DD272340A1 - EBENFLAECHIGE GROBPORIGE MEMBRANEN FROM ACRYLNITRILPOLYMERISATEN AND METHOD FOR THE PRODUCTION - Google Patents
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Abstract
Ebenflaechige grobporige Membranen aus Acrylnitrilpolymerisaten mit einheitlicher Porengroesse in der Oberflaechenschicht und einer offenporigen Struktur mit Porenoeffnungen von 10 bis 100 mm in der gegenueberliegenden Begrenzungsschicht. Die Membranen zeichnen sich durch eine scharfe Trenngrenze und hohe Durchflussleistungen aus und sind fuer die Mikrofiltration von Stoffen oder Partikeln aus Fluessigkeiten oder Gasen sowie als Traeger fuer Verbundmembranen geeignet. Das Verfahren zur Herstellung dieser Membranen beinhaltet die Koagulation eines Zweischichtfilmes, der aus der Loesung eines Acrylnitrilpolymerisats und der Loesung eines anderen, damit unvertraeglichen Polymers gebildet wird. Die Oberflaechenschicht der Polyacrylnitrilmembran wird vor oder nach deren Abtrennung von dem Zweischichtformkoerper einer Behandlung mit einem Niedertemperaturplasma bestimmter Energiedichte unterworfen.Flat-faced coarse-pore membranes made of acrylonitrile polymers with a uniform pore size in the surface layer and an open-pore structure with pore openings of 10 to 100 mm in the opposite boundary layer. The membranes are characterized by a sharp cut-off and high flow rates and are suitable for the microfiltration of substances or particles from liquids or gases as well as carriers for composite membranes. The process for making these membranes involves the coagulation of a bilayer film formed from the solution of an acrylonitrile polymer and the solution of another incompatible polymer. The surface layer of the polyacrylonitrile membrane is subjected to a certain energy density before or after its separation from the two-layer molding of a treatment with a low-temperature plasma.
Description
Di· Erfindung betriff» Membranen aus Acrylnltrllpolymerleeten und «In Verfahren tür Herstellung »< >ttM r r.tembnnen mh •charter Trenngrente und gi<= chzehkj hoher Permeatflußlelstung tür Abtrennung gelöster und/oder 1J. < poigierter 8toffe oder Partikel au· Flüssigkeiten oder Qaien.The invention relates to membranes made of acrylamide polymer ethers and to processes for the production of rubber. Separating gents and high permeation water solubles for the separation of dissolved and / or 1- g species from liquids or particles or Qaien.
bedeutsam, de sie «Ine schlrfere Trenngrenze und damit eine bessere Fraktionlerwirkung besitien. Besondere bei denSignificantly, they have a narrower cut-off and thus a better fractional effect. Special at the
eine Membran mit sehr einheitlichen und iahlrekhen Poren der effektiven Größenanordming wegen de· Trennvermögens und der eritelbsren Durchflußleistungen wünschenswert.a membrane with very uniform and elongated pores of the effective size arrangement desirable because of the separation capacity and the eritelbsren flow rates.
einem speiiellen Verf ehren mit wlBrigen Suspensionen von Zellfregmenten von Bakterien beschichtet werden (DO-AS 237 793,a specific method with aqueous suspensions of cell fragments of bacteria are coated (DO-AS 237 793,
sogenannten Kemspurfilter iuglnglkh geworden. Dabei wird dl· Foil· mit dem fokussieren Strahl einer energlerekhenso-called Kemspurfilter iuglnglkh become. In doing so, dl · Foil becomes energized with the focused beam
erfolgte Jedoch die Bildung einer sehr danner,, dichten Schkht mit selektiver Permeabilität unter gtekhteitlger Vernetzung derHowever, the formation of a very dense, selective permeable film with increased crosslinking occurred
DE-OS 2910413).DE-OS 2910413).
einheitlicher Porengröße in der Aktivschkht oder Verfahren zur Herstellung solcher Membranen wurden bisher nicht beschrieben.uniform pore size in the Aktivschkht or processes for the preparation of such membranes have not been described.
