DE19910466A1 - Verfahren zur Herstellung einer hydrophilen Hohlfadenkompositmembran - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer hydrophilen HohlfadenkompositmembranInfo
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Abstract
Bereitgestellt wird eine Hohlfadenkompositmembran aus einem hydrophoben Trägermaterial und mit einer Trennschicht auf der inneren Fläche des Hohlfadens. Die Trennschicht besteht dabei aus einem unvernetzten, filmbildenden, hydrophilen Beschichtungspolymer. Die Trennschicht wird vorzugsweise mit Hilfe einer ein Beschichtungspolymer in gelöster Form enthaltenden Beschichtungslösung aufgebracht, die ein solches Lösemittel oder Lösemittelgemisch sowie erforderlichenfalls solche Zusatzmittel enthält, daß die Beschichtungslösung einerseits die Länge des Hohlfadens durch Quellung im wesentlichen nicht verändert, und daß andererseits die niedermolekularen Bestandteile dieser Beschichtungslösung zumindest teilweise in der Lage sind, in bzw. durch die Trägermembranmatrix einzutreten bzw. hindurchzutreten. Vorzusgweise wird Wasser als Lösemittel eingesetzt, das mit einem Benetzungsmittel, beispielsweise 2-Propanol und/oder einem Tensid, vesetzt ist. DOLLAR A Die erfindungsgemäße Hohlfadenkompositmembran verfügt über eine hohe Selektivität für Wasserdampf/Luft und ist zur Trocknung von Gasen, wie beispielsweise Druckluft, geeignet.
Description
Die Erfindung betrifft eine Hohlfadenkompositmembran aus
einem hydrophoben Trägermaterial und einer Trennschicht
auf der inneren Fläche des Hohlfadens, ein Verfahren zu
deren Herstellung und deren Verwendung zur Trocknung von
Gasen.
Es ist bereits bekannt, zur Trocknung von Gasen und ins
besondere Druckluft Hohlfadenmembranmodule einzusetzen.
Ein derartiges Modul ist beispielsweise beschrieben in
der DE 197 16 752 A1 und setzt sich üblicherweise zusam
men aus einem Membrankörper und einem Gehäuse, welches
die Anschlüsse für die Einspeisung und Ableitung des
feuchten Luftstromes (Feed), des getrockneten Luftstro
mes (Retentat = Produkt) und des Permeatstromes, der den
ausgetragenen Wasserdampf enthält, aufweist.
Der Membrankörper besteht üblicherweise aus einem Bündel
von Hohlfadenmembranen, deren einzelne Hohlfäden an den
Stirnseiten offen sind. Der Feedstrom wird durch das Lu
men der Hohlfäden geführt, der Wasserdampf permeiert
durch die Membran und die getrocknete Druckluft tritt an
der gegenüberliegenden Stirnseite aus. Um die als trei
bende Kraft wirkende Partialdruckdifferenz aufrecht zu
erhalten, wird beispielsweise ein Teil des getrockneten
Retentatstromes auf Umgebungsdruck entspannt und im Ge
genstrom durch den Permeatraum des Modulrohres geleitet.
Dadurch wird der permeierte Wasserdampf ständig ent
fernt.
An die für diesen Prozeß benötigten Membranen werden
hohe Anforderungen gestellt, die durch die bisher be
kannten Hohlfadenmembranen nicht erfüllt werden konnten.
So ließen die bekannten Membranen beispielsweise hin
sichtlich der Selektivität für Wasserdampf/Luft und der
Luftpermeabilität zu wünschen übrig.
Für die Gastrocknung geeignete Membranen und ihre Her
stellung sind bereits bekannt und beispielsweise in der
DE 196 03 420 A1 beschrieben. Dort wird eine Komposit
membran aus einer Trägermembran und einer darauf aufge
brachten Trennschicht beschrieben, die aus einem wasser
löslichen Cellulosederivat besteht, welches nach Auf
bringen durch eine Vernetzungsreaktion wasserunlöslich
gemacht wird.
