DE102019210887A1 - Membrane for ultrafiltration and / or microfiltration - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Membran, umfassend Partikel, wobei die Membran auf einem Polymer basiert, wobei die Partikel eine mittlere Partikelgröße d50im Bereich von 100 nm bis 10 mm aufweisen, und wobei die Partikel durch das Polymer der Membran an und/oder auf der Oberfläche der Membran befestigt sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Membran, umfassend Partikel und die Verwendung einer Membran, umfassend Partikel zur Filtration von Flüssigkeiten.The present invention relates to a membrane comprising particles, the membrane being based on a polymer, the particles having an average particle size d50 in the range from 100 nm to 10 mm, and the particles being carried by the polymer of the membrane on and / or on the surface attached to the membrane. The invention also relates to a method for producing a membrane comprising particles and the use of a membrane comprising particles for the filtration of liquids.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Membran, umfassend Partikel, ein Verfahren zur Herstellung einer Membran, umfassend Partikel und die Verwendung einer Membran, umfassend Partikel zur Filtration von Flüssigkeiten.The present invention relates to a membrane comprising particles, a method for producing a membrane comprising particles, and the use of a membrane comprising particles for the filtration of liquids.
Bekannte Membranen werden unter anderem für die Trennung von fest/flüssig-Mischungen bzw. für die Reinigung von Flüssigkeiten in der chemischen und pharmazeutischen Industrie, der Lebensmittelindustrie, Getränkeindustrie, der Elektroindustrie oder in der Trinkwasseraufbereitung eingesetzt. Dabei können die gängigen Membrantrennverfahren basierend auf der Porengröße der eingesetzten Membran in Mikrofiltration, Ultrafiltration, Nanofiltration und Umkehrosmose eingeteilt werden.Known membranes are used, among other things, for the separation of solid / liquid mixtures or for the cleaning of liquids in the chemical and pharmaceutical industry, the food industry, beverage industry, the electrical industry or in drinking water treatment. The common membrane separation processes can be divided into microfiltration, ultrafiltration, nanofiltration and reverse osmosis based on the pore size of the membrane used.
Bei der Ultra- und Mikrofiltration handelt es sich um physikalisch, mechanische Membrantrennverfahren. Beide Verfahren trennen nach dem Prinzip des mechanischen Größenausschlusses. Neben der eingesetzten Membran basiert das Trennungsprinzip auf einem Differenzdruck zwischen Zulauf und Ablauf der Membran. Dabei hält die Membran die in der zu filtrierenden Flüssigkeit enthaltenden Inhaltsstoffe, die größer als die Membranporen sind, zurück. Bei der Ultra-und Mikrofiltration wird die Membran in der Regel tangential überströmt; ein Verfahren, das auch als Querstromfiltration bekannt ist. Die dabei wirkenden, tangentialen Schwerkräfte sollen idealerweise eine Filterkuchenausbildung auf der Membranoberfläche verhindern bzw. verringern.Ultra- and microfiltration are physical, mechanical membrane separation processes. Both processes separate according to the principle of mechanical size exclusion. In addition to the membrane used, the separation principle is based on a differential pressure between the inlet and outlet of the membrane. The membrane holds back the ingredients contained in the liquid to be filtered, which are larger than the membrane pores. In the case of ultra and microfiltration, the membrane is generally flowed over tangentially; a process also known as cross-flow filtration. The tangential gravitational forces acting here should ideally prevent or reduce the formation of filter cake on the membrane surface.
Oft wird jedoch mit fortlaufender Filtration beobachtet, dass die Durchflussrate durch die Membran bei konstantem Differenzdruck kleiner wird bzw. höhere Differenzdrücke für eine gleich bleibende Durchflussrate benötigt werden. Diese Beobachtung ist in der Regel die Folge einer Konzentration der zu filtrierenden Stoffe auf bzw. in der Nähe der Membranoberfläche. Dies resultiert in vielen Systemen in der Ausbildung eines Films auf der Membranoberfläche. Dieses Phänomen wird allgemein als Fouling bezeichnet. Als Biofouling wird ein Phänomen beschrieben, bei dem die Abnahme des Wirkungsgrades der Membran auf einen Bewuchs der Membranoberfläche mit Mikroorganismen zurückgeführt wird. Beide Prozesse können auch gleichzeitig ablaufen und/oder sich gegenseitig verstärken. Die Anfälligkeit einer Membran für Fouling kann mit der Zeit (T80) beschrieben werden, nach der die Durchflussrate nur noch 80% des Ausgangswertes bei konstantem Differenzdruck besitzt. Je länger der Zeitraum T80 einer Membran ist, desto weniger anfällig ist die Membran für Fouling und/oder Biofouling und desto wirtschaftlicher lässt sie sich betreiben.However, as the filtration continues, it is often observed that the flow rate through the membrane becomes smaller at a constant differential pressure or higher differential pressures are required for a constant flow rate. This observation is usually the result of a concentration of the substances to be filtered on or near the membrane surface. In many systems this results in the formation of a film on the membrane surface. This phenomenon is commonly referred to as fouling. Biofouling is a phenomenon in which the decrease in the efficiency of the membrane is attributed to the growth of microorganisms on the membrane surface. Both processes can also take place at the same time and / or reinforce one another. The susceptibility of a membrane to fouling can be described by the time (T 80 ) after which the flow rate is only 80% of the initial value at constant differential pressure. The longer the T 80 period of a membrane, the less susceptible the membrane is to fouling and / or biofouling and the more economically it can be operated.
Um dem Fouling und/oder Biofouling von Membranen entgegenzuwirken, werden im Stand der Technik unter anderem sog. Rückspülungen entgegen der normalen Flussrichtung durchgeführt. Dies soll verstopfte Poren der Membran wieder befreien und dabei helfen etwaige Ablagerungen auf der Membranoberfläche zu entfernen. In der Praxis lassen sich jedoch in der Regel nicht alle verstopften Poren durch eine Rückspülung befreien, so dass sich die Durchflüsse nach jeder Rückspülung sukzessiv verringern (sog. Memory-Effekt). Das kann dazu führen, dass eine Membran letztendlich zu geringe Durchflussraten aufweist, um wirtschaftlich betrieben werden zu können. In diesem Fall ist ein Austausch der Membran meist unvermeidbar, wodurch hohe Kosten anfallen können.In order to counteract the fouling and / or biofouling of membranes, among other things, so-called backwashes are carried out in the prior art against the normal flow direction. This is supposed to free clogged pores of the membrane and help to remove any deposits on the membrane surface. In practice, however, not all clogged pores can usually be cleared by backwashing, so that the flow rates are successively reduced after each backwashing (so-called memory effect). This can mean that a membrane ultimately has too low flow rates to be able to be operated economically. In this case, replacing the membrane is usually unavoidable, which can result in high costs.
Im Stand der Technik sind verschiedene Verfahren bekannt, die auf eine Verringerung des Foulings und/oder Biofoulings an der Membranoberfläche gerichtet sind.Various methods are known in the prior art which are aimed at reducing fouling and / or biofouling on the membrane surface.
Aus
Andere Lösungen des Standes der Technik betreffen die Modifikation der Oberfläche von Membranen durch physikalische oder chemische Methoden. Solche zusätzlichen Modifikationen der Membranoberfläche stellen meist einen weiteren und aufwendigen Arbeitsschritt dar, der in der Regel an jedes Membranmaterial neu angepasst werden muss.Other prior art solutions relate to the modification of the surface of membranes by physical or chemical methods. Such additional modifications of the membrane surface usually represent a further and complex work step, which as a rule has to be newly adapted to each membrane material.
Aus
Ausgehend vom Stand der Technik besteht weiterhin Bedarf an einer verbesserten Membran zur Ultra- und/oder Mikrofiltration. Insbesondere besteht Bedarf an einer Membran, die im Betrieb nicht verschmutzt bzw. nicht Fouling und/oder Biofouling unterliegt.Based on the prior art, there is still a need for an improved membrane for ultrafiltration and / or microfiltration. In particular, there is a need for a membrane that does not become soiled or is not subject to fouling and / or biofouling during operation.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Membran zur Ultra- und/oder Mikrofiltration bereitzustellen, die eine verbesserte Oberflächenstruktur aufweist. Die Verbesserung soll insbesondere darin bestehen, dass die Oberfläche der Membran im laufenden Betrieb nicht zum Verschmutzen bzw. nicht zu Fouling und/oder Biofouling neigt. Außerdem sollte die Membran mechanisch stabil, flexibel und lösemittelstabil sein. Des Weiteren sollte die Membran im laufenden Betrieb wenig oder bestenfalls keinen Verschleiß aufweisen, z.B. in Form von Abnutzung einer spezifischen Oberflächenstruktur der Membran. Ferner soll die Membran in einem möglichst einfachen Verfahren mit vergleichsweise wenigen Arbeitsschritten herstellbar sein. Dabei soll das Herstellungsverfahren nicht auf bestimmte Membranmaterialien beschränkt, sondern flexibel auf verschiedene Ausgangsstoffe anpassbar sein.The object of the present invention is to provide a membrane for ultrafiltration and / or microfiltration which has an improved surface structure. The improvement should in particular consist in the fact that the surface of the membrane does not tend to become soiled or not to fouling and / or biofouling during operation. In addition, the membrane should be mechanically stable, flexible and solvent-stable. Furthermore, the membrane should show little or at best no wear during operation, e.g. in the form of wear on a specific surface structure of the membrane. Furthermore, it should be possible to manufacture the membrane in a method that is as simple as possible and with comparatively few work steps. The manufacturing process should not be limited to specific membrane materials, but should be flexibly adaptable to different starting materials.
Eine oder mehrere der vorangegangen Aufgaben wird durch die Membran zur Ultra-und/oder Mikrofiltration gemäß Anspruch 1, dem Verfahren zur Herstellung einer Membran zur Ultra- oder Mikrofiltration gemäß Anspruch 8 sowie der Verwendung einer Membran zur Ultra- oder Mikrofiltration gemäß Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unter anderem durch die abhängigen Patentansprüche bestimmt.One or more of the preceding objects is achieved by the membrane for ultra- and / or microfiltration according to claim 1, the method for producing a membrane for ultra- or microfiltration according to claim 8 and the use of a membrane for ultra- or microfiltration according to claim 10. Advantageous embodiments of the present invention are determined inter alia by the dependent patent claims.
Die erfindungsgemäße MembranThe membrane according to the invention
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Membran zur Ultra- und/oder Mikrofiltration, umfassend Partikel, wobei die Partikel eine mittlere Partikelgröße d50 im Bereich von 100 nm bis 10 mm aufweisen, und wobei die Partikel durch das Polymer der Membran an und/oder auf der Oberfläche der Membran befestigt sind.One aspect of the present invention relates to a membrane for ultrafiltration and / or microfiltration, comprising particles, the particles having an average particle size d 50 in the range from 100 nm to 10 mm, and the particles being attached to and / or by the polymer of the membrane are attached to the surface of the membrane.
Die Membran zur Ultra- und/oder Mikrofiltration gemäß der vorliegenden Erfindung ist unter anderem weniger anfällig für Fouling und/oder Biofouling. Dadurch lässt sich die Membran länger effizient betreiben als herkömmliche Membranen, bevor die Reinigung der Membran oder ein Austausch der Membran notwendig wird. Daher kann die erfindungsgemäße Membran wirtschaftlicher betrieben werden als bereits bekannte Membranen. Ferner haben die Erfinder festgestellt, dass die Befestigung der Partikel an und/oder auf der Oberfläche der Membran durch das Membranmaterial eine besonders wirkungsvolle Art zum Anbringen der Partikel auf der Membran darstellt. Durch diese besondere Art der Befestigung nutzt sich die erfindungsgemäße Membran weniger schnell ab, was zu zusätzlichen wirtschaftlichen Vorteilen führt. Außerdem kann die erfindungsgemäße Membran durch ein vergleichsweise einfaches Verfahren hergestellt werden mit bereits bekannten Vorrichtungen.The membrane for ultrafiltration and / or microfiltration according to the present invention is, inter alia, less susceptible to fouling and / or biofouling. This means that the membrane can be operated efficiently for longer than conventional membranes before it becomes necessary to clean the membrane or replace the membrane. Therefore, the membrane according to the invention can be operated more economically than already known membranes. Furthermore, the inventors have found that the attachment of the particles to and / or on the surface of the membrane by the membrane material is a particularly effective way of attaching the particles to the membrane. As a result of this special type of fastening, the membrane according to the invention wears out less quickly, which leads to additional economic advantages. In addition, the membrane according to the invention can be produced by a comparatively simple method using devices that are already known.
