых отливочных машинах как ленточного, так и барабанного типа и при небольших материальных затратах получить значительный экономический эффект.

Изобретение относится к производству пористых полимерных пленок и может быть использовано для фильтрации, анализа и очистки различных сред в микробиологической, биохимической и в других отраслях промышленности. Растворяют смесь ацетатов целлюлозы в органическом растворителе, содержащем осадитель и пластификатор. Фильтруют полученный раствор и деаэреируют и наносят его на движущуюся поверхность через зазор между ножом фильеры и движущейся поверхностью. Нож фильеры снабжен экраном, расположенным параллельно поверхности на расстоянии 2 - 15 см от нее. Время прохождения раствора под экраном 2 - 20 мин. Полученные мембраны обладают узким распределением пор. Соотношение максимального и среднего размеров пор составляет 1,1 - 1,5.

Способ получения микрофильтрационных мембран путем растворения смеси ацетатов целлюлозы в органическом растворителе, содержащем осадитель и пластификатор, фильтрации полученного раствора и деаэрации, с последующим нанесением раствора на движущуюся поверхность через зазор между ножом фильеры и движущейся поверхностью, отличающийся тем, что нож фильеры снабжен по всей ширине фильеры экраном, расположенным параллельно движущейся поверхности и на расстоянии 2 - 15 см от нее, причем время прохождения раствора под экраном составляет 2 - 20 мин.