AT413708B

AT413708B - Verfahren zur reinigung von mit makromolekularen kohlehydraten und/oder deren abbauprodukten verunreinigten aggregaten

Info

Publication number: AT413708B
Application number: AT20482003A
Authority: AT
Original assignee: Chemiefaser Lenzing Ag
Priority date: 2003-12-18
Filing date: 2003-12-18
Publication date: 2006-05-15
Also published as: ATA20482003A; WO2005058969A1

Description

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AT 413 708 B

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von mit makromolekularen Kohlehydraten und/oder deren Abbauprodukten verunreinigten Aggregaten. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Reinigung einer verunreinigten Membran, die zur Nanofiltration von hemicellulosehältigen Laugen verwendet wurde. 5

Es ist bekannt, daß die Reinigung von mit makromolekularen Kohlehydraten und/oder deren Abbauprodukten beladenen Aggregaten, wie z.B. Filtern oder Spinndüsen, die in Verfahren zur Herstellung cellulosischer Formkörper eingesetzt werden, problematisch ist. io Dieses Problem tritt insbesondere bei verunreinigten Membranen auf, die zur Nanofiltration von hemicellulosehältigen Laugen eingesetzt wurden.

Die Verwendung der Nanofiltration zur Reinigung von mit Hemicellulose beladenen Flüssigkeiten ist an sich aus der WO 97/23279 bekannt. 15

Die Wirtschaftlichkeit der Nanofiltration (NF) wird wesentlich von den Membrankosten bestimmt. Die Membrankosten resultieren aus dem Permeatfluß pro Fläche. In der Praxis beobachtet man bei der Durchführung der Nanofiltration ein Absinken des Permeatflusses mit der Zeit. Dem wird versucht, durch eine Reinigung der Membran entgegenzuwirken. 20

In der WO 97/23279 ist nicht beschrieben, wie die zur Nanofiltration verwendeten Membranen gereinigt werden können.

In konventionellen Verfahren zur Reinigung einer Nanofiltrations-Membran wird so verfahren, 25 daß die Membran mit einer Reinigungslösung bei hoher Geschwindigkeit, aber niedrigem trans-membranen Druck (um ein Wiederaufziehen des abgelösten Schmutzes zu vermeiden) überströmt wird. Die Temperatur der Reinigung ergibt sich aus den Eigenschaften der Membran und des Reinigungsmittels. _ ________________ 30—üblicherweise werden je nach Art der Verunreinigung handelsübliche alkalische oder saure Reinigungsmittel, typischerweise auf Basis Alkylbenzolsulfonat mit NaOH oder Milchsäure, und gegebenenfalls einen Komplexbildner enthaltend, eingesetzt.

Bei der Nanofiltration von hemicellulosehältiger Lauge (im folgenden als „Hemilauge“ bezeich-35 net) hat es sich nun herausgestellt, daß trotz Anwendung konventioneller Reinigungsmittel und -verfahren die Membran verblockt. Dies ist aus dem Absinken der Permeabilität gegenüber Wasser (als „Wasserwert“ bezeichnet) und gegenüber der Hemilauge ersichtlich.

Die vorliegende Erfindung stellt sich zur Aufgabe, ein Reinigungsverfahren zur Verfügung zu 40 stellen, mit welchem diese Nachteile überwunden werden können.

Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen angeführt. 45 Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird es ermöglicht, Aggregate, die mit Medien, welche makromolekulare Kohlehydrate und/oder deren Abbauprodukte enthalten, in Berührung kommen, effizient zu reinigen.

Insbesondere bei Nanofiltrations-Membranen ist es überraschenderweise gelungen, durch so Anwendung von Perjodat als Reinigungsmittel das ursprüngliche Niveau des Permeatflusses bei Hemicellulosen enthaltender Lauge wieder herzustellen und einen wesentlichen Teil des Wasserwertes der Membran zu regenerieren.

Es wird dabei vermutet, daß es sich bei den Verunreinigungen in solchen Membranen einer-55 seits um Xylane und andererseits um Carbonsäurederivate von Zuckern handelt.