Die erfindungsgemäße Membran ist zur Ultrafiltration und/oder zur Mikrofiltration geeignet. Mikrofiltrationsverfahren sowie Ultrafiltrationsverfahren sind dem Fachmann prinzipiell bekannt. Gemäß einer Ausführungsform ist die Membran zur Ultrafiltration geeignet. Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die Membran zur Mikrofiltration geeignet. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Membran zur Ultrafiltration und zur Mikrofiltration geeignet.The membrane according to the invention is suitable for ultrafiltration and / or for microfiltration. Microfiltration processes and ultrafiltration processes are known in principle to the person skilled in the art. According to one embodiment, the membrane is suitable for ultrafiltration. According to another embodiment, the membrane is suitable for microfiltration. According to a further embodiment, the membrane is suitable for ultrafiltration and microfiltration.
Die erfindungsgemäße Membran kann Poren mit einem mittleren Porendurchmesser im Bereich von 2 nm bis 10 µm aufweisen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Membran Poren mit einem mittleren Porendurchmesser im Bereich von 2 bis 100 nm, bevorzugter von 10 bis 50 nm, und am bevorzugtesten von 15 bis 30 nm, auf. Die Membran gemäß der vorliegenden Erfindung kann jedoch auch Poren mit einem mittleren Porendurchmesser im Bereich von 100 nm bis 10 µm, bevorzugt von 500 nm bis 10 µm, aufweisen. Der Fachmann kann geeignete Mittel auswählen, um den mittleren Porendurchmesser der Membran zu bestimmen. Hierfür eignet sich unter anderem Rasterelektronenmikroskopie oder die Verwendung eines Porometers, wie zum Beispiel eines Porometer Porolux® 500. Der mittlere Porendurchmesser der Membran kann zum Beispiel mit einem Porometer gemessen werden, welches zunächst den Blasenpunkt beim ersten messbaren Fluss angibt. Der Blasenpunkt entspricht dem größten Porendurchmesser der Membran. Der mittlere Porendurchmesser ist der Porendurchmesser bei 50% des Gesamtflusses.The membrane according to the invention can have pores with an average pore diameter in the range from 2 nm to 10 μm. According to a preferred embodiment of the present invention, the membrane has pores with an average pore diameter in the range from 2 to 100 nm, more preferably from 10 to 50 nm, and most preferably from 15 to 30 nm. However, the membrane according to the present invention can also have pores with an average pore diameter in the range from 100 nm to 10 μm, preferably from 500 nm to 10 μm. The person skilled in the art can select suitable means to determine the mean pore diameter of the membrane. Scanning electron microscopy or the use of a porometer, such as a Porolux® 500 Porometer, are suitable for this. The mean pore diameter of the membrane can be measured, for example, with a porometer, which initially indicates the bubble point at the first measurable flow. The bubble point corresponds to the largest pore diameter of the membrane. The mean pore diameter is the pore diameter at 50% of the total flow.
Die erfindungsgemäße Membran, welche Partikel an und/oder auf ihrer Oberfläche umfasst, basiert auf einem Polymer. Der Ausdruck „basiert“ bedeutet im Sinne dieser Erfindung, dass die Membran zumindest zu 50 Gew.-%, bevorzugt zu 75 Gew.-%, bevorzugter zumindest 90 Gew.-%, noch bevorzugter zumindest 95 Gew.-%, und am bevorzugtesten zu mindestens 98 Gew.-% aus einem Polymermaterial besteht, basierend auf dem Gesamtgewicht der Membranmaterialien ohne die Partikel.The membrane according to the invention, which comprises particles on and / or on its surface, is based on a polymer. In the context of this invention, the term “based” means that the membrane is at least 50% by weight, preferably 75% by weight, more preferably at least 90% by weight, even more preferably at least 95% by weight, and most preferably consists of at least 98% by weight of a polymer material, based on the total weight of the membrane materials excluding the particles.
Das Polymer ist nicht weiter beschränkt, ist aber bevorzugt ein synthetisches Polymer. Zum Beispiel eignen sich prinzipiell alle Polymere, die als Ausgangsstoff zur Herstellung einer Membran mittels Phaseninversion verwendbar sind. Gemäß einer Ausführungsform basiert die Membran auf einem Polymer, welches als Ausgangsstoff zur Herstellung einer Membran mittels Phaseninversion, bevorzugt isothermer Phaseninversion, verwendbar ist. Im Allgemeinen sind Phaseninversions-Prozesse dem Fachmann bekannt. Der Phaseninversions-Prozess besteht in der Herbeiführung einer Phasentrennung in einer ursprünglich homogenen Polymerlösung durch Temperaturwechsel (thermisch induzierte Phasenseparation) oder durch in Kontakt bringen mit einem Nichtlösemittel in flüssiger oder Dampfphase (isotherme Phaseninversion). Bevorzugt ist die isotherme Phaseninversion.The polymer is not limited further, but is preferably a synthetic polymer. For example, in principle all polymers are suitable that can be used as starting material for the production of a membrane by means of phase inversion. According to one embodiment, the membrane is based on a polymer which can be used as a starting material for producing a membrane by means of phase inversion, preferably isothermal phase inversion. In general, phase inversion processes are known to those skilled in the art. The phase inversion process consists in bringing about a phase separation in an originally homogeneous polymer solution by changing temperatures (thermally induced phase separation) or by bringing it into contact with a non-solvent in the liquid or vapor phase (isothermal phase inversion). Isothermal phase inversion is preferred.
Das Polymer der Membran kann ein Polymer oder mehrere verschiedene Polymere umfassen. Das Polymer kann zum Beispiel ein oder mehrere Homopolymere und/oder ein oder mehrere Copolymere umfassen. Das Polymer kann gegebenenfalls funktionalisiert und/oder vernetzt vorliegen. Außerdem kann das Polymer gängige Hilfsmittel und/oder Additive umfassen. In einer bevorzugten Ausführungsform basiert die Membran auf einem Polymer, welches ein Polysulfon, ein Polyethersulfon, ein Polyvinylidenfluorid, eine Cellulose, ein Polyamid, ein Polyacrylnitril, ein Polyimid oder Mischungen davon umfasst.The polymer of the membrane can comprise one polymer or several different polymers. The polymer can, for example, comprise one or more homopolymers and / or one or more copolymers. The polymer can optionally be functionalized and / or crosslinked. In addition, the polymer can comprise common auxiliaries and / or additives. In a preferred embodiment, the membrane is based on a polymer which comprises a polysulfone, a polyether sulfone, a polyvinylidene fluoride, a cellulose, a polyamide, a polyacrylonitrile, a polyimide or mixtures thereof.
In einer bevorzugteren Ausführungsform umfasst das Polymer ein Polyacrylnitril, und bevorzugt besteht das Polymer aus einem Polyacrylnitril. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform basiert die Membran auf einem Polymer umfassend, bevorzugt bestehend aus, ein Acrylnitril-Copolymer, bevorzugter ein Acrylnitril-Methacrylat-Natriummethallylsulfonat-Copolymer. Ein geeignetes Acrylnitril-Copolymer ist zum Beispiel ein Copolymer bestehend aus 80 bis 95 Mol-% Acrylnitril-Einheiten, 4 bis 15 Mol-% Methacrylat-Einheiten und 0,1 bis 4 Mol-% Natriummethallylsulfonat-Einheiten.In a more preferred embodiment, the polymer comprises a polyacrylonitrile, and preferably the polymer consists of a polyacrylonitrile. According to a preferred embodiment, the membrane is based on a polymer comprising, preferably consisting of, an acrylonitrile copolymer, more preferably an acrylonitrile-methacrylate-sodium methallylsulphonate copolymer. A suitable acrylonitrile copolymer is, for example, a copolymer consisting of 80 to 95 mol% acrylonitrile units, 4 to 15 mol% methacrylate units and 0.1 to 4 mol% sodium methallylsulfonate units.
Zusätzlich kann das Polymer der Membran einen Vernetzer umfassen. Ein „Vernetzer“ im Sinne dieser Erfindung ist eine Verbindung, die dazu geeignet ist, Moleküle eines oder mehrerer verschiedener Polymere zu verbinden. Ein geeigneter Vernetzer ist zum Beispiel ein aminogruppenhaltiges Polymer. Bevorzugt ist das aminogruppenhaltige Polymer ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyethyleniminen (PEI), Polyvinylamin, Polyallylamin, und Mischungen davon. Am bevorzugtesten umfasst das synthetische Polymer ein Polyethylenimin als Vernetzer.In addition, the polymer of the membrane can comprise a crosslinker. A “crosslinker” in the context of this invention is a compound that is suitable for connecting molecules of one or more different polymers. A suitable crosslinker is, for example, a polymer containing amino groups. The polymer containing amino groups is preferably selected from the group consisting of polyethyleneimines (PEI), polyvinylamine, polyallylamine, and mixtures thereof. Most preferably the synthetic polymer comprises a polyethyleneimine as a crosslinker.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform basiert die Membran auf einem Polymer umfassend ein Polyacrylnitril, bevorzugt ein Acrylnitril-Copolymer, welches mittels eines Vernetzers, bevorzugt Polyethylenimin, vernetzt ist.According to a preferred embodiment, the membrane is based on a polymer comprising a polyacrylonitrile, preferably an acrylonitrile copolymer, which is crosslinked by means of a crosslinker, preferably polyethyleneimine.
Gemäß einer anderen Ausführungsform basiert die Membran auf einem Polymer, welches erhältlich ist durch die Reaktion eines oder mehrerer Polymere mit einem Vernetzer. Zum Beispiel kann die Membran auf einem Polymer basieren, welches erhältlich ist durch die Reaktion eines oder mehrerer Polymere, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polysulfonen, Polyethersulfonen, Polyvinylidenfluoriden, Cellulose, Polyamide, Polyacrylnitrile, Polyimide und Mischungen davon, mit einem Vernetzer.According to another embodiment, the membrane is based on a polymer which can be obtained by reacting one or more polymers with a crosslinker. For example, the membrane can be based on a polymer which is obtainable by reacting one or more polymers selected from the group consisting of polysulfones, polyether sulfones, polyvinylidene fluorides, cellulose, polyamides, polyacrylonitriles, polyimides and mixtures thereof with a crosslinker.
Bevorzugt basiert die Membran auf einem Polymer erhältlich durch die Reaktion eines Polyacrylnitrils, bevorzugt eines Acrylnitril-Copolymers, mit einem Polyethylenimin. Das Polyethylenimin kann in einer Menge von 5 bis 15 Gew.-% eingesetzt werden, basierend auf dem Gewicht des Polyacrylnitrils.The membrane is preferably based on a polymer obtainable by the reaction of a polyacrylonitrile, preferably an acrylonitrile copolymer, with a polyethyleneimine. The polyethyleneimine can be used in an amount of 5 to 15 weight percent based on the weight of the polyacrylonitrile.
Erfindungsgemäß umfasst die Membran Partikel, die eine mittlere Partikelgröße d50 im Bereich von 100 nm bis 10 mm aufweisen, und die durch das Polymer der Membran an und/oder auf der Oberfläche der Membran befestigt sind. Der Ausdruck „an und/oder auf der Oberfläche“ ist dabei so zu verstehen, dass die Partikel unterschiedlich tief in der Membran befestigt sein können. Zum Beispiel kann ein Teil der Partikel nur teilweise aus der Membran herausragen, während ein anderer Teil der Partikel fast vollständig aus der Membran herausragt.According to the invention, the membrane comprises particles which have an average particle size d 50 in the range from 100 nm to 10 mm and which are attached to and / or on the surface of the membrane by the polymer of the membrane. The expression “on and / or on the surface” should be understood to mean that the particles can be attached to the membrane at different depths. For example, some of the particles can only partially protrude from the membrane, while another part of the particles protrudes almost completely from the membrane.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Membran Partikel auf, die zu 2 bis 90%, bevorzugt zu 5 bis 75%, bevorzugter zu 5 bis 50%, noch bevorzugter zu 7,5 bis 30% ihres Volumens in der Membran befestigt sind. Ja nach mittlerer Partikelgröße der Partikel kann dies per Lichtmikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie oder Transmissionselektronenmikroskopie bestimmt werden. Der Fachmann wählt die geeignete Messmethode aus.According to one embodiment, the membrane has particles which are attached to 2 to 90%, preferably 5 to 75%, more preferably 5 to 50%, even more preferably 7.5 to 30% of their volume in the membrane. Depending on the mean particle size of the particles, this can be determined by light microscopy, scanning electron microscopy or transmission electron microscopy. The person skilled in the art selects the appropriate measurement method.
