DE2033526A1

DE2033526A1 - Verwendung von geformten Polypiperazinamiden bei der umgekehrten Osmose

Info

Publication number: DE2033526A1
Application number: DE19702033526
Authority: DE
Inventors: Lino Bologna; Parrim Paolo Novara; Credah (Italien)
Original assignee: Montecatim Edison S p.A., Mailand; Consigho Nazionale delle Ricerche, Rom; (Italien)
Priority date: 1969-07-08
Filing date: 1970-07-07
Publication date: 1971-01-28
Also published as: DE2033526C3; IL34861A; DE2033526B2; NL171019C; GB1276594A; US3696031A; ZA704672B; IL34861A0; NL7009956A; JPS4822899B1; FR2054257A5; ES381521A1; BE753089A; CA948117A; US3743597A

Description

DR.-ING. VON KREISLER DRYING. SCHÖNWALD DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DlPL-CHEM. ALEK VON KREISLER DIPL-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLDPSCH

KÖLN T, DEICHMANNHAUS

Köln, den 6. Juli 1970 Ke/Ax

CONSIGLIO NAZIONALE DELLE RICERCHE, Via Reno 1, Rom (Italien) und

Montecatini Edison S.p.A., 31, Foro Buonaparte, Mailand (Italien)

Verwendung von geformten Polypiperazinamiden bei der umgekehrten Osmose

Die Erfindung betrifft die Verwendung von bisher nicht für diesen Zweck gebrauchten Polymeren für Verfahren der umgekehrten Osmose. Die Erfindung ist insbesondere auf Formkörper, die aus diesen Polymeren hergestellt sind, für die Entsalzung von Wasser einschließlich Brackwasser, Meerwasser und anderen Wässern, in denen anorganische Salze in verschiedenen Konzentrationen gelöst sind, gerichtet.

Bekanntlich erfordert die Entsalzung von Salzwasser nach dem Verfahren der umgekehrten Osmose (zuweilen auch als Ultrafiltration bezeichnet) die Anwendung hoher DrüGke und die Verwendung selektiver Membranen, die reines Wasser durchtreten lassen, während sie die darin gelösten Salze abweisen» Bei diesem Verfahren wird das Salzwasser unter einem hydraulischen Druck, der höher ist als der osmotische Druck der zu behandelnden Salzlösung·, gegen die Membran gepresst» Unter diesen Bedingungen hat die durch die Membran durchgetretene Lösung einen weit niedrigeren Salzgehalt. Auf diese Weise wird durch den Unterschied der hydraulischen Drücke, die auf die gegenüberliegenden Seiten

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der Membran einwirken, eine Wasserströmung erzeugte die eine Richtung hat, die der Strömungsrichtung entgegengesetzt ist, die normalerweise bei Verfahren der direkten Osmose auftritt, wo die Strömung auf den Konzentrationsgradienten der gelösten Stoffe an den gegenüberliegenden Seiten der Membran zurückzuführen ist.

Die Menge des gewonnenen Wassers .und der Entsalzungsgrad hängen von den verschiedenen Bedingungen des Verfahrens sowie von den Eigenschaften der semipermeable« Membran ab, z.B.

1) von der Zusammensetzung der Lösung_g die mit der semipermeablen 'Membran in Berührung is.t,

2) vom Druck_f der auf die mit der semipermeabler! Membran

in Berührung befindlich© Lösung einwirkt),

3) von der Strömungsgeschwindigkeit und dem Bewegungsgrad der Lösung an der Oberfläche der semipermeabler Membran,

4) von der Temperatur^

5) von der chemischen Natur der semipermeable» Membran oder von der mit dem Salzwasser in Berührung befindlichen Oberfläche der Membran und

6) von der physikalischen Beschaffenheit der semipermeablen Membran.

