Способ получения полупроницаемых полимерных мембран Советский патент 1986 года по МПК B01D13/04 C08G73/08 C08J5/18 

f

Изобретение относится к способу получения терме- и химически стойких обратноосмотических полимерных мембран, применяемых для разделения, очистки и концентрирования растворов различных веществ.

Целью изобретения является повышение селективности и проницаемости мембран по низкомолекулярным химическим соединениям при повьшенных темпе ратурах,

Пример 1, 20 мас.% раствора йоли-1,3,4-оксадиазола общей формулы

N-N . v

в N-метилпирролидоне наносят на формующую поверхность, выдерживают 150 мин при 100% относительной влажности при 20°С, затем коагулируют в воду. Температура воды 15°С. Селективность мембраны по 1 мас.% раствору NaCl составляет 98,78/о, по 0,5 мас.% раствору NaOH 99,4%, по 1 мас.% раствору 94%; по 0,5 мас.% раствору ,. 90%, а проницаемость равна 640 при 60 атм.

Пример 2. 21 мас.% раствор, как в примере 1, наносят на формующую, поверхность, выдерживают 60 мин при 80% относительной влажности при 24°С, затем коагулируют в воду. Температура воды 19°С, Селективность мембраны по 1 мас.% раствору NaCl составляет 96,4%, по 1 мас.% раствор HjfSO 90,3%, по 0,5 мас.% раствору NaOH 98,6%,по. 0,5 мас.% раствору NH/,OH 86% J а проницаемость равна 1000 при 60 атм.

Пример 3. 18 мас.% раствор, как в примере 1, наносят на формующую поверхность, вьщерживают 200 мин при 97% относительной влажности при 17°С, затем коагулируют в воду. Температура воды 15°С. Селективность мембраны по 1 мас.% раствору NaCl составляет 97,8%, по 1 мас.% раствору H.,SO 93,2%, по 0,5 мас.% раство- :ру NaOH 98,9%, по 0,5 мас.% раствору NH/,OH 89%, а проницаемость равна 824 при 60 атм.

Пример 4. 19 мас.% раствор, как в примере 1, наносят на формующую поверхность, выдерживают 120 мин

ю

486292

при 98% относительной влажности при 13 С, затем коагулируют в воду. Температура Боды . Селективность мембраны по 1 мас.% раствору NaCl

5 составляет 98,3%, по 1 мас.% раствору 93,85%, по 0,5 мас.% раствору NaOH 99%, по 0,5 мас.% раствору NH.,OH 89,5%, а проницаемость равна 780 при 60 атм.

Пример 5. 20 мас.% раствор, как в примере 1, наносят на формующую поверхность, выдерживают 180 мин при 87% относительной влажности при температуре 25°С, затем коагули15 руют в воду. Температура воды 15°С. Селективность мембраны по -1 мас.% раствору NaCl составляет 98%, по 1 мас.% раствору 93,3%, по 0,5 мас.% раствору NaOH 9B,8, по 0,5 мас.%

20 раствору NH ОН 89%, а проницаемость равна 860 при 60 атм.

В табл. 1 показаны свойства мембран, полученных по предлагаемому способу.

Пример 6. 21 мае, 7 раствор, как в примере 2, наносят на формующую поверхность, выдерживают 50 мин при 80% относительной влажности при 24 с, затем коагулируют в воду. Температура воды . Селективность мембраны по 1 мас.% раствору NaCl составляет 96%, по 1 мас.% раствору H,jSO, 89,55%, по 0,5 мас.% раствору NaOH 98%, по 0,5 мас.% раствору 83%, а проницаемость равна 1075 при 60 атм. .

25

30

35

Пример 7. 18 мас.% раствор, как в примере 3, наносят на формую- птую поверхнос.ть, выдерживают 210 мин при 97% относительной влажности при 17 С, затем коагулируют в воду. Температура воды 15°С. Селективность мембраны по 1 мас,% раствору NaCl составляет 97,85% по 1 мас.% раство- ру , 93,4%,- по 0,5 мас.% раствору йаОН 98,97%, по 0,5 мас.% раствору 90%, а проницаемость равна 750 при 60 атм.

