CZ2004242A3 - Způsob zhotovení membrán z anorganických materiálů nebo teplotně odolných polymerů žárovým nanášením - Google Patents

Způsob zhotovení membrán z anorganických materiálů nebo teplotně odolných polymerů žárovým nanášením Download PDF

Info

Publication number
CZ2004242A3
CZ2004242A3 CZ2004242A CZ2004242A CZ2004242A3 CZ 2004242 A3 CZ2004242 A3 CZ 2004242A3 CZ 2004242 A CZ2004242 A CZ 2004242A CZ 2004242 A CZ2004242 A CZ 2004242A CZ 2004242 A3 CZ2004242 A3 CZ 2004242A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
membrane
heat
layer
core
resistant polymers
Prior art date
Application number
CZ2004242A
Other languages
English (en)
Inventor
Miroslav Dohnal
Original Assignee
Miroslav Dohnal
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Miroslav Dohnal filed Critical Miroslav Dohnal
Priority to CZ2004242A priority Critical patent/CZ2004242A3/cs
Priority to PCT/CZ2005/000020 priority patent/WO2005077501A1/en
Publication of CZ2004242A3 publication Critical patent/CZ2004242A3/cs

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/12Composite membranes; Ultra-thin membranes
    • B01D69/122Separate manufacturing of ultra-thin membranes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D67/00Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0002Organic membrane manufacture
    • B01D67/0004Organic membrane manufacture by agglomeration of particles
    • B01D67/00044Organic membrane manufacture by agglomeration of particles by plasma spraying
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D67/00Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0002Organic membrane manufacture
    • B01D67/0004Organic membrane manufacture by agglomeration of particles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D67/00Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0002Organic membrane manufacture
    • B01D67/002Organic membrane manufacture from melts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D67/00Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0039Inorganic membrane manufacture
    • B01D67/0041Inorganic membrane manufacture by agglomeration of particles in the dry state
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D67/00Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0039Inorganic membrane manufacture
    • B01D67/0041Inorganic membrane manufacture by agglomeration of particles in the dry state
    • B01D67/00414Inorganic membrane manufacture by agglomeration of particles in the dry state by plasma spraying
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D67/00Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0039Inorganic membrane manufacture
    • B01D67/0053Inorganic membrane manufacture by inducing porosity into non porous precursor membranes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/10Supported membranes; Membrane supports
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2323/00Details relating to membrane preparation
    • B01D2323/24Use of template or surface directing agents [SDA]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2323/00Details relating to membrane preparation
    • B01D2323/26Spraying processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/02Inorganic material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/02Inorganic material
    • B01D71/022Metals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/02Inorganic material
    • B01D71/024Oxides
    • B01D71/025Aluminium oxide

