DE2236226B2 - Process for the production of semi-permeable asymmetrical capillary membranes - Google Patents
Process for the production of semi-permeable asymmetrical capillary membranesInfo
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Description
meable Merobranschicht in der gebildeten Kapillare von innen nach außen fällt.meable layer of merobran in the capillary formed falls inside out.
Die asymmetrischen Kapillarmembranen gemäß der vorliegenden Erfindung haben zweckmäßig einen Innendurchmesser von etwa 0,2 bis 2 mm. Die semipermeable dichte »Schicht« befindet sich auf der Innenwandung der Kapillaren, während die Außenseite eine poröse Struktur hat, die als Stützmaterial dient. Dadurch, daß die semipermeable Schicht sich an der Innenseite der Kapillaren befindet, werden die neuen asymmetrischen Membrankapillaren von innen her mit der zu filtrierenden Lösung beaufschlagt.The asymmetric capillary membranes according to the present invention suitably have one Inside diameter of about 0.2 to 2 mm. The semi-permeable, dense "layer" is on the inner wall of the capillaries, while the outside has a porous structure that serves as a support material. Because the semipermeable layer is on the inside of the capillaries, the new The solution to be filtered is applied from the inside to asymmetrical membrane capillaries.
Sie sind selbsttragend bis zu einem hydrostatischen Druck von etwa 50 atm. Die Bruchgrenze hängt vom inneren Radius der Kapillare ab. Die Kapillaren werden für die Verwendung z. B. in der Ultrafiltration oder der umgekehrten Osmose zu einem Bündel von etwa. 100 bis 10 000 Einheiten zusammengefaßt. Ein Bündel kann eine Länge von etwa 20 bis etwa 100 cm haben.They are self-supporting up to a hydrostatic pressure of about 50 atm. The breaking point depends on the inner radius of the capillary. The capillaries are used for e.g. B. in ultrafiltration or reverse osmosis to a bundle of about. 100 to 10,000 units combined. A The bundle can be about 20 to about 100 cm in length.
Diese Anordnung hat gegenüber der Verwendung der bekannten Folien- bzw. Schlauchmembranen den großen Vorteil, daß kein besonderes Stützmaterial notwendig ist und daß eine sehr große Membranoberfläche bei einer bestimmten Volumeneinheit untergebracht werden kann. Dadurch sind die Filtrationseinheiten wesentlich einfacher und billiger herzustellen. This arrangement has the opposite to the use of the known film or tubular membranes great advantage that no special support material is necessary and that a very large membrane surface can be accommodated at a certain volume unit. This makes the filtration units much easier and cheaper to manufacture.
Der Vorteil gegenüber den bekannten Hohlfaden-Membranen liegt in der weitaus besseren Kontrolle der Konzentrationsüberhöüunt. in laminarer Strömung unter Ausnutzung von Eingangseffekten (H. Strathmann und B. K e i 1 i n, Desalination 6, 179 [1969]). Durch die Beaufschlagung der erfindungsgemäßen Membranen von innen her kann eine definierte Strömung an der Membranoberfläche erreicht werden. Durch die Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit können praktisch beliebig hohe Scherkräfte an der Membiranoberiläche wirksam werden und somit praktisch alle an der Membranoberfläche niedergeschlagenen Partikeln bzw, Makromoleküle entfernt werden. Konzentrationsübe?höhung bzw. Niederschlagsbildung an der Membrawoberfläche, die bei den von außen beaufschlagten Membranen ein sehr schwieriges Problem darstellen, können auf Jiese Weise weitgebend vermieden werden.The advantage over the known hollow fiber membranes is the far better control the excessive concentration. in laminar flow using input effects (H. Strathmann and B. K e i 1 i n, desalination 6, 179 [1969]). By acting on the membranes according to the invention from the inside, a defined Flow can be achieved on the membrane surface. By increasing the flow velocity Practically any high shear forces can be effective on the membrane surface and thus practically all particles or macromolecules deposited on the membrane surface are removed will. Increase in concentration or formation of precipitation on the membrane surface, which in the case of the membranes acted upon from the outside, a very Difficult problem can pose in this way largely avoided.