Der Ausdruck „durch das Polymer der Membran“ bedeutet, dass die Partikel durch ihre Verbindung mit dem Polymer der Membran befestigt sind, ohne das ein zusätzliches Befestigungsmittel eingesetzt werden muss. Gemäß einer Ausführungsform sind die Partikel durch das Polymer der Membran an und/oder auf der Oberfläche der Membran ohne ein zusätzliches Befestigungsmittel befestigt. Gemäß einer Ausführungsform sind die Partikel unmittelbar durch das Polymer der Membran an und/oder auf der Oberfläche der Membran befestigt. Der Ausdruck „unmittelbar“ an und/oder auf der Oberfläche ist dabei so zu verstehen, dass die Partikel durch das Polymer der Membran, an der Membran befestigt werden, ohne dass ein weiteres Befestigungsmittel zum Einsatz kommen muss.The expression “by the polymer of the membrane” means that the particles are attached by their connection with the polymer of the membrane without the need for an additional fastening means. According to one embodiment, the particles are through the polymer of the membrane attached to and / or on the surface of the membrane without an additional fastening means. According to one embodiment, the particles are attached directly to and / or on the surface of the membrane by the polymer of the membrane. The expression “directly” on and / or on the surface is to be understood to mean that the particles are attached to the membrane by the polymer of the membrane without any further fastening means having to be used.
Die Partikel weisen eine mittlere Partikelgröße d50 im Bereich von 100 nm bis 10 mm auf. Die mittlere Partikelgröße d50 wird mittels Laserdiffraktometrie bestimmt. Dabei bezieht sich die mittlere Partikelgröße auf die volumenbasierte mittlere Partikelgröße. Ein geeignetes Gerät zur Bestimmung der mittleren Partikelgröße d50 ist zum Beispiel ein Malvern Mastersizer 2000 oder 3000 Laser Diffraction System von Malvern Panalytical. „d50“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass 50 % der Teilchen, basierend auf dem Volumen, einen Durchmesser aufweisen, der kleiner ist als der angegebene Wert. Die bei der Messung mittels Laserdiffraktometer erhaltenen Rohdaten werden mithilfe der Mie-Theorie analysiert. Die Partikelgröße von Partikel mit einer mittleren Partikelgröße d50 von >3,5 mm können auch mittels Siebanalyse oder Sedimentation bestimmt werden.The particles have an average particle size d 50 in the range from 100 nm to 10 mm. The mean particle size d 50 is determined by means of laser diffractometry. The mean particle size relates to the volume-based mean particle size. A suitable device for determining the mean particle size d 50 is, for example, a Malvern Mastersizer 2000 or 3000 Laser Diffraction System from Malvern Panalytical. In this context, “d 50 ” means that 50% of the particles, based on volume, have a diameter that is smaller than the specified value. The raw data obtained when measuring with a laser diffractometer is analyzed using Mie theory. The particle size of particles with a mean particle size d 50 of> 3.5 mm can also be determined by means of sieve analysis or sedimentation.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Partikel eine mittlere Partikelgröße d50 im Bereich von 1 µm bis 2 mm, bevorzugter im Bereich von 50 µm bis 1 mm, und noch bevorzugter im Bereich von 100 µm bis 800 µm, auf. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Partikel Mikropartikel, d.h. Partikel mit einer mittlere Partikelgröße d50 im Bereich von 1 bis 1000 µm.In a preferred embodiment, the particles have an average particle size d 50 in the range from 1 μm to 2 mm, more preferably in the range from 50 μm to 1 mm, and even more preferably in the range from 100 μm to 800 μm. In a further preferred embodiment, the particles are microparticles, ie particles with an average particle size d 50 in the range from 1 to 1000 μm.
Die erfindungsgemäße Membran kann auf ihrer Oberfläche die Partikel in einem bestimmten Anteil aufweisen. Gemäß einer Ausführungsform weist die Membran auf 1 bis 90%, bevorzugt 2 bis 80%, bevorzugter 5 bis 60%, noch bevorzugter 10 bis 30%, der Oberfläche der Membran Partikel auf. Der Anteil der Partikel auf der Oberfläche der erfindungsgemäßen Membran kann dadurch bestimmt werden, dass die Fläche der Projektion der Partikel durch die Gesamtoberfläche der erfindungsgemäßen Membran geteilt wird. Die Fläche der Projektion der Partikel kann zum Beispiel durch Lichtmikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie oder Transmissionselektronenmikroskopie in Kombination mit einem geeigneten Bildanalyseprogramm bestimmt werden. Der Fachmann wird hierbei je nach mittlerer Partikelgröße die geeignete Messmethode und das entsprechende Bildanalyseprogramm auswählen.The membrane according to the invention can have the particles in a certain proportion on its surface. According to one embodiment, the membrane has particles on 1 to 90%, preferably 2 to 80%, more preferably 5 to 60%, even more preferably 10 to 30%, of the surface of the membrane. The proportion of particles on the surface of the membrane according to the invention can be determined by dividing the area of the projection of the particles by the total surface of the membrane according to the invention. The area of the projection of the particles can be determined, for example, by light microscopy, scanning electron microscopy or transmission electron microscopy in combination with a suitable image analysis program. The person skilled in the art will select the suitable measurement method and the corresponding image analysis program depending on the mean particle size.
Die Partikel sind nicht auf besondere Partikel beschränkt, so lange sie sich für den Herstellungsprozess der erfinderischen Membran eignen. Prinzipiell können die Partikel aus einer einzelnen Komponente bestehen oder aus mehreren verschiedenen Komponenten.The particles are not limited to particular particles as long as they are suitable for the manufacturing process of the inventive membrane. In principle, the particles can consist of a single component or of several different components.
Außerdem können die Partikel mit funktionellen Eigenschaften ausgestattet werden, wie zum Beispiel bioziden Eigenschaften. In diesem Fall spricht man auch von „aktiven“ Partikeln, was bedeutet, dass die Partikel zusätzlich zu ihrer äußeren Form noch auf eine weitere Weise auf ihre Umgebung einwirken. Allerdings ist es genauso möglich, dass die Partikel nicht mit einer weiteren funktionellen Eigenschaft ausgestattet sind. In diesem Fall spricht man von „passiven“ Partikeln, was bedeutet, dass die Partikel nur durch ihre äußere Form auf ihre Umgebung einwirken. Gemäß einer Ausführungsform sind die Partikel funktionalisierte Partikel, zum Beispiel biozide Partikel. Gemäß einer anderen Ausführungsform sind die Partikel nicht funktionalisierte Partikel. Die Partikel der erfindungsgemäßen Membran können durch ihre äußere Form auf ihre Umgebung einwirken, in dem sie zum Beispiel während eines Filtrationsprozesses Strömungswirbel erzeugen. Funktionalisierte Partikel, wie zum Beispiel biozide Partikel, der erfindungsgemäßen Membran können zusätzlich auf ihre Umgebung einwirken, in dem sie zum Beispiel während eines Filtrationsprozesses gegen Mikroorganismen wirken.In addition, the particles can be equipped with functional properties, such as biocidal properties. In this case, one speaks of “active” particles, which means that the particles have an additional effect on their environment in addition to their external shape. However, it is just as possible that the particles are not endowed with a further functional property. In this case, one speaks of “passive” particles, which means that the particles only affect their surroundings through their external shape. According to one embodiment, the particles are functionalized particles, for example biocidal particles. According to another embodiment, the particles are non-functionalized particles. Due to their external shape, the particles of the membrane according to the invention can act on their surroundings, for example by generating flow vortices during a filtration process. Functionalized particles, such as, for example, biocidal particles, of the membrane according to the invention can additionally act on their environment, for example by acting against microorganisms during a filtration process.
Biozide Partikel sind zum Beispiel bestimmte Metallpartikel, aus zum Beispiel Silber oder Kupfer, oder Partikel aus synthetischen Polymeren, die quartäre Aminogruppen oder zwitterionische Gruppen enthalten.Biocidal particles are, for example, certain metal particles, for example made of silver or copper, or particles made of synthetic polymers that contain quaternary amino groups or zwitterionic groups.
Gemäß einer Ausführungsform bestehen die Partikel aus einer einzelnen Komponente. Bestimmte Komponenten sind in diesem Fall bevorzugt. Bevorzugt ist die Komponente ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus anorganischen Materialien und Polymeren. Noch bevorzugter ist die Komponente ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Silicaten, Metallen und synthetischen Polymeren. Zum Beispiel bestehen geeignete Partikel aus einer Komponente aus amorphen Siliciumdioxid, wie zum Beispiel Glaskugeln, Polyethylenen, Polypropylenen oder Polystyrolen. Besonders eignen sich Partikel bestehend aus amorphen Siliciumdioxid, wie zum Beispiel Glaskugeln, oder mit quartären Aminogruppen funktionalisierten Styrol-Divinylbenzol-Copolymeren.According to one embodiment, the particles consist of a single component. Certain components are preferred in this case. The component is preferably selected from the group consisting of inorganic materials and polymers. Even more preferably, the component is selected from the group consisting of silicates, metals and synthetic polymers. For example, suitable particles consist of one component of amorphous silicon dioxide, such as glass spheres, polyethylenes, polypropylenes or polystyrenes. Particles consisting of amorphous silicon dioxide, for example glass spheres, or styrene-divinylbenzene copolymers functionalized with quaternary amino groups are particularly suitable.
Die Partikel können ferner aus einer einzelnen Komponente bestehen, die biozide Eigenschaften aufweist. Zum Beispiel können dies Partikel aus Metallen, wie Silber oder Kupfer, sein oder Partikel aus mit quartären Aminogruppen funktionalisierte Polymere, insbesondere Polystyrole.The particles can also consist of a single component that has biocidal properties. For example, these can be particles of metals, such as silver or copper, or particles of polymers functionalized with quaternary amino groups, in particular polystyrenes.
Die Partikel können auch aus zwei oder mehr Komponenten bestehen. Gemäß einer Ausführungsform bestehen die Partikel aus zwei Komponenten. Zum Beispiel können die Partikel aus einem Kompositmaterial aus zwei Komponenten bestehen. Der Aufbau eines solchen Kompositmaterials ist dabei zunächst nicht beschränkt. So können zum Beispiel zwei Komponenten, die schichtförmig aufeinander aufgebracht sind, zum Einsatz kommen. Alternativ kann die Oberfläche einer ersten Komponente zumindest teilweise mit einer zweiten Komponente beschichtet sein. Es kann auch die gesamte Oberfläche einer ersten Komponente mit einer zweiten Komponente beschichtet sein. Außerdem kann eine erste Komponente durch eine zweite Komponente verkapselt sein. „Verkapselt“ im Sinne dieser Erfindung bedeutet, dass eine erste Komponente vollständig mit einer zweiten Komponente beschichtet ist, so dass die erste Komponente nur über einen längeren Zeitraum mit der Umgebung in Kontakt kommt und/oder an die Umgebung abgegeben wird.The particles can also consist of two or more components. According to a In the embodiment, the particles consist of two components. For example, the particles can consist of a composite material of two components. The structure of such a composite material is initially not restricted. For example, two components that are applied in layers to one another can be used. Alternatively, the surface of a first component can be at least partially coated with a second component. The entire surface of a first component can also be coated with a second component. In addition, a first component can be encapsulated by a second component. “Encapsulated” in the context of this invention means that a first component is completely coated with a second component, so that the first component only comes into contact with the environment and / or is released into the environment over a longer period of time.
Gemäß einer Ausführungsform bestehen die Partikel aus zwei oder mehr Komponenten, bevorzugt zwei Komponenten, wobei zumindest ein Teil der Oberfläche einer ersten Komponente mit einer zweiten Komponente beschichtet ist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform bestehen die Partikel aus zwei oder mehr Komponenten, bevorzugt zwei Komponenten, wobei die Oberfläche einer ersten Komponente mit einer zweiten Komponente beschichtet ist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform bestehen die Partikel aus zwei oder mehr Komponenten, bevorzugt zwei Komponenten, wobei eine erste Komponente durch eine zweite Komponente verkapselt wird.According to one embodiment, the particles consist of two or more components, preferably two components, at least part of the surface of a first component being coated with a second component. According to a further embodiment, the particles consist of two or more components, preferably two components, the surface of a first component being coated with a second component. According to a further embodiment, the particles consist of two or more components, preferably two components, a first component being encapsulated by a second component.
Auch für den Fall, dass die Partikel aus zwei oder mehr Komponenten bestehen, ist die Art der Partikel prinzipiell nicht besonders beschränkt. Zum Einsatz können zum Beispiel Komposite aus anorganischen und organischen Materialien kommen oder Komposite aus organischen Materialien. Ferner können auch Partikel, welche aus zwei oder mehr Komponenten bestehen, funktionalisierte Partikel oder nicht funktionalisierte Partikel sein.In the event that the particles consist of two or more components, the type of particles is in principle not particularly restricted. For example, composites made of inorganic and organic materials or composites made of organic materials can be used. Furthermore, particles which consist of two or more components can also be functionalized particles or non-functionalized particles.
