Способ получения композиционных мембран Советский патент 1992 года по МПК B01D39/18 B01D71/10 

Изобрстсние относится к способам получения когчлозиц /.онных мембран на осносе хиг«;;-,чески модифицированных целлюлозы и ее производных п может быть использовано в процессах разделения методам;; микро-, ультрафильтррц и и обратного осмоса.

Целью изобретения является упрощение процесса получения заря,;Ј-нни композиционных мембран, улучшение их рссделитсльных спойств путем регулирования величины и знльа заряда поверхности пор и и;-, рэзгорпв. рясигироние областей прмменент мембран.

Про . зпэдигельног.ть мембран и з-здер- жа.-iHd iio;ir;u (Г оС, МолЗО , --igCv} i: .-iOfi:. nf:t(CCTD (ПП.-ИЯТИ/ Ь ГЛНГГГ Ь,

.- j J::M. .к ог,,о:3ин) опрг-долппг при ис- поль :ов М 1И .r.- . T.iHf p Vi-jCKO1/; Я ;;:-йч- 1 ;it проточного типа, снабженной магнитной

мешал/ сй, при скорости вращения 500 оп/мин. Задержание определяют по формуле

R (1)- 100%,

V.O

где Сф, Со - концентрации растворенного вещества в фильтрате и исходном растворе соответстзенно.

Производительность характеризуют константой проницаемости, вычисляемой по формул2

I - Av

ID

S А г А р

где ЛУ - объем фильтрата, прошедшего через мембрану площадью S за арсмя & при рабочем давлении Др.

Концемтсмц| о чеог ан1/иг(;ких ролитов определяют коядукто грическим,

О

С

f.

i W

jV N

О ьиСиКШ иЛ- .улЯрНЫХ .еЩОСТГ . ИПг-:рферОг;итрическим метод-чми.

Процесс о; .и;.:/и:1 .Я ацетатцеЛ Г.слозпых мембран (табл. 1 и f.L.

Вариант 1 (ь гбл. 1, примеры 1-4 и 15). ОЬрг.зоц ацетатцел. иг;лозной мембраны со средним гидраг Г.и-ески.., радиусом пор 3,и им ЕЫДЗРХИШ . ОТ в растворе 1;с5П-;(:- 11-;;;5Сл к.спцетрацией 0,12 моль/л i гечение 10 мин при комнатной температуре. Затем мембрану промывают ь течение 3 мин в дистиллированной вот,е и выдерживают 25 мин в растворе Н;г02 с конп.ен грацией 1,4 и 1,5 моль/л при комнатной темпера.vpe, после мембрану в течение Ь мин промывают в дистиллированной роде.

Вариант 2 (табл. 2, пример 12). Образец ацетатцеллюлозной мембраны со средним гидргплическим радиусом пор 23.6 H.V оы- держиЕ ают в течение 20 мни при комнатной температуре и растворе FeCIs Н;.0;. с концентрацией компонентой 0,06 v, 0,3 моль/л соответственно, после чего мембрану в те- чениэ 6 мин промывают о дистиллированной соде.

Стадию приРИТОЙ полимеризации акриловых мономероз прэгодят после ori г, 1ОР 1я мембран, обеспечивающего мак- г;: .эльную скорость прибитой полимеоиза- (гя5л.З).

П р и м е р 1. /.цотатцеллюлозную мембрану со срг-дч /м гидравлическим ргдиу- с о м пор 23,5 н м п осле скис л о и и я. л о сэрп.Т ту 1 выдерживают (. 3. пример 19) в 0,4 М сзстг.оре а;:риюьсй кисло ibt. содержащем A моль/л соли Мора, в течение 30 с, после че; е мембрану прсмысзЮ Г /.ПС ГИ/ ЛИрОойННОЙ ВОДиЙ. По/ /ЧОнна.ч

мемсрэнз имеет средний гидравлический р а д л у с пор 15,5 н м , константа

проницаемости 1,17 10 м /г-Г- с МПа при гадер канни г магло о: на 99.8. Г еморана O lucr.e inai по ваоиг.н:у 2 и обрапотанная растпором акриловой кпслэгг.1, в аналог 1ч- HL-IX услс-зиях дает те же пс.зу.ьтяты.