Die Kapillaren können praktisch aus allen gängigenThe capillaries can be made from practically all common
ίο Kunststoffen, die auch sonst für semipermeable Membranen in Betiracht kommen, hergestellt werden.ίο plastics, which are otherwise also used for semi-permeable membranes come under control, be produced.
Beispiel! für die Herstellung der
asymmetrischen scinupermeablen MembrankapillarenExample! for making the
asymmetrical scinupermeable membrane capillaries
Ein für die Herstellung von semipermeablen Membranen geeignetes Polymer, ζ. Β Celluloseacetat, Polyvinylchlorid oder ein aliphatisches oder aromatisches Polyamid, wird in einem für das betreffende Polymer geeigneten Lösungsmittel in einer Konzentration von etwa 5 bis etwa 50% gelöst. Die Bildung der Membrankapillaren erfolgt kontinuierlich mittels einer besonderen Spinndüse. Sie besteht aus einer Doppelkapillare, an deren Außenseite die Polymerlösung herablllieOt und in deren Inneren das Fällungsmittel, im allgemeinen Wasser, herabfließt. Am Ende der Düse kommt dann das Fällungsmittel mit der Polymerlösung in Kontakt, und die Membranschicht wird so von innen nach außen gefällt. Durch Ausv/ahl einer geeigneten !Düse können sowohl der innere als auch der äußere Durchmesser der Kapillaren in Grenzen zwischen etwa 0,2 bis 2 mm variiert werden. Durch den Fällungsvorgang von innen nach außen bekommt die Membran ihre aktive semipermeable Schicht auf der Innenseite. Die Eigenschaften der asymmetrischen Membranen in Kapillarform, nämlich ihre Trenngrenzen und Tiltrationsstromdichten, lassen sich, ebenso wie bei Membranen in Folienformen, in weiten Grenzen variieren. Man kann dieA polymer suitable for the production of semipermeable membranes, ζ. Β Cellulose acetate, polyvinyl chloride or an aliphatic or aromatic polyamide is dissolved in a solvent suitable for the polymer in question in a concentration of about 5 to about 50%. The membrane capillaries are formed continuously by means of a special spinneret. It consists of a double capillary, on the outside of which the polymer solution flows down and inside which the precipitant, generally water, flows down. At the end of the nozzle, the precipitant comes into contact with the polymer solution, and the membrane layer is precipitated from the inside out. By choosing a suitable nozzle, both the inner and the outer diameter of the capillaries can be varied within limits between approximately 0.2 to 2 mm. Through the precipitation process from the inside out, the membrane gets its active semipermeable layer on the inside. The properties of the asymmetrical membranes in capillary form, namely their separation limits and tiltration current densities, can be varied within wide limits, just as in the case of membranes in film forms. You can
stromdichte
bei 30 atm
cm/sec rniraiions-
current density
at 30 atm
cm / sec
Dimethylformamid 4- LiCl 5 %
N-Methylpyrrolidon + LiCl 5 %Dimethylacetamide + LiCl 5%
Dimethylformamide 4- LiCl 5%
N-methylpyrrolidone + LiCl 5%
Ameisensäure
Wasser
Ameisensäure
Wasser
Ameisensäurewater
Formic acid
water
Formic acid
water
Formic acid
APore size
A.
