DE2256036C3

DE2256036C3 - Trägermaterial für semipermeable Membranen für die Wasserreinigung durch umgekehrte Osmose und Verfahren zur Reinigigung von Wasser unter Verwendung einer auf einem Trägermaterial vorliegenden, semipermeablen Membran

Info

Publication number: DE2256036C3
Application number: DE2256036A
Authority: DE
Inventors: George Martin Shrewsbury Shropshire Gale
Original assignee: UK Atomic Energy Authority
Current assignee: UK Atomic Energy Authority
Priority date: 1971-11-23
Filing date: 1972-11-15
Publication date: 1982-01-21
Also published as: IL40794A; NL7215897A; DE2256036B2; JPS4860155A; AU4883772A; IT975828B; ZA727949B; FR2160973B1; AU468292B2; DE2256036A1; FR2160973A1; IL40794A0; GB1393680A; CA1023116A

Description

Diese Erfindung betrifft ein Trägermaterial für semipermeable Membranen für die Wasserreinigung durch umgekehrte Osmose, scnvie ein Verfahren zur Reinigung von Wasser durch umgekehrte Osmose unter Verwendung einer auf einem Trägermaterial vorliegenden, semipermeablen Membran, bei dem das verunreinigte Wasser mit einer Seite der Membran in Kontakt gebracht und das gereinigte Wasser von der anderen Seite der Membran gewonnen wird.

Die allgemeinen Grundlagen der Anwendung von Treibmitteln und extrahierbaren Füllstoffen zum Verschäumen von Polyvinylchlorid (PVC) sind bekannt. Nichtporöse, steife und weichgemachte PVS-Schäume wurden bereits durch Strangpreß- und Formpreß-Arbeitsweisen hergestellt. Weichgemachte PVC-Produkte sind als Batterie-Separatoren und atmende Polstermaterialien im Gebrauch und werden ganz allgemein mittels Formpressen und Pastenauftrags-Techniken erzeugt, wobei gegebenenfalls die Porosität mit Hilfe einer Vielzahl von Arbeitsweisen erzielt wird.

Poröses, steifes PVC ist ungeachtet dessen, daß dieser Kunststoff sehr preiswert ist und für zahlreiche Anwendungsgebiete geeignet wäre, kommerziell nicht verfügbar. Es ist eine weitverbreitete Annahme, daß die

in Menge an Treibmittel, die man benötigen würde, um das Material porös zu machen, so groß sein würde. da3 das Material bei Beanspruchung zusammenbricht, oder gar tatsächlich von selbst zerfällt

Die GB-PS 11 37 339 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von porösem, steifen PVC. Das Verfahren wird analog dem für die Herstellung von geschäumten Polystyrol erfolgreich angewandten Verfahren durchgeführt und umfaßt das Extrudieren einer Mischung aus PVC mit einem physikalischen Treibmittel, wie z. B.

Decan, unter sorgfältig geregelten Bedingungen. Das Verfahren läßt die Herstellung von groben Schäumen mit niedriger Dichte zu. Da jedoch PVC bekannterweise ein schwieriger zu verarbeitendes Material als Polystyrol ist, stellt dieses Verfahren nicht zufrieden und es

.r j wurde, soweit bekannt, auch noch nicht in kommerziellem Maßstab betrieben. In den bekanntgemachten Unterlagen der deutschen Patentanmeldung C 1 751 wird ein weiches, zelliges PVC mit hohem Weichmachergehalt und niedriger Dichte beschrieben, das

jo wasserundurchlässig ist Die DE-OS 2018 537 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Schaumstoffen auf Basis von Vinylchlorid-Polymeren. Diese Schaumstoffe, die weich oder hart sein können, sind offensichtlich geschlossenzellig und damit nicht wasser-

ii durchlässig. Aus der FR-PS 20 06 650 sind weichmacherfreie, poröse PVC-Schaumstoffe bekannt, die geschlossene Zellen aufweisen und nicht wasserdurchlässig sind. Auch aus den GB-PS 10 74 466 und 7 49 733 sind nur geschäumte PVC-Produkte bzw. PVC-Schaum-

AV. körper bekannt, die ebenfalls geschlossene Poren besitzen und wasserundurchlässig sind.

