DD132798B1

DD132798B1 - Verfahren zur herstellung von membranen

Info

Publication number: DD132798B1
Application number: DD20049477A
Authority: DD
Inventors: Dieter Bartsch; Elke Bossin; Harald Engelbrecht; Heinz-Juergen Gensrich; Volker Groebe; Dieter Paul; Wolf-Hasso Schoner; Ingrid Schurr; Hans-Hartmut Schwarz; Klaus Teichert
Original assignee: Adw Ddr
Priority date: 1977-08-09
Filing date: 1977-08-09
Publication date: 1986-06-04
Also published as: DD132798A1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Hohlmembranen für Stofftrennprozesse wie Umkehrosmose und Ultrafiltration

Charakteristik der bekannten technischen Losungen

Hohlmembranen aus Cellulose können nach einem Viskosespinnprozeß hergestellt werden, indem Cellulose zu

Cellulosexanthogenat umgesetzt wird, dieses in Natronlauge gelost und die so entstandene Viskose durch Verspinnung in einem Fallbad koaguliert wird Diesem Spinnprozeß wird eine Nachbehandlung durch Verzug und Reckung der entstandenen Hohlmembran angeschlossen [DD-PS 131 941]

Das bisher bekannt gewordene Verfahren zur Herstellung der Hohlmembranen geht von einer Viskose mit relativ niedrigem DP der Cellulose und sehr niedriger Reife (kleine Hottenroth-Zahl) aus Solche abgereiften Viskosen fuhren durch ihre Neigung zur Koagulation zu Komplikationen im Spinnprozeß und damit zu in ihren Eigenschaften für Trennzwecke uneinheitlichen Hohlmembranen

Obgleich dieses Verfahren zu technisch brauchbaren Hohlmembranen fuhrt, hat es den Nachteil, daß die bisher erhaltenen Hohlmembranen aus Cellulose für die Ultrafiltration völlig unzureichende Trenneigenschaften aufweisen So zeigen sie ein relativ breites Spektrum der Verteilung hinsichtlich der Molmasse der abzutrennenden Substanzen, d h der Substanz, die die Membran gerade noch passiert

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, Hohlmembranen nach dem Viskosespinnverfahren mit guter Trennleistung herzustellen

Darlegung des Wesens der Erfindung — Aufgabe

Bisher war es nur möglich, die Herstellung von Hohlmembranen mit geringer Trennscharfe der Filtration und geringer Reproduzierbarkeit der Permeationseigenschaften zu realisieren

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung von Hohlmembranen zu entwickeln, bei dem durch die Verwendung von Viskose veränderter molekularer und/oder ubermolekularer Eigenschaften eine Hohlmembran mit hoher Trennscharfe erreicht werden soll — Merkmale der Erfindung

Es wurde gefunden, daß diese Aufgabe gelost werden kann, wenn von einer Viskose (alkalische Losung von Cellulosexanthogenat) mit einem durchschnittlichen Polymerisationsgrad (DP) der Cellulose großer als 325 und einer Viskosereife von großer als 10° Hottenroth ausgegangen wird Der hohe DP wird erreicht durch eine kurze Verweilzeit in der Vorreife, wobei sich der Ausgangspolymerisationsgrad der Alkalicellulose nur wenig vermindert Die dadurch erreichte Veränderung der Eigenschaften der Viskose bewirken bei einer Verspinnung in ein Fallbad, bestehend aus einer wäßrigen Elektrolytlosung, vorzugsweise Ammomumsulfat, eine vorteilhafte Veränderung der Morphologie der Hohlmembranen in dem Sinn, daß die Wandung der Hohlmembranen eine hohe Selektivität und hohe Wasserdurchlassigkeit bei großer Trennscharfe in den Prozessen der Ultrafiltration und Umkehrosmose aufweisen Durch Veränderung des Verzuges und Veränderung der

Trocknungsbedingungen ist es außerdem möglich, diese Trenneigenschaften der Hohlmembranen noch zu variieren So ist es z B möglich, die Selektivität für eine Substanz definierter Molmasse durch Verminderung des Verzuges zu erhöhen oder z B durch eine schonende Trocknung bei niedrigen Temperaturen im Unterdruckbereich eine Erhöhung der Filtratstromdichte zu erreichen

Anwendungsbeispiele Für die Herstellung der Hohlmembran wurde von einer Viskose ausgegangen, die erhalten wurde aus einem Zellstoff mit 96% a Cellulose Nach Alkalisierung und Vorreife der Alkalicellulose bei 20°C und 30 h betrug der Cellulose-DP 330 Die nach Xanthogenierung erhaltene Viskose enthielt 8,1 % Cellulose und 6,2% Natronlauge Versponnen wurde bei einer Hottenroth-Reife von 11 in ein Fallbad, bestehend aus 300 g Ammomumsulfat/I und 40 g Natriumsulfat/I bei 40°C Nachfolgend wurde in 110 g H2SO4/I zersetzt Die so hergestellten Hohlmembranen wiesen eine Wandstarke von 27 pm bei einem Innendurchmesser von 280 pm auf Die Selektivität betrug für ein Polyathylenglykol der Molmasse 930 38,1 %, für Molmasse 2250 84,9% und für Molmasse 4450 100% Das heißt, Substanzen mit einer Molmasse großer als 4450 wurden quantitativ zuruckgehalten Diese Molmasse hielten im Vergleich dazu Hohlmembranen nach dem Viskoseprozeß bekannter Art nur zu 90% und eine Hohlmembran aus Cuprophan nur zu 84% zurück Die Filtratstromdichte lag bei einem Transmembrandruck von 3 bar bei 4,1 l/m2h