Пример 8. 21,4 мае.7,. раствор, как в примере 2, наносят на формующую поверхность, выдерживают 60 мин при 70% относительной влажности при 26 С, затем коагулируют в воду. Температура воды . Селективность .мембраны по 1 мас.% раствору NaCl составляет 97,6%, по 1 мас.% раствору ,91,2%, по 0,5 мас.% раствору NaOH 99%, по 0,5 мас.%

раствору 89,7%, а проницаемос равна 780 при 60 атм.

Пример 9. 17 мас.% раствор как в,примере А, наносят на формующую поверхность выдерживают 120 мин

при. 93% относительной влажности

. , о при 14 L, затем коагулируют в воду.

Температура воды , Селективност мембраны по 1 мае.% раствору NaCl составляет 98%, по 1 мас.% раство:г. У Н, S0,j 93,2%, по 0,5 мас.% раствору NaOH 98,6%, по 0,5 мас.% раствору 89,5%, а проницаемость равна 800 при 60 атм.

Пример 10. 20 мас.% раство полибензимидазола в .N-метилпирроли- доне, как в сравнительном примере, выдерживают 30 мин при 50% относительной влажности, затем коагулируют в воду. Температура воды 15 При этом активным слоем служит верхний слой мембраны. Селективность мембраны по 1 мас.% раствору NaCl составляет 93%, по 1 мас.% раствору NaOH 96%, по 1 мас.% раствору 83%, по 1 мас.% раствору , 90%, а проницаемость равна 120 при 60 атм.

В табл. 2 показаны свойства мембран, полученных при параметрах, выходящих за предлагаемые пределы.

Пример для сравнения (известный) . 20 мас.% раствор полибензимидазола общей формулы Н N

в К,Ы-диметилацетамиде наносят на формующую поверхность, выдерживают 30 мин при 25°С. Активный слой образуется за счет испарения части растворителя с поверхности раствора Мембрану затем коагулируют в воду. Селективность по 1 мас.% раствору NaCl составляет 94%, по 0,5 мас.% раствору NaOH 95,6%, по 0,5 мас.% раствору 82%, по 1 мас.% раствору 88%, а проницаемость равна 100 при 60 атм.

Для оценки длительной работы полученных мембран по их селективности и проницаемости по отношению к различным агрессивным средам и термостокости проведены эксперименты на образцах, полученных в соответствии с примерами 1-5. Поскольку свойства мембран по примерам 1-5 одинаковы.

то ниже приведены результаты испытаний мембран, полученных по примеру 2.

Пример 2 . Мембрану, полученную по примеру 2, вьщерживают 5000 ч в 10 мас.% растворе NaOH, затем испытывают. Селективность по 1 ма с.% раствору NaCl составляет 96,4%, по 1 мас.% раствору . 90,3%, по 0,5 мас.% раствору NaOH

98,6%, по 0,5 мас.% раствору 86%, а проницаемость равна 1000 при 60 атм.

Пример 2 . Мембрану, полученную по примеру 2, выдерживают

5000 ч в 40 мас.% растворе NaOH, затем испытывают. Селективность по . 1 мас.% раствору NaCl доставляет 95,2%, по 0,5 мас.% раствору NaOH 97,5% по 1 мас.% раствору ,

по 0,5 мас.% раствору NHt,OH 83,5%, а проницаемость равна 1120 л/м /сут при 60 атм.

Пример 2 . Мембрану, полученную по примеру 2, выдерживают

1000 ч в 60 мас.% , затем испытывают. Селективность по 1 мас.% раствору NaCl составляет 93,6%, по 0,5 мас.% раствору NaOH 96%, по 1 мас.% раствору 90,3%, по

0,5 мас.% раствору 88,2%, а проницаемость равна 1050 при 60 атм.