Ferner ist aus der DE 195 45 701 A1 eine Komposit-Nano
filtrationsmembran mit einer Trägermembran und einer se
lektiven Trennschicht bekannt, bei der die Trennschicht
ebenfalls mit Hilfe eines Beschichtungspolymers und
durch Vernetzung letzteren erhalten wurde.
Die bekannte Vernetzung des Beschichtungspolymers stellt
einen aufwendigen Verfahrensschritt dar, der nicht ein
fach zu kontrollieren ist.
Das Beschichtungspolymer wird dabei mittels eines Tauch
verfahrens auf die Membranen aufgebracht. Dieses bekann
te Tauchverfahren eignet sich jedoch nicht für die Be
schichtung der inneren Fläche von Hohlfäden aus einem
hydrophoben Polymer (beispielsweise Polyetherimid).
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine HohTfa
denmembran mit einer hohen Selektivität für Wasser
dampf/Luft und einer geringen Luftpermeabilität sowie
ein Verfahren zu deren Herstellung bereitzustellen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Lehre der Ansprüche.
Die Trennschicht der erfindungsgemäßen Hohlfadenkompo
sitmembran unterscheidet sich u. a. von den aus der DE
195 45 701 A1 und DE 196 03 420 A1 beschriebenen Trenn
schicht dadurch, daß sie unvernetzt ist. Zur Herstellung
dieser Trennschicht können jedoch, worauf später noch
näher eingegangen wird, grundsätzlich die in diesen
Druckschriften beschriebenen wasserlöslichen Cellulose
derivate (Celluloseether) und alle löslichen (in Wasser
oder anderen Lösungsmitteln), filmbildenden hydrophilen
Polymere eingesetzt werden. Vorzugsweise handelt es sich
dabei um ein wasserlösliches Cellulosederivat und ins
besondere um einen Celluloseether sowie weiterhin bevor
zugt um Hydroxyethylcellulose und/oder Hydroxypropylcel
lulose.
Die Trägermembran der erfindungsgemäßen Hohlfadenmembran
ist hydrophob und kann nach einem sogenannten Trocken-
Naß-Spinnverfahren hergestellt werden, beispielsweise
aus Polyetherimid. Einzelheiten dieses Verfahrens sind
u. a. beschrieben in Journal of Membrane Science, 65
(1992) 295-307 und DE 37 16 916 A1.
Auf der inneren Fläche dieser Hohlfadenmembran wird vor
zugsweise eine beschichtbare, mikroporöse Haut ausgebil
det, auf der die hier näher beschriebene hydrophile
Trennschicht aufgebracht wird.
Dazu wird das Beschichtungspolymer in einem Lösungsmit
tel (beispielsweise Wasser oder organisches Lösungsmit
tel) gelöst. Allerdings muß die Beschichtungslösung be
stimmte Voraussetzungen erfüllen, denn sie darf einer
seits die Länge des Hohlfadens durch Quellung im wesent
lichen nicht verändern. So enthält beispielsweise die in
der DE 196 03 420 A1 verwendete wässrige Beschichtungs
lösung (Tauchlösung) neben dem Beschichtungspolymer und
dem Vernetzungsreagenz auch eine hohe Konzentration an
Ethanol. Letzteres bewirkt, daß die Hohlfäden sehr stark
quellen, was zu einer deutlichen Längenausdehnung führt.
Dadurch können die im Modulrohr fixierten Hohlfäden me
chanisch beschädigt werden. Zudem kommt es bei der an
schließenden Trocknung der mit Alkohol gequollenen Hohl -
fäden zu Schrumpfungen, die zum einen ein Abreißen der
Fäden und zum anderen eine unerwünschte Verdichtung der
Membranstruktur bewirken können.