Poröses, steifes PVC wäre nun als Trägermaterial für semipermeable Membranen, die bei der Reinigung von Wasser durch umgekehrte Osmose Anwendung finden,

4"> in hohem Maße geeignet. Für diese Anwendung muß das PVC pro Flächeneinheit der Oberfläche eine große Anzahl von kleinen, miteinander verbundenen Poren besitzen, und es dürfen keine großen Löcher an der Oberfläche vorhanden sein. Mit physikalischen Treibmitteln kann man im allgemeinen diese Eigenschaften nicht erzielen.

Es war daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Trägermaterial für semipermeable Membranen für die Wasserreinigung durch umgekehrte Osmose, sowie

Yi ein Verfahren zur Reinigung von Wasser durch umgekehrte Osmose unter Verwendung einer auf einem Trägermaterial vorliegenden, semipermeablen Membran, bei dem das verunreinigte Wasser mit einer Seite der Membran in Kontakt gebracht und das gereinigte Wasser von der anderen Seite der Membran gewonnen wird, zu schaffen.

Diese Aufgabe wurde gemäß der vorliegenden Erfindung durch ein wasserdurchlässiges, poröses, steifes Polyvinylchlorid mit einem Weichmachergehalt

h^r) von nicht mehr als 10 Gewichtsprozent, einem Schüttgewicht von 0,5 bis 1,3 g/cm³ und einem durchschnittlichen Porendurchmesser von 5 bis 500 μπι, wobei zumindest 50% der Poren miteinander verbun-

den sind, sowie durch ein Verfahren gelöst bei welchem man als Trägermaterial für die Membran ein wasserdurchlässige, poröses, steifes Polyvinylchlorid mit einem Weichmachergehalt von nicht mehr als 10 Gewichtsprozent, einem Schüttgewicht von 0,5 bis 13 g/cm³ und einem durchschnittlichen Porendurchmesser von 5 bis 500 μπι, wobei zumindest 50% der Poren miteinander verbunden sind, verwendet

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt die Schüttdichte des Trägermaterials 0,75 ι ο bis 1,15 g/cm³.

Es wird ferner bevorzugt, daß der durchschnittliche Porendurchmesser 20 bis 200 μπι beträgt

Weiterhin ist es vorteilhaft, daß das Trägermaterial in Form eines extrudierten Rohres vorliegt

Diese vorstehend erwähnten Eigenschaften des Trägermaterials, nämlich Schüttdichte- und Forendurchmesserbereich, sowie seine Rohrform, sind auch für das erfindungsgemäße Reinigungsverfahren von besonderem Vorteil.

In der vorliegenden Beschreibung soll unter PVC ein Homopolymerisat von Vinylchlorid verstanden werden; oder ein Copolymerisat aus mindestens 90 Molprozent Vinylchlorid und nicht mehr als 10 Molprozent eines copolymerisationsfähigen, äthylenisch ungesättigten Monomeren, z. B. eines anderen Vinylesters oder eines Alkylesters einer äthylenisch ungesättigten Mono- oder Dicarbonsäure; oder einer Mischung eines Vinylchlorids-Homopolymerisates mit einem Vinylchlorid-Copolymerisat, wobei die Mischung nicht mehr als 10 ω Molprozent an Einheiten enthält, die von anderen Monomeren als Vinylchlorid abgeleitet sind. Die Verwendung des Homopolymerisates von Vinylchlorid wird wegen seiner guten, vielseitigen Eigenschaften und seines hohen Erweichungspunktes bevorzugt.

Unter steifem PVC soll im wesentlichen nicht-weichgemachtes PVC verstanden werden, nämlich ein PVC, das nicht mehr als 10 Gewichtsprozent an Weichmacher enthält. Es wird bevorzugt, ein PVC zu verwenden, das überhaupt keinen Weichmacher enthält

Dieses poröse, steife PVC wird als erfindungsgemäßes Trägermaterial, wie bereits oben erwähnt, vorzugsweise in Form eines extrudierten Rohrs verwendet, das einen Außendurchmesser von 1 mm bis 10 cm, oder darüber, besitzen kann. Derartige Rohre finden in 4> zahlreichen Anwendungsgebieten einschließlich der Wasserreinigung, wie oben erwähnt, der Bewässerung und für Filter- und Belüftungszwecke, Verwendung, und sie werden daher nachfolgend eingehender beschrieben.