Gemäß einer Ausführungsform bestehen die Partikel aus zwei oder mehr Komponenten, wobei die Partikel ein Komposit aus anorganischen und organischen Materialien oder aus zwei oder mehr organischen Materialien darstellen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die Partikel aus zwei oder mehr Komponenten, wobei die Partikel ein Komposit aus zwei oder mehr synthetischen Polymeren darstellen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform bestehen die Partikel aus zwei oder mehr Komponenten, wobei die Partikel funktionalisierte Partikel sind, zum Beispiel biozide Partikel. Gemäß einer anderen Ausführungsform bestehen die Partikel aus zwei oder mehr Komponenten, wobei die Partikel nicht funktionalisierte Partikel sind.According to one embodiment, the particles consist of two or more components, the particles being a composite of inorganic and organic materials or of two or more organic materials. According to a preferred embodiment, the particles consist of two or more components, the particles being a composite of two or more synthetic polymers. According to a further embodiment, the particles consist of two or more components, the particles being functionalized particles, for example biocidal particles. According to another embodiment, the particles consist of two or more components, the particles being non-functionalized particles.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die Partikel aus zwei Komponenten, wobei die erste Komponente biozide Eigenschaften aufweist und die Oberfläche der ersten Komponente durch eine zweite Komponente beschichtet ist.According to a preferred embodiment, the particles consist of two components, the first component having biocidal properties and the surface of the first component being coated by a second component.
Auch für Partikel, die aus zwei oder mehr Komponenten bestehen, sind bestimmte Komponenten bevorzugt.Certain components are also preferred for particles which consist of two or more components.
Gemäß einer Ausführungsform bestehen die Partikel aus zwei oder mehr Komponenten, bevorzugt zwei Komponenten, wobei die erste Komponente ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus anorganischen Materialien, Polymeren und Bioziden, bevorzugt aus der Gruppe, bestehend aus Silicaten, Metallen, synthetischen Polymeren und Bioziden, und/oder wobei die zweite Komponente ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Polymeren und anorganischen Materialien, bevorzugt aus der Gruppe, bestehend aus synthetischen Polymeren und Biopolymeren, bevorzugter aus der Gruppe, bestehend aus Aminoplastharzen, Polyharnstoff, Gelatine und Polyacrylnitrilen.According to one embodiment, the particles consist of two or more components, preferably two components, the first component being selected from the group consisting of inorganic materials, polymers and biocides, preferably from the group consisting of silicates, metals, synthetic polymers and biocides , and / or wherein the second component is selected from the group consisting of polymers and inorganic materials, preferably from the group consisting of synthetic polymers and biopolymers, more preferably from the group consisting of aminoplast resins, polyurea, gelatin and polyacrylonitriles.
Gemäß einer Ausführungsform bestehen die Partikel aus zwei Komponenten, wobei eine der beiden Komponenten ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus anorganischen Materialien, Polymeren und Bioziden, bevorzugt aus der Gruppe, bestehend aus Silicaten, Metallen, synthetischen Polymeren und Bioziden. Geeignete synthetische Polymere sind zum Beispiel Polyethylene, Polypropylene oder Polystyrole. Beispielhaft kann eine der beiden Komponenten aus amorphen Siliciumdioxid oder Kupfer bestehen.According to one embodiment, the particles consist of two components, one of the two components being selected from the group consisting of inorganic materials, polymers and biocides, preferably from the group consisting of silicates, metals, synthetic polymers and biocides. Suitable synthetic polymers are, for example, polyethylenes, polypropylenes or polystyrenes. For example, one of the two components can consist of amorphous silicon dioxide or copper.
Gemäß einer Ausführungsform bestehen die Partikel aus zwei Komponenten, wobei eine der beiden Komponenten ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Polymeren und anorganischen Materialien, bevorzugt aus der Gruppe, bestehend aus synthetischen Polymeren und Biopolymeren, bevorzugter aus der Gruppe, bestehend aus Aminoplastharzen, Polyharnstoff, Gelatine und Polyacrylnitrilen. Zum Beispiel kann eine der beiden Komponenten aus einem Polyacrylnitril bestehen.According to one embodiment, the particles consist of two components, one of the two components being selected from the group consisting of polymers and inorganic materials, preferably from the group consisting of synthetic polymers and biopolymers, more preferably from the group consisting made from amino resins, polyurea, gelatine and polyacrylonitriles. For example, one of the two components can consist of a polyacrylonitrile.
Gemäß einer Ausführungsform bestehen die Partikel aus zwei oder mehr Komponenten, bevorzugt zwei Komponenten, wobei die erste Komponente ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus anorganischen Materialien, Polymeren und Bioziden, bevorzugt aus der Gruppe, bestehend aus Silicaten, Metallen, synthetischen Polymeren und Bioziden, und wobei die zweite Komponente ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Polymeren und anorganischen Materialien, bevorzugt aus der Gruppe, bestehend aus synthetischen Polymeren und Biopolymeren, bevorzugter aus der Gruppe, bestehend aus Aminoplastharzen, Polyharnstoff, Gelatine und Polyacrylnitrilen. Zum Beispiel können die Partikel aus zwei Komponenten bestehen, wobei eine erste Komponente aus amorphen Siiliciumdioxid oder Kupfer besteht und eine zweite Komponente aus einem Polyacrylnitril besteht. Ein bevorzugtes Polyacrylnitril ist zum Beispiel ein Acrylnitril-Homopolymer.According to one embodiment, the particles consist of two or more components, preferably two components, the first component being selected from the group consisting of inorganic materials, polymers and biocides, preferably from the group consisting of silicates, metals, synthetic polymers and biocides , and wherein the second component is selected from the group consisting of polymers and inorganic materials, preferably from the group consisting of synthetic polymers and biopolymers, more preferably from the group consisting of aminoplast resins, polyurea, gelatin and polyacrylonitriles. For example, the particles can consist of two components, a first component consisting of amorphous silicon dioxide or copper and a second component consisting of a polyacrylonitrile. A preferred polyacrylonitrile is, for example, an acrylonitrile homopolymer.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die Partikel aus zwei Komponenten, wobei die erste Komponente ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus anorganischen Materialien, Polymeren und Bioziden, bevorzugt aus der Gruppe, bestehend aus Silicaten, Metallen, synthetischen Polymeren und Bioziden, und wobei die zweite Komponente ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Polymeren und anorganischen Materialien, bevorzugt aus der Gruppe, bestehend aus synthetischen Polymeren und Biopolymeren, bevorzugter aus der Gruppe, bestehend aus Aminoplastharzen, Polyharnstoff, Gelatine und Polyacrylnitrilen, und wobei die Oberfläche der ersten Komponente durch die zweite Komponente beschichtet ist. Die zweite Komponente ist bevorzugt ein Polyacrylnitril.According to a preferred embodiment, the particles consist of two components, the first component being selected from the group consisting of inorganic materials, polymers and biocides, preferably from the group consisting of silicates, metals, synthetic polymers and biocides, and the second Component is selected from the group consisting of polymers and inorganic materials, preferably from the group consisting of synthetic polymers and biopolymers, more preferably from the group consisting of aminoplast resins, polyurea, gelatin and polyacrylonitriles, and wherein the surface of the first component by the second component is coated. The second component is preferably a polyacrylonitrile.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform bestehen die Partikel aus zwei Komponenten, wobei die erste Komponente ein Biozid ist, und wobei die zweite Komponente ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus synthetischen Polymeren und Biopolymeren, bevorzugt aus der Gruppe, bestehend aus Aminoplastharzen, Polyharnstoff, Gelatine und Polyacrylnitrilen, und wobei die Oberfläche der ersten Komponente durch die zweite Komponente beschichtet ist. Die zweite Komponente ist bevorzugt ein Polyacrylnitril.According to a further preferred embodiment, the particles consist of two components, the first component being a biocide, and the second component being selected from the group consisting of synthetic polymers and biopolymers, preferably from the group consisting of aminoplast resins, polyurea, gelatin and polyacrylonitriles, and wherein the surface of the first component is coated by the second component. The second component is preferably a polyacrylonitrile.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform bestehen die Partikel aus zwei Komponenten, wobei die erste Komponente ein Biozid ist, und wobei die zweite Komponente ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus synthetischen Polymeren und Biopolymeren, bevorzugt aus der Gruppe, bestehend aus Aminoplastharzen, Polyharnstoff, Gelatine und Polyacrylnitrilen, und wobei die erste Komponente durch die zweite Komponente verkapselt wird.According to a further preferred embodiment, the particles consist of two components, the first component being a biocide, and the second component being selected from the group consisting of synthetic polymers and biopolymers, preferably from the group consisting of aminoplast resins, polyurea, gelatin and polyacrylonitriles, and wherein the first component is encapsulated by the second component.
Wie oben bereits ausgeführt wurde, sind die Partikel durch das Polymer der Membran an und/oder auf der Oberfläche der Membran befestigt. Zum Beispiel können die Partikel während einer Herstellung der erfindungsgemäßen Membran mittels Phaseninversion durch das Polymer der Membran an und/oder auf der Oberfläche befestigt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Partikel während einer Herstellung der Membran mittels Phaseninversion durch das Polymer der Membran an und/oder auf der Oberfläche der Membran befestigt.As already stated above, the particles are attached to and / or on the surface of the membrane by the polymer of the membrane. For example, the particles can be attached to and / or on the surface during a production of the membrane according to the invention by means of phase inversion through the polymer of the membrane. According to a preferred embodiment of the present invention, the particles are attached to and / or on the surface of the membrane during production of the membrane by means of phase inversion through the polymer of the membrane.
Gemäß einer Ausführungsform basiert die erfindungsgemäße Membran auf einem einem Polyacrylnitril, wobei die Partikel durch das Polyacrylnitril an und/oder auf der Oberfläche der Membran befestigt sind.According to one embodiment, the membrane according to the invention is based on a polyacrylonitrile, the particles being attached to and / or on the surface of the membrane by the polyacrylonitrile.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die Partikel während der Membranherstellung befestigt, indem die Partikel auf einen gegossenen Film einer Polymerlösung aufgetragen werden, gefolgt von der Fällung der Membran mittels Phaseninversion. Die Viskosität der Polymerlösung ist dabei so eingestellt, dass mindestens ein Teil der aufgestreuten Partikel an und/oder auf der Oberfläche der Polymerlösung verbleiben. Dabei wirkt die Prämembran-Polymerlösung als Matrix für die Partikel, in der die Partikel nach der Fällung der Membran mittels Phaseninversion irreversibel befestigt werden. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die Partikel während der Membranherstellung befestigt, indem die Partikel auf einen gegossenen Film einer Polymerlösung aufgetragen werden, gefolgt von der Fällung der Membran mittels Phaseninversion und der Vernetzung der Membran bei einer Temperatur von 80 bis 150°C, bevorzugt mittels Polyethylenimin als Vernetzer.According to a further preferred embodiment, the particles are attached during membrane production by applying the particles to a cast film of a polymer solution, followed by precipitation of the membrane by means of phase inversion. The viscosity of the polymer solution is set in such a way that at least some of the scattered particles remain on and / or on the surface of the polymer solution. The premembrane polymer solution acts as a matrix for the particles, in which the particles are fixed irreversibly after the membrane has been precipitated by means of phase inversion. According to a further preferred embodiment, the particles are attached during membrane production by applying the particles to a cast film of a polymer solution, followed by precipitation of the membrane by means of phase inversion and crosslinking of the membrane at a temperature of 80 to 150 ° C., preferably by means of Polyethyleneimine as a crosslinker.
