DE1051263B - Dialysiervorrichtung zur Reinigung von Alkalilaugen - Google Patents

Dialysiervorrichtung zur Reinigung von Alkalilaugen

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DE1051263B
DE1051263B DEV14002A DEV0014002A DE1051263B DE 1051263 B DE1051263 B DE 1051263B DE V14002 A DEV14002 A DE V14002A DE V0014002 A DEV0014002 A DE V0014002A DE 1051263 B DE1051263 B DE 1051263B
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membrane
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membranes
divinylbenzene
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Dr Friedrich Wolf
Dipl-Chem Wilhelm Wehlend
Hans Niehuus
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Filmfabrik Wolfen VEB
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Filmfabrik Wolfen VEB
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    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/24Dialysis ; Membrane extraction
    • B01D61/30Accessories; Auxiliary operation
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    • B01D71/28Polymers of vinyl aromatic compounds
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Description

  • Dialysiervofrichíung zur Reinigung von Alkalilaugen Es ist bereits vorgeschlagen worden, zum Entfernen von Alkalichloriden aus Alkalilaugen Dialysiervorrichtungen zu verwenden, deren Membran aus einem kondensierten, polare Gruppen enthaltenden Kunstharz besteht. Von den Harzen zeigten die die beste Wirkung, die durch Kondensation von Phenolsulfosäure, die bis zu 300/ durch Phenol ersetzt sein kann, und Formaldehyd oder durch die Kondensation von m-Phenylendi am in, Polyäthylendiamin oder Dicyandiamid und Formaldehyd erhalten werden. Mittels derartiger Membranen konnte das Natriumchlorid aus natriumchloridhaltigen Natronlaugen jedoch nicht restlos entfernt werden. Die dialysierte Natronlauge (100 bis 300;g NaOH/I) enthält noch immer 100 bis 200 mg NaCl/l.
  • Es stellt daher einen wesentlichen technischen Fortschritt dar, Membranen zu finden, die es ermöglichen, eine vollständig natriumchloridfreie Lauge zu erhalten.
  • Dies wird erreicht, wenn man erfindungsgemäß in wäßrigen bzw. alkalischen Medien quellfähige, aber unlösliche Membranen verwendet, welche aus einem polare Gruppen enthaltenden Kunstharz auf Polymerisationsbasis bestehen. Besonders bewährt haben sich dabei Polymerisationsharze auf Basis von Copolymerisaten aus Styrol, Styrolsulfosäure oder Styrol sulfosäure und Acrylsäure und jeweils Divinylbenzol als Vernetzer.
  • Die Herstellung solcher Membranen geschieht nach den allgemein üblichen und bekannten Methoden der Polymerisationstechnik, indem man beispielsweise die genannten Ausgangskomponenten unter Zusatz eines Aktivators miteinander mischt, das flüssige Gemisch zwischen zwei mit Gummi abgedichtete Glasplatten gießt und polymerisieren läßt. Falls erforderlich, können diese Membranen in bekannter Weise mit indifferenten Geweben aus Kunststoffen, Metall- oder Glasfasern od. dgl. verstärkt werden.
  • Für den vorliegenden Zweck eignet sich jedoch nicht jedes beliebige Mischungsverhältnis der polymerisationsfähigen Ausgangsstoffe gleicherweise. Bei einem Harz auf Basis von Styrol, Styrolsulfosäure und Divinylbenzol hat sich beispielsweise ein Verhältnis von etwa 50 Molprozent Styrol, 50- Molprozent Styrolsulfosäure und 3 Molprozent Divinylbenzol hinsichtlich der mechanischen Festigkeit und der Durchtrittsleistung der Membran als am günstigsten erwiesen. Als Durchtrittsleistung einer Membran wird die Menge Na OH verstanden, die in der Zeiteinheit durch eine bestimmte Fläche der Membran durchtritt; sie sind in g NaOH/m2Std. angegeben. Besteht die Membran aus einem Harz der Zusammensetzung 25 Molprozent Styrol, 75 Molprozent Styrolsulfosäure und 3 Molprozent Divinylbenzol, so ist der Effekt zwar hinsichtlich der Durchtrittsleistung der Membran der gleiche, aber die mechanische Stabilität der Membran in hochkonzentrierten Alkalilaugen wird geringer, so daß ein Stützgewebe erforderlich ist.