Пример 1.. Дцзта. цолш мембрану со сродном гид :РГ Ли- ег, р диусо - пор 23,0 им i: C.--; окисления f варианту I

,, ,-,,-.-,....,., -,,„ , . Т -,-...-., 1 О4. г Г, О 1

Li С- . . - , . :. L :J ( ч , С ; J . 1 . О , . П . . р - , - V О

рзег:.гое оЧрпло. : к , .,о;;-:о.к31ием 10 моль/л со.-ы Мира, з (еченп-. JC с. по.;е ei d промы.з:от дистплччро а : г:и

1Я

НЭ И ч;ий р.лдиус пор 19.4 им, :.. ;-:oriccr/, 1.ГзЗ Ю 4 м3/м2. с

м поли.:т: ГЛл о-П,-.

.О НИЛ

акриловой кислоты, в аналогичных условиях дзет те же результаты.

П р и м е р 3. Лцетдщеллюлозную мембрану со средним гидравлическим радиусом

пор 5,0 нм после окисления по варианту 1 или 2 согласно описанным режимам выдерживают (табл. 3. пример 10) п 0.55 М растворе акриловой кислоты, содерч .ащем 5 х хЮ моль/л соли Мора, в течение 4 мин,

после чего мембрану промывают дистиллированной водой. Полученная мембрана имеет средний гидравлический радиус пор 3,3 нм и при рабочем давлении 1.0 МПэ обладает производительностью 1.00-10 JMJ/M

-с при задержании NaCI, МазЗОз, MgCto, определяемого по растворам концентрацией. моль/л, 81,88 и 20% соответственно. П р и м е р 4. Ацетатцеллюлозную мембрану со средним гидравлическим

радиусом пор 5,0 нм после окисления по варианту 1 или 2 согласно списанным режимам выдерживают (табл. 3, пример 36) в 0,4 М растворе М.М-диметиль- минозтнлметакрилатэ, содержащем триметакрилат триэтаноламина и соль Мора, концентрация которых составляет 0,014 и 0,004 моль/л соответственно, в течение 4 мин, после чего мембрану промывают дистиллированной водой. Полученная мембрана имеет средний гидравлический радиус пор 3, 2 нм и при рабочем давлении 1,0 МПа обладает производительностью 1,0 м /:.г-с при задержании MaCl, .;. MgCl2. определяемого по растворам концентрэцией 1 моль/л. 81,66 п 88% соответственно.

Способ позволяет сократить длительность процесса от 1,75 ч до 30 мин (ь 3,5 рэза); pe3vo уменьшить рабочее давление

при сбессоливгл .ии слабоминерзлиаоасн- НЫХР.ОДС 1G-13 доО,5-1,0 (ЛПа (в 16-36 раз) np i увеличении производительности мембран а 20-35 раз и сохранении содесодержа- ни.ч. Способ позволяет легко регулировать

размеры пор мембраны при изменении зре- мени привитой полимеризации или концентрации мономера и использовании исходных пористых материалов с различным размером пор, что позволяет создавать

заряженные композиционные м мбртны д/:п r.nu.po-и ульт рг.уильтрац ли и обратного ис..оса. Кроме тою, метод позволяет со- 3;;аг: ;ть мемОр ны к -с г. положительны - тгтс ii отрицательным поверхности

(тзбл. А).