Die erfindungsgemäße Membran kann auch auf ein Trägermaterial aufgebracht werden. In diesem Fall würde man auch von einer Verbundmembran sprechen. Als Trägermaterial eignen sich Polymerverbindungen, insbesondere Polymervliese. Besonders geeignete Trägermaterialien sind zum Beispiel Polyester, insbesondere PET. Gemäß einer Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Membran auf einem Trägermaterial aus einem Polymer, insbesondere einem Polyester, aufgebracht. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Membran auf einem Trägermaterial aus einem Polymervlies, insbesondere einem Polyestervlies, aufgebracht. Das Trägermaterial kann ein Flächengewicht im Bereich von 10 bis 1000 g/m2, bevorzugt von 50 bis 150 g/m2 und/oder eine Dicke von 10 µm bis 1 mm, bevorzugt 80 bis 250 µm aufweisen.The membrane according to the invention can also be applied to a carrier material. In this case one would also speak of a composite membrane. Polymer compounds, in particular polymer nonwovens, are suitable as carrier material. Particularly suitable carrier materials are, for example, polyester, in particular PET. According to one embodiment, the membrane according to the invention is applied to a carrier material made of a polymer, in particular a polyester. According to a preferred embodiment, the membrane according to the invention is applied to a carrier material made of a polymer fleece, in particular a polyester fleece. The carrier material can have a weight per unit area in the range from 10 to 1000 g / m 2 , preferably from 50 to 150 g / m 2 and / or a thickness of 10 μm to 1 mm, preferably 80 to 250 μm.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Membran erhältlich durch ein Verfahren, wie es im folgenden Abschnitt beschrieben wird. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die erfindungsgemäße Membran erhalten durch ein Verfahren, wie es im folgenden Abschnitt beschrieben wird.According to a further embodiment, the membrane according to the invention can be obtained by a process as described in the following section. According to a further embodiment, the membrane according to the invention is obtained by a process as described in the following section.
Das erfindungsgemäße VerfahrenThe inventive method
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt zur Herstellung einer Membran zur Ultra- und/oder Mikrofiltration, umfassend die Schritte:
- a) Bereitstellen einer Lösung, umfassend mindestens ein Polymer und gegebenenfalls mindestens einen Vernetzer,
- b) Bereitstellen von Partikeln, wobei die Partikel eine mittlere Partikelgröße d50 im Bereich von 100 nm bis 10 mm aufweisen,
- c) Gießen der Lösung aus Schritt a) zu einem Film,
- d) Auftragen der Partikel auf den in Schritt c) erhaltenen Film,
- e) Fällen einer Polymerzusammensetzung aus dem in Schritt d) erhaltenen Film mittels Phaseninversion,
- f) gegebenenfalls Vernetzen der Polymerzusammensetzung aus Schritt d) bei einer Temperatur im Bereich von 30°C bis 200°C.
- a) providing a solution comprising at least one polymer and optionally at least one crosslinker,
- b) providing particles, the particles having an average particle size d 50 in the range from 100 nm to 10 mm,
- c) casting the solution from step a) into a film,
- d) applying the particles to the film obtained in step c),
- e) precipitation of a polymer composition from the film obtained in step d) by means of phase inversion,
- f) if appropriate, crosslinking of the polymer composition from step d) at a temperature in the range from 30.degree. C. to 200.degree.
Die Lösung gemäß Schritt a) ist nicht auf ein spezielles Polymer beschränkt, so lange das Polymer zur einer Membranherstellung mittels Phaseninversion geeignet ist. Zum Beispiel kann die Lösung ein Polymer, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polysulfonen, ein Polyethersulfonen, Polyvinylidenfluoriden, Cellulosen, Polyamiden, Polyacrylnitrilen, Polyimiden und Mischungen davon. Bevorzugt umfasst die Lösung nach Schritt a) ein Polyacrylnitril, wie zum Beispiel ein Acrylnitril-Homopolymer oder ein Acrylnitril-Copolymer. bevorzugter ein Acrylnitril-Copolymer, noch bevorzugter ein Acrylnitril-Methacrylat-Natriummethallylsulfonat-Copolymer. Ein geeignetes Acrylnitril-Copolymer ist zum Beispiel ein Copolymer bestehend aus 80 bis 95 Mol-% Acrylnitril-Einheiten, 4 bis 15 Mol-% Methacrylat-Einheiten und 0.1 bis 4 Mol-% Natriummethallylsulfonat-Einheiten.The solution according to step a) is not restricted to a specific polymer as long as the polymer is suitable for membrane production by means of phase inversion. For example, the solution may be a polymer selected from the group consisting of polysulfones, a polyethersulfones, polyvinylidene fluorides, celluloses, polyamides, polyacrylonitriles, polyimides, and mixtures thereof. The solution after step a) preferably comprises a polyacrylonitrile, such as, for example, an acrylonitrile homopolymer or an acrylonitrile copolymer. more preferably an acrylonitrile copolymer, even more preferably an acrylonitrile-methacrylate-sodium methallylsulfonate copolymer. A suitable acrylonitrile copolymer is, for example, a copolymer consisting of 80 to 95 mol% acrylonitrile units, 4 to 15 mol% methacrylate units and 0.1 to 4 mol% sodium methallylsulphonate units.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Lösung nach Schritt a) das Polymer in einer Menge von 1 bis 25 Gew.-%, bevorzugt von 5 bis 20 Gew.-%, und noch bevorzugter von 10 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Lösung gemäß Schritt a).According to one embodiment, the solution after step a) comprises the polymer in an amount from 1 to 25% by weight, preferably from 5 to 20% by weight, and even more preferably from 10 to 15% by weight, based on weight the solution according to step a).
Die Lösung gemäß Schritt a) muss keinen Vernetzer enthalten, damit eine Membran gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden kann. Die Verwendung eines Vernetzers in Schritt a) des Verfahrens ist jedoch vorteilhaft. Folglich umfasst die Lösung gemäß Schritt a) bevorzugt einen Vernetzer. Geeignete Vernetzer sind zum Beispiel aminogruppenhaltige Polymere. Bevorzugt ist das aminogruppenhaltige Polymer ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyethyleniminen (PEI), Polyvinylamin, Polyallylamin, und Mischungen davon. Am bevorzugtesten umfasst die Lösung gemäß Schritt a) ein Polyethylenimin als Vernetzer. Falls die Lösung gemäß a) einen Vernetzer enthlt sollte sie in der Regel nicht über 25°C erwärmt werden. Dies schließt jedoch nicht aus, dass vor Zugabe des Vernetzers die Polymerlösung zur Homogenisierung erhitzt wird.The solution according to step a) does not have to contain a crosslinker so that a membrane according to the present invention can be produced. The use of a crosslinker in step a) of the method is advantageous, however. Consequently, the solution according to step a) preferably comprises a crosslinker. Examples of suitable crosslinkers are polymers containing amino groups. The polymer containing amino groups is preferably selected from the group consisting of polyethyleneimines (PEI), polyvinylamine, polyallylamine, and mixtures thereof. Most preferably, the solution according to step a) comprises a polyethyleneimine as crosslinker. If the solution according to a) contains a crosslinker, it should generally not be heated above 25 ° C. However, this does not preclude the polymer solution from being heated for homogenization before the crosslinker is added.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Lösung nach Schritt a) einen Vernetzer in einer Menge von 5 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Polymers. Zum Beispiel kann die Lösung nach Schritt a) einen Vernetzer in einer Menge von 10 Gew.-% umfassen, bezogen auf das Gewicht des Polymers.According to a further embodiment, the solution after step a) comprises a crosslinker in an amount of 5 to 15% by weight, based on the weight of the polymer. For example, the solution after step a) can comprise a crosslinker in an amount of 10% by weight, based on the weight of the polymer.
Die Lösung nach Schritt a) kann Lösungsmittel umfassen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Dimethylsulfoxid (DMSO), Dimethylformamid (DMF), N-Methylpyrrolidon (NMP), Dimethylacetamid, Tetrahydrothiophen-1,1-dioxid (Sulfolan), wässrige Lösungen von Natriumthiocyanat und/oder Zinkchlorid und Mischungen davon. Ein bevorzugtes Lösungsmittel ist Dimethylsulfoxid (DMSO).The solution according to step a) may comprise solvents selected from the group consisting of dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethylformamide (DMF), N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylacetamide, tetrahydrothiophene-1,1-dioxide (sulfolane), aqueous solutions of Sodium thiocyanate and / or zinc chloride and mixtures thereof. A preferred solvent is dimethyl sulfoxide (DMSO).
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Lösung gemäß Schritt a) ein Polymer, bevorzugt ein Polyacrylnitril, einen Vernetzer, bevorzugt ein Polyethylenimin, und DMSO als Lösungsmittel.According to a preferred embodiment, the solution according to step a) comprises a polymer, preferably a polyacrylonitrile, a crosslinker, preferably a polyethyleneimine, and DMSO as solvent.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Lösung gemäß Schritt a) ein Polymer, bevorzugt ein Polyacrylnitril, einen Vernetzer, bevorzugt ein Polyethylenimin, und DMSO als Lösungsmittel, wobei das Polymer in einer Menge von 5 bis 20 Gew.-%, bevorzugt von 10 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Lösung gemäß Schritt a) vorliegt, und wobei der Vernetzer in einer Menge von 5 bis 15 Gew.-% vorliegt, bezogen auf das Polymer.According to a preferred embodiment, the solution according to step a) comprises a polymer, preferably a polyacrylonitrile, a crosslinker, preferably a polyethyleneimine, and DMSO as solvent, the polymer in an amount of 5 to 20% by weight, preferably 10 to 15 % By weight, based on the weight of the solution according to step a), and wherein the crosslinker is present in an amount of 5 to 15% by weight, based on the polymer.
In Schritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Partikel bereitgestellt, die eine mittlere Partikelgröße d50 im Bereich von 100 nm bis 10 mm aufweisen. Bevorzugte Ausführungsformen der Partikel nach Schritt b) wurden bereits im vorangehenden Abschnitt beschrieben.In step b) of the method according to the invention, particles are provided which have an average particle size d 50 in the range from 100 nm to 10 mm. Preferred embodiments of the particles after step b) have already been described in the preceding section.
In Schritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Lösung aus Schritt a) zu einem Film gegossen. Die Form des Films ist nicht beschränkt. In der Regel wird ein Film gegossen, der geeignet ist eine Flachmembran herzustellen.In step c) of the method according to the invention, the solution from step a) is cast into a film. The shape of the film is not limited. As a rule, a film is cast that is suitable for producing a flat membrane.
Der Film kann ferner auf ein Substrat bzw. ein Trägermaterial gegossen werden, um eine Verbundmembran herzustellen. Als Trägermaterial kann zum Beispiel ein Polymer, insbesondere ein Polyester zum Einsatz kommen. Bevorzugt liegt das Trägermaterial in Form eines Vlieses vor. Folglich ist ein Polymervlies, insbesondere ein Polyestervlies ein geeignetes Trägermaterial. Als Polyester eignet sich zum Beispiel PET.The film can also be cast onto a substrate to produce a composite membrane. A polymer, in particular a polyester, for example, can be used as the carrier material. The carrier material is preferably in the form of a fleece. Consequently, a polymer fleece, in particular a polyester fleece, is a suitable carrier material. PET, for example, is suitable as polyester.
In Schritt d) des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Partikel auf den in Schritt c) erhaltenen Film aufgetragen. Das Auftragen der Partikel kann dabei in jeder gängigen dem Fachmann bekannten Art durchgeführt werden. Zum Beispiel eignen sich im Stand der Technik bekannte Streuvorrichtungen.In step d) of the method according to the invention, the particles are applied to the film obtained in step c). The particles can be applied in any conventional manner known to those skilled in the art. For example spreading devices known in the prior art are suitable.
In Schritt e) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Polymerzusammensetzung aus dem in Schritt d) erhaltenen Film mittels Phaseninversion gefällt. Je nach Ausgestaltung des erfinderischen Verfahrens kann die in Schritt d) erhaltene Polymerzusammensetzung bereits die fertige erfinderische Membran darstellen, die gegebenenfalls noch gewaschen oder getrocknet wird. Die in Schritt d) erhaltene Polymerzusammensetzung kann jedoch auch noch weiterverarbeitet werden, zum Beispiel durch eine Vernetzungsreaktion, um die erfinderische Membran zu erhalten.In step e) of the method according to the invention, a polymer composition is precipitated from the film obtained in step d) by means of phase inversion. Depending on the configuration of the inventive method, the polymer composition obtained in step d) can already represent the finished inventive membrane, which is optionally also washed or dried. The polymer composition obtained in step d) can, however, also be processed further, for example by a crosslinking reaction, in order to obtain the inventive membrane.
Prinzipiell ist das Fällen einer Polymerzusammensetzung mittels Phaseninversionsprozess im Stand der Technik bekannt. Geeignete Phaseninversionsprozesse sind zum Beispiel thermisch induzierte Phasenseparation oder isotherme Phaseninversion. Bevorzugt ist die isotherme Phaseninversion. Der Prozess einer Membranherstellung mittels isothermer Phaseninversion ist zum Beispiel in den Druckschriften
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird Schritt e) in einem Fällbad mit wässriger Lösung, bevorzugt Wasser, durchgeführt. Das Fällbad kann eine Temperatur im Bereich von 5 bis 30°C, bevorzugt von 10 bis 25°C, und bevorzugter 18 bis 23°C aufweisen. Zum Beispiel kann das Fällbad eine Temperatur von 20° aufweisen.According to a preferred embodiment, step e) is carried out in a precipitation bath with an aqueous solution, preferably water. The precipitation bath can have a temperature in the range from 5 to 30 ° C, preferably from 10 to 25 ° C, and more preferably from 18 to 23 ° C. For example, the precipitation bath can have a temperature of 20 °.