Weil diese Rohre im allgemeinen unter Verwendung organischer, chemischer Treibmittel erhalten werden, ist das Trägermaterial der vorliegenden Erfindung ganz allgemein dadurch gekennzeichnet, daß es die Zersetzungsprodukte eines solchen organischen, chemischen Treibmittels enthält.

Ein chemisches Treibmittel ist ein Treibmittel, das bei einer erhöhten Temperatur einer chemischen Zersetzung unterliegt, bei welcher Gas oder Dampf erzeugt wird; es steht im Gegensatz zu einem physikalischen Treibmittel, das ein Treibmittel ist, welches ohne f>o chemische Veränderung bei erhöhter Temperatur lediglich verdampft.

Als Treibmittel werden komplexe organische Verbindungen, die beim Erhitzen unter Bildung eines Inertgases zerfallen und Rückstände ergeben, die mit «» dem PVC verträglich sind, bevorzugt. Derartige Materialien haben die Eigenschaft, daß sie sich innerhalb eines engen Temperaturbereiches zersetzen, was zur Erzielung einer guten Poren-Struktur wünschenswert ist Verbindungen, welche die >N —N< und — N = N-Bindungen aufweisen, zersetzen sich bei erhöhten Temperaturen unter Bildung eines, an Stickstoff reichen, Inertgases. Typische Verbindungen schließen substituierte Nitrosoverbindungen, substituierte Hydrazide, substituierte Azoverbindungen, Säureazide und Guanylverbindungen ein.

Das chemische Treibmittel muß sich unterhalb der Zersetzungstemperatur des PVC in einer wirksamen Menge zersetzen. Andererseits muß die Mindesttemperatur der anfänglichen Zersetzung ausreichend hoch liegen, so daß während des Mischvorgangs eine vorzeitige Gasentwicklung vermieden wird. Treibmittel, die sich zwischen 150° und 230⁰C zersetzen, sind im allgemeinen geeignet und auch kommerziell verfügbar. Ein typisches und bevorzugtes Treibmittel ist Azodicarbonamid, dessen Zersetzungstemperatur-Bereich zwischen 160° bis 200⁰C liegt

Um dem Trägermaterial eine gewünschte Porosität zu verleihen, muß die angewandte Treibmittelmenge ausreichend hoch, jedoch nicht so hoch sein, daß das Trägermaterial von selbst oder bei schwacher Beanspruchung, zerfällt Geeignete Treibmittelkonzentrationen liegen innerhalb des Bereiches von 0,5 bis 3,0 Gewichtsprozent, und gewöhnlich im Bereich von 1,0 bis 2,0 Gewichtsprozent bezogen auf das Gewicht des PVC. Innerhalb dieses Bereiches muß die Treibmiitelkonzenti ation sorgfältig, und unter Berücksichtigung der Extrusionsbedingungen, sowie, was besonders wichtig ist, der Natur und Menge des in der PVC-Mischung angewandten Stabilisators, ausgewählt werden.

Bekanntlich sind normalerweise in PVC-Mischungen Stabilisatoren enthalten, die erforderlich sind, wenn die Mischung extrudiert werden soll. Üblicherweise werden Stabilisatoren auf Basis von Metallen, wie z. B. Barium, Cadmium, Calcium, Blei, Strontium, Zinn und Zink, verwendet. Andere Stabilisatoren, die gewöhnlich in Verbindung mit Metallstabilisatoren angewandt werden, umfassen aromatische Ester und Verbindungen mit schwachen organischen Säureresten und epoxidiertem Sojaöl. Die für die Stabilisierung von PVC während der Extrusion erforderlichen Mengenanteile liegen normalerweise unterhalb von 10 Gewichtsprozent, insbesondere von 1,5 bis 5,0 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht von PVC.

Wie bereits bekannt ist, wirken viele Stabilisatoren, insbesondere Metallstabilisatoren, für PVC als Auslöser für chemische Treibmittel, d. h., daß die Anwesenheit eines Stabilisators in einer PVC-Mischung, welche ein chemisches Treibmittel enthält, die Zersetzungsgeschwindigkeit des Treibmittels bei einer gegebenen Temperatur erhöht und den Gesamtbereich der Zersetzungstemperatur erniedrigt. Es wurde festgestellt, daß diese auslösende Wirkung bei der nachfolgend angeführten Aufzählung von PVC-Stabilisatoren ansteigt: Dreibasische Bleisalze <Calcium/Zink-Salze < Cadmiumsalze.

