Композиция для формования мембранных фильтров Советский патент 1992 года по МПК B01D71/56 

Изобретение относится к промышленности пластмасс и касается разработки полимерного состава для получения полимерных мембранных фильтров с высокими техническими характеристиками, которые могут найти применение для разделения и очистки жидкостей и газов в различных областях промышленности, в медицине, микробиологии и т.д.

Известен полиамидный материал с повышенной эластичностью за счет использования димерных жирных кислот в качестве катализатора. Однако, получение мембранных фильтров таким способом i невозможно вследствие того, что процесс проводится под давлением в автоклаве. Известна сополиамидная композиция для мембранного фильтра с повышенной эластичностью, включающая в свой состав модификатор 2-аминопири- диний-ди-(о-оксифенилен) борат, однако введение 2-аминопиридииий-ди-(о-окси- фенилен) бората в предлагаемую композицию не привело к повышению эластичности мембран.

Наиболее близким по технической сущности является полимерный состав для получения микрофильтрационных мембран при следующем соотношении компснентов, мас.%: поликапроамид 10-20, хлорлд лития 7-16, гексаметилтриамид фосфорнсй кислоты 0,5-5, апротонный органический растворитель - остальное. Однако мембраны, получаемые из этого состава, не обладают высокими механическими характеристиками.

Развитие мембранной технологии предполагает выпуск фильтров мембранного типа с высокой фильтрующей повер чостью. что достигается гофрированием, скручиванием, складыванием и т.д. Мембранных фильтров. Для изготовления фильтрующих устройств требуются мембраны с высокими механическими характеристиками - прочностью и эластичностью.

Вторым положительным моментом впе- дения поли 2-триметиламмониймэтид.;т(Л

с

-ч VI

00

о го

ленгликоль) хлорида в поливочный раствор является получение мембран с поверхностным зарядом. Решение проблемы удаления бактерий с помощью микрофильтрационных фильтров возможно в результате разработки мембран с регулируемым поверхностным зарядом. Установлено, что большинство4микроорганизмов заряжено, поэтому,лх здава я заряд на мембране, можно регулировать средство микроорганизмов или частиц поверхности мембран.

Целью изобретения является повышение механических характеристик мембранных фильтров.

Сущность изобретения заключается в том, что полимерная композиция для мембранного фильтра, включающая поликапроа- мид, хлорид лития, гексаметилтриамид фосфорной кислоты и апротонный органический растворитель, содержит (три- метиламмонийметилзтияенгликоль) хлорид при следующем соотношении компонентов, мас.%:

поликапроамид12-13

хлорид лития8-10

гексаметилтриамид

фосфорной кислоты 0,5-0,7

(триметиламмонийметилэтиленгликоль)1,5-9,0

апротонный органический растворитель остальное.

Сопоставительный анализ предлагаемого технического решения с прототипом позволяет сделать вывод о том, что заявляемая полимерная композиция отличается от известного технического решения тем, что дополнительно содержит поли 2(тримети- ламмонийметил этилен гликоль) хлорид (1,5-9,0) мас.%.

Соединение поли2-(триметиламмоний- метшэтиленгликоль) хлорид, формулы

РО-СНГ Н- С1L

СН2М(СН3)3

впервые i синтезировано авторами предлагаемого изобретения и в литературе указанное соединение и его свойства не описаны.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами:

Пример 1. Синтез (тримети- ламмонийметилэтиленгликоль хлорида (ПТАЭГ).

а) К 92,5 г (1 г моль) эпихлоргидрина, растворенного в 30 мл четыреххлористого углерода, прибавляют при охлаждении 7,1 г (0,05 г моль)эфирата трехфтористого бора.

Раствор полимера промывают водой до нейтральной реакции, сушат над MgSO-j. После отгонки летучих соединений с выходом 83,0 г (89,8%) получают полимер - вязкое

5 желтое масло с молекулярной массой 580, что соответствует 6-кратному весу мономера. Полимер ограниченно растворяется в алифатических спиртах.

б) 50 г (0,5 г-моль) полученного пол10 имера кипятят в запаянной ампуле с 370 г (1,0 г моль) 16%-ного спиртового раствора триметиламина до образования однородной массы в течение 48 часов. После охлаждения избыток триметиламина и спирт

15 отгоняют. Образуется остаток - вязкая маслянистая масса. Выход 78,9 г (96,1%). Найдено, %: N 8.78. Вычислено, %: N 9,23. Продукт растворим в воде, спирте, ацетами- де. ДМСО. ДМФА.

0 Л р и м е р 2. Приготовление поливочного раствора, содержащего (тримети- яаммонийметилэтиленгликоль) хлорид.