Andererseits müssen die niedermolekularen Bestandteile
(z. B. Alkohol, Tensid, Wasser) der Beschichtungslösung
zumindest teilweise in der Lage sein, in bzw. durch die
Trägermembranmatrix (Wand des Hohlfadens) einzutreten
bzw. hindurchzutreten. Das hochmolekulare Beschichtungs
polymer, z. B. Hydroxyethylcellulose ist zu einem derar
tigen Eintritt nicht in der Lage und wird auf der Ober
fläche unter Ausbildung eines dichten Filmes zurückge
halten. Im Falle eines wässrigen Lösemittels erreicht
man dies dadurch, daß dieses Lösemittel mit mindestens
einem Benetzungsmittel versetzt wird. Bei der Verwendung
von rein wässriger Lösung ist die Benetzung der hydro
phoben Oberfläche der Hohlfäden nämlich nur unzureichend
möglich. Dadurch wird ein intensiver Kontakt des Be
schichtungspolymers mit der Membranoberfläche herge
stellt. Die Poren der Membran werden "geöffnet" und das
durch die Membranwand hindurchfließende Lösemittel be
günstigt die Entfernung von Luftblasen. Außerdem wird
durch die resultierende lokale Aufkonzentrierung des
Beschichtungspolymers auf der inneren Hohlfadenoberflä
che die gewünschte Filmbildung verbessert.
Im Falle eines wässrigen Lösemittels setzt man als Be
netzungsmittel vorzugsweise einen Alkohol, ein Keton
oder ein Tensid oder eine Mischung aus zweien, dreien
oder mehreren derartigen Benetzungsmitteln ein. Bei den
Alkoholen und Ketonen muß die Konzentration derart be
messen sein, daß einerseits die oben beschriebene nach
teilige Längenänderung der Hohlfäden vermieden wird und
andererseits aber die Hydropilisierung der Membranober
fläche ausreicht, um den Ein- bzw. Durchtritt des Löse
mittels bzw. der Beschichtungslösung zu gewährleisten.
Als Benetzungsmittel wird vorzugsweise 2-Propanol und/
oder Natriumlarylsulfat eingesetzt. Die Konzentration an
2-Propanol beträgt dabei vorzugsweise 3 bis 15 und ins
besondere bevorzugt 5 bis 10 Gew.-%. Das Natriumlauryl
sulfat wird vorzugsweise in einer Konzentration von 0,02
bis 0,5 und insbesondere bevorzugt von 0,03 bis 0,1
Gew.-% eingesetzt. Das Beschichtungspolymer wird dabei
in einer Konzentration von 0,15 bis 0,4 und weiterhin
bevorzugt von 0,2 bis 0,33 Gew.-% eingesetzt.
Zur Durchführung der Beschichtung wird die Beschich
tungslösung vorteilhaft aus einem Behälter im Kreislauf
durch das Lumen der Hohlfäden geleitet und vorzugsweise
gepumpt. Um einen Lösemittelfluß bzw. einen Fluß der
niedermolekularen Bestandteile der Beschichtungslösung
durch die Membranwand zu ermöglichen, wird beispiels
weise auf der Feedseite mit einem Überdruck gearbeitet.
Ferner ist es möglich, auf der Permeatseite der Membra
nen (Außenhaut der Hohlfäden) einen Unterdruck zu erzeu
gen. Das permeierende Lösungsmittel wird wieder in den
Behälter der Beschichtungslösung zurückgeführt, um die
ursprüngliche Konzentration aufrechtzuerhalten.
Nach einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform wird
nach dem Aufbringen des Beschichtungspolymers getrock
net, indem vorzugsweise Luft von Raumtemperatur oder
insbesondere erwärmte Luft durch das Lumen der Hohlfäden
hindurchgeleitet wird. Dadurch kann eine möglichst
gleichmäßige Filmbildung erreicht werden. Ein einfaches
Trocknen im Wärmeschrank direkt nach dem Beschichten
führt zu weniger guten Ergebnissen.
Bedingt dadurch, daß das Lumen der Hohlfäden mit einem
Luftstrom durchströmt wird, der möglichst definiert ist,
wird die Verdunstung des Lösemittels beschleunigt. Durch
zusätzliches Spülen der Außenseite der Hohlfäden mit
Luft wird zudem der Lösemittelaustrag noch weiter unter
stützt und damit eine schnelle Ausbildung und Fixierung
eines dichten stabilen Filmes unterstützt. Durch die
Verwendung von erwärmter Luft kann der Trocknungsvorgang
noch weiter verkürzt werden.
