DE2035119B2

DE2035119B2 - Verfahren zur herstellung einer semi-permeablen membrananordnung

Info

Publication number: DE2035119B2
Application number: DE19702035119
Authority: DE
Inventors: David Leslie Whitchurch Hampshire Banfield (Grossbritannien)
Original assignee: UK Atomic Energy Authority
Current assignee: UK Atomic Energy Authority
Priority date: 1969-07-16
Filing date: 1970-07-15
Publication date: 1976-02-26
Also published as: US3746591A; DE2065812B2; GB1325673A; DE7026643U; NL173360B; DE2035119A1; FR2055239A5; NL173360C; ZA704834B; JPS5724165B1; CA943847A; JPS5626446B1; NL7010532A; DE2065812A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer semipermeablen Membrananordnung, bei dem mindestens ein poröses, fasriges Band schraubenlinienförmig zu einem ein- oder mehrlagigen porösen Schlauch gewickelt wird.

Umgekehrte Osmose oder Hyperfiltrierung ist ein bekanntes Mittel zur Herstellung von Trinkwasser, das gewöhnlich weniger als 500 Teile pro Million gelöste Feststoffe aufweist, aus beispielsweise Brackwasser oder Meerwasser, zur Reinigung von Industrieabwäslern oder zur Konzentration von Lösungen. Bei der umgekehrten Osmose wird die zu behandelnde Lösung unter Druck mit der Oberfläche einer semi-permeablen Membran, z. B. einer Membran aus umgewandeltem Zelluloseazetat (s. GB-PS 10 56 636) in Berührung gebracht und, wenn der auf die Lösung ausgeübte Druck deren osmotischen Druck um einen ausreichenden Betrag überschreitet, wird reines Lösungsmittel durch die Membran gedrückt, während die gelösten Stoffe zurückgehalten werden und auf der Lösungsseite der Membran verbleiben.

Semi-permeable Membrananordnungen zur Verwendung bei umgekehrter Osmose sollten einen länglichen porösen Schlauch aus mehreren Lagen umfassen, der aus Bändern gewickelt ist und eine semi-permeable Membran für umgekehrte Osmose als innere oder innerste Lage besitzt. Anordnungen dieser Art enthalten gewöhnlich vier oder mehr Lagen, weil der Druck, bei dem die Anordnung betrieben werden kann, umso kleiner ist, je kleiner die Anzahl der Lagen ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein sehr einfaches und preiswertes Verfahren zur Herstellung einer semi-permeablen Membrananordnung vorzuschlagen, die trotzdem voll wirksam ist und den bei umgekehrter Osmose auftretenden hohen Drücken standhält.

Dieses wird bei dem eingangs näher erläuterten Verfahren erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das ^ Hie einzige Lage oder mehrere Lagon bildende Band in Sch bis zu 25% seiner Breite überlappt wird, daü wenigstens ein Band, das eine Überlappung bildet, mit sich durch Wärme oder Lösungsmittel dichtend verbindbar ist und daß die überlappten Abschnitte durch „«.„„ oder Lösungsmittel dichtend miteinander Jerbundenwerden, wobei die semi-permeable Membran während oder nach dem Wickeln des oder der Bänder als innere oder äußere Lage ausgebildet wird.

Vorzugsweise ist die überlappte Lage in sich um nicht mehr als 10% ihrer Breite überlappt

Wenn mehr als ein Band benutzt wird, dann kann em Band überlappt werden, und zwar wieder b^;s zu 25% seiner Breite, vorzugsweise jedoch um nicht mehr als 10% der Breite. Wo mehr als ein Band überlappt ist, kanr jedes dichtend mit sich verbindbar sein und falls eewünscht kann mehr als ein Band dichtend mit sich verbunden sein. Wenn mehr als zwei Bänder benutzt werden kann eine mittlere Lage abgedichtet sein, wo dies möglich ist, und kann die einzige abgedichtete Lage darstellen. Es wird jedoch vorgezogen, daß der Schlauch von einem Band oder zwei Bändern gewickelt wird, wobei in letzterem Falle nur ein Band mit sich selbst dichtend verbunden wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann dadurch ausgeführt werden, daß ein Band oder Bänder der gewünschten Breite und mit Klebstoff auf den eeeign"ten Seiter, mittels eines flexiblen Bandes auf den Dorn einer herkömmlichen Schlauchwickelmaschine aufgewickelt werden. Der Dorn kann beispielsweise so gestaltet sein, daß er einen Schlauch erzeugt, der einen Durchmesser zwischen 6,4 und 50,88 mm, z. B. 12,7 mm, 19,1 mm oder 25,4 mm, erzeugt.