Формула изобретения

HOiiy : КОМПОЗП ЦНОН Н Г

..е; Прлн пу:ом 4 0пмипопания ма пог.лп/нисти пористого целлюлозного материала полимерного слоя, включающий химически инициированную прилитую полимер лзз- цию акриловых мономеров при обработке материала раствором железа, пероксидя водорода и мономера, отличающийся тем, что. с целью упрощения процесса получения заряженных композиционных мембран, улучшения их разделительных свойств и расширения областей их применения, в качестве пористого материала используют микро- и ультрзфильтрационные мембраны на основе целлюлозы и ее зфи- ров, в качестве мономеров - акриловую или метакриловую кислоты или N.N-диметила- минозтилметакрилат, целлюлозную мембрану последовательно обрабатывают раствором соли жояеза (II) концепт опции С. 12-- 0,13 моль/л и г.ер.эксида содсродз 1,4-1,о моль/л или раствором, содержащим соль

железа (III) и пероксид водорода концентрацией 0,04-0,06 и 0,2-0.4 моль/л соответственно, а затем подвергают обработке раствором акриловой или метокриловой кислот концентрацией 0,3-1,2 моль/м. содержащим 0,003-0,006 моль/л соли Мора, или раствором М,М-диметилзминоэтилме- такрилэтз концентрацией 0,3-1.2 моль/л, содержащим 0,003-0,005 моль/л соли Мора и 0,004-0,007 моль/л триметакрилзтг трпзтаноламина.

Изобретение относится к способу получений композиционных мембран. Изобретение позволяет упростить процесс получения ззряжониь.х композиционных мембран, улучили;, их разделительные ссойстса и расширить области их применения за счет использооания в качестве пористого материала микро- и ультрафильтрационных мембран иг основе целлюлозы и ее эфирсс, в качест ое мономеров - акриловую или метакри- левую кислоту, или N.N-диметиламиноэтил- метакрилат, с последующей обработкой целлюлозной мембраны последовательно растворами соли железа (il) концентрацией 0,12 и 0,13 моль/л и пероксидом водорода 1,4-1,8 моль/л ил: pccToopOf- ., содержащим соль железа () и пероксид водород концентрацией 0,04-0,06 и 0,2-0,4 моль/л соот- ветственно, а затем обрабатывают раствором акриловой или метэкрмлозсй кислоты концентрацией 0,3-1,2 моль/л, со- держзьчим 0,003-0,006 моль/л соли Мерз, с или рзсоором N.N-димстиламиноэтилметак- ри/.атл концентрацией 0,3-1,2 моль/л, содержащим О.СОЗ-0,006 моль/л соли Мора и 0,004-0,007 триметакрилат триэтанолам1/,- на.4 табл. И м

Примечание. Данные получены при использовании зцетзтцзплюлозкой мембраны со средним гидравлическим ради/сом поо 23,6 нм :: призивке ачрилосой кислоты в течение 5 мин в растворе мономера концентрацией 0,6 моль/л.

Таблица 1

Примечание. Данные получены при использовании ацетатцеллюлоз- ной мембраны со средним гидравлическим радиусом пор 23,6 нм и прививке акриловой кислоты в течение 5 мин в растворе мономера концентрацией 0,6 моль/л.

Таблица2

индекс у величины зздержан ля покэзысгет.по раствору какого вещясгеэ получено значение: 1 - NaCl; 2 - N32804; 3 - MgCl2: 4 - полиэтиленгликоль с мпл.м. 15000; 5 - гемоглобин; б - миоглсбин.

17

Характеристика

I

Г us

10

Целлофан низкой пористости

Отрицательный ОбрО ; носсм этические

16-18

.

GO-82

-7

170 о Л 4

, 18 Т и 0 л и ц а 4

Способ

, yjPJ jемы и 0/Г5-0,5

10

2-6

ори

й ские

Микро- и ульграфильтрационныб мемСрзны

нэ осмозе цэллюлозы и

се эфиров

Отрицательный, положительный, смешанный ООргтноосмотические н и°:сого даэг.ения ультра- и микрофильтры 0,5-1,0

(0,6-1.0) 10 5 58-32