Пример 2 . Мембрану, полученную по примеру 2, выдерживают

1000 ч в ,, , затем испытывают.

Селективность по 1 мас,% раствору NaCl составляет 94,6%, по 0,5 мас.% раствору NaOH 96,8%, по 0,5 мас.% раствору 86%, по 1 мас.% раст- вору H,SO 92%, а проницаемость равна 1050 при 60 атм,

В табл. 3 показаны свойства мембран после длительной выдержки в агрессивных средах, в табл. 4 - свойства мембран после выдержки при повы-

шенных температурах.

Пример 2,. Мембрану, полученную по примеру 2, выдерживают в воде 150 ч при 90 С, затем испытывают. Селективность по 1 мас.% раствору NaCl составляет 95,3%, по 1 мас.% раствору 90,3%, по 0,5 мас.% раствору NaOH 98,6%, по 0,5 масЛ раствору 86%, а проницаемость равна 1050 л/м /сут при 60 атм.

Пример 2, . Мембрану, полученную по примеру 2, выдерживают

20 ч в 3 мае.%-растворе NaOH при , затем испытывают. Селективность по 1 мас.% раствору NaCl составляет 95,6%, по 1 мас,% раствору 90,3%, по 0,5 мас.% раствору NaOH 98,6%, по 0,5 мас.% раствору , 86%, а проницаемость равна 1070 при 60 атм.

Пример 2 . Мембрану, полученную по примеру 2, вьщерживают 20 ч в 2 мас.% растворе H,SO при 90°С, затем испытывают. Селективность по 1 мао.% раствору NaCl составляет 96%, по 1 мас.% раствору

Сравнительный 30 25

20

150 20

100

20

60 24

80

21

200 17

97

18

90,3%, по 0,5 мас.% раствору NaOH 97,8%, по 0,5 мас.% раствору 86%, а проницаемость равна 5 1070 при 60 атм.

Пример 2, . Мембрану, полученную по примеру 2, выдерживают в воде 8 ч при 140°С. Селективность 10 по 1 мас.% раствору NaCl составля- ет 96%, по 1 мас.% раствору Н SQ :90,3%, по Oj5 мас.% раствору NaOH 98,6%, по 0,5 мас.% раствору

86%, а проницаемость равна 15 1050 при 60 атм.

Таблица 1

100

NaCl NaOH

640

NaCl NaOH

1000

NaCl NaOH

824

NaCl NaOH

860 26 70 21,4 780 97,61

99,00,5

91,21

89,70,5

9120 14 93 17 800 98,01

98,60,5

93,21

89,50,5

10 30 25 50 20 120 93,01

96,00,5

90,01

83,00,5

Активным слоем служит верхняя сторона мембраны, контактирующая при выдержке раствора с воздухом.

Таблица 3

NaOH

10

5000

Продолжение табл.2

NaCl NaOH

Н. SO,

NaCl NaOH

H SO. 1 i

NaCl

NaOH

H,SO,

1000Примечание. Аналогичные результаты получены при испытании всех образцов, полученных в соответствии с примерами 1-5 после длительной вЬщержки в агрессивных средах.

Таблица4

Вода

90

150

96,41

98,60,5

90,31

86,00,5

95,31

98,60,5

NaCl NaOH

NaCl NaOH

2, NaOH

90

20

2, , 9Q

20

f.

Вода 140

Примечание. Аналогичные результаты получены при испытании

после длительной выдержки при повьшенных температурах на всех образцах, полученных в соответствии с примерами 1-5.

Редактор И. Шулла

Составитель А. Саморядов Техред Г.Гербер

Заказ 4157/5 . Тираж 663Подписное

ВМИШШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-ЗЗ, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1050

1070

1050

86,00,5

95,,61

98,60,5

90,31

86,00,5

96,01

97,80,5

90,31

86,00,5

96,01

98,60,5

90,3.1

86,00,5

NaCl NaOH

H,SO

NaCl NaOH

,

NaCl

NaOH

H SO,

2 )

Корректор С.Черни