Die Membranen für die umgekehrte Osmose des "bekannten Typs bestehen im allgemeinen aus besonderen Celluloseestern, die selektive Eigenschaften aufi-#eisea₉ da sie für Lösungsmittel, aber nicht für die im Lösungsmittel gelösten Substanzen durchlässig sind« Insbesondere ist es "bekannt _s daß ein Polymermaterial für eine gewisse gelöste Substanz selektiv ist, wenn eiae dicke -und homogene Folie dieses Materials das Lösungsmittel öurolstretea vxnä öi@ gelöste Substanz nicht durchtreten läßto Homogen® !@ll©a voh Celluloseestern haben die Eigenschaft₀ iaS si© für Wasser durchlässig sind, xrjähreßi aie iia äaria galöstaia Salae abweisen.

Die Menge des durch die Folie durchtretenden Lösungsmittels hängt unter sonst gleichen Bedingungen von der Dicke der dicken und homogenen Folie ah. Die Membranen des bekannten Typs auf Basis von Celluloseestern mit einer besonderen physikalischen Struktur ermöglichen einen guten Durchfluß von Wasser und weisen mehr als 90$ des Salzes ab. Diese Membranen bestehen im allgemeinen aus einer dicken und homogenen Oberflächenschicht und einer porösen Unterlage. •Die hohe Durchlässigkeit für Wasser kann zur Dicke der oberen dicken Schicht der Membran in Beziehung gebracht werden.

Das Verfahren zur herstellung dieser Membranen und ihre Verwendung bei Entsalzungsverfahren durch umgekehrte Osmose werden in zahlreichen Patentschriften und Veröffentlichunren beschrieben, z.B. in den U.S.A.-Patentschriften 3 133 132, 3 133 137, 3 170 867, 3 283 042, 3 285 765, 3 250 701 und 3 290 286 und in den französischen Patentschriften 1 510 749 und 1 528 016.

Leider treten jedoch bei V.3rw*»ndung von Membranen auf Basis von Celluloseestern für v* 'fahren der umgekehrten Osmose eine Anzahl von Schwierigkeiten und Nachteilen auf. Diese polymeren Materialien haben keine hohe chemische Beständigkeit, insbesondere keine gute Beständigkeit gegenüber der Hydrolyse, die unter dem Einfluß der zu reinigenden Salzlösungen auftritt_e Ferner sind sie gegenüber Pu-Scbvankungen ziemlich empfindlich. Außerdem haben sie eine geringe thermische Stabilität, so daß ihre Verwendung nur bei verhältnismäßig niedrigen Arbeitstemperaturen, die dicht bei Raumtemperatur liegen, möglich ist, um chemische Veränderungen in ihrer Struktur zu vermeiden.

Die oben genannten polymeren Materialien haben geringe Beständigkeit gegen Abbau durch Bakterien und geringe Festigkeit bei Einwirkung von mechanischem Druck. Schließlich hat Celluloseacetat eine geringe Durchlässigkeit für Wasser. Aus diesem Gründe ist es zur Erzielung einer

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starken Strömung von entsalztem V/asser (pro Oberflächeneinheit und Zeiteinheit) notwendig, Folien oder Membranen' tnit einer aktiven Entsalzungsschicht, deren Dicke im allgemeinen geringer als 0,2 /U ist, zu verwenden.

Gegenstand der Erfindung sind Polymermaterialien in Form von Formkörpern wie Folien, Membranen, porösen Trägern, Hohlfasern u.dgl. bei Trenn- und Konzentrierungsverfahren, die nach dem Prinzip der umgekehrten Osmose arbeiten, ohne die Schwierigkeiten und Nachteile, die bei den oben genannten Materialien auf Basis von Celluloseestern auftreten.