Die Menge an chemischem Treibmittel muß im Hinblick auf den verwendeten PVC-Stabilisator sorgfältig ausgewählt werden. So ist es beispielsweise bei der Verwendung von dreibasischen Bleistabilisatoren, wie dreibasischem Bleisulfat, wünschenswert, 1,8 bis 2,2 Gewichtsprozent an Treibmittel einzusetzen; bei crwendung von Calcium/Zink-Stabilisatoren ist es wünschenswert, von 1,0 bis 1,4 Gewichtsprozent an Treibmittel zu verwenden. Mengen an Treibmittel bis

herunter zu 0,5 Gewichtsprozent können geeignet sein, falls PVC-Stabilisatoren verwendet werden, die sehr wirksame Auslöser für das Treibmittel darstellen; Mengen bis zu 3,0 Gewichtsprozent können geeignet sein, wenn PVC-Stabilisatoren verwendet werden, die eine geringe oder keine auslösende Wirkung besitzen.

Das PVC muß in Pulverform vorliegen, um eine sorgfältige Vermischung mit den anderen Bestandteilen, insbesondere mit dem Treibmittel, sicherzustellen. In Suspension polymerisiertes PVC ist billig und für die Herstellung des Trägermaterials der vorliegenden Erfindung meistens völlig zufriedenstellend. In Emulsion polymerisiertes PVC ist etwas teurer und hat eine kleinere Teilchengröße, die seine Handhabung etwas schwieriger macht; jedoch können einheitlichere Pulver durch sorgfältiges Mischen erhalten werden, wobei man einen Anstieg zu einer einheitlicheren Poren-Struktur in dem Produkt erhält Es kann vorteilhaft sein, eine Mischung von Suspensions- und Emulsionspolymerisaten zu verwenden, um so die Vorteilt und die guten Eigenschaften einer jeden Komponente in einem Trägermaterial zu vereinigen.

Die PVC-Mischung enthält vorzugsweise einen Füllstoff. Ein Füllstoff senkt nicht nur die Kosten des Trägermaterials, sondern trägt auch dazu bei, dessen Porosität zu verbessern. Wie diese Wirkung tatsächlich funktioniert, ist nicht ganz klar, jedoch ist es möglich, daß die Füllstoffteilchen als Nukleus für das Treibmittel wirken, oder daß der Füllstoff dazu beiträgt, die Verbindungen zwischen den Poren untereinander zu fördern. Die Verwendung von großen Mengen an Füllstoffen senkt die Festigkeit des Trägermateriais, und es wird daher bevorzugt, nicht mehr als 12 Gewichtsprozent, beispielsweise von 5 bis 10 Gewichtsprozent an Füllstoff, bezogen auf das PVC-Gewicht, einzusetzen.

Es kann irgendein beliebiger, inerter Füllstoff angewandt werden; Beispiele sind Talkum, Calciumcarbonat und Kieselerde. Die Verwendung von mit Stearat überzogener, gefällter Kreide wird bevorzugt, da festgestellt wurde, daß diese Materialien in geeigneten Mengen die Schlagzähigkeit des Trägermaterials verbessern können.

Es ist möglich, die Schlagzähigkeit des Trägermaterials durch Inkorporieren eines polymeren Schlagzähigkeitsmodifiziermittels in die PVC-Mischung weiter zu verbessern. Für diesen Zweck können bis zu 5 Gewichtsprozent, oder in extremen Fällen 10 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht von PVC, pulverförmige Materialien, wie z. B. Nitrilkautschuke, Acrylcopolymerisate und Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymerisate, verwendet werden. Jedoch besitzen alle diese polymeren Schlagzähigkeit-Modifiziermittel die Wirkung, die Porosität des Trägermaterials bei einem gegebenen Schüttgewicht stark zu verringern. Deren Verwendung stellt unvermeidbar einen Kompromiß zwischen Porosität und Schlagzähigkeit dar. Im allgemeinen wird es bevorzugt, die Verwendung von polymeren Schlagzähigkeit-Modifiziermitteln überhaupt zu vermeiden, und die gewünschte Schlagzähigkeit auf irgendeinem anderen Wege zu erreichen, z. B. bo durch Änderungen der Dimensionen des Extrudates.