Description

Způsob zhotovení membrán z anorganických materiálů nebo teplotně odolných polymerů žárovým nanášením
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu zhotovení planárních, kapilárních a tubulárních membrán z anorganických materiálů nebo teplotně odolných polymerů, při němž se použije metoda žárového nanášení.
Dosavadní stav techniky
Dosud známé anorganické membrány jsou vyráběny sintrováním extrudováných, případně koextrudovaných prášků nebo past při teplotách překračujících 1 000 °C, louhováním, fázovou separací, anodickou oxidací, pyrolýzou nebo kluzným odléváním pomocí sol-gel techniky.
Výroba membrány z teplotně odolných polymerů, například teflonu (PTFE) je možná dvěma základními způsoby: natahováním a vymýváním. U prvního postupu se natahuje nesintrovaný PTFE výtlaček, tím se vytvoří póry, které se následně zafixují temperováním. U druhého způsobu vytváříme póry plnidlem, které následně vyplavíme. Podle tohoto postupuje plnidlo NaCl promícháno s částečkami PTFE, ze směsi je vytvořena tenká fólie a plnidlo vymyto horkou vodou nebo kyselinou.
Nevýhodou takových postupů je jejich energetická a technologická náročnost. Membrány vytvořené výše uvedenými metodami nesnesou vyšší mechanické namáhání.
Cílem vynálezu je odstranit nevýhody stávajících anorganických membrán a snížit energetickou náročnost jejich výroby.
Podstata vynálezu
Princip žárového nanášení je obecně známá technologie řadící se do kategorie povrchových úprav. Princip spočívá v natavení částeček nanášeného materiálu, jejich akceleraci s následnou deponací na opracovávaný objekt. Natavené a akcelerované částečky se při dopadu na opracovávaný objekt, nebo na již nanesenou vrstvu díky své kinetické energii a teplotě částečně rozplesknou a vtaví do povrchu.
Žárové nanášení se v současné době nej častěji provádí pomocí elektrického oblouku, další možné metody jsou: nástřik plamenem nebo plazmou, detonační nástřik, vysokorychlostní nástřik plamenem a nástřik laserem.
Velikost pórů membrán vyráběných žárovým nanášením je dána velikostí zrna, kinetickou energií při dopadu, materiálem a teplotou natavení. Těmito veličinami je možné vytvořit membránu podle požadavků aplikace. Pro potřeby membránových a kontaktorových aplikací je vhodný inertní materiál, například keramika nebo nerezové materiály, případně některé polymery.
Pro zvláštní účely je možné při žárovém nanášení použít ochranou atmosféru, je tak možné kontrolovat oxidaci povrchu natavených částic. Tímto způsobem se zvýší chemická odolnost a mechanická pevnost.
Technologie žárového nanášení je poměrně variabilní, proto umožňuje tvorbu anorganických i polymerních membrán několika konstrukčních typů. Samonosná konstrukce, filtrační vrstva přichycena na podpůrnou vrstvu se značnou porózitou, nebo naopak může tvořit onu podpůrnou vrstvu pro přichycení filtrační vrstvy.
Nejjednodušší samonosná filtrační skořepina, anorganická či polymerní membrána je tenkostěnná trubka. Postu výroby takové anorganické membrány pomocí žárového nanášení je následující: 1) Na jádro válcového profilu žárově naneseme NaCl, tak vytvoříme separační vrstvu. 2) Na tuto vrstvu žárově naneseme materiál membrány, nanášený materiál nepřilne k jádru, ale k separační vrstvě. 3) Jádro a membránovou skořepinu jednoduše oddělíme odmočením separační vrstvy. Jak bylo výše řečeno je možné ovlivnit parametry takto vytvořené anorganické membrány zejména počtem nanesených vrstev, nanášeným materiálem, kinetickou energií nanášených částeček při dopadu a stupněm jejich natavení.
Při hromadné výrobě membrán žárovým nanášením je vhodnější vytvořit dutinu (například pro odvod filtrátu) bez použití jádra. Jádro nahradíme separátorem. Postup by mohl být následující: 1) Na planární základnu naneseme separátor. 2) Na tento separátor žárově naneseme vrstvu anorganického materiálu. 3) Na takto získaný základ nalepíme separační pásky vrstvu. 4) Žárově naneseme separační vrstvu například NaCl, tato vrstva ulpí pouze na anorganickém materiálu membrány, ne na separačních páskách. 5) Odstraníme separační pásky. 6) Žárově naneseme anorganický materiál membrány, ten vytvoří povlak. V místě kde byl nanesen separátor (NaCl) přilne kseparátoru a při absenci separátoru přilne kjiž nanesenému anorganickému materiálu membrány. 7) Dutiny vyplněné separátorem, NaCl uvolníme odmočením, spolu s odstraněním planární základny.
Výhodou řešení podle vynálezu je snížení ekonomické náročnosti výroby anorganických membrán popřípadě membrán z teplotně odolných polymerů. Jednoduše aplikovatelná technologie výroby zaručuje jednoduchou rozšiřitelnost výroby na jedné straně a variabilitu možných produktů na straně druhé.
Přehled obrázků na výkresech
Vynález je blíže osvětlen na přiloženém výkresu, kde na obr. 1 schematicky znázorněna skořepinová anorganická membrána vytvořená pomocí jádra.
Příklady provedení vynálezu
Podstatu vynálezu objasňují dále uvedené příklady:
Příklad 1
Jádro z nerezové oceli průměru 83 mm a délky 1 m s konicitou kolem 1% bylo před žárovým nanášením opískováno pro lepší přilnavost nanášeného materiálu. Pomocí plazmového hořáku se na takto upravené jádro žárově nastříkal bílý alfa korund se zrnitostí 20pm. Použitý plazmový hořák (300V, 500A a rozpětí výkonu 90 až 200kW) je schopen pokrýt jádro až 25
kg práškového materiálu za hodinu. K žárovému nanášení byl použit automat zaručující rovnoměrné nanesení nataveného práškového korundu. Materiál jádra byl zvolen také díky vhodným tepelně roztažným vlastnostem, jejichž se využije při sundávání žárově nastříkané vrstvy korundu. Při podchlazení nastříkaného jádra je možné díky dilataci a kónusu jádra nastříkaný vrstvu sundat. Tím vznikla samonosná pórovitá skořepina, která po zarovnání hran měla vnitřní průměr 83 mm tloušťku stěny 2 mm a délku 500mm. Vytvořenou membránu propláchnutím zbavíme volných částic a zapotingujeme pomocí epoxidu. Takto upravenou samonosnou konstrukci - membránu upevníme do testovacího modulu. Po následném měření byla zjištěna 18% porózita a schopnost vydržet vnitřní tlak 6 atmosfér.
Příklad 2
Anorganická membrána z nerez oceli pro extrémní mechanické podmínky byla vytvořena pomocí elektrické žárové pistole. Materiál k žárovému nástřiku byl podáván do metalizační postole ve formě drátu. Ocelové jádro o průměru 32 mm a délce 500 mm bylo uchyceno v zařízení umožňující plynulý rotační pohyb. Žárový nástřik byl proveden ručně, elektrickou metalizační pistolí firmy Sultzer Medko. Nastříkaná skořepina se vyznačuje značnými pevnostními vlastnostmi a je možné ji z jádra sundat pomocí hydraulického lisu. Membránu s vnitřním průměrem 32 mm, vnějším 39mm a délkou 145mm zapotingujeme pomocí epoxidu a upevníme do testovacího modulu. Následným měřením byla zjištěna porózita 21%.
Příklad 3
Na kovovou destičku 6 o rozměrech 180x80x15 mm, s pomocí plazmového hořáku naneseme krystalickou sůl NaCI o velikosti zrna 40pm a vytvoříme tak 0,8 mm silnou vrstvu separátoru
3. Na takto upravenou destičku naneseme opět pomocí plazmového hořáku 1 mm silnou vrstvu bílého alfa korundu. Pomocí upínek upneme kovové jádro 5 půlkruhového profilu s 0,8 mm tlustou vrstvou separátoru 4. Na destičku 6 s vrstvou separátoru 3, keramiky 2 a upnutým jádrem 5 s vrstvou separátoru 4 žárově naneseme 1 mm silnou vrstvu keramiky i. Takto získaný polotovar je znázorněn na Obr. 1. Po zchladnutí byl polotovar vložen do vodní lázně, kde se nanesená sůl rozpustila a jádro 5 se uvolnilo. Zůstaly dvě pevně spojené samonosné vrstvy keramiky 1 a 2 s vnitřní dutinou. Po očištění membrány od uvolněných částeček keramiky a soli byla membrána zapottingována pomocí epoxidu a upevněna do testovacího modulu. Po následném měření byla zjištěna porózita 13%.
Průmyslová využitelnost
Anorganické membrány vytvořené žárovým nanášením jsou vhodné pro mikrofiltraci, ultrafiltraci, nanofiltraci kapalin, plynů a pro kontaktorové aplikace. Jsou využitelné pro práci při vysokých transmembránových tlacích, chemicky agresivním prostředí a v prostředí s vysokou teplotou. Podobné využití mají i membrány vytvořené žárovým nanášením z teplotně odolných polymerů.