Zweckmäßigerweise werden mehrere Hohlfadenkompositmem
branen in einem Modulrohr angeordnet und beim Trocknen
in vertikaler Position angeordnet. Dieses Modulrohr kann
gegebenenfalls wiederholt um 180° gedreht werden.
Eine anschließende, ergänzende Trocknung im Trocken
schrank bei beispielsweise 70°C ist möglich, jedoch
nicht unbedingt erforderlich.
Die erfindungsgemäße Hohlfadenkompositmembran verfügt
über eine hohe Selektivität für Wasserdampf/Luft und
eine hohe Wasserdampfpermeabilität. Die geringe Luft
permeabilität ist dabei für das Erreichen einer hohen
Wasserdampf/Luft-Selektivität wichtig. Sie ist aber
insbesondere wichtig für spülgasbetriebene Druckluft
trocknungs-Module, da ansonsten die entlang der Verfah
rensstrecke durch die Hohlfäden permeierende Luft als
Spülgas wirkt und den günstigen Gegenstromspüleffekt ne
gativ beeinflußt. Die Luftpermeabilität der erfindungs
gemäßen Membranen liegt dabei im allgemeinen unter 0,1
Nm3/(m2hbar).
Die erfindungsgemäßen Membranen verfügen zudem über eine
hohe Wasserdampfpermeabilität, sind beständig gegenüber
Kondensat und dem anzuwendenden Betriebsdruck.
Erfindungsgemäß konnten Membranen mit einer Wasserdampf
permeabilität bis zu 88 Nm3/(m2hbar) erhalten werden.
Die Gaspermeabilität konnte auf Werte <<0,03
Nm3/(m2hbar) eingestellt werden, so daß Selektivitäts
werte für Wasserdampf/Stickstoff bis zu 35 200 erreicht
wurden.
Der auf der mikroporösen Innenhaut erfindungsgemäß auf
gebrachte Polymerfilm hat sich in Versuchen als stabil
gegen Wasserdampf und überraschenderweise auch als gut
beständig gegen Kondensat erwiesen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der bevorzugte
Ausführungsformen beschreibenden Beispiele näher erläu
tert.
Die in den folgenden Beispielen angegebenen %-Angaben
beziehen sich, sofern nichts anderes angegeben ist, auf
Gew.-%.
16 Stück Hohlfadenmembranbündel mit jeweils 250 Hohlfä
den, die jeweils in ein Modulrohr eingegossen waren,
wurden nacheinander beschichtet. Die Membranfläche pro
Bündel betrug 0,15 m2.
Zur Ausbildung der inneren Trennschicht wurde eine Be
schichtungslösung mit folgender Zusammensetzung herge
stellt:
0,31% Hydroxyethylcellulose (Tylose H100000, Hoechst AG)
5% 2-Propanol
94,69% Wasser.
0,31% Hydroxyethylcellulose (Tylose H100000, Hoechst AG)
5% 2-Propanol
94,69% Wasser.
Die Beschichtungslösung wurde mittels einer Schlauchpum
pe während 5 Minuten mit einer Pumprate von 0,5 l/min
durch das Hohlfadenbündel gepumpt. Dabei wurde am Modul
ausgang ein Druck von 0,8 bar eingestellt (Atmosphären
druck auf der Permeatseite). Die Hohlfäden wurden an
schließend 2 Minuten leergepumpt. Danach wurden die
Hohlfäden mit einem Luftstrom von 0,6 m3/h innen und 1,0
m3/h außen getrocknet. Mit den so hergestellten Hohlfa
denmembranbündeln wurde eine Stickstoffpermeabilität von
0,0005 Nm3/(m2hbar) (Mittelwert über 16 Module) be
stimmt.
12 Stück Hohlfadenmembranbündel mit jeweils 650 bis 700
Hohlfäden, die jeweils in ein Modulrohr eingegossen wa
ren, wurden unter Verwendung der im Beispiel 1 beschrie
benen Beschichtungslösung beschichtet. Die Membranfläche
betrug dabei 0,51 bis 0,55 m2 pro Bündel.