Die Aufgabe, die die Erfindung sich stellt, wird gelöst, indem bei" Trenn- und Konzentrierungsverfahren, die nach dem Prinzip der umgekehrten Osmose arbeiten,Formkörper wie Folien, Membranen, poröse Träger," Hohlfasern u.dgl. verwendet werden, die auf Kunststoffen mit Polyamidstruktur basieren, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie aus Piperazin oder substituierten Piperazinderivaten und aliphatischen, cycloaliphatischen und aromatischen Dicarbonsäuren bestehen, wobei die Struktureinheit die allgemeine Formel

CO-X-CO

-N V Rn

(D

hat, worin -CO-X-CO- ein Dicarboxylrest ist, der von einer beliebigen Dicarbonsäure abgeleitet sein kann, die mit den Piperazinen Polyamide zu bilden vermag, und X für einen zweiwertigen Rest, z.B. Alkylen, Alkenylen, Alkadienylen, Arylen oder Cycloalkylen steht, aber auch, wie beispielsweise im Falle von Oxalsäure, abwesend sein kann.

Die Piperazine, die Polymermaterialien bilden können, deren Verwendung bei Trenn- und Konzentrierungsverfahren, die nach dem Prinzip der umgekehrten Osmose arbeiten, Gegen-^

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stand der Erfindung ist, haben die folgende Struktur:

HN NH (II)

Rn

Hierin ist η eine ganze Zahl von O bis 8, R eine S'uhstituentengruppe, z.B. ein Alkylrest, insbesondere Äthyl oder Methyl, ein Cycloalkylrest,Arylrest, Alkoxyrest, Aryloxyrest, Arylalkoxyrest oaer ein Halogenatom. Wenn die Substituentengrüppen R im Ring des Piperazine in einer Zahl von mehr als 1 vorhanden sind, können sie in jeder gewünschten sterischen.Stellung zum Ring angeordnet sein. Unter die allgemeine Formel (II) fallen somit sowohl die reinen Stereoisomeren (eis und trans) ais auch ihre Gemische.

Spezielle Beispiele von Piperazinen, die Polymermaterialien bilden können, deren Verwendung in Trenn- und Konzentrierungsverfahren, die nach dem Prinzip der umgekehrten Osmose arbeiten, Gegenstand der Erfindung ist, sind Piperazin, Mono-, Di-, Tri- und Tetramethylpiperazin und ihre Äthylderivate; Penta-, Hexa-, Hepta- und Octamethylpiperazin; 2,3,5-Tri-n-butylpiperazinJ 2_t3,5_t6-TetraphenylpiperazinJ 2-Phenylpiperazin; 2,5-Dinaphthylpiperazin; 2,2,3,5,5_f6-HexaäthylpiperazinJ Phenylmethylpiperazin', Propylpiperazin, Butylpiperazinj Pentylpiperazin; 2,5-Diphenylpiperazin; 2,6-Dipropylpiperazinj 2,5-Di-n-butylpiperazinj 2,3,5-Tripropylpiperazin; 2,3»5,6-Tetra-n-propylrpiperazin und 2,5-Divinylpiperazin.

Spezielle Beispiele von Dicarbonsäuren, die Polypiperazinamide bilden können, deren Verwendung bei Trenn- und Konzentrierungsverfahren, die nach dem Prinzip der umgekehrten Osmose arbeiten. Gegenstand der Erfindung ist, sind Oxal-

PimelT-nsaure,
säure, Adipinsäure,. Korksäure, Azelainsäure, Sebacinsäure,

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trans, trans-Muconsäurej Terephthalsäure? cis-Hexahydroterephthalsäuret trans-Hexahydroterephthalsäure; Isophthalsäure; cis-Hexahydroisophthalsäure,, trans-Hexahydroisophthalsäure·, Phthalsäure; trans-Hexahydrophthalsäure ₈ Dibenzoesäure, cis-Hexahydrodibenzoesauref trans-Hexahydrodibenzoesäuref cis_scis~DodecahydrQöen3oesäure| clSatrans-Dodecahydrodilaenzoesattrej transj, trans-Bodecahydrodibensoe-säure; cis-1,3-Cyclopentandioarbonsäarel trans-1_S3-Cyelo~ pentandicarbonsäure, trans-1,E-Cyclopentandicarbonsäure, trans-1,2-Cyclo -butandicarbonsäure^ cis-1 _s 3-0yelobutandicarbonsäurel trans-1 j,3-Gyclobutandicarbonsäure und "fcrans-1,2-Cyclopropandicarlbonsättre»