2 bis 4·10-4
5 bis 9-10-4
4 bis 6-10-4
0,5WsI-IO-3
3 bis 6· 10-*2 to 4 8-10
2 to 4 · 10- 4
5 to 9-10 4
4 to 6-10- 4
0.5WsI-IO- 3
3 to 6 10- *
isophthalamid) 10 bis 20%Poly (m-phenylene
isophthalamide) 10 to 20%
3 bis 6
4 bis 8
3 bis 6
4 bis 8
3 bis 64 to 10
3 to 6
4 to 8
3 to 6
4 to 8
3 to 6
amid)10bis35%Poly (hexamethylene capricine)
amide) 10 to 35%
methylenterephthalamid)
lObis25%Pcily- (trimethylhexa-
methylene terephthalamide)
lOto25%
DimethylformamidDimethyl sulfoxide
Dimethylformamide
Wasserwater
water
0,5 bis 5· 10-»Ibis 9th IO- 3rd
0.5 to 5 · 10- »
DimethylformamidTetrahydrofuran
Dimethylformamide
Wasserwater
water
4 bis 105 to 15
4 to 10
0,5 bis 8 · l0-a 0.5 to 5 · 10- »
0.5 to 8 · l0- a
10 bis 25%Polyvinyl chloride
10 to 25%
Äthanolwater
Ethanol
10 bis 308 to 20
10 to 30
5 bis 9-10-8 3 to 6 · ΙΟ- »
5 to 8 9-10
10 bis 20%Polymethyl methacrylate
10 to 20%
8 bis 208 to 10
8 to 20
Forengrüße durch den Polyraergehalt, durch das Lösungsmittel und durch das Fällbad sowie die Fftll' temperatur in weiten Grenzen variieren. Durch eine Nachbehandlung der gefällten Kapillarmembranen kann noch eine zusätzliche Beeinflussung der Trermgrenze wie auch 4er Filtrationsstromdichte und der mechanischen Stabilität erreicht werden. Die so kontinuierlich hergestellten Kapillaren können, auf die gewünschte Länge z. B. von etwa. 10 bis etwa 100 cm geschnitten, zu Bündeln von etwa 100 bis 5000 zusammengefaßt werden, Einheiten von etwa 0,1 bis 10 qm Membranoberfläche können so in Reihe oder parallel geschaltet werden, je nach gewünschten Rücklaufverhältnissen und Strömungsbedingungen. Der hydrostatische Druck, mit dem die neuen Membranen in Kapillarform betrieben werden können, ist durch die mechanische Festigkeit der KapUlaten bestimmt und in der Höhe auf ca. 50 atö begrenzt. Durch Einstellung dor Porengröße der Membranen zwischen etwa 3 und 500 A können Stoffe mit einem Molekulargewicht von etwa 20 bis 2 000 000 aus einer Lösung entfernt werden. Auch Fraktionierungen können durchgeführt werden, indem man Membranen verschiedener Porengröße hintereinaiiderschaltet. Die Kapillaren mit einem Innendurchmesser von 0,2 bisForum greetings through the polyra content, through the Solvent and through the precipitation bath as well as the Fftll ' temperature vary within wide limits. By post-treatment of the precipitated capillary membranes can also have an additional influence on the term limit as well as the 4-point filtration current density and the mechanical stability can be achieved. The capillaries produced in this way can be adjusted to the desired Length z. B. of about. Cut 10 to about 100 cm, grouped into bundles of about 100 to 5000 units of about 0.1 to 10 square meters of membrane surface can be in series or can be connected in parallel, depending on the desired return flow and flow conditions. Of the hydrostatic pressure with which the new membranes can be operated in capillary form is through the mechanical strength of the KapUlaten is determined and limited in height to approx. 50 atö. By attitude The pore size of the membrane between about 3 and 500 Å can contain substances with a molecular weight from about 20 to 2,000,000 can be removed from a solution. Fractionation can also be used be carried out by connecting membranes of different pore sizes in the back. the Capillaries with an inner diameter of 0.2 to
ίο 2 mm können aus allen in einem Lösungsmittel löslichen Polymeren hergestellt werden. Einige für die Herstellung der erfindungsgemäßen Kapillannembranen besonders geeignete Polymere, die zugehörigen Lösungs- und Fäilungsmittel und die Filtrationscigen'· schäften der daraus hergestellten asymmetrischen Membranen sind in der Tabelle zusammengestellt.ίο 2 mm can be made from all polymers that are soluble in a solvent. Some of the polymers particularly suitable for the production of the capillary membranes according to the invention, the associated solvents and precipitating agents and the filtration properties of the asymmetric membranes produced therefrom are listed in the table.
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DE2236226A DE2236226B2 (en) | 1972-07-24 | 1972-07-24 | Process for the production of semi-permeable asymmetrical capillary membranes |
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DE3138525A1 (en) * | 1981-09-28 | 1983-04-14 | Akzo Gmbh, 5600 Wuppertal | METHOD FOR PRODUCING AN ASYMMETRICAL HOLLOW FILM MEMBRANE FROM POLYAMIDE |
-
1972
- 1972-07-24 DE DE2236226A patent/DE2236226B2/en active Pending
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