Optional kann Schritt e) einen Waschschritt nach dem Fällen der Polymerzusammensetzung enthalten. Zum Beispiel kann zusätzlich in Schritt e) die gefällte Polymerzusammensetzung in einem Wasserbad gewaschen werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthält Schritt e) zusätzlich einen Schritt, in dem die gefällte Polymerzusammensetzung gewaschen wird, bevorzugt in einem Wasserbad. Der Waschschritt kann zum Beispiel bei einer Temperatur im Bereich von 20 bis 60°C, bevorzugt von 35 bis 50°C und/oder über einen Zeitraum von 1 min bis 48 h, bevorzugt 1 bis 24 h, bevorzugter von 10 bis 24 h durchgeführt werden. Zum Beispiel kann der in einem Wasserbad bei einer Temperatur von 45 °C über 16 h durchgeführt werden.Step e) can optionally contain a washing step after the precipitation of the polymer composition. For example, in step e) the precipitated polymer composition can additionally be washed in a water bath. According to a preferred embodiment, step e) additionally contains a step in which the precipitated polymer composition is washed, preferably in a water bath. The washing step can, for example, be carried out at a temperature in the range from 20 to 60 ° C., preferably from 35 to 50 ° C. and / or over a period of 1 minute to 48 hours, preferably 1 to 24 hours, more preferably 10 to 24 hours will. For example, this can be carried out in a water bath at a temperature of 45 ° C. for 16 hours.
Sofern die Lösung gemäß Schritt a) einen Vernetzer umfasst, wird in Schritt f) des erfindungsgemäßen Verfahrens die in Schritt e) erhaltene Polymerzusammensetzung bei einer Temperatur im Bereich von 30°C bis 200° vernetzt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die in Schritt e) erhaltene Polymerzusammensetzung bei einer Temperatur im Bereich von 30°C bis 200°, bevorzugt von 80 bis 150°C, noch bevorzugter von 100 bis 120°C vernetzt. Zum Beispiel kann die Vernetzung der erhaltenen Polymerzusammensetzung bei einer Temperatur von 105°C durchgeführt werden. Schritt f) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann mit einem Schritt zum Trocknen der vernetzten Polymerzusammensetzung kombiniert werden.If the solution according to step a) comprises a crosslinker, in step f) of the process according to the invention the polymer composition obtained in step e) is crosslinked at a temperature in the range from 30 ° C. to 200 °. According to a preferred embodiment, the polymer composition obtained in step e) is crosslinked at a temperature in the range from 30.degree. C. to 200.degree., Preferably from 80 to 150.degree. C., even more preferably from 100 to 120.degree. For example, the crosslinking of the polymer composition obtained can be carried out at a temperature of 105 ° C. Step f) of the method according to the invention can be combined with a step for drying the crosslinked polymer composition.
Gemäß einer Ausführungsform enthält die Lösung gemäß Schritt a) keinen Vernetzer. In diesem Fall kann das erfindungsgemäße Verfahren einen zusätzlichen Schritt f1) umfassen zum Trocknen der in Schritt e) erhaltenen Polymerzusammensetzung. Schritt f1) kann bei einer Temperatur im Bereich von 30°C bis 200°, bevorzugt von 80 bis 150°C, noch bevorzugter von 100 bis 120°C durchgeführt werden.According to one embodiment, the solution according to step a) does not contain any crosslinker. In this case, the method according to the invention can comprise an additional step f1) for drying the polymer composition obtained in step e). Step f1) can be carried out at a temperature in the range from 30.degree. C. to 200.degree., Preferably from 80 to 150.degree. C., even more preferably from 100 to 120.degree.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit Hilfe einer Membranziehmaschine durchgeführt werden in einem kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Prozess. Membranziehmaschinen sind dem Fachmann bekannt.The method according to the invention can be carried out with the aid of a membrane drawing machine in a continuous or discontinuous process. Membrane drawing machines are known to those skilled in the art.
Die erfindungsgemäße VerwendungThe use according to the invention
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung einer Membran umfassend Partikel zur Ultra- und/oder Mikrofiltration von Flüssigkeiten, wobei die Membran auf einem Polymer basiert, wobei die Partikel eine mittlere Partikelgröße d50 im Bereich von 100 nm bis 10 mm aufweisen, und wobei die Partikel durch das Polymer an und/oder auf der Oberfläche der Membran befestigt sind.A further aspect of the present invention relates to the use of a membrane comprising particles for ultra- and / or microfiltration of liquids, the membrane being based on a polymer, the particles having an average particle size d 50 in the range from 100 nm to 10 mm, and wherein the particles are attached to and / or on the surface of the membrane by the polymer.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Membran zur Ultrafiltration von Flüssigkeiten verwendet. Gemäß einer anderen Ausführungsform wird die Membran zur Mikrofiltration von Flüssigkeiten verwendet. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Membran zur Ultrafiltration und zur Mikrofiltration von Flüssigkeiten verwendet.According to one embodiment, the membrane is used for the ultrafiltration of liquids. According to another embodiment, the membrane is used for microfiltration of liquids. According to a further embodiment, the membrane is used for ultrafiltration and for microfiltration of liquids.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Membran zur Verwendung in der Ultra-und/oder Mikrofiltration können dem vorangegangenen Abschnitt „die erfindungsgemäße Membran“ entnommen werden.Advantageous embodiments of the membrane for use in ultra- and / or microfiltration can be found in the preceding section “the membrane according to the invention”.
Besondere AusführungsformenSpecial embodiments
Besondere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind:
- Eine besondere Ausführungsform betrifft eine Membran zur Ultra- und/oder Mikrofiltration, umfassend Partikel,
- wobei die Membran auf einem Polymer basiert, welches ein Polysulfon, ein Polyethersulfon, ein Polyvinylidenfluorid, eine Cellulose, ein Polyamid, ein Polyacrylnitril, ein Polyimid oder Mischungen davon umfasst, und bevorzugt auf einem mit einem Polyethylenimin vernetzten Polyacrylnitril basiert,
- wobei die Partikel eine mittlere Partikelgröße d50 im Bereich von 100 µm bis 10 mm, bevorzugt 100 µm bis 2 mm, aufweisen,
- wobei die Partikel aus einer einzelnen Komponente bestehen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Silicaten, Metallen und synthetischen Polymeren, bevorzugt aus der Gruppe, bestehend aus amorphen Siliciumdioxid, Polyethylenen, Polypropylenen und Polystyrolen, und
- wobei die Partikel durch das Polymer der Membran an und/oder auf der Oberfläche der Membran befestigt sind.
- A particular embodiment relates to a membrane for ultrafiltration and / or microfiltration, comprising particles,
- wherein the membrane is based on a polymer which comprises a polysulfone, a polyether sulfone, a polyvinylidene fluoride, a cellulose, a polyamide, a polyacrylonitrile, a polyimide or mixtures thereof, and preferably on based on a polyacrylonitrile crosslinked with a polyethyleneimine,
- the particles having an average particle size d 50 in the range from 100 µm to 10 mm, preferably 100 µm to 2 mm,
- wherein the particles consist of a single component selected from the group consisting of silicates, metals and synthetic polymers, preferably from the group consisting of amorphous silicon dioxide, polyethylenes, polypropylenes and polystyrenes, and
- wherein the particles are attached to and / or on the surface of the membrane by the polymer of the membrane.
Eine besondere Ausführungsform betrifft eine Membran zur Ultra- und/oder Mikrofiltration, umfassend Partikel,
wobei die Membran auf einem Polymer basiert, welches ein Polysulfon, ein Polyethersulfon, ein Polyvinylidenfluorid, eine Cellulose, ein Polyamid, ein Polyacrylnitril, ein Polyimid oder Mischungen davon umfasst, und bevorzugt auf einem mit einem Polyethylenimin vernetzten Polyacrylnitril basiert,
wobei die Partikel eine mittlere Partikelgröße d50 im Bereich von 100 µm bis 10 mm, bevorzugt 100 µm bis 2 mm, aufweisen,
wobei die Partikel aus einer einzelnen Komponente bestehen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Silicaten, Metallen und synthetischen Polymeren, bevorzugt aus der Gruppe, bestehend aus amorphen Siliciumdioxid, Polyethylenen, Polypropylenen und Polystyrolen,
wobei die Partikel durch das Polymer der Membran an und/oder auf der Oberfläche der Membran ohne ein zusätzliches Befestigungsmittel befestigt sind.A particular embodiment relates to a membrane for ultrafiltration and / or microfiltration, comprising particles,
wherein the membrane is based on a polymer which comprises a polysulfone, a polyether sulfone, a polyvinylidene fluoride, a cellulose, a polyamide, a polyacrylonitrile, a polyimide or mixtures thereof, and is preferably based on a polyacrylonitrile crosslinked with a polyethyleneimine,
the particles having an average particle size d 50 in the range from 100 µm to 10 mm, preferably 100 µm to 2 mm,
wherein the particles consist of a single component selected from the group consisting of silicates, metals and synthetic polymers, preferably from the group consisting of amorphous silicon dioxide, polyethylenes, polypropylenes and polystyrenes,
wherein the particles are fastened by the polymer of the membrane to and / or on the surface of the membrane without an additional fastening means.
Eine besondere Ausführungsform betrifft eine Membran zur Ultra- und/oder Mikrofiltration, umfassend Partikel,
wobei die Membran auf einem Polymer basiert, welches ein Polysulfon, ein Polyethersulfon, ein Polyvinylidenfluorid, eine Cellulose, ein Polyamid, ein Polyacrylnitril, ein Polyimid oder Mischungen davon umfasst, und bevorzugt auf einem mit einem Polyethylenimin vernetzten Polyacrylnitril basiert,
wobei die Partikel eine mittlere Partikelgröße d50 im Bereich von 100 nm bis 10 mm, bevorzugt 100 µm bis 2 mm, aufweisen,
wobei die Partikel aus einer einzelnen Komponente bestehen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Silicaten, Metallen und synthetischen Polymeren, bevorzugt aus der Gruppe, bestehend aus amorphen Siliciumdioxid, Polyethylenen, Polypropylenen und Polystyrolen,
wobei die Partikel durch das Polymer der Membran an und/oder auf der Oberfläche der Membran befestigt sind, und
wobei die Partikel während der Herstellung der Membran befestigt werden, indem die Partikel auf einen gegossenen Film einer Polymerlösung aufgetragen werden, gefolgt von der Fällung der Membran mittels Phaseninversion.A particular embodiment relates to a membrane for ultrafiltration and / or microfiltration, comprising particles,
wherein the membrane is based on a polymer which comprises a polysulfone, a polyether sulfone, a polyvinylidene fluoride, a cellulose, a polyamide, a polyacrylonitrile, a polyimide or mixtures thereof, and is preferably based on a polyacrylonitrile crosslinked with a polyethyleneimine,
the particles having an average particle size d 50 in the range from 100 nm to 10 mm, preferably 100 μm to 2 mm,
wherein the particles consist of a single component selected from the group consisting of silicates, metals and synthetic polymers, preferably from the group consisting of amorphous silicon dioxide, polyethylenes, polypropylenes and polystyrenes,
wherein the particles are attached to and / or on the surface of the membrane by the polymer of the membrane, and
wherein the particles are attached during manufacture of the membrane by applying the particles to a cast film of a polymer solution, followed by precipitation of the membrane by means of phase inversion.