Ziel der Erfindung sind ebenfllchlge grobporige Membranen aus Acrylnitrilpotymei Isaten, die eine besondere morphologische Struktur eufweisen und dadurch günstige Trenneigenschaften bei gleichzeitig hoher Permeetflußl. Istung bedingen sowie ein Verfahren zur wirtschaftlichen, technisch einfachen Herstellung solcher Membranen aus Lösungen von Acrylnitrilporymerlsaten.The aim of the invention are ebenfllchlge coarse-pored membranes of Acrylnitrilpotymei Isaten, eufweisen a special morphological structure and thus favorable separation properties at the same time high Permeetflußl. Acting condition as well as a method for economical, technically simple production of such membranes from solutions of Acrylnitrilporymerlsaten.
-2- 272140-2- 272140
•iMr iokh«n morphologischen Membranstruktur, di· «In· dl· Trennlelitung beitlmmend· Ob«rf1lchen»ohkht mh Poran• In their morphological membrane structure, adding to the separation line
etiulrtur beinhaltet, wodurch glekhteltlg Mhr hoh· PHtratstromlelitungen der Membran «rrekht werden.This means that it is possible to stir up the membrane of the membrane with high speed.
und wlrtNhaftlkh·· Verfahren auf dar Bail· von Lösingen von Acrylnltrllpotymmn tu entwickeln.and to develop processes on the bail of acrylonitrile solutions.
aua Acrylnlultporymerlssten bestehen, «In Obar den geumtan Membrenquerschnltt kohlrantM Poraniyitam eufwelstn, ·Ιη· annlharnd einheitlich· Porengröße b«l einem mittleren Durchmeiier Im Bereich von 0,06 Ma 60pm, vonugiwelee 0.9 bis 6μ In der Oborfllchenschkht und eine weitgehend offenporig· Struktur In der gegenüberliegenden Begreniungsschkht mitOn the other hand, there is a uniform diameter of pore size b in a range of 0.06 Ma 60pm, from 0.9 to 6μ in the area of the surface and a largely open - pored structure the opposite boundary show with
(Energledkhte) von 330 bla 3300 W · · · cm'1 hergestellt, wobei die Membranen aue einem an akh bekennten(Energledkhte) of 330 bla 3300 W · cm cm 1 , whereby the membranes are confessed to akh
einer auf dl· Membran übertragenen Energie von 330 »>li 3300 W · β · cm*1 unterzogen.an energy transferred to dl · Membrane of 330 »> li 3300 W · β · cm * 1 subjected.
vceignet sind das Homopolymerisat und Copolymere dee Acrylnltrils mit bis tu 16Me.*% elnea oder mehrerer Comonomore,vceignet are the homopolymer and copolymers of the acrylonitrile with up to 16 Me. *% elnea or more comonomers,
v. 'tugsweiie (Meth)Acrylilureeetsr, Vlnylecetei, Vinylidenchlorid, Styrensulfonat, Allyl· oder Vlnykulfonet.v. (Meth) Acrylilureeetsr, Vlnylecetei, vinylidene chloride, styrene sulfonate, allyl or Vlnykulfonet.
aue diesem durch ein Fällmittel eusflllbere und tür Filmblldung geeigneten Polymere eingeteilt werden, soweit sie dieThese polymers are classified as suitable by a precipitating agent and suitable for film formation, as far as they are
an sich bekannt· Lösungsmittel oder deren Gemische verwendet werden können. Selbstverstlndllch darf daaknown per se · solvents or mixtures thereof can be used. Of course you may
darstellen und umgekehrt. Vonugswelse tlnd beide OieBlötungtmittel Identiich. Das voriugtwelse engewendeterepresent and vice versa. Vonugswelse and both OeBlötungtmittel Identiich. The voriugtwelse turned around
bekennter Wels· mittels elnus Ziehkastens, FilmglcQer, Rekels o.i. tu einem Film gewontchter Dick· auf einer QieQunterlege, wie t. B. Metall· oder Qletplatte, Metallband oder -trommel aufgetragen und nachfolgend auf gleiche Welse mit einem Film derconfessed catfish · by means of Elnus drawing box, FilmglcQer, Rekels o.i. on a QieQ underlay, such as t. As metal or Qletplatte, metal strip or drum and then applied to the same catfish with a film of
einer Hochfrequent von 27,12 MHt mit einer Oberlagerten Glekhspsnnung von 0 bla 2 kV, 0,1 mA regelbar, bei Raumtemperatur und einem Druck von etwa 1 Pa. AIa Inertes Trlgerges wird vonugswelse Argon eingesetzt. Im Gegenteil tu der Im Stand dera high frequency of 27,12 MHt with a superimposed level of 0 Bla 2 kV, 0.1 mA controllable, at room temperature and a pressure of about 1 Pa. Ala inert carrier is used by argon. On the contrary, in the state of