Die Flußrate bei der Beschichtung betrug jedoch 0,87
l/min.
Anschließend wurde mit einem Luftstrom von 1,5 m3/h
innen und 2,5 m3/h außen getrocknet.
Die ermittelte Stickstoffpermeabilität betrug: 0,0048
Nm3/(m2hbar) (Mittelwert über alle Module).
Es wurden 7 Stück Hohlfadenmembranbündel mit jeweils 950
bis 1100 Hohlfäden, die jeweils in ein Modulrohr einge
gossen waren, beschichtet. Die Membranfläche pro Hohlfa
denbündel betrug 0,68 bis 0,90 m2.
Die Beschichtung erfolgte wie im Beispiel 1 beschrieben;
allerdings betrug die Flußrate 1,47 l/min. Anschließend
wurde mit einem Luftstrom von 2,5 m3/h innen und 3,0
m3/h außen getrocknet.
Die bei diesen Membranen bestimmte Stickstoffpermeabili
tät betrug 0,0037 Nm3/(m2hbar) (Mittelwert über alle Mo
dule).
Ein Hohlfadenmembranbündel mit 340 Hohlfäden wurde, wie
im Beispiel 1 beschrieben, beschichtet.
Dabei wurde eine Beschichtungslösung folgender Zusammen
setzung eingesetzt:
0,28% Hydroxyethylcellulose (Tylose H100.000 Hoechst AG)
5% Isopropanol
94,72% Wasser
Stickstoffpermeabilität: 0,0008 Nm3/(m2hbar).
0,28% Hydroxyethylcellulose (Tylose H100.000 Hoechst AG)
5% Isopropanol
94,72% Wasser
Stickstoffpermeabilität: 0,0008 Nm3/(m2hbar).
Es wurde untersucht, welchen Einfluß ein Tensid auf die
Beschichtungslösung ausübt.
Es wurden 3 Sätze mit je 8 Bündeln von je 8 Hohlfäden
aus Polyetherimid mit einer mikroporösen Innenhaut (Sub
stratmembran) in Trägerrohre eingeklebt. Nacheinander
wurde der erste Satz von 8 Bündeln (8 × 8 Hohlfäden) mit
Beschichtungslösung A, der zweite Satz mit Beschich
tungslösung B und der dritte Satz mit Beschichtungslö
sung C von innen beschichtet. Dazu wurde die Beschich
tungslösung mittels einer Schlauchpumpe im Kreislauf
durch die parallel angeordneten 8 Bündel eines Satzes
mit einer Pumprate von 0,13 l/min während einer Zeit von
5 min gepumpt. Die Hohlfäden wurden anschließend 2 min
leer gepumpt.
Danach wurden die Hohlfäden 30 min lang mit einem durch
das Lumen geführten Luftstrom von 850 l/h getrocknet.
Danach wurden die Hohlfäden über Nacht bei 50°C in ei
nem Wärmeschrank behandelt.
Die Zusammensetzung der Beschichtungslösungen war fol
gende:
Lösung A:
0,33% Hydroxyethylcellulose (Tylose H100.000, Hersteller: Hoechst AG)
0,1% Natriumlaurylsulfat (Fluka Chemika, Flu ka Chemie AG, Buchs, Schweiz)
99,57% Wasser
0,33% Hydroxyethylcellulose (Tylose H100.000, Hersteller: Hoechst AG)
0,1% Natriumlaurylsulfat (Fluka Chemika, Flu ka Chemie AG, Buchs, Schweiz)
99,57% Wasser
Lösung B:
0,33% Hydroxyethylcellulose (Tylose H100.000, Hersteller: Hoechst AG)
0,05% Natriumlaurylsulfat (Fluka Chemika, Fluka Chemie AG, Buchs, Schweiz)
99,62% Wasser
0,33% Hydroxyethylcellulose (Tylose H100.000, Hersteller: Hoechst AG)
0,05% Natriumlaurylsulfat (Fluka Chemika, Fluka Chemie AG, Buchs, Schweiz)
99,62% Wasser
Lösung C:
0,33% Hydroxyethylcellulose (Tylose H100.000, Hersteller; Hoechst AG)
99,67% Wasser.