Soweit es ein Ziel der vorliegenden Erfindung darstellt, ein poröses, steifes PVC-Trägermaterial mit einer einheitlichen, feinen Poren-Struktur zu schaffen, die frei von großen Lunkern ist, umfaßt die vorliegende b5 Erfindung keinesfalls die Verwendung von erheblichen Mengen an physikalischen Treibmitteln, oder von Salzen, die aus dem ilxtrudat ausgelaugt werden können, zusätzlich zu den chemischen, bereits besprochenen Treibmitteln.

Die zur Herstellung des erfindungsgemäßen Trägermaterials eingesetzte PVC-Mischung wird im allgemeinen zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit ein oder mehrere Gleitmittel enthalten. Es sei bemerkt, das gewisse Gleitmittel als Auslöser für die allgemein angewandten, organischen Treibmittel wirken können. Die PVC-Mischung kann auch andere als allgemein gemäß dem Stande der Technik übliche Additive enthalten, vorausgesetzt, daß diese die Wirkung des Treibmittels bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Trägermaterials nicht nachteilig beeinflussen.

Die verschiedenen Bestandteile werden sorgfältig miteinander vermischt, wobei Sorge dafür getragen wird, daß das Treibmittel in dem PVC ohne Zersetzung vollständig dispergiert wird. Die Extrusion kann auf einer verfügbaren Anlage durchgeführt werden, obwohl zur Sicherstellung der benötigten, ziemlich sorgfältigen Temperaturregelung zusätzliche Heizelemente erforderlich sein können. Ein Schneckenextruder mit einer Einzelschnecke, der mit fünf getrennten Heizsteuerungen versehen war, wovon drei am Zylinder, eine am Werkzeugkopf und eine in der Nachbarschaft der Werkzeugspitze angeordnet war, wurde mit Erfolg eingesetzt Die Werkzeugtemperatur wurde vorzugsweise innerhalb des Bereiches von 165° C bis 205° C, insbesondere von 170° bis 200° C gehalten und ist gewöhnlich so hoch wie, oder höher als die Zylindertemperatur. Die Zylindertemperatur kann geeigneterweise bis zu einem Maximalwert von 160° bis 200° C, vorzugsweise von 170° bis 190° C ansteigen.

Die Dimensionen des Extrudates können bis zu einem gewissen Ausmaß durch Änderungen des Ausmaßes des Abzugs geregelt werden, d. h. das Ausmaß, auf welches das Extrudat gedehnt wird, wenn es die Werkzeugspitze verläßt. Die Zersetzung des Treibmittels während der Extrusion bewirkt eine wesentliche Expansion des Extrudates unmittelbar nachdem es die Werkzeugspitze verlassen hat, und diesem Effekt kann durch Verstrekken entgegengewirkt werden. Die Dimensionen des Werkzeuges können dementsprechend um bis zu 20% größer oder kleiner sein, als die gewünschten Dimensionen des Extrudates. Das Abziehen ist insofern vorteilhaft, als der Dehneffekt die Polymerisat-Moleküle ausrichtet und die Biegefestigkeit des Festproduktes erhöht.

Das Extrudat kann gekühlt, z. B. mit Wasser oder Luft, und, z. B. durch Aufwickeln auf eine Rolle, für eine Lagerung oder für die Verwendung gesammelt werden.

Wenn man beabsichtigt, das erfindungsgemäße Trägermaterial in einem Verfahren zur Wasserreinigung durch umgekehrte Osmose einzusetzen, wird das Material vorzugsweise in Form eines Rohres mit einem Außendurchmesser im Bereich von 1,5 bis 8 mm, insbesondere von 2 bis 4 mm, extrudiert. Die Zentralöffnung wird durch einen Dorn in dem Werkzeug geschaffen, welches ein axiales Loch für die Zuführung eines Gases enthalten kann, jedoch nicht notwendigerweise enthalten muß, um ein Zusammenbrechen des Rohres zu verhindern. Dei Innendurchmesser des Rohres (der die Wanddicke bestimmt), muß groß genug sein, um eine adäquate Porosität durch die Rohrwandung sicherzustellen, und klein genug, daß das Rohr eine adäquate Festigkeit besitzt. Der Innendurchmesser muß ferner groß genug sein, daß das gesamte Wasser, das entlang der Länge des Rohres erzeugt wird, aus dem einen Rohrende ausfließt, ohne daß sich ein höherer

Druckabfall als 0,69 bis 2,07 bar (0,7 bis 2,11 kg/cm²) zwischen dem geschlossenen und dem offenen Ende des Rohres einstellt. Diese im Widerspruch stehenden Anforderungen bedingen, daß die Wandstärke zumindest 0,5 mm, und der innere Durchmesser zumindest ■> 1,0 mm beträgt.