Claims (5)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Způsob zhotovení membrán z anorganických materiálů nebo teplotně odolných polymerů vyznačující se tím, že byla použita metoda žárového nanášení.
  2. 2. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že jejich konstrukce je samonosná nebo je přichycena na podpůrnou vrstvu se značnou porózitou.
  3. 3. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že porózitu výsledné membrány je možné ovlivnit počtem nanesených vrstev, změnou v geometrii nanášení, změnou nanášeného materiálu, tavící teplotou nebo unášecí rychlostí.
  4. 4. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že nanášený materiál je od natavení do dopadu chráněn v ochranné inertní atmosféře.
  5. 5. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že vnitřní prostor membrány byl vytvořen za pomocí jádra a separátoru nebo pouze separátoru.
CZ2004242A 2004-02-16 2004-02-16 Způsob zhotovení membrán z anorganických materiálů nebo teplotně odolných polymerů žárovým nanášením CZ2004242A3 (cs)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2004242A CZ2004242A3 (cs) 2004-02-16 2004-02-16 Způsob zhotovení membrán z anorganických materiálů nebo teplotně odolných polymerů žárovým nanášením
PCT/CZ2005/000020 WO2005077501A1 (en) 2004-02-16 2005-02-16 Method for the production of separation membranes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2004242A CZ2004242A3 (cs) 2004-02-16 2004-02-16 Způsob zhotovení membrán z anorganických materiálů nebo teplotně odolných polymerů žárovým nanášením