0,33% Hydroxyethylcellulose (Tylose H100.000, Hersteller; Hoechst AG)
99,67% Wasser.
Die Stickstoffpermeabilität der unbeschichteten Sub
stratmembran betrug 116 Nm3/(m2hbar).
Für die Kompositmembran wurden folgende Werte gemessen:
Beschichtet mit A: 0,0014 Nm3/(m2hbar)
Beschichtet mit B: 0,012 Nm3/(m2hbar)
Beschichtet mit C: 0,022 Nm3/(m2hbar).
Beschichtet mit A: 0,0014 Nm3/(m2hbar)
Beschichtet mit B: 0,012 Nm3/(m2hbar)
Beschichtet mit C: 0,022 Nm3/(m2hbar).
Ein Bündel von 8 Hohlfäden aus Polyetherimid mit einer
mikroporösen Innenhaut (Substratmembran) wurde in ein
Trägerrohr eingeklebt und als Teil eines insgesamt 8
Bündel umfassenden Satzes, wie bei Beispiel 5 beschrie
ben, beschichtet. Dazu wurde die Beschichtungslösung
mittels einer Schlauchpumpe im Kreislauf während 5 min
mit einer Pumprate von 0,13 l/min durch die Hohlfäden
gepumpt, die anschließend 2 min leergepumpt wurden.
Die Hohlfäden wurden über Nacht mit einem durch das Lu
men geführten Luftstrom getrocknet. Die Beschichtungs
lösung hatte dabei die Zusammensetzung:
0,31% Hydroxyethylcellulose (Tylose H 100000, Herstel ler: Hoechst AG)
10% 2-Propanol
89,69% Wasser
0,31% Hydroxyethylcellulose (Tylose H 100000, Herstel ler: Hoechst AG)
10% 2-Propanol
89,69% Wasser
Die Wasserdampfpermeabilität wurde nach einer Drückan
stiegsmethode gemessen, bei einem Wasserdampfpartial
druck auf der Feedseite der Hohlfadenmembran (Lumen) von
19,5 mbar bei 20°C Meßtemperatur.
Die Stickstoffpermeabilität der Substratmembran betrug
52 Nm3/(m2hbar).
Meßergebnisse:
Stickstoffpermeabilität: 0,0020 Nm3/(m2hbar)
Sticksserdampfpermeabilität: 36 Nm3/(m2hbar)
Selektivität H2O/N2: 18 000
Stickstoffpermeabilität: 0,0020 Nm3/(m2hbar)
Sticksserdampfpermeabilität: 36 Nm3/(m2hbar)
Selektivität H2O/N2: 18 000
Eine Substratmembran wurde wie im Beispiel 6 beschrieben
beschichtet und dann vermessen.
Die Stickstoffpermeabilität der Substratmembran betrug
jedoch 263 Nm3/(m2hbar). Die damit erzielten Meßergeb
nisse sind folgende:
Stickstoffpermeabilität: 0,0025 Nm3/(m2hbar)
Wasserdampfpermeabilität: 88 Nm3/(m2hbar)
Selektivität H2O/N2 : 35 200
Stickstoffpermeabilität: 0,0025 Nm3/(m2hbar)
Wasserdampfpermeabilität: 88 Nm3/(m2hbar)
Selektivität H2O/N2 : 35 200
Beschreibung der dafür verwendeten Module:
Modul 1 : 250 Hohlfäden, Gesamtmembranfläche 0,15 m2, be
schichtet gemäß Beispiel 1
Modul 2: Wie Modul 1
Modul 3 : 340 Hohlfäden Membranfläche 0,18 m2, beschich tet gemäß Beispiel 4
Modul 4 : 700 Hohlfäden Membranfläche 0,55 m2, beschich tet gemäß Beispiel 2
Modul 5 : 1000 Hohlfäden Membranfläche 0,75 m2, beschich tet gemäß Beispiel 3
Modul 6: Wie Modul 1
Modul 2: Wie Modul 1
Modul 3 : 340 Hohlfäden Membranfläche 0,18 m2, beschich tet gemäß Beispiel 4
Modul 4 : 700 Hohlfäden Membranfläche 0,55 m2, beschich tet gemäß Beispiel 2
Modul 5 : 1000 Hohlfäden Membranfläche 0,75 m2, beschich tet gemäß Beispiel 3
Modul 6: Wie Modul 1
Um die Stabilität des hydrophilen Filmes nachzuweisen,
wurden die Module flüssigem Wasser ausgesetzt. Die Mo
dule 1 bis 5 wurden dabei auf folgende Weise behandelt:
Befeuchten (durchströmen und einwirken lassen) → Trock
nen → Messen.