Wenn ma\ beabsichtigt, das erfindungsgemäße Trägermaterial für eine andere Anwendung, als für die Wasserreinigung durch umgekehrte Osmose einzusetzen, kann das Material in irgendeiner Form extrudiert in werden. Für eine Unterwasserbelüftung kann man sich vorstellen, daß Rohre mit einem äußeren Durchmesser von 5 bis 25 mm geeignet sein können; für Bewässerungszwecke sind größere Röhren, von beispielsweise 25 bis 50 mm Außendurchmesser als geeignet gefordert; Röhren von einer beliebigen Größe an können für Filtrationszwecke eingesetzt werden; flache Platten für Batterieseparatoren können entweder als solche, oder als Rohr extrudiert werden, das nach Aufschneiden vor dem Kühlen zu einer Platte geöffnet wird. Die Innenabmessungen dieser Röhren sind durch die Kräfte bestimmt, denen sie im Gebrauch ausgesetzt sind.

Die Trägermaterialien der vorliegenden Erfindung haben ein Schüttgewicht von 0,5 bis 1,3, und vorzugsweise von 0,75 bis 1,15, insbesondere von etwa 0,95 g/cm³. Unter Schüttgewicht wird das Gewicht des Gegenstandes, geteilt durch sein Gesamtvolumen verstanden, wobei die Tatsache vernachlässigt wird, daß ein Teil dieses Volumens in Form von kleinen Poren vorliegt. Die Dichte der extrudierten PVC·Mischung j» ohne Treibmittel beträgt etwa 1,43. Dies deutet darauf hin, daß von 65% bis 10% des Extrudates in Form von Poren vorliegt.

Von Extrudaten mit einem Schüttgewicht von weniger als 0,5 g/cm³ ist es nicht wahrscheinlich, daß sie eine ausreichende Festigkeit für den Gebrauch aufweisen. Von Extrudaten mit einem Schüttgewicht von mehr als 1,3 g/cm³ ist es unwahrscheinlich, daß sie ausreichend porös für die meisten Verwendungszwecke sind.

Die Poren des Trägermaterials der vorliegenden Erfindung haben einen durchschnittlichen Durchmesser von 20 bis 200 μιη. Die Hauptmenge der Poren sollte Durchmesser innerhalb des Bereiches von 5 bis 500 μιη, vorzugsweise von 20 bis 200 μηι, aufweisen. Rohre, die man für eine Verwendung in der Wasserreinigung durch umgekehrte Osmose einsetzen will, sollten keine Löcher an der Oberfläche besitzen, die größer als 500 μιη, vorzugsweise nicht größer als 400 μιη sind, weil die verwendeten 125 μιη dicken, semipermeablen Membranen nicht leicht Löcher dieser Größe überbrücken können. Wenn dünnere, semipermeable Membranen verwendet werden, beispielsweise bis herunter tu 25 um Dicke, kann es notwendig sein, zu verlangen, daß keine Löcher in der Rohroberfläche vorhanden sind, die größer als 200 μπι sind.

Um eine adäquate Porosität zu erzielen, müssen zumindest 50% der Poren in dem Produkt untereinander verbunden sein. In der Praxis wurde gefunden, daß zumindest 90%, und gewöhnlich von 95 bis 99,5% der Poren von der Oberfläche des Trägermaterials her zugänglich sind, z. B. von der Innenseite oder Außenseite des Rohres. Es muß Sorge dafür getragen werden, daß eine Verstopfung eines Anteils der Poren an der Außenseite des Rohres vermieden wird.

