Средство для обработки подложки дренажных труб мембранных элементов Советский патент 1982 года по МПК C09K3/00 B01D13/04 

i Изобретение относится к изготовлению сепарационной техники, т.е. к изготовлению мембранных трубчатых элементов, предназначенных для осуществления процессов обратного осмоса и ультрафильтрации, в частности к средствам для улучшения свойств мембранных элементов. Наиболее близким, к предлагаемому является устройство для обработки п лимерного материала,из которого изг -товлена мембрана мембранного трубча го элемента (МТЭ).Эта обработка при дит к увеличению производительности МТЭ.В качестве средства используют формамид, воду, спирты и другие низкомолекулярные вещества и их смеси, в том числе при повышенных температурах (30-90°С). В том случае не создается уплотненный слой на мембране со стороны подложки, что уменьшает гидравлическое сопротивление потоку фильтрата и увеличивает производитель.ность МТЭ Ll. Однако эти средства не устраняют возможность образования вздутий мемб раны. Кроме того, эффекта повышения производительности МТЭ не обнаруживается в случае ис:парения указанных низкомолекулярных веществ с подложки, вероятность которого особенно велика при использовании обработок при повышенных температурах. Это затрудняет изготовление МТЭ, так как на обработанные нерастворителем подложки дренажных труб должен сразу же наноситься формовочный раствор. Можно предотвратить испарение низкомолекулярных веществ с подложки дренажных труб с пoмoщью специальных герметизирующих устройств, но при этом усложняется технологический процесс изготовления МТЭ и увеличивает их стоимость. Целью изобретения является .поВЕлиение качества мембранных элементов . Поставленная цель достигается тем, что средство для обработки подложки дренажных труб мембранных элементов с ацетатной мембраной, содержащее воду, дополнительно содержит водорастворимый.полимер при следующем соотношении компонентов, вес.% Водорастворимый полимер 0,05-2,0 ВодаОстальное В качестве водорастворимого полимера могут использовать поливиниловый спирт, водорастворимые эфиры целлюлозы (оксиэтил-, карбоксиметил-, метилцеллкхпоза), полиакриламид полиэтиленгликоль, полиэтиленимин или другие, полностью раствори © в воде полимеры. Концентрация водорастворимого полимера в средстве должна быть в пределах 0,05-2 вес.%. Более низкая, чем 0,05% концентрация водорастворимого полимера дает большую дефектност МТЭ, более высокая, чем 2% - создает трудности равномерного покрытия им подложки дренажных труб, особенно по длине. Скопления такого р.аствора, например в нижней части вертикально установленной Дренажной трубы, может вызвать коагуляцию формовочного раствора и трудности его последующего равномерного нанесения на поверхность подложки дренажной трубы и более низкую адгезию, в мест скопления большого количества раствора. В средство могут дополнительно ввести одноатомные и многоатомные спирты, поверхностно-активные вещест ва в количествах, не вызывающих коагуляцию водорастворимого полимера. Указанные добавки имеют целью обеспечить, например, дезинфекцию (например, комплексы иода, меди, салици ловая кислота), способствовать порообразованию (например, соли, алифати ческие амиды, многоатомные спирты), снизить поверхностное натяжение, улу шить смачиваемость (например, алифатические спирты, поверхностно-активные вещества неионогенного и ионоген ного типа), замедлить, испарение воды (например, цетиловый спирт и модифи цировать совокупность поверхностных явлений на поверхности и в порах под ложки дренажных труб. Введение водорастворимого полимера, согласно предлагаемого решения, в известное средство для обработки подложки дренажных труб обеспечивает получение на ней тонкой гидрофильной эластичной пленки, которая предотвра щает сорбцию газов на подложке, снимает напряжение в ацетатной мембране регулирует диффузию растворителя из каждой пленки отлитого формовочного раствора в осадительную ванну. Это обеспечивает лучшую адгезию мембраны к подложке дренажной трубы с отсутствием местных вздутий мембраны и высокую производительность МТЭ. Обработку подложки дренажных труб предлагаемым средством проводят в течение 5-20 мин при 10-80°С Более высо сие чем 10°С, температуры предпочтительны, так как способствуют лучшей дегазации пузырьков воздуха, сорбированных на подложке. Обработку подложки дренажных труб предлагаемым средством производят путем погружения труб в средство заполнения их средством или циркуляцией средства внутри труб. Пример. Готовят водные растворы, содержащие 0,01, 0,05, 0,10, 9,20, 0,50, 1,0, 2,0 и 5,0 вес.