übertragenen Energie von 330 bla tu 3300W · a · cm*'Im inerten Medium In der Oberflächenschicht der Membran ein bemerkenswert einheitliches Porensystem erzeugt wird. Die mittleren Porenöffnungsdurchmesser liegen im Bereich von 0,08 bis 60um, vonugswelse 0,6 bis 6 Mm. Ce Durchmesser der jeweiligen Porenöffnungen welchen nur wenig vom mittlerentransferred energy of 330 bla tu 3300W · a · cm * 'In the inert medium In the surface layer of the membrane a remarkably uniform pore system is produced. The mean pore opening diameters are in the range of 0.08 to 60 μm, and in general 0.6 to 6 μm. Ce diameter of the respective pore openings which only slightly from the middle
3JOOW-S-Cm"1 führen dagegen tür teilweisen Zerstörung der Membran.3JOOW-S-Cm " 1 on the other hand lead to partial destruction of the membrane.
hinaua kann die Porositlt der M^.nbranen auch durch die Parameter der Bildung dea Zweischkhtformkörpers, InsbesondereIn addition, the porosity of nanotubes can also be determined by the parameters of the formation of the double-shelled body, in particular
durch dl· Kontentration der verwendeten Acrylnltrllpolymerleetlöeung und dee angewendet· Koagulationsmedium beeinfluß werden. Die·· Parameter können iur Inlelung einer |ewelle gani apeilfleeh abgeetuften Membrenmorphologle dem epetIeII vorgeiehenen Anwendungaiweck der Membran durch relativ wenig· V« auch· angepeOt werden. Dt· ao hergenellten Membranen iekhnen sich durch dl· In der trennaktiven Schicht an der Membranobenelte vorhandenen Poren annlhernd einheitlicher QrAB* au·. DI· PIg. 1 lelgt die Hlufigkeitavertellung einer unter den Im AusfOhrungsbeisplel 4 nlher beachrlebenen Bedingungen hergestellten Membran und veranechaullcht dl· ertlolte »ehr enge Porengrößenvertellung In der Oberfilchentchlcht der erflndungagemllUn Membranen. DI· Membranen betluen weiterhin «In· offenporig· Membranunteraelte mit einem mittleren Porenöffnungsdurchmeeser von > 10Mm, Die WaaMrdurchllaalgkeHen liegen oberhalb 10*1 m*1 h"\ InabMondere großer 101I m*1 h*1 bei einem PrO'riruck von 0,2MPa. 81· sind Inibesondere iur Mikrofiltration von gelösten oder dlaperglerten Stoffen oder Paitlkaln aua Flüssigkeiten oder Qaeen geeignet. DI· Membrenen alnd auch ala Träger Mr dl· Herstellung von Kompotltn» enen mit besondere günstigem Abströmverhalten elnaetibar. ' Dea In der vorliegenden Erfindung ueichrlebene Verfahren iur Heratellung von obenfllchlgem Membranen aua AcrylnltrilpotymerlNten Itt prinilplell auch auf ander· Polymere Obertregbar und eröffnet damit eine ellgeme<ne Möglichkeit tür Eneugung von Membranen mit einheitlicher Porengröße In der trennaktiven Schicht und einer offenporigen Membrenunterselte und den deraua resultierenden hohen Permeatflflmnby the concentration of the acrylic polymer solution used and the applied coagulation medium. The parameters can be brought into contact with the membrane membrane by a relatively small amount even in the course of a membrane morphology which has been measured by means of an auxiliary wave. The membranes produced in this way are characterized by the fact that, in the separation-active layer on the membrane above existing pores, almost uniform QrAB * is formed. DI · PIg. Fig. 1 shows the increase in volume of a membrane produced under conditions which are more suitable for use in the embodiment 4, and shows a very narrow pore size distribution in the upper part of the invention in the membranes of the invention. DI · membranes betluen continues "In open-pored · · Membranunteraelte with an average Porenöffnungsdurchmeeser of> 10mm, The WaaMrdurchllaalgkeHen are above 10 * 1 m * 1 h" \ InabMondere large 10 1 I m * 1 * 1 h at a PrO'riruck 0 2MPa. 81 are particularly suitable for the microfiltration of dissolved or dissolved substances or particles of liquids or acids. · Membranes and carriers of dl · Preparation of compo- nents with particular favorable effluent behavior Elaetibar. · Deactivated in the present invention The process of preparing top-filled membranes from acrylonitrile polymers is also prudently available on other polymers and thus opens up an opportunity for the development of membranes of uniform pore size in the release-active layer and an open-pore membrane-bottomed membrane and the resulting high permeate flux
Di· folgenden Beispiele tollen die Erfindung nlher erllutern. The following examples are intended to illustrate the invention in more detail.