Spezielle Beispiele solcher Polymerisate sind die Polyraeren von Piperasinisophthalamidp traas-2i,5=3)imethylpiperazinterephthalamids, trane-E,5-Dimethylpip©razinadipinsäwreamid, trans-2,5-DimetfaylpiperazinisQpiithalamid,, trans~2_s5-Dimethylpiperaziß-tranSjtrans-iaucoQamid und allgemein alle Polymeren, die in ^Condensation Polymers Tby laterfacial and Solution Methods"^on F»tf.Morgan₀ Interscience Publishers,, New York, 1965, Seite 176-179» Tabelle 7-1D, genannt sindo

Ferner können vorteilhaft Polymermaterialien verwendet werden, die aus Gemischen von Polyamiden des oben genannten Typs oder aus Gemischen dieser Polyamide mit Polyamiden, " . deren Struktur keine Piperazineinheit enthält, Z₀B₅,

Nylon 6, Nylon 4® Nylon 6_B6 und Nylon. 6_fl1O_s verwendet werden.

Die Polymeren, deren Terwendung für Trenn·= und Konzentrierungsverfahren,, die nach eiern Prinzip der umgekehrten Osmose arbeiten, Gegenstand der Erfinäang ist, haben ©ine völlig andere Struktur als die "bisber für die obes genannten Zwecke verwendeten Polymeren unä lassen sich leicht zu Folien, Membranen oder anderen
die sich für die Verwendung bei lierfatesa der Osmose eignec«,

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Diese Polymeren sind im allgemeinen löslich in gebräuchlichen Lösungsmitteln wie Phenol, m-Kresol und 2-Chloräthanol, Chloroform-Methanol-Gemischen, Ameisensäure sowie in starken Säuren wie konzentrierte Schwefelsäure und Trifluoressiizsäure. Einige dieser Polymeren haben außerdem einen Schmelzpunkt oder Erweichungspunkt, der hoch genug ist, um ihre Verarbeitung zu Formkörpern zu ermöglichen. Aus ihren Lösungen können durch HeiGverformung nach üblichen Verfahren mit oder ohne Zusatz von speziellen Substanzen wie Wasser, Methanol, Masnesiumperchlorat, Perchlorsäure, Maleinsäure, Formamid und Dimethylamid Folien, Membranen und andere Formkörper mit physikalischen Fornen hergestellt werden» die sich für die Verwendung bei Verfahren der umgekehrten Osmose eignen. Diese nach üblichen Verfahren hergestellten Membranen werden auf Grund ihrer leichten Verarbeitung als Flächengebilde hergestellt. In gewissen Fällen können die Membranen auch in Röhrenform oder als Hohlfasern verwendet werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können Membranen für die Verwendung bei Verfahren der umgekehrten Osmose vorteilhaft durch Vereinigung von sehr dünnen Polymerfolien, die aus den Folymeren des oben beschriebenen Typs bestehen und daher Salze abzuweisen vermögen, mit porösen Unterlagen, die als Träger für die Folie selbst dienen hergestellt werden. Diese porösen Unterlagen oder Träger, die eine sehr hohe Durchlässigkeit haben, können aus einem polymeren Material der gleichen Art wie die Folie mit selektiver Permeablität oder aus völlig anderen Werkstoffen hergestellt werden. Die Polymeren des vorstehend beschriebenen Typs können vorteilhaft auch für die Herstellung dieser porösen Träger verwendet werden.

Es wurde gefunden, daß wässrige Lösungen, die mit enthärtetem Wasser wesentlich angereichert sind, erhalten werden, wenn eine Folie oder Membran, die aus den oben beschriebenen Polymeren besteht, in eine Zelle für die umgekehrte

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Osmose eingesetzt und eine Salzlösung unter einem Druck, der höher ist als der osmotische Druck der Lösung, gegen ' die Folie oder Membran gepresst wird,,

Das Entsalzungsvermögen (ausgedrückt als Prozentsatz des abgewiesenen Salzes) der Folien oder Membranen, die aus Polymermaterialien des oben beschriebenen Typs bestehen, kann zwischen 1 und mehr als 99$ liegen und bei Chloriden größer als 98$ und bei Sulfaten und Carbonaten größer als 99$ sein.