Das Wasser wurde dabei 5 min lang durch das Lumen der
Hohlfäden mit einer Durchflußrate von 0,7 l/min gepumpt.
Die Hohlfäden blieben anschließend mit Wasser gefüllt
stehen. Die Standzeiten betrugen dreimal 1 h plus zwei
mal 16 h plus 4 mal 64 h plus einmal 648 h.
Nach jedem Behandlungsschritt wurden die Hohlfäden wie
in den Beispielen 1 bis 3 beschrieben, mit Luft getrock
net. Dann wurde die Stickstoffpermeabilität bei einem
Feeddruck von 5 bar gemessen. Der oben aufgeführte Be
handlungsschritt wurde mehrfach wiederholt. Die Schritte
sind mit S1-1h; S2-1h usw. bezeichnet.
Beim Modul 6 wurde das Wasser zweimal 1 h plus elfmal 2
h lang mit einer Pumprate von 0,7 l pro Minute durch das
Hohlfaserbündel gepumpt. Dann wurde wie oben beschrieben
getrocknet und gemessen. Die Versuche sind mit F1-1h bis
F13-2 h bezeichnet.
In den obigen Beispielen war der Luftstrom zur Trocknung
in Abhängigkeit von den Modulabmessungen und der Anzahl
der Hohlfäden folgender:
Der Druckbereich beim Umpumpen der Beschichtungslösung
war auf der Feedseite 0 bis 1,4 bar (0,8 bar).
Die vorzugsweise eingestellten Werte sind in den Klam
mern angegeben.
Der bevorzugte Luftstrom beträgt somit feedseitig 0,5
bis 3,0 und permeatseitig 0 bis 3,0 m3/h.
Claims (16)
1. Hohlfadenkompositmembran aus einem hydrophoben Trä
germaterial und einer Trennschicht auf der inneren Flä
che des Hohlfadens, dadurch gekennzeichnet, daß die
Trennschicht aus einem unvernetzten, filmbildenden, hy
drophilen Beschichtungspolymer besteht.
2. Hohlfadenkompositmembran nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß es sich bei dem Beschichtungspolymer
um ein wasserlösliches Cellulosederivat handelt.
3. Hohlfadenkompositmembran nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß es sich bei dem Cellulosederivat um
einen Celluloseether und insbesondere um Hydroxyethyl
cellulose und/oder Hydroxypropylcellulose handelt.
4. Hohlfadenkompositmembran nach einem der vorherigen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägermembran
aus einem Polyetherimid besteht.
5. Hohlfadenkompositmembran nach Anspruch 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Trägermembran eine mikroporöse In
nenhaut aufweist.
6. Hohlfadenkompositmembran nach einem der vorherigen
Ansprüche, dadurch erhältlich, daß die Trennschicht mit
Hilfe einer das Beschichtungspolymer in gelöster Form
enthaltende Beschichtungslösung aufgebracht wird, die
ein solches Lösemittel oder Lösemittelgemisch sowie er
forderlichenfalls solche Zusatzmittel enthält, daß die
Beschichtungslösung einerseits die Länge des Hohlfadens
durch Quellung im wesentlichen nicht verändert, und daß
andererseits die niedermolekularen Bestandteile zumin
dest teilweise in die Trägermembranmatrix (Wand des
Hohlfadens) eintreten und/oder durch sie hindurchtreten
können, während das Beschichtungspolymer zurückgehalten
wird und auf der Oberfläche einen Film ausbildet.