  • Andererseits sind Membranen einer Zusammensetzung von etwa 75 Molprozent Styrol, 25 Molprozent Styrolsulfosäure und 3 Molprozent Divinylbenzol zwar mechanisch in konzentrierten Alkalilaugen sehr stabil, aber die Durchtrittsleistung sinkt, obwohl der Siebeffekt als solcher gegenüber dem Alkalichlorid, z. B.
  • Nach, der gleiche bleibt.
  • Bei Verwendung eines Harzes, bei dem ein Teil der Styrolsulfosäure durch Acrylsäure ersetzt ist, hat sich ein Mischungsverhältnis der polymerisationsfähigen Komponenten von 50 Molprozent Styrol, 15 Molprozent Acrylsäure, 35 Molprozent Styrolsulfosäure und 3 Molprozent Divinylbenzol als am vorteilhaftesten erwiesen. Die vorteilhaften Eigenschaften der Membran äußern sich sowohl in einer guten mechanischen Beständigkeit in konzentrierten Alkalilaugen als auch gleichzeitig in einer guten Durchtrittsleistung. Die günstigen Eigenschaften hinsichflich der Durchtrittsleistung erstrecken sich noch etwa bis zu einer Zusammensetzung von 25 Molprozent Styrol, 25 MoI-prozent Acrylsäure, 50 Molprozent Styrolsulfosäure und 3 Molprozent Divinylbenzol. Bei diesem Verhältnis wird die Durchtrittsleistung der Membran sogar noch etwas besser, aber die m-echanische Stabilität nimmt bei den hohen auftretenden osmotischen Druckdifferenzen ab. Andererseits kann wie oben durch Variation der Ausgangskomponenten die Festigkeit der Membran erhöht werden, während gleichzeitig wiederum ein Abfall der Durchtrittsleistung zu verzeichnen ist.
  • Diese Eigenschaft trifft etwa für eine Membran der Zusammensetzung 75 Molprozent Styrol, 5 Molprozent Acrylsäure, 20 Molprozent Styrolsulfosäure und 3 Molprozent Divinylbenzol zu.
  • Mit den erfindungsgemäßen Membranen gelingt es, Alkalichloride aus hochkonzentrierten Natronlaugen vollständig zu entfernen. Dabei beträgt die Durchtrittsleistung dieser Membranen bei einer Arbeitstemperatur von 200 C etwa das Sfache und bei 500 C etwa das 10fach der bereits vorgeschlagenen Membranen auf Basis von Phenol-Phenolsulfosäure-Formaldehydkondensaten. Die auf den genannten Polymerisationsharzen aufgebauten Membranen sind infolge ihrer hohen Stabilität für den Dauerbetrieb bestens geeignet.
  • Sie arbeiten auch bei höheren Temperaturen - etwa 60 bis 70" C - einwandfrei. Bei diesen Temperaturen gereinigte Natronlauge weist nur noch geringe Spuren oder gar kein Na Cl mehr auf. Auch etwa neben dem Na Cl in der Natronlauge vorhandene Hemicellulose wird bei Anwendung der erfindungsgemäßen Membranen vollständig oder weitestgehend entfernt. Das gleiche gilt auch für SO,-Ionen, z. B. Na2SO4, die in der Alkalilauge als Verunreinigung vorliegen können.
  • Beispiel 1 a) Herstellung der Membran Man vermischt 50 Molprozent 4-Vinylphenylsulfonsäurepropylester mit 50 Molprozent Styrol und 3 Molprozent Divinylbenzol sowie 0,1 Molprozent Benzoylperoxyd als Aktivator. Das flüssige Gemisch wird zwischen zwei mit Gummi abgedichtete Glasplatten gegossen und im Trockenschrank 60 bis 120 Minuten bei 1100 C polymerisiert. Anschließend wird die erhaltene Membran 72 Stunden mit einer 50/oigen wässerigen Natriumcarbonatlösung bei Siedetemperatur zum Verseifen des Esters behandelt. Die Nachbehandlung der Membran erfolgt in bekannter Weise. b) Reinigung der Natronlauge Die Entsalzung der Natronlauge erfolgt nach den bereits bekannten Methoden, vorzugsweise nach dem Gegenstromprinzip.
  • Im vorliegenden Falle wurde eine nach dem obigen Verfahren hergestellte Membran von einer Dicke von 0,41 mm verwendet. Die Konzentration der Ausgangsnatronlauge betrug 757 g/l NaOH und 15,8gel NaCl=2,1 g NaCl/100g NaOH. Die Vorrichtung lief 24 Stunden unter Rühren bei 200 C, wobei gleiche Volumteile Lauge auf der einen Seite der Membran und gleiche Volumteile Wasser auf der anderen Seite eingesetzt wurden.
  • Kochsalzgehalt der resultierenden gereinigten Lauge = O; Durchtrittsleistung der Membran = 1220 g Na O H/m2/Std.