Eine besondere Ausführungsform betrifft eine Membran zur Ultra- und/oder Mikrofiltration, umfassend Partikel,
wobei die Membran auf einem Polymer basiert, welches ein Polysulfon, ein Polyethersulfon, ein Polyvinylidenfluorid, eine Cellulose, ein Polyamid, ein Polyacrylnitril, ein Polyimid oder Mischungen davon umfasst, und bevorzugt auf einem mit einem Polyethylenimin vernetzten Polyacrylnitril basiert,
wobei die Partikel eine mittlere Partikelgröße d50 im Bereich von 100 nm bis 10 mm, bevorzugt 100 µm bis 2 mm, aufweisen,
wobei die Partikel aus zwei Komponenten bestehen,
wobei die erste Komponente, ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Silicaten, Metallen, synthetischen Polymeren und Bioziden, und
wobei die zweite Komponente ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus synthetischen Polymeren, bevorzugt einem Polyacrylnitril,
wobei die Oberfläche der ersten Komponente durch die zweite Komponente beschichtet ist, und
wobei die Partikel durch das Polymer der Membran an und/oder auf der Oberfläche der Membran befestigt sind.A particular embodiment relates to a membrane for ultrafiltration and / or microfiltration, comprising particles,
wherein the membrane is based on a polymer which comprises a polysulfone, a polyether sulfone, a polyvinylidene fluoride, a cellulose, a polyamide, a polyacrylonitrile, a polyimide or mixtures thereof, and is preferably based on a polyacrylonitrile crosslinked with a polyethyleneimine,
the particles having an average particle size d 50 in the range from 100 nm to 10 mm, preferably 100 μm to 2 mm,
where the particles consist of two components,
wherein the first component is selected from the group consisting of silicates, metals, synthetic polymers and biocides, and
wherein the second component is selected from the group consisting of synthetic polymers, preferably a polyacrylonitrile,
wherein the surface of the first component is coated by the second component, and
wherein the particles are attached to and / or on the surface of the membrane by the polymer of the membrane.
Eine besondere Ausführungsform betrifft eine Membran zur Ultra- und/oder Mikrofiltration, umfassend Partikel,
wobei die Membran auf einem Polymer basiert, welches ein Polysulfon, ein Polyethersulfon, ein Polyvinylidenfluorid, eine Cellulose, ein Polyamid, ein Polyacrylnitril, ein Polyimid oder Mischungen davon umfasst, und bevorzugt auf einem mit einem Polyethylenimin vernetzten Polyacrylnitril basiert,
wobei die Partikel eine mittlere Partikelgröße d50 im Bereich von 100 nm bis 10 mm, bevorzugt 100 µm bis 2 mm, aufweisen,
wobei die Partikel aus zwei Komponenten bestehen,
wobei die erste Komponente ein Biozid ist, und
wobei die zweite Komponente ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus synthetischen Polymeren und Biopolymeren, bevorzugter aus der Gruppe, bestehend aus Aminoplastharzen, Polyharnstoff, Gelatine und Polyacrylnitrilen,
wobei die die erste Komponente durch die zweite Komponente verkapselt ist, und
wobei die Partikel durch das Polymer der Membran an und/oder auf der Oberfläche der Membran befestigt sind
- [1] Eine Membran zur Ultra- und/oder Mikrofiltration, umfassend Partikel, wobei die Membran auf einem Polymer basiert, wobei die Partikel eine mittlere Partikelgröße d50 im Bereich von 100 nm bis 10 mm aufweisen, und wobei die Partikel durch Polymer der Membran an und/oder auf der Oberfläche der Membran befestigt sind.
- [2] Die Membran gemäß Paragraph [1], wobei die Membran Poren mit einem mittleren Porendurchmesser im Bereich von 2 nm bis 10 µm aufweist, und/oder wobei die Membran auf einem Polymer basiert, welches ein Polysulfon, ein Polyethersulfon, ein Polyvinylidenfluorid, eine Cellulose, ein Polyamid, ein Polyacrylnitril, ein Polyimid oder Mischungen davon umfasst, und welches bevorzugt ein Polyacrylnitril umfasst, und welches am bevorzugtesten ein vernetztes Acrylnitril-Copolymer umfasst.
- [3] Die Membran gemäß einem der Paragraphen [1] oder [2], wobei die Partikel aus einer einzelnen Komponente bestehen, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus anorganischen Materialien und Polymeren, bevorzugt aus der Gruppe, bestehend aus Silicaten, Metallen und synthetischen Polymeren, noch bevorzugter aus der Gruppe, bestehend aus amorphen Siliciumdioxid, Polyethylenen, Polypropylenen und Polystyrolen.
- [4] Die Membran gemäß Paragraph [3], wobei die Komponente biozide Eigenschaften aufweist, und bevorzugt ein Polymerpartikel ist, umfassend quartäre Aminogruppen und/oder zwitterionische Gruppen.
- [5] Die Membran gemäß einem der Paragraphen [1] oder [2], wobei die Partikel aus zwei oder mehr Komponenten bestehen, wobei bevorzugt zumindest ein Teil der Oberfläche, bevorzugter die gesamte Oberfläche einer ersten Komponente mit einer zweiten Komponente beschichtet ist.
- [6] Die Membran gemäß Paragraph [5], wobei die erste Komponente ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus anorganischen Materialien, Polymeren und Bioziden, bevorzugt aus der Gruppe, bestehend aus Silicaten, Metallen, synthetischen Polymeren und Bioziden, und/oder wobei die zweite Komponente ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Polymeren und anorganischen Materialien, bevorzugt aus der Gruppe, bestehend aus synthetischen Polymeren und Biopolymeren, bevorzugter aus der Gruppe, bestehend aus Aminoplastharzen, Polyharnstoff, Gelatine und Polyacrylnitrilen.
- [7] Die Membran gemäß Paragraph [5], wobei die erste Komponente ein Biozid ist, die zweite Komponente ausgewählt ist, aus der Gruppe, bestehend aus synthetischen Polymeren und Biopolymeren, bevorzugter aus der Gruppe, bestehend aus Aminoplastharzen, Polyharnstoff, Gelatine und Polyacrylnitrilen, und wobei die erste Komponente durch die zweite Komponente verkapselt wird.
- [8] Die Membran gemäß einem der vorangegangenen Paragraphen [1] bis [7], wobei 1 bis 90%, bevorzugt 2 bis 80%, bevorzugter 5 bis 60%, noch bevorzugter 10 bis 30%, der Oberfläche der Membran Partikel aufweist, und/oder wobei die Partikel eine mittlere Partikelgröße d50 im Bereich von 1 µm bis 2 mm, bevorzugt im Bereich von 50 µm bis 1 mm, und bevorzugter im Bereich von 100 µm bis 800 µm, aufweisen.
- [9] Die Membran gemäß einem der vorangegangenen Paragraphen [1] bis [8], wobei die Partikel während der Herstellung der Membran befestigt werden, indem die Partikel auf einen gegossenen Film einer Polymerlösung aufgetragen werden, gefolgt von der Fällung der Membran mittels Phaseninversion.
- [10] Die Membran gemäß einem der vorangegangenen Paragraphen [1] bis [9], wobei die Membran auf einem Trägermaterial aufgebracht ist, bevorzugt auf einem Trägermaterial umfassend ein Polymer, bevorzugter ein Polyester.
- [11] Eine Membran gemäß einem der vorangegangenen Paragraphen [1] bis [10], welche erhältlich ist durch das Verfahren gemäß einem der Paragraphen [12] bis [14].
- [12] Ein Verfahren zur Herstellung einer Membran zur Ultra- und/oder Mikrofiltration, umfassend die Schritte:
- a) Bereitstellen einer Lösung, umfassend mindestens ein Polymer und gegebenenfalls mindestens einen Vernetzer,
- b) Bereitstellen von Partikeln, wobei die Partikel eine mittlere Partikelgröße d50 im Bereich von 100 nm bis 10 mm aufweisen,
- c) Gießen der Lösung aus Schritt a) zu einem Film
- d) Auftragen der Partikel auf den in Schritt c) erhaltenen Film,
- e) Fällen einer Polymerzusammensetzung aus dem in Schritt d) erhaltenen Film mittels Phaseninversion,
- f) gegebenenfalls Vernetzen der Polymerzusammensetzung aus Schritt d) bei einer Temperatur im Bereich von 30°C bis 200°.
- [13] Das Verfahren gemäß dem Paragraphen [12], wobei die Lösung aus Schritt a) ein Lösungsmittel umfasst, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Dimethylsulfoxid (DMSO), Dimethylformamid (DMF), N-Methylpyrrolidon (NMP), Dimethylacetamid, Tetrahydrothiophen-1,1-dioxid (Sulfolan), wässrige Lösungen von Natriumthiocyanat und/oder Zinkchlorid und Mischungen davon, und welches bevorzugter Dimethylsulfoxid (DMSO) ist, und/oder wobei das mindestens eine Polymer aus Schritt a) ein Polyacrylnitril ist, bevorzugt ein Acrylnitril-Copolymer, bevorzugter ein Acrylnitril-Methacrylat-Natriummethallylsulfonat-Copolymer, und/oder wobei die Lösung aus Schritt a) mindestens einen Vernetzer umfasst, bevorzugt ein aminogruppenhaltiges Polymer, das bevorzugt, ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Polyethyleniminen (PEI), Polyvinylamin, Polyallylamin, und Mischungen davon, und das bevorzugter ein Polyethylenimin ist.
- [14] Das Verfahren gemäß dem Paragraphen [12 oder [13], wobei der Film in Schritt c) auf ein Substrat gegossen wird, bevorzugt ein Polymersubstrat, bevorzugter ein Polyestersubstrat, und/oder wobei Schritt e) einen zusätzlichen Schritt zum Waschen der erhaltenen Polymerzusammensetzung enthält, bevorzugt in einem Wasserbad bei einer Temperatur von 30 bis 60°C.
- [15] Die Verwendung einer Membran umfassend Partikel zur Ultra- und/oder Mikrofiltration von Flüssigkeiten, wobei die Membran auf einem Polymer basiert, wobei die Partikel eine mittlere Partikelgröße d50 im Bereich von 100 nm bis 10 mm aufweisen, und wobei die Partikel durch das Polymer der Membran an und/oder auf der Oberfläche der Membran befestigt sind.
wherein the membrane is based on a polymer which comprises a polysulfone, a polyether sulfone, a polyvinylidene fluoride, a cellulose, a polyamide, a polyacrylonitrile, a polyimide or mixtures thereof, and is preferably based on a polyacrylonitrile crosslinked with a polyethyleneimine,
the particles having an average particle size d 50 in the range from 100 nm to 10 mm, preferably 100 μm to 2 mm,
where the particles consist of two components,
wherein the first component is a biocide, and
wherein the second component is selected from the group consisting of synthetic polymers and biopolymers, more preferably from the group consisting of aminoplast resins, polyurea, gelatin and polyacrylonitriles,
wherein the first component is encapsulated by the second component, and
wherein the particles are attached to and / or on the surface of the membrane by the polymer of the membrane
- [1] A membrane for ultrafiltration and / or microfiltration, comprising particles, the membrane being based on a polymer, the particles having an average particle size d 50 in the range from 100 nm to 10 mm, and the particles being formed by the polymer of the membrane are attached to and / or on the surface of the membrane.
- [2] The membrane according to paragraph [1], wherein the membrane has pores with an average pore diameter in the range from 2 nm to 10 μm, and / or wherein the membrane is based on a polymer which is a polysulfone, a polyether sulfone, a polyvinylidene fluoride, a cellulose, a polyamide, a polyacrylonitrile, a polyimide, or mixtures thereof, and which preferably comprises a polyacrylonitrile, and which most preferably comprises a crosslinked acrylonitrile copolymer.
- [3] The membrane according to one of paragraphs [1] or [2], wherein the particles consist of a single component, preferably selected from the group consisting of inorganic materials and polymers, preferably from the group consisting of silicates, metals and synthetic polymers, more preferably selected from the group consisting of amorphous silicon dioxide, polyethylenes, polypropylenes and polystyrenes.
- [4] The membrane according to paragraph [3], wherein the component has biocidal properties, and is preferably a polymer particle, comprising quaternary amino groups and / or zwitterionic groups.
- [5] The membrane according to one of paragraphs [1] or [2], wherein the particles consist of two or more components, preferably at least part of the surface, more preferably the entire surface of a first component being coated with a second component.
- [6] The membrane according to paragraph [5], wherein the first component is selected from the group consisting of inorganic materials, polymers and biocides, preferably from the group consisting of silicates, metals, synthetic polymers and biocides, and / or wherein the second component is selected from the group consisting of polymers and inorganic materials, preferably from the group consisting of synthetic polymers and biopolymers, more preferably from the group consisting of aminoplast resins, polyurea, gelatin and polyacrylonitriles.
- [7] The membrane according to paragraph [5], wherein the first component is a biocide, the second component is selected from the group consisting of synthetic polymers and biopolymers, more preferably from the group consisting of aminoplast resins, polyurea, gelatin and polyacrylonitriles , and wherein the first component is encapsulated by the second component.
- [8] The membrane according to one of the preceding paragraphs [1] to [7], wherein 1 to 90%, preferably 2 to 80%, more preferably 5 to 60%, even more preferably 10 to 30%, of the surface of the membrane has particles, and / or wherein the particles have an average particle size d 50 in the range from 1 μm to 2 mm, preferably in the range from 50 μm to 1 mm, and more preferably in the range from 100 μm to 800 μm.