7. Hohlfadenkompositmembran nach Anspruch 6, dadurch er
hältlich, daß als Lösemittel Wasser eingesetzt wird, das
mit mindestens einem Benetzungsmittel versetzt ist.
8. Hohlfadenkompositmembran nach Anspruch 7, dadurch er
hältlich, daß als Benetzungsmittel ein Alkohol, Keton
oder Tensid oder eine Mischung aus zweien oder mehreren
derartigen Benetzungsmittel eingesetzt wird.
9. Hohlfadenkompositmembran nach Anspruch 8, dadurch er
hältlich, daß als Beschichtungspolymer Hydroxyethylcel
lulose und als Benetzungsmittel 2-Propanol und/oder Na
triumlaurylsulfat eingesetzt werden.
10. Hohlfadenkompositmembran nach Anspruch 9, dadurch
erhältlich, daß das 2-Propanol in einer Konzentration
von 3 bis 15 und insbesondere von 5 bis 10 Gew.-% und
das Natriumlaurylsulfat in einer Konzentration von 0,02
bis 0,5 und insbesondere von 0,03 bis 0,1 Gew.-% einge
setzt werden.
11. Hohlfadenkompositmembran nach einem der Ansprüche 6
bis 10, dadurch erhältlich, daß das Beschichtungspolymer
in einer Konzentration von 0,15 bis 0,4 und insbesondere
von 0,2 bis 0,33 Gew.-% eingesetzt wird.
12. Hohlfadenkompositmembran nach einem der Ansprüche 6
bis 11, dadurch erhältlich, daß die Beschichtungslösung
im Kreislauf durch den Hohlfaden geleitet wird und der
art behandelt wird, daß die niedermolekularen Bestand
teile davon in die Membranwand eindringen oder diese
durchdringen können.
13. Hohlfadenkompositmembran nach einem der Ansprüche 6
bis 12, dadurch erhältlich, daß die Hohlfadenkomposit
membran nach Aufbringen des Beschichtungspolymers ge
trocknet wird, indem Luft durch das Lumen des Hohlfadens
hindurchgeleitet wird.
14. Hohlfadenkompositmembran nach einem der vorherigen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Hohlfa
denkompositmembranen zu einem Hohlfadenmembranmodul zu
sammengefasst sind.
15. Verfahren zur Herstellung der Hohlfadenkompositmem
bran nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem man den
Hohlfaden aus einem hydrophoben Material auf per se be
kannte Weise herstellt und dann auf seine innere Fläche
die Trennschicht aufbringt, dadurch gekennzeichnet, daß
man zur Aufbringung der Trennschicht die in den Ansprü
chen 6 bis 13 beschriebenen Maßnahmen durchführt.
16. Urwendung einer Hohlfadenkompositmembran nach einem
der Ansprüche 1 bis 14 zur Trocknung von Gasen und ins
besondere Druckluft.
Priority Applications (2)
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---|---|---|---|
DE19910466A DE19910466C2 (de) | 1999-03-10 | 1999-03-10 | Verfahren zur Herstellung einer hydrophilen Hohlfadenkompositmembran |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US4871378A (en) * | 1987-12-11 | 1989-10-03 | Membrane Technology & Research, Inc. | Ultrathin ethylcellulose/poly(4-methylpentene-1) permselective membranes |
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DE19545701C1 (de) * | 1995-12-07 | 1997-05-28 | Geesthacht Gkss Forschung | Komposit-Nanofiltrationsmembran |
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-
2000
- 2000-03-08 WO PCT/DE2000/000691 patent/WO2000053288A1/de active Application Filing
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10155901A1 (de) * | 2001-11-14 | 2003-05-15 | Mann & Hummel Filter | Verfahren zur Erzeugung von einer Beschichtung auf einer Hohlfaser |
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---|---|
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