Claims

-1- 200

Erfindungsanspruch:

Verfahren zur Herstellung von Hohlmembranen fur Trennzwecke der Ultrafiltration und Umkehrosmose durch Verspinnung von alkalischen Losungen des Cellulosexanthogenates, der sogenannten Viskose, in Elektrolyt-Fallbader, gekennzeichnet dadurch, daß die Viskose einen durchschnittlichen Polymerisationsgrad der Cellulose von großer 325 und einer Reife großer als 10° Hottenroth aufweist.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Hohlmembranen fur Stofftrennprozesse wie Umkehrosmose und Ultrafiltration

Charakteristik der bekannten technischen Losungen

Hohlmembranen aus Cellulose können nach einem Viskosespinnprozeß hergestellt werden, indem Cellulose zu Cellulosexanthogenat umgesetzt wird, dieses in Natronlauge gelost und die so entstandene Viskose durch Verspinnung in einem Fallbad koaguliert wird Diesem Spinnprozeß wird eine Nachbehandlung durch Verzug und Reckung der entstandenen Hohlmembran angeschlossen [DD-PS 131 941]

Das bisher bekannt gewordene Verfahren zur Herstellung der Hohlmembranen geht von einer Viskose mit relativ niedrigem DP der Cellulose und sehr niedriger Reife (kleine Hottenroth-Zahl) aus Solche abgereiften Viskosen fuhren durch ihre Neigung zur Koagulation zu Komplikationen im Spinnprozeß und damit zu in ihren Eigenschaften fur Trennzwecke uneinheitlichen Hohlmembranen

Obgleich dieses Verfahren zu technisch brauchbaren Hohlmembranen fuhrt, hat es den Nachteil, daß die bisher erhaltenen Hohlmembranen aus Cellulose fur die Ultrafiltration völlig unzureichende Trenneigenschaften aufweisen So zeigen sie ein relativ breites Spektrum der Verteilung hinsichtlich der Molmasse der abzutrennenden Substanzen, d h der Substanz, die die Membran gerade noch passiert

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, Hohlmembranen nach dem Viskosespinnverfahren mit guter Trennleistung herzustellen

Darlegung des Wesens der Erfindung

- Aufgabe

Bisher war es nur möglich, die Herstellung von Hohlmembranen mit geringer Trennscharfe der Filtration und geringer Reproduzierbarkeit der Permeationseigenschaften zu realisieren

Die Aufgabe der Erfindung besteht dann, ein Verfahren zur Herstellung von Hohlmembranen zu entwickeln, bei dem durch die Verwendung von Viskose veränderter molekularer und/oder ubermolekularer Eigenschaften eine Hohlmembran mit hoher Trennscharfe erreicht werden soll

— Merkmale der Erfindung

Es wurde gefunden, daß diese Aufgabe gelost werden kann, wenn von einer Viskose (alkalische Losung von Cellulosexanthogenat) mit einem durchschnittlichen Polymerisationsgrad (DP) der Cellulose großer als 325 und einer Viskosereife von großer als 10° Hottenroth ausgegangen wird Der hohe DP wird erreicht durch eine kurze Verweilzeit in der Vorreife, wobei sich der Ausgangspolymerisationsgrad der Alkalicellulose nur wenig vermindert Die dadurch erreichte Veränderung der Eigenschaften der Viskose bewirken bei einer Verspinnung in ein Fallbad, bestehend aus einer wäßrigen Elektrolytlosung, vorzugsweise Ammoniumsulfat, eine vorteilhafte Veränderung der Morphologie der Hohlmembranen in dem Sinn, daß die Wandung der Hohlmembranen eine hohe Selektivität und hohe Wasserdurchlassigkeit bei großer Trennscharfe in den Prozessen der Ultrafiltration und Umkehrosmose aufweisen Durch Veränderung des Verzuges und Veränderung der Trocknungsbedingungen ist es außerdem möglich, diese Trenneigenschaften der Hohlmembranen noch zu variieren So ist es ζ B möglich, die Selektivität fur eine Substanz definierter Molmasse durch Verminderung des Verzuges zu erhohen oder ζ Β durch eine schonende Trocknung bei niedrigen Temperaturen im Unterdruckbereich eine Erhöhung der Filtratstromdichte zu erreichen

Anwendungsbeispiele

Fur die Herstellung der Hohlmembran wurde von einer Viskose ausgegangen, die erhalten wurde aus einem Zellstoff mit 96% α Cellulose Nach Alkalisierung und Vorreife der Alkalicellulose bei 20°C und 30 h betrug der Cellulose-DP 330 Die nach Xanthogemerung erhaltene Viskose enthielt 8,1 % Cellulose und 6,2% Natronlauge Versponnen wurde bei einer Hottenroth-Reife von 11 in ein Fallbad, bestehend aus 300 g Ammoniumsulfat/I und 40 g Natnumsulfat/I bei 40⁰C Nachfolgend wurde in 110 g H₂SO₄/! zersetzt Die so hergestellten Hohlmembranen wiesen eine Wandstarke von 27 дт bei einem Innendurchmesser von 280 pm auf Die Selektivität betrug fur ein Polyathylenglykol der Molmasse 930 38,1 %, fur Molmasse 2250 84,9% und fur Molmasse 4450 100% Das heißt, Substanzen mit einer Molmasse großer als 4450 wurden quantitativ zurückgehalten Diese Molmasse hielten im Vergleich dazu Hohlmembranen nach dem Viskoseprozeß bekannter Art nur zu 90% und eine Hohlmembran aus Cuprophan nur zu 84% zurück Die Filtratstromdichte lag bei einem Transmembrandruck von 3 bar bei 4,1 l/m²h