  • Beispiel 2 a) Herstellung der Membran Man vermischt 50 Molprozent Styrol, 15 Molprozent Acrylsäure, 35 Molprozent 4-Vinylphenylsulfonsäurepropylester und 3 Molprozent Divinylbenzol unter Zusatz von 0,2 Molprozent Benzoylperoxyd und gießt das flüssige Produkt zwischen zwei abgedichtete Glasplatten. Infolge des Wassergehaltes der Acrylsäure wird zwecks Vermeidung von Blasenbildung bei 900 C anpolymerisiert. Die vollständige Polymerisation erfolgt dann 2 Stunden bei 90 bis 1200 C im Trocken- schrank. Anschließend wird der Sulfonsäureester wie im Beispiel 1 verseift und die Membran in bekannter Weise naohbehandelt. b) Reinigung der Lauge Die nach 2, a) hergestellte Membran wurde unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 für die Entsalzung einer Lauge der Konzentration 757 g/l NaOH und 14,8g/l NaCl=2g NaCl/100g NaOH eingesetzt.
  • 1. Versuchstemperatur 200 C; Dicke der eingesetzten Membran 0,43 mm; Kochsalzgehalt der resultierenden reinen Lauge = 0; Durchtrittsleistung- der Membran = 972 g NaOH/m2/Std.
  • 2. Versuchstemperatur 500 C; Dicke der eingesetzten Membran 0,40 mm; Kochsalzgehalt der resultierenden reinen Lauge=0; Durchtrittsleistung der Membran = 2270 g Na O H/m2/Std.
  • Beispiel 3 Zur Reinigung einer Na Cl und Hemicellulose enthaltenden Natronlauge wurden die im Beispiel 1 und 2 beschriebenen Membranen eingesetzt. Die verunreinigte Ausgangsnatronlauge hatte folgende Zusammensetzung: 230,4 g Na 0 HIl, 7,9 g Na Cl/l, 48,4 g Hemicellulose/l (berechnet auf Dextrose).
  • Die Bedingungen waren die gleichen wie im Beispiel 1 beschrieben.
  • 1. Eingesetzt wurde die im Beispiel 1 beschriebene Membran. a) Versuchstemperatur 200 C; Dicke der Membran 0,38 mm; NaCl-Gehalt der resultierenden reinen Lauge = 0; Hemicellulosegehalt der resultierenden reinen Lauge 0; Durchtri.ttsleistung der Membran 570 g NaOH/m2/Std. b) Versuchstemperatur 750 C; Durchtrittsleistung der Membran 1740 g NaOH/m2/Std.; Na Cl-Gehalt der resultierenden Lauge 0,30;g NaCl/l nach 24 Stunden; Hemicellulosegehalt der resultierenden Lauge 0,41gel (berechnet auf Dextrose) nach 24 Stunden.
  • 2. Eingesetzt wurde die im Beispiel 2 beschriebene Membran. a) Versuchstemperatur 20° C; Dicke der Membran 0,39 mm; Durchtrittsleistung der Membran 500g Na O H/m2/Std.; Na Cl-Gehalt der resultierenden reinen Lauge = 0; Hemicelluloisegehalt der resultierenden reinen Lauge = 0. b) Versuchstemperatur 750 C; Durchtrittsleistung der Membran 1570 g Na O H/m2/Std.; Na Cl-Gehalt der resultierenden Lauge 0,29 g Nah1/1 nach 24 Stunden; Hemicellulosegehalt der resultierenden Lauge 0,22 g/l (berechnet auf Dextrose) nach 24 Stunden.
  • Beispiel 4 Benutzt wird eine Membran, wie im Beispiel 1 beschrieben, und eine Ausgangsnatronlauge der Zusammensetzung 210g NaOHIl und 4,7 g Na2SO4/l.
  • Die Bedingungen waren wieder die gleichen, wie im Beispiel 1 beschrieben.
  • Nach 24 Stunden war bei 200 C auf der anderen Membranseite kein Na2 S 04 nachzuweisen.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRUCHE 1. Dialysiervorrichtung zur Reinigung von Alkalihydroxydlaugen mit Hilfe von in wäßrigen bzw. alkalischen Medien quellfähigen, aber unlöslichen Membranen, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranen der Vorrichtung aus einem polymerisierten, polare Gruppen enthaltenden Kunstharz bestehen.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran der Vorrichtung aus einem Polymerisationsharz der Zusammensetzung 25 bis 75 Molprozent Styrol, 25 bis 75 Molprozent Styrolsulfosäure und 3 Molprozent Divinylbenzol besteht.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran der Vorrichtung aus einem Polymerisationsharz der Zusammensetzung 25 bis 75 Molprozent Styrol, 20 bis 50 Molprozent Styrolsulfosäure, 5 bis 25 Molprozent Acrylsäure und 3 Molprozent Divinylbenzol besteht.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2007018428A1 (en) * 2005-08-05 2007-02-15 Fujifilm Manufacturing Europe B.V. Porous membrane and recording medium comprising same

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WO2007018428A1 (en) * 2005-08-05 2007-02-15 Fujifilm Manufacturing Europe B.V. Porous membrane and recording medium comprising same
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CH373744A (de) 1963-12-15
GB913046A (en) 1962-12-12

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