- [9] The membrane according to any one of the preceding paragraphs [1] to [8], wherein the particles are attached during manufacture of the membrane by applying the particles to a cast film of a polymer solution, followed by precipitation of the membrane by means of phase inversion.
- [10] The membrane according to one of the preceding paragraphs [1] to [9], wherein the membrane is applied to a carrier material, preferably to a carrier material comprising a polymer, more preferably a polyester.
- [11] A membrane according to any one of the preceding paragraphs [1] to [10], which is obtainable by the method according to any one of the paragraphs [12] to [14].
- [12] A method for producing a membrane for ultrafiltration and / or microfiltration, comprising the steps:
- a) providing a solution comprising at least one polymer and optionally at least one crosslinker,
- b) providing particles, the particles having an average particle size d 50 in the range from 100 nm to 10 mm,
- c) Casting the solution from step a) into a film
- d) applying the particles to the film obtained in step c),
- e) precipitation of a polymer composition from the film obtained in step d) by means of phase inversion,
- f) if appropriate, crosslinking the polymer composition from step d) at a temperature in the range from 30 ° C. to 200 °.
- [13] The method according to paragraph [12], wherein the solution from step a) comprises a solvent selected from the group consisting of dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethylformamide (DMF), N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylacetamide, tetrahydrothiophene -1,1-dioxide (sulfolane), aqueous solutions of sodium thiocyanate and / or zinc chloride and mixtures thereof, and which is more preferably dimethyl sulfoxide (DMSO), and / or where the at least one polymer from step a) is a polyacrylonitrile, preferably an acrylonitrile Copolymer, more preferably an acrylonitrile methacrylate sodium methallylsulfonate copolymer, and / or where the solution from step a) comprises at least one crosslinker, preferably an amino group-containing polymer, which is preferably selected from the group consisting of polyethyleneimines (PEI), polyvinylamine , Polyallylamine, and mixtures thereof, and which is more preferably a polyethyleneimine.
- [14] The method according to paragraph [12 or [13], wherein the film in step c) is cast on a substrate, preferably a polymer substrate, more preferably a polyester substrate, and / or wherein step e) includes an additional step for washing the obtained Contains polymer composition, preferably in a water bath at a temperature of 30 to 60 ° C.
- The use of a membrane comprising particles for ultrafiltration and / or microfiltration of liquids, the membrane being based on a polymer, the particles having an average particle size d 50 in the range from 100 nm to 10 mm, and the particles through the polymer of the membrane are attached to and / or on the surface of the membrane.
BeispieleExamples
Materialienmaterials
Es wurden zwei Typen Polyacrylnitril eingesetzt:
- PAN-1: Acrylnitril (93.5%)-Methacrylat (6%)-Natriummethallylsulfonat (0.5%)-Copolymer.
- PAN-2: Polyacrylnitril Homopolymer (99.5% Acrylnitril) Amberjet® 4200, chloride form (Partikelgröße von 600 bis 800 µm):
- Poly(styrene-co-divinylbenzene)-basiertes Gel funktionalisiert mit quaternären Aminogruppen
- Glaskugeln (Partikelgröße von 100 bis 200 µm)
- Kupferpulver (Partikelgröße von >425 µm)
- Lupasol WF: Polyethylenimin; Molekulargewicht von ungefähr 25 000 g/Mol
- PAN-1: acrylonitrile (93.5%) - methacrylate (6%) - sodium methallylsulfonate (0.5%) - copolymer.
- PAN-2: polyacrylonitrile homopolymer (99.5% acrylonitrile) Amberjet® 4200, chloride form (particle size from 600 to 800 µm):
- Poly (styrene-co-divinylbenzene) -based gel functionalized with quaternary amino groups
- Glass spheres (particle size from 100 to 200 µm)
- Copper powder (particle size> 425 µm)
- Lupasol WF: polyethyleneimine; Molecular weight of about 25,000 g / mole
Es wird eine Membranziehmaschine für einen kontinuierlichen Herstellungsprozess verwendet, die mit einem Substrat aus einem Polyestervlies (PET) mit einem Flächengewicht von ca. 100 g/m2 und einer Dicke von 160 µm ausgestattet ist.A membrane drawing machine is used for a continuous production process, which is equipped with a substrate made of a polyester fleece (PET) with a weight per unit area of approx. 100 g / m 2 and a thickness of 160 μm.
MethodenMethods
Für die Gießlösungen wird die Viskosität mit einem Rotationsviskometer DIN/ISO-Viskosimeter 550 (von Thermo Haake) gemessen. Der Wert bei einer Drehzahl von 100 rpm wird in Pa*s angegeben.The viscosity of the casting solutions is measured using a DIN / ISO 550 rotary viscometer (from Thermo Haake). The value at a speed of 100 rpm is given in Pa * s.
AusführungsbeispieleEmbodiments
Beispiel 1: Herstellung einer erfindungsgemäßen Ultrafiltrationsmembran umfassend Ein-Komponenten-PartikelExample 1: Production of an ultrafiltration membrane according to the invention comprising one-component particles
Aus PAN-1 wird eine 13%ige Lösung in DMSO angesetzt, die bezogen auf PAN-1 10% Lupasol WF enthält. Lupasol WF wird erst nach dem Lösen des PAN-1 zur Gießlösung zugesetzt und danach nicht mehr über RT erwärmt. Auf einer Membranziehmaschine wird mit einem Rakel bei einem Spalt von 250 µm bei 2 m/min auf einem Polyestervlies eine Membran hergestellt. Im Anschluss werden Glaskugeln mit 100 bis 200 µm Partikelgröße aufgestreut. Die Membran wird in Wasser mit einer Temperatur von 20°C gefällt, bei 45°C 16 h gewaschen und 2 h bei 105°C getrocknet. Der Anteil der Partikel auf der Oberfläche betrug von ca. 50 %.A 13% solution in DMSO is made up from PAN-1 and contains 10% Lupasol WF based on PAN-1. Lupasol WF is only added to the casting solution after the PAN-1 has been dissolved and is then no longer heated above RT. A membrane is produced on a polyester fleece on a membrane drawing machine with a doctor blade at a gap of 250 μm at 2 m / min. Then glass spheres with a particle size of 100 to 200 µm are sprinkled on. The membrane is precipitated in water at a temperature of 20 ° C., washed at 45 ° C. for 16 hours and dried at 105 ° C. for 2 hours. The proportion of particles on the surface was approx. 50%.
Beispiel 2: Herstellung einer erfindungsgemäßen Ultrafiltrationsmembran umfassend Mehr-Komponenten-PartikelExample 2: Production of an ultrafiltration membrane according to the invention comprising multicomponent particles
Glaskugeln mit 100 bis 200 µm Partikelgröße werden in einem Wirbelschicht-Coater mit einer Schicht PAN-2 Polymer beschichtet (Beschichtungsdicke ca. 0,5 µm).Glass spheres with a particle size of 100 to 200 µm are coated with a layer of PAN-2 polymer in a fluidized bed coater (coating thickness approx. 0.5 µm).
Aus PAN-1 wird eine 13%ige Lösung in DMSO angesetzt, die bezogen auf PAN-1 10% Lupasol WF enthält. Lupasol WF wird erst nach dem Lösen des PAN-1 zur Gießlösung zugesetzt und danach nicht mehr über RT erwärmt. Die Viskosität betrug 2.6 Pa*s. Auf einer Membranziehmaschine wird mit einer Rakel bei einem Spalt von 250 µm bei 2 m/min auf einem Polyestervlies eine Membran hergestellt. Im Anschluss werden die PAN2-beschichteten Glaskugeln mit 100 bis 200 µm Partikelgröße aufgestreut. Die Membran wird in Wasser mit einer Temperatur von 20°C gefällt, bei 45°C 16 h gewaschen und 2 h bei 105°C getrocknet. Der Anteil der Partikel auf der Oberfläche betrug ca.40 %.A 13% solution in DMSO is made up from PAN-1 and contains 10% Lupasol WF based on PAN-1. Lupasol WF is only added to the casting solution after the PAN-1 has been dissolved and is then no longer heated above RT. The viscosity was 2.6 Pa * s. A membrane is produced on a polyester fleece on a membrane drawing machine with a doctor blade at a gap of 250 μm at 2 m / min. Then the PAN2-coated glass spheres with a particle size of 100 to 200 µm are sprinkled on. The membrane is precipitated in water at a temperature of 20 ° C., washed at 45 ° C. for 16 hours and dried at 105 ° C. for 2 hours. The proportion of particles on the surface was about 40%.
Beispiel 3: Herstellung einer erfindungsgemäßen Ultrafiltrationsmembran umfassend biozide Ein-Komponenten-PartikelExample 3: Production of an ultrafiltration membrane according to the invention comprising biocidal one-component particles
Aus PAN-1 wird eine 13%ige Lösung in DMSO angesetzt, die bezogen auf PAN-1 10 % Lupasol WF enthält. Lupasol WF wird erst nach dem Lösen des PAN-1 zur Gießlösung zugesetzt und danach nicht mehr über RT erwärmt. Die Viskosität betrug 2.6 Pa*s. Auf einer Membranziehmaschine wird mit einer Rakel bei einem Spalt von 250 µm bei 2 m/min auf einem Polyestervlies eine Membran hergestellt. Im Anschluss werden Amberjet® 4200 Partikel aufgestreut. Die Membran wird in Wasser mit einer Temperatur von 20°C gefällt, bei 45°C 16 h gewaschen und 2h bei 105°C getrocknet. Der Anteil der Partikel auf der Oberfläche betrug ca. 10 %.A 13% solution in DMSO is made up from PAN-1 and contains 10% Lupasol WF based on PAN-1. Lupasol WF is only added to the casting solution after the PAN-1 has been dissolved and is then no longer heated above RT. The viscosity was 2.6 Pa * s. A membrane is produced on a polyester fleece on a membrane drawing machine with a doctor blade at a gap of 250 μm at 2 m / min. Amberjet® 4200 particles are then sprinkled on. The membrane is precipitated in water at a temperature of 20 ° C., washed at 45 ° C. for 16 hours and dried at 105 ° C. for 2 hours. The proportion of particles on the surface was approx. 10%.
Beispiel 4: Herstellung einer erfindungsgemäßen Ultrafiltrationsmembran umfassend bioziden Mehr-Komponenten-PartikelExample 4: Production of an ultrafiltration membrane according to the invention comprising biocidal multicomponent particles
Kupferpulverpartikel werden in einem Wirbelschicht-Coater mit einer Schicht PAN-2 Polymer beschichtet (Beschichtungsdicke ca. 0,5 µm). Aus PAN-1 wird eine 13%ige Lösung in DMSO angesetzt, die bezogen auf PAN-1 10 % Lupasol WF enthält. Lupasol WF wird erst nach dem Lösen des PAN-1 zur Gießlösung zugesetzt und danach nicht mehr über RT erwärmt. Die Viskosität betrug 2.6 Pa*s. Auf einer Membranziehmaschine wird mit einer Rakel bei einem Spalt von 250 µm bei 2 m/min auf einem Polyestervlies eine Membran hergestellt. Gleich danach werden mit PAN2-beschichtete Kupferpulverpartikel aufgestreut. Die Membran wird in Wasser mit einer Temperatur von 20°C gefällt, bei 45°C 16 h gewaschen und 2 h bei 105°C getrocknet. Der Anteil der Partikel auf der Oberfläche betrug ca.20 %.Copper powder particles are coated with a layer of PAN-2 polymer in a fluidized bed coater (coating thickness approx. 0.5 µm). A 13% solution in DMSO is made up from PAN-1 and contains 10% Lupasol WF based on PAN-1. Lupasol WF is only added to the casting solution after the PAN-1 has been dissolved and is then no longer heated above RT. The viscosity was 2.6 Pa * s. A membrane is produced on a polyester fleece on a membrane drawing machine with a doctor blade at a gap of 250 μm at 2 m / min. Immediately afterwards, PAN2-coated copper powder particles are scattered on. The membrane is precipitated in water at a temperature of 20 ° C., washed at 45 ° C. for 16 hours and dried at 105 ° C. for 2 hours. The proportion of particles on the surface was around 20%.
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- WO 2008/091453 A1 [0007]WO 2008/091453 A1 [0007]
- EP 1254697 A2 [0009]EP 1254697 A2 [0009]
- WO 2014/016345 A1 [0009]WO 2014/016345 A1 [0009]
- KR 20190025783 A [0009]KR 20190025783 A [0009]
- KR 20180111189 A [0009]KR 20180111189 A [0009]
- DE 19811998 C1 [0067]DE 19811998 C1 [0067]
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