% поливинилового спирта и обрабатывают в течение 5 мин при комнатной темпе ратуре открытопористую поливинилхлоридную подложку в нескольких стеклопластиковых дренажных трубах. За тем трубы устанавливают в вертикальное положение и дают стечь избытку раствора в течение 60 мин. После этого на обработанную подложку с помощью жесткого формователя наносят слой толщиной 275 мкм формовочного раствора , содержащего вес.%: диацетата целлюлозы 10,5, уксусной кислоты 75,5, воды 11, триэтаноламина 3. В течение 180 с производят частичное испарение растворителя с поверхности жидкой пленки. Далее внутрь труб подают смесь, составленную из вес.% воды 95 и уксусной кислоты 5 (осадительная ванна). Затем подают воду для отмывки остатков растворителей. В 95% полученных МТЭ отсутствуют вздутия мембран. Они имеют высокую проницаемость по дистиллированной воде при 20°С и рабочем давлении 0,2 МПа, соответственно, 0,798; 0,784; 0,755; 0,644; 0,574} 0,532 и 0,504 . Пример 2. Опыты проводят, как в примере 1, используя для обработки дренажных труб 0,1 вес.% водный раствор поливинилового спирта, но после стекания избытка раствора (60 мин),дренажные трубы оставляют на воздухе без каких-либо предохранений от высыхания на 195 мин. Затем формуют мембрану, как в примере 1. В 95% полученных МТЭ отсутствуют вздутия мембран. Производительность по дистиллированной воде 0,615 мЗ/м.ч . П р и м е р 3. Готовят водные растворы, содержащие 0,1 вес.% полизтиленгликоля, полиакриламида, полиэтилендмина, метилцеллюлозы, Na-карбоксиметилцеллюлозы или оксиэтилцеллюлозы. Каждым из полученных растворов обрабатывают подложки дренажных труб и затем изготовляют МТЭ, как в примере 1. 95% полученных МТЭ не имеют вздутий мембран. Они имеют высокую проницаемость по дистиллированной воде, соответственно О ,937 ;, О , 575, 0,479; 0,626; 0,518; 0,458 м м.ч . П р и м е р 4. Готовят 0,1 вес.% водный раствор поливинилового спир- та и .обрабатывают им дренажные трубы, получают и испытывают МТЭ, как в примере 1. Формовочный раствор готовят с использованием триацетата целлюлозы, 95% полученных МТЭ не имеют вздутий. Проницаемость по дистиллированной воде составляет 0,245 . П р и м е р 5. МТЭ получают и и пытывают , как в примере 1, но для обработки дренажных труб используют 0,01 вес,% водный раствор поливинилового спирта. В среднем получают до 20% МТЭ со вздутиями мембран. Производительность годных МТЭ составляет 800 . П р Я м е р 6. МТЭ получают и ис пытывают, как в примере 1, но формовочный раствор наносят на сухие, не обработанные раствором водорастворимого полимера дренажные трубы. В 50-70% полученных МТЭ имеются вздутия мембраны. Такие МТЭ непригодны для применения. Производительность годных М,ТЭ более низкая, чем при использовании обработки дренажных труб водным раствором водорастворимого полимера, и составляют в среднем 0,105 . Пример (известный). МТЭ получают и испытывают, как в примере 1, но формовочный раствор нам сят на обработанные водой при 72°С дренажные трубы через 60 и 330 мин после их пребывания на воздухе или удаления избытка воды. В полученных МТЭ имеются вздутия мембраны. Отбраковка МТЭ по этому приз ку составляет 20 и 50% МТЭ, соответственно. Годные МТЭ имеют произ водительность в среднем 0,827 и 0,451 . П р и м е р 8. Средством, содер жащим, вес.% ; поливинилового спир та, 0,1 иода, 0,3 иодида калия, остальное - вода, обрабатывают подложки дренажных труб, затем получают и испытывают МТЭ, как в примере 1. Формовочный раствор для получения мембраны готовят с использованием триацетата целлюлозы 11 вес.%, уксусной кислоты 75 вес.%, триэтаноламина 2 вес.%, воды 12 вес.%. Полученные МТЭ подвергают термообработке в воде при 80°С 4 мин. 95% мембранных элементов не имеют вздутий . Проницаемость по дистиллированной воде составляет 0,572 . П р и м е р 9. Средством, содержащим вес.%: 20 изопропанола, 0,1 полийинилового спирта и 79,9 воды, обрабатывают подложки дренажных труб, затем получают и испытывают МТЭ, как в примере 8. 95% мембранных элементов не имеют вздутий. Проницаемость по дистиллированной воде составляет 0,087 . П р и м е р 10. Средством, содержащим, вес.%: 0,1 поливинилового спирта, 0,1 сульфонола (алкилбензолсульфонат натрия), остальное - вода, обрабатывают подложки дренажных труб, затем получают и испытывают МТЭ, как в примере 8. 95% мембранных элементов не имеют вздутий. Проницаемость по дистиллированной воде составляет 0,104 мЗ/м -ч. Полученные результаты приведены в таблице.