Die aus den vorstehend beschriebenen Polymerraaterialien hergestellten Folien und Membranen zeichnen sich ferner dadurch aus, daß sie von Natur aus eine sehr hohe Durchlässigkeit für Wasser haben, die überraschend höher ist als bei Folien oder Membranen aus Celluloseacetat des bekannten Typs (mit einem Gehalt an Acetylgruppen von 38,9$» bezogen auf das Gewicht der Cellulose)» Die höhere Wasserdurchlässigkeit der Polymermaterialien gemäß der Erfindung ist an den höheren Werten der Durchlässigkeit für Wasser bei vollständig trockenen Folien erkennbar. Diese Durchlässigkeit wird nach der Methode von Lonsdale, Merten und Riley» Journal of Applied Polymer Science 9_χ 1341; (1965),berechnet. Diese Eigenschaft ermöglicht e3, überraschend hohe Werte des Wasserdurchgangs zu erreichen, der bei dicken homogenen Folien einer Dicke zwischen 0,2 und 3 /U ohne weiteres mehr als 400 l/Tag/m Folienoberfläche erreichen kann.

Die vorstehend beschriebenen Polymerraaterialien in Form von -"ormkörpern wie Folien, Membranen, porösen Schichtträgem, Hohlfasern u.dgl. zeichnen sich durch hohe chemische Beständigkeit aus. Insbesondere sind sie hydrolysenbeständig, unempfindlich gegenüber p„-Schwankungen und innerhalb eines weiten Temperaturbereichs thermisch stabil,

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Die Folien, Membranen und porösen Träger, die ganz oder teilweise aus diesen Polymermaterialien bestehen, haben sowohl im trockenen als auch im nassen Zustand eine hohe mechanische Festigkeit, Zähigkeit und Flexibilität, Sie können innerhalb eines weiten Temperaturbereichs selbst oberhalb von 100° C eingesetzt werden, ohne daß chemische Veränderungen in ihrer Struktur auftreten.

Polymermaterialien gemäß der Erfindung in den oben genannten Formen können bei Verfahren der umgekehrten Osmose für die Entsalzung von Salzwasser und für die Gewinnung von Trinkwasser (mit einem Gesamtgehalt an darin gelösten Feststoffen von weniger als 500' ppm) aus Brackwasser und Meerwasser nach einstufigen oder mehrstufigen Verfahren verwendet werden·

Die aus den Polymermaterialien des oben -beschriebenen Typs hergestellten Membranen, Folien, porösen Träger, Hohlfasern u.dgl. eignen sich nicht nur für die Entsalzung von Salzwasser, sondern können auch ebenso gut bei allen Trennverfahren verwendet werden, die nach dem Prinzip der umgekehrten Osmose arbeiten· Beispiele solcher Verfahren sind die Aufbereitung und Reinigung von Industriewasser, die Reinigung von verunreinigtem Wasser und Gewinnung von Trinkwasser daraus, die Konzentrierung und Gewinnung der verschiedensten chemischen Verbindungen wie Chloride, Sulfate, Borate, Carbonate, Nitrate, Düngemittel, Glutamate und Tannine, die Konzentrierung von Nahrungsmitteln wie Citrussäften, Tomatensaft, Obstkonserven und Obstsäften im allgemeinen, Zuckerlösungen, Milch, Tee- und Kaffeeextrakten, die Trennung von azeotropen Gemischen, die Trennung und Konzentrierung von biologischen und pharmazeutischen Produkten wie Hormone, Proteine, Vitamine, Antibiotika, Impfstoffe, Aminosäuren u.dgl., sowie für alle anderen Trenn- und Konzentrierungsverfahren» "bei denen das Prinzip'der umgekehrten Osmose anwendbar ist.