Jedes poröse, faserige Band kann organische oder anorganische Fasern umfassen und kann durch jede bekannte, kontinuierliche Herstellungstectmik, wie z. B. Weben, Ablagerung aus einem Luftstrom oder Papierherstellung erzeugt werden, vorausgesetzt, daß die zur dichtenden Verbindung mit sich selbst bestimmten Bänder wie vorstehend erwähnt hierzu geeignet sind. Vorzugsweise besteht jedes dichtend mit sich verbindbare Band aus einem Papier, das aus synthetischen Fasern hergestellt ist, so daß es mit sich selbst verschmolzen werden kann, beispielsweise kann es ein Polyesterfasern enthaltendes Papier sein. Jede andere Lage wird ebenfalls vorzugsweise durch ein Papierband gebildet, wobei das Papier aus natürlichen oder synthetischen Fasern hergestellt sein kann.

Wenn mehr als ein Band benutzt wird, kann der während des Schlauchwickel Vorganges benutzte Klebstoff zur dichtenden Verbindung eines Bandes mit dem nächsten permeabel oder impermeabel sein. Wenn der Klebstoff jedoch impermeabel ist, sollte er auf das Band derart, beispielsweise als Muster, aufgetragen werden, daß der sich ergebende Schlauch permeabel ist. Der Klebstoff sollte außerdem so beschaffen sein, daß er eine gute anfängliche Haftung ergibt und nahezu sofort abbindet. Er sollte gewöhnlich ein unter Wärmeeinfluß schmelzender oder verschmelzbarer Klebstoff sein. Vorzugsweise ist der Klebstoff ein pulverisierter, thermoplastischer Kunststoff, beispielsweise Polyäthylen, der gleichmäßig aufgetragen ist.

Die mit der Membran zu versehende Oberfläche des Bandes kann vor oder nach dem Wickeln behandelt werden, jedoch vor der Aufbringung der Membran, und zwar mit einem Wirkstoff, um die Oberfläche durch Änderung der Oberflächenrauhigkeit und der Oberflä-

chenspannung zwischen dieser Bandoberfläehe und der Membran zur Aufnahme der Membran besser geeignet zu machen.

Die semi-permeable Membran zur umgekehrten Osmose kann dadurch vorgesehen werden, daß man sie entweder auf die innere oder äußere Oberfläche des Schlauches nach Herstellung des Schlauches aufbringt Beispielsweise kann eine Membran auf die Innenfläche des Schlauches mittels einer Gießtechnik unter Verwendung eines Kaübrierdornes aufgegossen werden. Bei einer solchen Verfahrensweise wird der Schlauch über einen flexibel befestigten Kalibrierdorn bewegt Eine ausreichende Menge einer membranbildenden Flüssigkeit wird in den Schlauch eingeführt, der sich dann relativ zum Kalibrierdorn mit gesteuerter Geschwindigkeit über diesen bewegt. Die durch den Kalibrierdorn verteilte gleichmäßige Schicht der membranbildenden Flüssigkeit wird dann einer Lufttrocknung während einer gesteuerten Zeitspanne ausgesetzt, während der eine asymmetrische Oberfläche ausgebildet wird. Der Schlauch wird dann in kaltes Wasser eingebracht, wo überschüssige Lösungsmittel und Wirkstoffe aus der Membran ausgelaugt werden. Abschließend kann die Membran in einem heißen Wasserbad gehärtet werden.