Für die Reinigung von Brackwässern durch umgekehrte Osmose müssen die porösen Rohre einem Druck von 4MN/m² über lange Zeiträume hinweg ohne Brechen oder Kriechen widerstehen. Die entsprechende Zahl für die Reinigung von Meerwasser beträgt 10MN/m². Geeignet dimensionierte Rohre aus dem Trägermaterial der vorliegenden Erfindung sind imstande, diese Anforderungen zu erfüllen.

Für Zwecke der Wasserreinigung durch umgekehrte Osmose müssen Rohre mit 3 mm Außendurchmesser eine Wasserpermeabilität von zumindest 1,7 Liter/ Tag/m² Oberfläche bei einem Differentialdruck von 0,07 MN/m² aufweisen. Extrudierte Rohre aus dem erfindungsgemäßen Trägermaterial können diesen Wert leicht überschreiten und Wasserpermeabilitäten von 8,5 Liter/m² und Tag bis zu 34 Liter/m² und Tag, oder sogar noch höher, besitzen.

Rohre für eine Verwendung in der Wasserreinigung durch umgekehrte Osmose haben vorzugsweise zumindest 1 Loch/mm², z. B. von 1 bis 10 Löcher/mm² der Außenoberfläche. Die für die Wasserreinigung verwendeten Rohre aus dem Trägermaterial der vorliegenden Erfindung sollen die semipermeable Membran auf die glatte Außenoberfläche aufgebracht besitzen und es soll unreines Wasser in Berührung mit der so behandelten Außenoberfläche stehen, so daß das gereinigte Wasser aus den Innenöffnungen der Rohre gewonnen werden kann.

Das folgende Beispiel erläutert die Erfindung.

Beispiel
Es wurde die folgende Rezeptur angewandt:

	Prozent	Gewicht
		(g)
PVC-Suspensionspolymerisat	50	5000
PVC-Emulsionspolymerisat	50	5000
Calcium/Zink-»nicht-	2,5	250
toxischer«-Stabilisator
Epoxidiertes Sojaöl	2,5	250
G lycerylmonostearat-	1,0	100
G leitmittel
Stearinsäure-Gleitmittel	0,6	60
Füllstoff	7,5	750
Calciumstearat-Stabilisator/	1,0	100
Gleitmittel
Treibmittel Azodicarbonamid	1,1	110

Die Materialien wurden in einem Hochgeschwindigkeitsmischer, der auf 8O⁰C durch Heizung mit Dampf vorgewärmt war, gemischt Bei 115° C Mischtemperatur wurde das Treibmittel zugegeben und die vollständige Mischung über pneumatisch betriebene Ventile in einen Kühler bei 125° C entleert Nach Abkühlen auf unterhalb 40⁰C wurde die Mischung in Polyäthylenbeutel zur Lagerung bis zur Extrusion abgefüllt

Der Extruder war ein Titan-Miniextruder (der Firma Betol Machinery Ltd) und so modifiziert, daß eine getrennte Heizung in der Nachbarschaft der Werkzeugspitze, als auch eine am Werkzeugkopf und drei am Zylinder angeordnet waren. Die Spindelsteigung der Schnecke betrug 25 mm. Das verwendete Werkzeug hatte einen Außendurchmesser von 2ß mm mit einem Dornstift von 1,1 mm Durchmesser.

Das Extrudat wurde unter Spannung fiber eine Länge von 3 m luftgekühlt, unter einer Spannung über eine

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Länge von 2 m wassergekühlt und auf eine Rolle von 50 cm Durchmesser aufgewickelt.

Die Extrusion wurde unter den folgenden Bedingungen durchgeführt:

Zylindertemperatur	145^DC
Bi	165° C
B2	185° C
S3	180° C
Werkzeugkopf	185° C
Werkzeugspitze	32 U/min
Schneckengeschwindigkeit	2,5 Ampere
Motorstromstärke	12 m/min
Abziehgeschwindigkeit

Auf diese Weise wurde eine kontinuierliche Länge von 4000 m Rohr extrudiert. Das Rohr hatte die folgenden Eigenschaften:

dies zu berücksichtigen, muß das Werkzeug einen kleineren Durchmesser besitzen, als den, der für das Rohr erforderlich ist. Jedoch ist eine vollständige Kompensation des Quellens für sehr kleine Rohre nicht möglich. Durch axiales Recken des Rohres in heißem Zustand wurde eine Reduktion erzielt, um den geforderten Durchmesser zu erhalten. Ein derartiges axiales Recken, das durch die Abzugsgeschwindigkeit geregelt wird, hat eine zusätzliche Bedeutung insofern, als es einen Anstieg der Wasserpermeabilität verleiht. Dies wird durch eine Reihe von Beispielen erläutert, in welchen Rohre, wie vorstehend beschrieben, jedoch unter Verwendung von verschiedenen Abzugsgeschwindigkeiten hergestellt und deren Wasserpermeabilitäten gemessen werden.