Готовят раствор, содержащий 12 мас.% полиамида ПА (ОСТ 6-06-09-76), 9 мас.% хло5 рида лития, 0,5 мас.% гексаметилтриамида фосфорной кислоты (ТУ 6-09-41-16-75) (ГМП), 77,75 мас.% диметилацетамида (ДМАА), 0,75 мас.% (триметиламмо- нийметилэтиленгликоль) хлорида. Раствор

30 хорошо перемешивают при 90-120°С в течение 30 мин. Затем полученную смесь охлаждают до 20°С и деаэрируют. С помощью щелевой фильеры с фиксированным зазором раствор наносят на антиадгезионную

35 подложку и погружают в воду на 3-5 мин. Сформованную мембрану отмывают водой от остаточного растворителя и сушат при комнатной температуре. Производительность мембран определяют при 20°С и дав40 лении 1 атм. Составы поливочных растворов, содержащие модификатор и без него, приводятся в табл.1.

Физико-механические характеристики мембран определяют по стандартным мето45 дикам на приборе УМИВ-3. Результаты исследований мембран приведены в таблице 1. Из табл.1 видно, что при введении поли 2- (триметиламмонийметиленгликоль) хлорида в количестве 1,5-9 мас.% происходит

50 увеличение прочности и эластичности мембран. Прочность увеличивается на 20-40%, а эластичность в 1,5-3,5 раза. При этом производительность фильтрации мембран даже несколько увеличивается, но средний

55 размер пор остается практически постоянным. Наличие заряда на поверхности мембраны устанавливается определением электрокинетического потенциала. Электрокинетический потенциал определяется методом потенциала течения Измерение

потенциала течения проводят при 3-х давлениях в области 10-30 см рт.ст. По полученным данным находят потенциал течения, значение которого используется для расчета величины электрокинетическо- го потенциала по уравнению Гельм- гольца-Смолуховского. Результаты исследований представлены в табл.2. Из табл.2 следует, что мембраны, модифицированные поли 2 триметиламмонийметилэти- ленгликоль) хлоридом в количестве 3,0-12,0 мас.%, имеют положительный электрокинетический потенциал в кислой, нейтральной и щелочной среде. Тогда как у контрольной мембраны в щелочной среде (рН 10,5) электрокинетический потенциал меняет знак на противоположный. Отрицательный электрокинетический потенциал имеют при рН 10,5 мембраны, содержащие 0,75 и 1,5 мас.% ПТАЭГ. В кислой (рН 3,75) и нейтральной (рН 5,6) средах все мембраны заряжены положительно, Однако по абсолютной величине заряда модифицированные мембраны превосходят контрольную мембрану. У мембран, содержащих 3,0-9,0 мас.% ПТАЭГ, величина электрокинетического потенциала практически постоянная как в нейтральной, так и в щелочной среде. Большая абсолютная величина положительного заряда модифицированных мембран и постоянство знака заряда в области 3,7- 10,5 рН обеспечит высокую степень очистки этими мембранами различных препаратов, как в кислой, нейтральной, так и в щелочной среде.

Таким образом, осуществление данного изобретения позволит получить микрофильтрационные мембраны с положительным зарядом на поверхности и обладающие высокими механическими характеристиками: прочностью и эластичностью. Высокие механические характеристики позволят использовать эти мембраны для получения фильтровальных элементов с высокой фильтрующей поверхностью, а наличие заряда на поверхности мембран позволит расширить область применения модифицированных мембран и использовать их для задержки частиц, величина которых значительно меньше размера пор мембран. Формула изобретения Композиция для формования мембранных фильтров, содержащая лоликапроамид, хлорид лития, гексаметилтриамид фосфорной кислоты и апротонный органический растворитель, отличающаяся тем, что, с целью повышения механических характеристик фильтров, она дополнительно содержит поли 2-{трмметиламмонийметилэтилен гликоль) хлорид при следующем соотношении компонентов, мас.%:

пол икапроамид12-13

хлорид лития8-10;

гексаметилтриамид фосфорной кислоты 0,5-0,7: поли 2-{триметиламмо- нийметилэтиленгли- коль} хлорид1,5-9,0;

апротонный органический растворитель- остальное.

Сущность изобретения: композиция содержит поликапроамид 12-13%, хлорид лития 8-10%, гексаметилтриамид фосфорной кислоты 0,5-0,7%, (триметиламмо- нийметилэтиленгликоль)хлорид 1,5-9,0% и апротонный органический растворитель до 100%. Компоненты тщательно перемешивают при 90-120°С, охлаждают и деаэрируют. 2 табл.

Таблица 1

717718028 i

Таблица 2 Электрокинетический потенциал микрофильтрационных мембран