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Beispiel 1

Dieses Beispiel soll veranschaulichen, daß die Polyraermaterialien gemäß der Erfindung eine hohe Y/ass er durchlässigkeit haben, und daß ihre Verwendung bei einem Verfahren zur Entsalzung von Salzlösungen nach dem Prinzip der umgekehrten Osmose eine erhebliche Senkung des Gehalts an darin gelösten Salzen ermöglicht.

A. Herstellung von vollständig trockenen Folien für die

umgekehrte Osmose

Folien aus den Polymeren, deren Verwendung Gegenstand der Erfindung ist, wurden aua Lösungen des Polymeren in einem geeigneten Lösungsmittel hergestellt» ^ie Konzentration des Polymeren in der Lösung las zwischen 5 und 10 Gew._$k, Als Lösungsmittel wurden Ameisensäure oder ein Gemisch von Chloroform und Methanol (Gewichtsverhältnis 88:12) verwendet.

Die entlüftete homogene Lösung wurde mit einer Streichmaschine auf eine Glasplatte aufgetragen. Die so hergestellten Folien wurden einige Standen bis zur vollständigen Verdunstung des Lösungsmittels bei 3O⁰C gehalten. Die von der Glasplatte abgenommenen Folien waren im allgemeinen zäh, transparent und homogen. Durch Einstellung der Schichtdicke an der Streichmaschine und der Konzentration der Lösung konnten Folien mit einer endgültigen -"icke zwischen 6 und 100u hergestellt werden.

Folien einer Dicke von weniger als 6 ja. wurden wie folgt hergestellt: Eine Glasplatte wurde senkrecht in die Polymerlösung getaucht. Diese Glasplatte blieb wenigstens 10 Hinuten in der Lösung. Sie wurde dann senkrecht mit einer Geschwindigkeit von etwa O₃5 cm/Sek«, aus der Lösung gezogen. Die Glasplatte wurde dansi einige Stunden bei 30 C bis zur vollständigen Verdunstung des Lösungsmittels waagerecht gehalten. Anschließend wurde die Glasplatte in Wasser getaucht, um die Folie voa der Platte zu lösen und zu wässern.

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Durch Einstellung der Geschwindigkeit, mit der die Glasplatte aus der Lösung gezogen wird, und der Konzentration der Lösung war es möglich, Folien einer Dicke von 0,2 bis 6 ii herzustellen.

B. Verwendung von vollständig trockenen Folien für die Entsalzung von Salzlösungen ' ■

Die in der unter(A) beschriebenen V/eise hergestellten
Folien wurden in eine Standardzelle für die umgekehrte Osmose eingesetzt. Als Ausgangsmaterial diente eine wässrige Salzlösung, die 5000 ppm NaCl enthielt. Die lineare Strömungsgeschwindigkeit der Ausgangslösung auf der Oberfläche der Folie betrug 100 cni/Sek., während der Druck zwischen 5)0 und 80 Atmosphären lag. Die Ergebnisse verschiedener Versuche sind nachstehend in Tabelle 1 zusammengestellt.

Die Werte der Durchlässigkeit für Wasser P„ _Q (in g/cm/Sek.) wurden aus den Durchflußmengen und den abgewiesenen SaIzraengen nach der Methode von Lonsdele, Merten und Riley (J. Appl. Polymer Sei. % 1341 (1965)) berechnet»

BAD 0098 8 ^t; ι ' ^? 7

O
CO
OO
OO

Tabelle 1 Osmotlache Eigenschaften von vollständig trockenen Folien (Einsatz 5000 ppm ITaCl)

Art der Membran

Lösungsmittel
für Folienherstellung

3 4 5 6

Dicke Druck Wasser- SaIza. Atm. durch- gehalt

Abgetrenn gang, im Was- ter l/-cni2/ öer Salz-

Tag ppm

HaCl

8

Durch- Wasserdurchlässigkeit gang, befür Wasser, rechnet für eine Folie von einheitlicher Dicke

ag

Poly(piperaziniso- phthalamid)	HCOOH
H	HCOOH
SI	HCOOH
Il	HCOOH
Poly(trans-2,5-di- methylpiperazin- terephthai amid)	HCOOH
+)	CHC1₃/C
++)	HCOOH
Püly(trans-2,5-di- methylpiperazin- trans,trans-mucon- amid)	HCOOH
Celluloseaeetat*	Aceton