Die Ergebnisse werden summarisch nachstehend wiedergegeben:

Außendurchmesser	3,1 bis 3,2 mm	²¹¹ Abzugs-	Endabmessung	Porosität
Innendurchmesser	1,1 mm	schwindigkeit	des Außendurch	[ml/min bei
Dichte	0,93 g/cm³	(m/min)	messers des Rohr^	61,0 cm Länge
Durchschnittliche			(mm)	bei 0,69 bar
Porengröße	20 bis 200 μιτι. Keine			(0,70 kg/cm²)]
	Oberflächenlöcher,
	die größer als 500 μηι	5,96	4,6	Nichtporös
	sind.	9,15	3,8	40
% zugängliche Poren	95	1,10	3.4	251
Wasserpernieabilität	29,4 Liter/m² u. Tag	... 1,22	3,2	324
	bei 0,07 MN/rn²	¹⁰ 1,44	3,05	530
Kerbschlagzähigkeit
(ungekerbt; Tensometer-
Pendelmaschine)	0,09 Joule

Dieses Rohr hatte eine glatte Außenoberfläche, die für die Aufbringung einer 125^m-semipermeablen Membran geeignet war, und das behandelte Rohr war für die Reinigung von Brackwasser durch umgekehrte Osmose geeignet.

Es wurde gefunden, daß das Quellen durch das Treibmittel ein Rohr erzeugt, das einen viel größeren Durchmesser als das Extruder-Werkzeug besitzt. Um Es wurde ferner gefunden, daß die Porosität durch Radial-Expansion des Rohrs erhöht werden kann. Beispielsweise wird ein extrudiertes Rohr nochmals auf eine Temperatur oberhalb des Erweichungspunktes von PVC erhitzt und durch Recken über einem mechanischen Formgeber expandiert. Dies kann im Anschluß an die Extrusion kontinuierlich durchgeführt werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Trägermaterial für semipermeable Membranen für die Wasserreinigung durch umgekehrte Osmose, gekennzeichnet durch ein wasserdurchlässiges, poröses, steifes Polyvinylchlorid mit einem Weichmachergehalt von nicht mehr als 10 Gew.-°/o, einem Schüttgewicht von 0,5 bis 1,3 g/cm³ und einem durchschnittlichen Porendurchmesser von 5 bis 500 um, wobei zumindest 50% der Poren miteinander verbunden sind.

2. Trägermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schüttdichte 0,75 bis 1,15 g/cm³ beträgt

3. Trägermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der durchschnittliche Porendurchmesser 20 bis 200 μπι beträgt

4. Trägermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es in Form eines extrudierten Rohres vorliegt

5. Verfahren zur Reinigung von Wasser durch umgekehrte Osmose unter Verwendung einer auf einem Trägermaterial vorliegenden semipermeablen Membran, bei dem das verunreinigte Wasser mit einer Seite der Membran in Kontakt gebracht und das gereinigte Wasser von der anderen Seite der Membran gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, daß man als Trägermaterial für die Membran ein wasserdurchlässiges, poröses, steifes Polyvinylchlorid mit einem Weichmachergehalt von nicht mehr als 10 Gew.-%, einem Schüttgewicht von 0,5 bis 1,3 g/cm³ und einem durchschnittlichen Porendurchmesser von 5 bis 500 μπι, wobei zumindest 50% der Poren miteinander verbunden sind, verwendet.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Trägermaterial verwendet, dessen Schüttdichte 0,75 bis 1,15 g/cm³ beträgt.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Trägermaterial verwendet, dessen durchschnittlicher Porendurchmesser 20 bis 200 μπι beträgt.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 5—7, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial die Form eines extrudierten Rohres besitzt und man das verunreinigte Wasser mit der äußeren Oberfläche in Kontakt bringt und das gereinigte Wasser von der Innenseite des Rohres gewinnt.