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ2004242A3 true CZ2004242A3 (cs) 2005-10-12

Family

ID=34853200

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2004242A CZ2004242A3 (cs) 2004-02-16 2004-02-16 Způsob zhotovení membrán z anorganických materiálů nebo teplotně odolných polymerů žárovým nanášením

Country Status (2)

Country Link
CZ (1) CZ2004242A3 (cs)
WO (1) WO2005077501A1 (cs)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI20055457A0 (fi) * 2005-08-30 2005-08-30 Valtion Teknillinen Menetelmä jäähdytyskanavien ruiskumuodostamiseksi varjostinmekanismin avulla

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2745141A (en) * 1952-11-24 1956-05-15 Joseph B Brennan Continuous method of making porous strip material
HUT44053A (en) * 1985-05-31 1988-01-28 Dow Chemical Co New fluoropolymer solutions
US5071457A (en) * 1985-11-25 1991-12-10 Industrial Filter & Pump Mfg. Co. Composite for filtering hot gas and method of its manufacture
WO1998020181A1 (en) * 1996-11-06 1998-05-14 Molten Metal Technology, Inc. Process for plasma spraying ceramic residues
DE10023456A1 (de) * 1999-07-29 2001-02-01 Creavis Tech & Innovation Gmbh Meso- und Nanoröhren
DE10123635A1 (de) * 2001-02-14 2002-09-05 Mok Hau Herstellungsverfahren von Hochleistungsmembranen und Filtern für Nano-Filtration

Also Published As

Publication number Publication date
WO2005077501A1 (en) 2005-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6652804B1 (en) Method for producing an openly porous sintered metal film
JP6427174B2 (ja) 積層造形法による濾過膜の製造方法及び得られる膜
CN101721921B (zh) 一种多孔金属膜的制备方法
KR101440173B1 (ko) 특정 기공 필러를 사용하여 다공성 지지체 상에 다공성 무기 코팅을 제조하는 방법
JP5428014B2 (ja) ゼオライト膜の製造方法
KR100734675B1 (ko) 개방-다공성 성형체, 이들의 제조 방법 및 용도
EP3212313A1 (en) Inorganic membrane filter and methods thereof
AU2009221571A1 (en) Manufacture of pipes
CN103691330B (zh) 一种多孔不锈钢膜的制备工艺
WO2007058913A2 (en) Hydrogen transport membrane fabrication method
CN101704308A (zh) 聚烯烃三层复合微孔膜及其制备方法
CN109732746B (zh) 一种连续纤维增强的陶瓷过滤元件的成型模具及成型工艺
CN1947861A (zh) 一种微孔金属膜的制备方法
CZ2004242A3 (cs) Způsob zhotovení membrán z anorganických materiálů nebo teplotně odolných polymerů žárovým nanášením
CN114026055B (zh) 用于取出和分配熔体的计量装置和制造该计量装置的方法
US5700373A (en) Method for sealing a filter
CN106474937B (zh) 多孔不锈钢膜的烧制工艺
CN1299807C (zh) 氢分离用钯基合金/孔径梯度钛铝金属间化合物均质支撑体的过滤膜的制备方法
JP2003048745A (ja) ガラス溶解塊を高温成形するための装置および方法
JPH0192351A (ja) 物品の加工方法
CN114307688A (zh) 一种膜厚梯度分布陶瓷过滤膜及其制备方法
JP3947060B2 (ja) 溶融ボディのプレス成形装置
KR20160113437A (ko) 다공성 지지체 코팅 장치 및 그 코팅 방법
CN1306989C (zh) 孔径梯度均质钛铝金属间化合物过滤膜的制备方法
CN114768553B (zh) 一种金属陶瓷复合膜的制备方法