₃OH

70

36

70

28 40 60

24
40
40

80 80 80 50

50 50 80

50 50 80

40 70 80 85

270

1750 950

755 76 70

99,2 98,6 98,4 98,3

94,6 65,0 81,0

3,5x10 4,3x10 5,1x10 5,4x10

-7 -7 -7

5,0x10

4,9x10

■5,0x10

-7 -7 -7

84 98 98,6

,9 ,4

»Celluloseacetat "Eastman 398-3" (Hersteller Eastman Kodak Chemical Go,,

+ ) Polyftrans-S^-dlrnethylpiperazinisophthalamid) Poly(trans-2_#5-dimethyIpiperazinadipamid)

9,9x10 2,2x10 2,1x10

USA

-7 -7

164 198 238 15t

140 140

276 62 97

CD CO CO

cn ho cn

Diese mit vollständig trockenen Folien erhaltenen Ergebnisse zeigen, daß die Folien gemäß der Erfindung eine sehr hohe Wasserdurchlässigkeit haben, die wesentlich höher ist· als bei Folien aus Celluloseacetat, die durch Gießen einer 20$igen Lösung von Celluloseacetat der Handelsbezeichnung "Eastman 398-3" (Hersteller Eastman Kodak Chemical Co., USA) in Aceton hergestellt worden ist. . · .

In Spalte 9 von Tabelle 1 ist die für eine Folie von einheitlicher Dicke von 1 u. berechnete Durchflußmenge des Wassers angegeben. Diese Werte zeigen, daß es auf Grund der größeren Wasserdurchlässigkeit der Folien gemäß der Erfindung möglich ist, bei gleicher Dicke wenigstens die doppelte Durchflußiienge oder eine noch höhere Durchflußmenge als bei Celluloseacetat zu erzielen.

Die Werte in Spalte 9 wurden durch Multipliation der Werte der Spalte 3 mit den Werten der Spalte 5 berechnet.

Die in Spalte 7 angegebenen Daten für die zurückgewiesene Salzmenge zeigen, daß diese Eigenschaft mit dem Substitutionsgrad des Piperazins und mit der Art der Dicarbonsäure variieren kann. Im allgemeinen ist die Salzabtrennung sehr hoch und in gewissen Fällen noch besser als bei Celluloseacetat.

Beispiel a

Dieses Beispiel soll veranschaulichen, daß mit abnehmender Dicke der Folie die Durchflußmenge des gewonnenen Wassers zunimmt.

Eine gemäß Beispiel 1 (A) hergestellte Folie aus PoIy-(piperazinisophthalamid), die eine Dicke von 5 M hatte* wurde in eine Standardzelle für die umgekehrte Osmose eingesetzt. Eine wässrige Salzlösung, die 5000 ppm MaOl enthielt, diente als Ausgangsmaterial„ Die lineare

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-H-

Strömungsgeschwindigkeit der Ausgangslösung auf der Oberfläche der Folie betrug 100 cm/Sek., während der Arbeitsdruck 80 Atm. betrug.

Die durch die Folie durchtretende Lösung enthielt 100 ppm

NaCl. Die durchtretende Wassermenge betrug etwa 42 l/Tag/m Folienoberfläche.

Eine zweite Folie aus Poly(piperazinisophthalamiä), die auf die in Beispiel 1 (A) beschriebene Weise hergestellt worden war und eine Dicke von 43 M hatte,, wurde in eine Standardzelle für die umgekehrte Osmose eingesetzt und· unter den gleichen Bedingungen wie die oben genannte Folie verwendet. Die durch die Folie durchtretende Lösung ent-=

hielt 85 ppm NaCl. Der Wasserdurchgang "betrug 4,1 l/Tag/m Folienoberfläche.

