Способ изготовления мембранного элемента Советский патент 1991 года по МПК B01D67/00 

Изобретение относится к изготовлению мембранных аппаратов, а более конкретно к способам изготовления мембранных элементов, и может быть использовано в медицинской, электронной, химической и других отраслях промышленности.

Цель изобретения - повышение производительности мембранного элемента.

Указанная цель достигается за счет того, что при изготовлении мембранного элемента, включающем стадии облучения полимерной пленки потоком тяжелых ионов, формирования в ней пористой структуры путем физико-химической обработки облученной пленки и прикрепления к пленке сепаратора, стадию прикрепления сепаратора осуществляют до формирования пористой структуры.

Под действием потоков тяжелых ионов в пленке возникают каналы радиационного повреждения (треки). Воздействие потока тяжелых ионов осуществляют в BaKyvMHbrx камерах циклотрона

в процессе перемотки ленточной пленки с бобины на бобину.

Физико-химическая обработка включает операции ультрафиолетового облучения, травления ленточной пленки в растворе щелочи, например в NaOH, и последующую нейтрализацию в кислоте, например в СН3СООН, промывку в воде и сушку потоком горячего воздуха. В процессе этой обработки пленка разматывается с бобины, огибает направляющие и транспортирующие валики, расположенные по всему пути прохождения ленточной пленки через ванны травления, нейтрализации, промывки и сушильные камеры.

В качестве полимерией пленки используют лавсановые (полиэтилентере- фталевые), полиамидные, полиимидные и другие материалы толщиной 10 мкм. В процессе физико-химической обработки улътрайиолетовое облучение усиливает деструкцию полимерной пленки в треках, а последующее травление превращает их в цилиндрические отверстия,

с S

(Л

оэ со со ел

о

т.е. формируется пористая структура пленки или, собственно, мембрана.

Третья стадия процесса - скрепление пленки с сепаратором. Такой сепаратор содержит рельефы, отверстия и другие конструктивные элементы в виде каналов сред, контуров герметизации коллекторных систем, которые в единстве с самой мембранной представляют мембранный элемент, как основную конструктивную единицу мембранного аппарата.

Сепараторы могут быть изготовлены из тех же пленок толщиной 50- 200 мкм путем объемной штамповки, вакуум-формования, литья под давлением или на высечных штампах.

Для создания высокоэффективных мембранных элементов требуется ис- пользовать полимерные пленки возможно меньшей толщины, так как производительность фильтрации обратно пропоциональна толщине пленки. Особенно эффективны поэтому ультратонкие мембраны толщиной 1-5 мкм.

Однако при уменьшении толщины пленки резко падает ее прочность и возрастает вероятность ее повреждения и разрыва во время операции облучения потоком тяжелых ионов, при перемотке пленки в процессе операции физико-химической обработки и при сборке мембранных элементов и самих аппаратов. В наибольшей мере пленка теряет свою прочность при травлении, в процессе которого ее

прочность снижается в 5-10 раз в сравнении с первоначальной прочностью

Крепление сепаратора к ленточной пленке до операции физико-химической обработки позволяет использовать тонкие и ультратонкие пленки, так как сепаратор создает нечто вроде упрочняющего, армирующего пленку элемента. Такая пленка лучше защищена от повреждений, допускает более высокие режимы рабочих давлений, меньше повреждается во время операции сборки мембранных аппаратов.

И наконец, воздействие потоком тяжелых ионов, осуществляемое между операцией крепления сепаратора и физико-химической обработкой дает возможность перейти к ультратонким пленкам, получить мембранные элементы с высокой производительностью фильтрования. Такие пленки позволяют не толко увеличить скорость физико-химической обработки, но и повысить произ

10

15

20 15

40

45

5595604

водительность процесса воздействия потоком тяжелых ионов (для этого требуются ионы с меньшей энергией).Ив данном случае упрочнение пленки прикреплением сепаратора полезно, особен-, но для ультратонких пленок, тем более, что после воздействия тяжелых ионов прочность пленки падает на 10-30%.

Пример 1. Лавсановую пленку толщиной 10 мкм подвергают воздействию тяжелых ионов в вакуумной камере циклотрона У-300 в процессе ее перемотки со скоростью 0,5 м/с. Затем облучают ультрафиолетовым светом. После этого с помощью бутилметакри- латного клея приклеивают к пленке сепаратор, изготовленный заранее из лавсановой пленки толщиной 100 мкм на высечном штампе. Приклейку осуществляют после предварительной обработки пленки активатором (толуилендиизоциа- нат) при температуре 110-120 С и давлении 0,5-1,0 кгс/см2. После этого пленку с приклеенным сепаратором подвергают физико-химической обработке (травлению в NaOH (20%) 6 мин, t 60°С), нейтрализации в уксусной кислоте (3%), промывке водой и сушке горячим воздухом 60°С). Готовые мем- бранные элементы передают на участок , сборки мембранных устройств.

Пример 2. Операции проводят тю примеру 1, но в такой последовательности. Сначала к лавсановой пленке толщиной 3 мкм приклеивают сепаратор, а затем последовательно осуществляют операции воздействия тяжелых ионов, облучения ультрафиолетовым светом, физико-химической обработки и другие по примеру 1.

Результаты исследований, полученные известным и предлагаемым способами, приведены в таблице.

Как видно из таблицы, по сравнению с известным предлагаемый способ позволяет повысить производительность процесса изготовления мембранных элементов, улучшить их качество, уменьшить толщину пленки и перейти к созданию фильтров на основе ультратонких пленок.

30

35

50

Формула изобретения

1. Способ изготовления мембранного элемента, включающий операции облучения полимерной пленки потоком тяжелых ионов, формирования в ней пористой структуры путем физико-химической обработки облученной пленки и прикрепления к пленке сепаратора, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности мембранного элемента, прикрепление сепаратора к пленке осуществляют до

и

1699560Ь

формирования в ней пористой структуры.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что облучение полимерной пленки потоком тяжелых ионов проводят после прикрепления сепаратора к пленке.

Изобретение касается изготовления мембранных аппаратов. Целью изобретения является повышение производительности мембранных элементов. Способ состоит в том, что тонкую полимерную пленку подвергают облучению тяжелыми ионами в циклотроне. Затем прикрепляют к пленке сепаратор и осуществляют физико-химическую обработку. Воздействие потока тяжелых ионов на пленку можно осуществлять между операцией крепления к ней сепаратора и физико- химической обработкой. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

Известный8 Предлагаемый

18

23

До 5 шт, на 1 пог.м.

Нет