Способ получения композиционных ультрафильтрационных мембран Советский патент 1993 года по МПК B01D71/68 

Изобретение относится к химической технологии, в частности к производству полупроницаемых мембран для ультрафильтрации.

Целью изобретения является увеличение селективности композиционных полиэлектролитных мембран и упрощение процесса их получения.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе получения композиционных мембран, включающем последовательную обработку пористой полимерной основы водными растворами органических полиионов, в качестве подложки использу-. ется ультрафильтрационная мембрана из полимера, имеющего в своем составе амид- ные группы, взятая а виде полых волокон или пластин, обработку проводят в режиме фильтрации растворов органических полиэлектролитов поли-(М,-{2-аминоэтил)акрила- мида и полисульфокислот общей формулы

(R-SOsH)n, где R - -СН2-СН-, -ОС-СеН4-ОС- I

С6Н4 N Н-СеНз-N Н, п - 500-2000.

Пример 1. В качестве пористой подложки используют половоколонный уль- трафильтрационный модуль АР-0,2 н (ТУ 117.27-86) на основе ароматического полиамида полиметафениленизо(тере)фталами- да(Фенилон-С2)с поверхностью мембран 0,2 м . Его промывают водой в течение 3 мин, а затем под давлением 100 кРа обрабатывают раствором поли (М,-(2-аминоз- тил}акриламида) (ПА-ЭАА) С 0,3 г/л/М 300000, Mw/Mn 1,5 в течение 5 мин, водой в течение 3 мин, раствором полистиролсуль- фокислоты (ПССК), С 0.15 г/л/М 6000, Mw/Mn 1,8 э течение 2 мин и опять водой в течение 3 мин. До обработки растворами полиэлектролитов исходный половолокон(Л

С

00

О)

о

ы

ный модуль не задерживал цианкобаламин (витамин В 12) и обладал проницаемостью по воде 44 л/м2 х час при р 100 кРа. После обработки растворами полиэлектролитов он стал задерживать 92,5% витамина В 12 при проницаемости по воде равной 8,1 л/м х час (Р 100 кРа). Коэффициент задерживания по 2% раствору NaCI--0%.

Композиционное покрытие было удалено промыванием в разбавленном растворе NaOH (pH 12,5) в течение 5 мин после чего половолоконный модуль стал обладать исходными характеристиками. При повторном осаждении композиционного полиэлектролитного покрытия вышеописанным способом была получена мембрана, обладающая следующими характеристиками, проницаемость по воде-9,3 л/м2хч(Р 100 кРа)при задержке витамина В 12,96%.

Пример 2. В качестве пористой подложки использовали плоскую ультра- фильтрационную мембрану из ароматическогополиамидаполимета(п)фениленизотерефталамида (Фенилон-С4). Ее промывали водой в течение 3 мин, а затем под давлением 300 кРа раствором поли(М,-(2-аминоэтил)акрилами- да) С 0,3 г/л/М 300000, Mw/Mn 1,5 в течение 3 мин водой в течение 2 мин раствором сульфированного полиамида (Н-ЗОзН)п, где R -OC-CeH/i-OC-NH-CeHa-NH-,

/

ЗОзН

(С - 0,25 г/л/М - 250000, Mw/Mn 2,5 в течение 2 мин и опять водой в течение 3 мин. До обработки растворами полиэлектролитов исходная фенилоновая мембрана не задерживала цианкобаламин (витамин В 12) и сахарозу. После обработки растворами полиэлектролитов она стала задерживать 94% В12 и 55% сахарозы при проницаемости по воде 11,2 л/м2 х ч (Р 100 кРа). Композиционное покрытие было удалено промыванием в разбавленном растворе NaoH (pH 13,0) в течение 2 мин подложка отмыта водой до нейтрального рН, после чего процедура осаждения покрытия была повторена. Регенерированная таким образом мембрана задерживала 97% В12, 58% сахарозы, не задерживала 1% растворы NaCI и CaCla при проницаемости по воде 10,4 л/м2 х ч, (Р 100 кРа). Процедура повторялась четыре раза. После последнего осаждения композиционного покрытия была получена мембрана со следующими характеристиками: п ро н ицаемость -11,5 л /м2 х ч, задерживание витамина В 12 - 95,5%.

Пример 3. В качестве пористой подложки использовали Ълоскую ультра- фильтрационную мембрану из ароматического полиамида полимета(п)-фениленизо- терефталамида (+Фенилон С-4), обладающую поверхностью 0,01 м2. Ее промывали водой в течение 3 мин, а затем в течение 10

мин раствором поли(Ы,-(2-аминоэтил)акри- ламида) (С 0,3 г/л/М 5000; Mw/Mn 2,0 поданным светорассеивания). отмывали водой в течение 2 мин. промывали раствором полистиролсульфокислоты ПССК (С 0,15

г/л/М 300000, Mw/Mn 1,8 по данным светорассеивания) в течение 2 мин и опять водой в течение 3 мин под давлением 300 кРа, Полученная мембрана задерживала 97,2% В12 при потоке 10,4 л/м2 х ч х атм.

Пример 4. В качестве пористой подложки использовали плоскую уль- трафильтрационную мембрану из ароматического полиамида полимета(п)- фениленизотерефталамида (Фенилон С4), обладающую поверхностью 0,01 м2. Ее промывали водой в течение 3 мин, затем в течение 10 мин раствором поли(М,-(2-амино- этил)а.риламида) (С 0,3 j/n/M - 5000: Mw/Mn 2,0 по данным светорассеивания),

отмывали водой в течение 2 мин, промывали раствором поливинилсульфокислоты -СНа- СН/ЗОзН/- п (С - 0-15 г/л/М - 4000; Mw/Mn 1,9 по данным светорассеивания) в течение 2 мин и опять водой в течение 3

мин все под давлением 300 кРа. Полученная мембрана задерживала 94,6% В12 при потоке 12,4 л/м ч- атм.

Пример 5 (сравнительный). Получают мембрану по способу-прототипу. Она обладает следующими характеристиками; задер- живающей способностью по витамину В12 - 95%. по NaCI - 50%, при потоке 3 л/м2 ч атм.

Формула изобретения

Способ получения композиционных ультрафильтрационных мембран, включающий последовательную обработку пористой подложки растворами органических поликатиона и полианиона, образующих разделительный слой из полиэлектролитного комплекса, отличающийся тем, что, с целью увеличения селективности и упрощения процесса получения мембран, в качестве пористой подложки используют

ультрафильтрационную мембрану на основе полифениленизотерефталамидов, а обработку проводят в режиме фильтрации, используя в качестве раствора поликатиона водный раствор поли-(М,-(2-аминоэтил)акриламида с концентрацией 0,2-0,3 г/л, а в качестве полианиона - водные растворы полисульфокислот -R-ЗОзН с концентрацией 0,1-0,25 г/л, где R - -СН.2-СН-СбН4-п- ОС-СбН4-ОС-МН-СбНз- МН-; п 500-2000.

Использование: мембранная технология, медицинская и химическая отрасли про- мышленности для ультрафильтрации агрессивных сред. Сущность изобретения: пористую подложку из полимета(п)-фениле- низотерефталамида обрабатывают последовательно в режиме фильтрации водными растворами поли-(М,-{2-аминоэтил)акрила- мида с концентрацией 0,2-0,3 г/л и пол- исульфокислот общей формулы (-R-SOaH)n с концентрацией 0,1-0,25 г/л, где п 500- 8000, R - -СН2-СН-СбН4-п-ОС-С6Н4-ОС-МН- СеНз-NH-.