MIttel· eine· Doppeltlehluisten·, dessen 8peltbrelten auf 0,2 biw. 0,4 mm eingestellt sind, werden eine 17me.-%lge, Celluloee-2 1/2-acetat (CA) enthaltende Lösung In Olmethylformsmld (DMF) ele Unterschicht und eine 20Ma.-% eines Acrylnltrllcopolymeriseu (11H Acrylsluremethylester Im Copolymer; M*„: 61000g mol"1) entheltende Lösung In DMF eis Oberschicht elnee Zwelschkhtfllms suf einer Olesplatte ausgeiogen. Der Zwelschichtfllm wird durch Eintauchen In Wasser bei Reumtemperetur koegullert, der entstendene Zwelschlchiformkörper von der Qlssplstte ebgelöst und bis tür Entfernung des restlichen DMF gewissen. Die Membren aus dem Acrylnltrilporymerlast wird durch elnfeches Abilehen von der CA-Membran getrennt, bei Reumtemperetur getrocknet und der Einwirkung elnee Hochfrequentgllmmentledungsplesmee unterschiedlicher Ene*gle und Einwirkungsdauer unter Verwendung der In Acts Polymerice 10 (1970), 8.720 ble 723 beschriebenen Apperetur unterworfen. Die Behandlungsbedingungen und die Elgenscheften der erhaltenen Membran sind in der Tebelle 1 lusammengefeßt. Die Oberschichten der behendelten Membranen weisen Poren mit ennlhernd einheitlichem Porendurchmesser und regelmlßlger Verteilung der Poren Ober die Membrsnoberfllche euf. Die Flg. ι ielgt die enge PorengröBenvertellung einer gemlß Beispiel 4 hergestellten Membren, Flg. 2 die resterelektronenmlkroskoplsche Aufnehme deren Oberseite.Medium · a · double-duo ·, whose 8peltbrelten on 0,2 biw. 0.4 mm, a solution containing 17% by weight Celluloee 2 1/2 acetate (CA) is dissolved in an olmethylformamide (DMF) sublayer and a 20% by weight of an acrylamide copolymer (11H acrylic methyl ester in copolymer; * ": 61000g mol" 1 ) Dissolving solution In DMF ice-layer, dilute a plate of Zwelschkhtfllms on an Oles plate.The Zwelschichtfllm is coagulated by immersion in water at Reumtemperetur, the Entstendene Zwelschlchiformkörper of the Qlssplstte dissolved and up to the removal of the remaining DMF certain The Membren from the acrylonitrile polymer load is separated from the CA membrane by light stripping, dried at re-tempering temperature, and subjected to a high-frequency enthalpy reaction of different amounts and duration using the apparatus described in Acts Polymerice 10 (1970), 8,720 ble 723 Elgenscheften the membrane obtained are summarized in Tebelle 1 The topsheets of the conditioned membranes have pores of almost uniform pore diameter and regular distribution of pores above the membrane surfaces. The Flg. The narrow pore size distribution of a membrane produced according to Example 4, FIG. 2 the rest electron microsphere pick up their top.
Tebelle 1Tebelle 1
* Membranen telgen schon ohne Druckbeaufschlagung einen hohen Durchfluß, dessen Wert vom hyroststischen Druck Ober der Membren ebhlnglg istDiaphragms produce a high flow rate even without pressurization, the value of which is above the value of the hyrostatic pressure
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