Нет

Известный

0,01 оливиниловый спирт

0,05

0,10

0,20

0,50

1,00

2,00

5,00

0,10

50-80

0,451-0,827 0,800

80 0,798

95

95 0,784 0,755

95 0,644

95 0,574

95 0,532

95 0,504

95 0,104

фонол 0,1 95 Ухудшение адгезии мембраны на одном где скопился раствор поливинилового

Как видно из таблицы, величины качественных характеристик МТЭ, в 35 том числе выход МТЭ с отсутствием вздутий мембран и водопроницаемость, значительно (по отбраковке в среднем на 30%) превышает те же величины у известного состава, используемо-дд го для обработки дренажных труб.

Оптимальная добавка водорастворимого полимера в растворителе составляет 0,05-2 вес.%. При дальнейшем ее увеличении до 5% выход МТЭ без взду- 5 тий остается без изменения, но отмечается ухудшение адгезии мембраны в месте скопления нерастворителя, а при уменьшении, менее 0,05% снижается выход качественных МТЭ, f,n

Устранение отбраковки МТЭ по причине В.ЗДУТИЯ мембраны с использованием предлагаемого состава для обработки подложки дренажных труб позволяет существенно уменьшить непроизводительные затраты на регенерацию дре- 5 нажных труб из отбракованных МТЭ и существенно снизить себестоимость получаемых МТЭ. .

Варьируя количеством водорастворимого полимера в составе и его при- 60 родой можно направленно изменять свойства мембраны, что недоступно для известных составов,

МТЭ, полученные с использованием предлагаемого состава для обработ- 65

Продолжение таблицы

ки дренажных труб, лучше сохраняют свои свойства при хранении на воздухе и при обработке горячей водой с целью отжига мембран.

Кроме того, при использовании прлагаемого состава обеспечиваются большие удобства при изготовлении МТЭ (более замедленное испарение вды с подложки дренажных труб при наличии водорастворимого полимера позволяет более длительное время хранить обработанные дренажные трубы на воздухе без специальной герметизации, Тогда как обработка дренажей только низкомолекулярными веществами приводит к быстрому их испарению, особенно при высокотемпературных обработках и получению МТЭ со вздутием мембран, как в примере 6),

Технология изготовлеН| 1я МТЭ не меняется по сравнению с используемой для известного состава для обработки подложки дренажных труб,

(ft

Формула изобретения

Средство для о.бработки подложки дренажных труб мембранных элементов с ацетатной мембраной, содержащее воду, отличающееся тем, что, с целью повышения качества мембранных элементов, средство дополнительно .содержит водораствоконце дренажной трубы, Спирта.

995294110

римый полимер при следующем соотно-Источники информации,

шении компонентов, вес.%;принятые во внимание при экспертизе

Водорастворимый поли- .1. Патент США 3762566,

мер0,05-2,0 кл.210-490, опублик, 1978 (протоВодаОстальное, тип) .