Claims

3 AT 413 708 B In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Anwendung bei Nanofiltrations-Membranen wird zunächst die Oberfläche der Membran in an sich bekannter Weise mit einem Enzym und einem alkalischen Reinigungsmittel gereinigt. 5 Hierauf wird bevorzugt zur Entfernung des Schmutzes innerhalb der Membran diese unter Anwendung eines Überdruckes mit NaOH durchspült. Danach erfolgt eine Durchspülung der Membran mit Perjodat. Die Perjodatbehandlung wird bevorzugt bei pH-Werten von < 5, besonders bevorzugt bei pH-Werten von < 3 durchgeführt, io Die Temperatur beträgt vorzugsweise mehr als 30°C, besonders bevorzugt mehr als 50°C. Der transmembrane Druck p^, liegt geeigneterweise bei 0 < ptm < 20 bar, bevorzugt 0 < ptm < 2 bar. Abschließend wird nochmals mit NaOH durchspült. 15 Weiters bevorzugt erfolgt vor und/oder nach der Perjodatbehandlung eine Durchspülung mit Wasser. Ein anschließendes Nanofiltrations-Experiment zeigt, daß unter Erhalt des Rückhaltevermögens für Hemicellulose die Verblockung der Membran deutlich vermindert ist und der ursprüngliche 20 Permeatfluß wieder erreicht wird. Beispiel: Zwei in Serie geschaltene Nanofiltrations-Module mit einem Wasserwert (ermittelt jeweils bei 25 10 bar, 6 m3/h Überströmung, 32°C) des ersten Moduls von 44 l/mz2h und des zweiten Moduls von 45 l/m2h ergaben in einem kontinuierlichen Standard-Nanofiltrations-Experiment (Druck = 25 bar, dp (gesamter retentatseitiger Druckverlust - Strömungs-/Viskositätsverlust -über beide in Serie geschaltete Module) = 1.6 bar, Temperatur = 40°C, Konzentrierung: ausgeschleustes Permeat zu ausgeschleustes Retentat = 4:1) nach 20 h einen Permeatfluß von 30_ 4.0 ____________________________________________________________ Eine konventionelle Reinigung der Membran mit Cellulase gefolgt von einem alkalischen Reinigungsmittel erbrachte einen Wasserwert für Modul A von nur 26 l/m2h und für Modul B von nur 28 l/m2h. Ein anschließendes Standard-Nanofiltrations-Experiment ergab nur noch 3.4 l/m2h 35 Permeatfluß nach 20 h. Eine Reinigung der Membran gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, mit Cellulase und alkalischem Reinigungsmittel gefolgt von einer Behandlung mit NaOH, einer Behandlung mit Perjodat und einer nochmaligen Behandlung mit NaOH erbrachte dem-40 gegenüber einen Wasserwert für Modul A von 34 l/m2h und für Modul B von 40 l/m2h. In einem nachfolgenden Standard-Nanofiltrations-Experiment wurden hierauf wieder 4.0 l/m2h Permeatfluß (nach 20 h) erzielt. 45 Patentansprüche: 1. Verfahren zur Reinigung von mit makromolekularen Kohlehydraten und/oder deren Abbauprodukten verunreinigten Aggregaten, dadurch gekennzeichnet, daß in zumindest einem Schritt des Verfahrens eine Durchspülung des Aggregates mit Perjodat als Reinigungsmit- 50 tel erfolgt.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aggregat aus der Gruppe bestehend aus Filtern, Spinndüsen und Membranen ausgewählt ist.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Aggregat eine zur Nano- 4 AT 413 708 B filtration von hemicellulosehältigen Laugen verwendete verunreinigte Membran ist.
4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein weiterer Verfahrensschritt ausgewählt aus der Gruppe 5 (a) Reinigung der Oberfläche der Membran mit einem Enzym und einem alkalischen Reini ger (b) Durchspülung der Membran mit einer Base, insbesondere Natriumhydroxid, unter Anwendung eines Überdruckes durchgeführt wird. io 5. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (a) als erster Verfahrensschritt durchgeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (b) mehrfach, insbesondere vor und nach der Durchspülung der Membran mit Perjodat durchgeführt wird. 15 Keine Zeichnung 20 25 30 35 40 45 50