Alternativ kann die Membran dadurch hergestellt werden, daß man eine Oberfläche des Bandes, das die innere oder äußere Lage bildet, mit einem geeigneten Membranmaterial überzieht, bevor die Lage mit der beschichteten Seite nach innen bzw. nach außen gerichtet aufgewickelt wird. Eine solche Beschichtung kann durch Extrusion erreicht werden.

Die Membran kann außerdem in Folienform sein und kann zu einem Band geschnitten und sich überlappend mit einem geeigneten Klebemittel und zusammen mit dem verbleibenden einen oder den verbleibenden mehreren porösen, faserigen Bändern als innere oder äußere Lage aufgewickelt sein.

Wenn die Membran vorgesehen wird, bevor eine sich überlappende Lage abgedichtet ist, müssen die Abdichtbedingungen sorgfältig gewählt werden, um sicherzustellen, daß die Membran nicht beschädigt wird. Die Membran besteht zweckmäßigerweise aus umgewandeltem Zelluloseazetat (s. GB-PS 10 56 636).

Beispiel

Zwei faserige Bänder wurden spiraiig mit einer Geschwindigkeit von 33 mm/Sekunde auf einen Dorn aufgewickelt, der einen Durchmesser von 12,8 mm besaß, um einen Schlauch zu erzeugen. Das innere Band war ein im wesentlichen ungeleimtes, 90gm-² standard 3500 doppelschichtiges, einfaches, wasserglasgeleimtes Papier mit einer Breite von 26 mm, das äußere Band war ein Polyesterfaserpapier (Freudenberg Typ SH 1220 PW) mit einer Breite von 27 mm. Das innere Band wurde mit seiner rauhen Seite zum Dorn gewickelt und in sich selbst um etwa 1 mm überlappt, während das äußere Band in sich selbst um 2 bis 3 mm überlappt wurde.

Ein Polyäthylengranulat umfassendes Klebemittel wurde vor dem Wickeln auf jene Oberfläche des äußeren Bandes aufgebracht, die dem inneren Band zugekehrt war, wobei das Klebemittel vor dem Wickelvorgang durch Erwärmung auf eine Temperatur zwischen 110 und 150°C haftfähig gemacht wurde. Bei fortschreitendem Wickelvorgang wurden die überlappten Abschnitte der äußeren Lage unter Wärmeeinwirkung miteinander dichtend verbunden, und zwar durch Berührung mit einem beheizten Schuh, der mit 125 Watt und einem 240 Volt Einphasenwechselstrom von 50 Hz betrieben wurde. Da die Umgebungstemperatur 20° C betrug, lieferte diese Energieversorgung eine Schuhtemperatur zwischen 300° und 350" C. Während der Schlauch den Wickeldorn verließ, wurde eine Membran mit einer Dicke zwischen 0,11 und 0,13 mm auf die innere Oberfläche des Schlauches aufgegossen, wie es im Beispiel ! der Parallelanmeldung P 20 35 371.3 beschrieben ist, die der britischen Patentanmeldung 35 786/68 entspricht.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer semi-permeablen Membrananordnung, bei dem mindestens ein S poröses, fasriges Band schraubenlinienförmig zu einem ein- oder mehrlagigen porösen Schlauch gewickelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das die einzige Lage oder mehrere Lagen bildende Band in sich bis zu 25% seiner Breite überlappt wird, daß wenigstens ein Band, das eine Überlappung bildet, mit sich durch Wärme oder Lösungsmittel dichtend verbindbar ist und daß die überlappten Abschnitte durch Wärme oder Lösungsmittel dichtend miteinander verbunden werden, wobei die semi-permeable Membran während outr nach dem Wickeln des oder der Bänder als innere oder äußere Lage ausgebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das oder jedes überlappte Band in sich um nicht mehr als 10% seiner Breite überlappt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch aus einem Band gewickelt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch aus zwei Bändern gewickelt wird, von denen nur eines mit sich selbst dichtend verbindbar ist.