Beispiel 3

Eine gemäß Beispiel 1 (A) hergestellte Folie aus Poly(trans· 2,5-dimethylpiperazinadipinsäureamid), die eine Dicke von 25 Al hatte, wurde in eine Standardzelle für die umgekehrte Osmose eingesetzt. Eine wässrige Salzlösung₉ die 10000ppm HgSO. enthielt, diente als Ausgangsmaterial. Die linerare Strömungsgeschwindigkeit der Ausgangslösung auf der Folienoberfläche betrug 100 cm/Sek. und der Arbeitsdruck 80 Atm.

Die durch die Folie durchtretende Lösung enthielt weniger

als 50 ppm MgSO., während der Wasserdurchgang 14 l/Tag/m Folienoberfläche betrug«, ·

Beispiel 4

Eine gemäß Beispiel 1 (A) hergestellte Folie, die aas einem Gemisch von je 50 Teilen Poly(hexamethylenadipinsäureamid) und Poly(piperazinisophthalamid) "bestand und eine Dicke von 46 /U hatte, wurde in eine Standardzelle für die umgekehrte Osmose eingesetzt« Eine wässrige Salzlösung,,

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die 5000 ppm HaCl enthielt, diente als Ausgangsmaterial. Die lineare Strömungsgeschwindigkeit der Ausgangslösung auf der Folienoberfläche betrug 100 cm/Sek. und der Arbeitsdruck 80 Atm. Die durch die Folie durchtretende Lösung enthielt 845 ppm NaCl und der Wasserdurchfluß betrug 6,7 l/Tag/m² Folienoberfläche.

Beispiel 5

Eine Membran vom Geltyp wurde wie folgt hergestellt: Eine Lösung, die 15 g Poly(piperazinisophthalamid), 15 g Formamid und 70 g 98#ige Ameisensäure enthielt, wurde auf eine bei 4O⁰C gehaltene Glasplatte aufgetragen. Die Streichmaschine wur.de so eingestellt, daß eine Folie von einer Dicke von etwa 200 n. gebildet wurde. Diese Folie wurde 5 Hinuten bei 40⁰C gehalten. Während dieser Zeit verdunstete das Lösungsmittel teilweise. Die Folie wurde dann einige Stunden in Wasser und Eis getaucht.

Nach der Entfernung von der Glasplatte wurde die Folie bis zur Verwendung in Wasser gehalten. Diese Membran hatte eine Dicke von 150 a. und einen Wassergehalt von 63$.

Die Membran wurde in eine Standardzelle für die umgekehrte Osmose eingesetzt. Eine Lösung, die 10000 ppm HaCl enthielt, wurde als Ausgangsmaterial unter einem Druck von 80 Atm. verwendet. Ein Durchfluß von entsalztem Wasser von 85 l/m /Tag bei einer Salzabtrennung von 77$ wurde erzielt. -

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Claims

Patentanspruch

Formteile, insbesondere Folien, Membranen, poröse Unterlagen oder Träger und Hohlfasern, zur Verwendung bei Verfahren der umgekehrten Osmose auf der Basis synthetischer Polypiperazinamide mit wiederkehrenden Einheiten der allgemeinen Formel

CO-X-CO-N

Rn

in der die Gruppe

für zweiwertige Piperazinreste steht, in denen η eine ganze Zahl von 0 bis 8 und R Alkyl, Cycloalkyl, Aryl, Alkoxy, Aryloxy, Arylalkoxy und/oder Halogen bedeutet, wobei bei η>1 diese Substituenten in jeder möglichen sterischen Konfiguration angeordnet sein können, während die Gruppe

- CO - X - CO -

für Dicarboxylreste steht, die von beliebigen Dicarbonsäuren, die mit den Piperazinen Polyamide zu bilden vermögen, abgeleitet sein können, und X einen zweiwertigen Rest, wie Alkylen, Alkenylen, Alkadienylen, Arylen oder Cycloalkylen bedeutet oder auch fehlen kann.

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