DE3708946C1

DE3708946C1 - Process for producing dust-free membrane filters from conventional cellulose derivatives

Info

Publication number: DE3708946C1
Application number: DE19873708946
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl-Chem Dr Perl
Original assignee: Sartorius AG
Current assignee: Sartorius AG
Priority date: 1987-03-19
Filing date: 1987-03-19
Publication date: 1988-10-27

Abstract

The invention relates to a process for producing dust-free membrane filters from cellulose derivatives, in particular cellulose acetates and cellulose nitrates, the membrane filter raw materials being dissolved in a solvent and the resulting solution being treated with a mixture of solvent and non-solvent such that only the membrane filter-forming cellulose derivatives are precipitated out which are then separated off and processed in a manner known per se for the membrane filter production. It is possible by this method to produce dust-free cellulose derivative membrane filters which are suitable in particular for serum protein electrophoresis.

Description

Bei der Herstellung von Membranfiltern aus Zellulosederi vaten, insbesondere Zelluloseacetaten und Zellulosenitra ten, wird immer wieder festgestellt, daß wechselnde Mengen von nichtmembranbildenden bzw. filmbildenden Substanzen auftreten, die den sogenannten Filterstaub auf den fertigen Membranen bilden, der aufwendig auf mechanische Weise entfernt werden muß, da er bei der Anwendung des Filters stört bzw. die Filterfunktion verhindert. Eine quantitative Entfernung dieses Filter staubs ist bei einer großtechnischen Herstellung fast unmöglich.In the manufacture of membrane filters from cellulose deri vaten, especially cellulose acetates and cellulose nitrate , it is repeatedly found that changing Amounts of non-membrane-forming or film-forming Substances occur that are known as filter dust form on the finished membranes, which is expensive mechanical way must be removed, since it is in the Use of the filter interferes with the filter function prevented. A quantitative removal of this filter Dust is almost in large-scale production impossible.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Herstellung von staubfreien Membranfiltern aus Zellulosederivaten zu schaffen.The invention has therefore set itself the task Process for the production of dust-free membrane filters to create from cellulose derivatives.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren des Patentan spruchs 1 gelöst.This task is accomplished by the method of the patent spell 1 solved.

Der Erfindung liegen folgende Erkenntnisse zugrunde:The invention is based on the following findings:

1. The chain length distribution of the membrane filter raw material Fe used cellulose derivative molecules extends over a wide range from high polymer to oligomer.
2. As the chain length decreases, the solubility changes behavior of the cellulose derivative in a given NEN solvent mixture of solvents and non-solvents such that to dissolve the proportion of the solvent in the ver relationship to the non-solvent can always decrease.
3. The ability to form membranes (film formation) decreases with decreasing chain length, accordingly resul This results in an increase in cellulose dust formation sederivatives, their chain length for membrane formation not enough.
4. The degree of esterification of the cellulose derivatives extends spread over an area between, for example 2 and 3 lies. Changes with decreasing degree of esterification the solubility behavior of the cellulose derivative in a given solvent mixture of solvents and non-solvers such that dissolve the portion of the solvent less and less in relation to the non-solvent can be.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es nunmehr möglich, vor der Membranherstellung aus üblichen Zellulose derivaterohstoffen auf einfache und wirksame Weise die jenigen Komponenten abzutrennen, deren Kettenlänge bzw. Veresterungsgrad nicht für eine Membranfilterbildung geeignet ist. Diese für die Membranfilterbildung nicht geeigneten Komponenten bleiben bei der erfindungsgemä ßen Behandlung in Lösung, während die membranfilterbil denden Zellulosederivate ausgefällt werden. Diese be stehen dann weitgehend aus Derivaten mit solchen Ketten längen und Veresterungsgraden, die für die Membranfilter bildung geeignet sind. Sie werden dann in an sich bekann ter Weise für die Membranfilterherstellung eingesetzt, beispielsweise durch Auflösen in einem Gemisch aus üblichen Lösern und Nichtlösern, wobei der Löser flüchtiger ist als der Nichtlöser, und Aufbringen auf eine ebene Unterlage. Dabei verdunstet der Löser rascher als der Nichtlöser und bei einem bestimmten Mischungsverhältnis zwischen Löser und Nichtlöser ist das Lösungsvermögen für das Zellulosederivat erschöpft, welches dann in fester Form unter Ausbildung eines Membranfilters ausfällt.By the method according to the invention, it is now possible, before membrane production from conventional cellulose derivative raw materials in a simple and effective way separate those components whose chain length or Degree of esterification not for membrane filter formation suitable is. Not for membrane filter formation suitable components remain with the invention treatment in solution, while the membrane filter bil the cellulose derivatives are precipitated. These be are then largely from derivatives with such chains lengths and degrees of esterification required for the membrane filter education are suitable. You will then become known in itself ter way used for membrane filter production, for example by dissolving in a mixture of conventional solvents and non-solvents, the solvent being more volatile than that Non-solvent, and application on a flat surface. The solvent evaporates faster than the non-solvent and at a certain mixing ratio between Solver and non-solver is the solving power for that Cellulose derivative exhausted, which then becomes solid Form fails to form a membrane filter.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, staubfreie Membranfilter üblichen Zellulosederivaten herzu stellen. Diese staubfreien Filter eignen sich beson ders gut für die Serumeiweißelektrophorese. Im Falle von noch Staubteilchen enthaltenden Filtern waren bisher durch eine spezielle Nachbehandlung zu eliminierende Fehler, wie Endosmose, Verbreiterung der γ-Globulin fraktion, zu hohe γ-Globulinwerte, zu niedrige Albumin werte etc. zu beseitigen.The method according to the invention makes it possible to produce dust-free membrane filters of conventional cellulose derivatives. These dust-free filters are particularly well suited for serum protein electrophoresis. In the case of filters that still contain dust particles, errors that had to be eliminated by special post-treatment, such as endosmosis, broadening of the γ- globulin fraction, excessively high γ- globulin values, too low albumin values, etc., had to be eliminated.

Es wurde ferner festgestellt, daß durch das erfindungs gemäße Verfahren nicht nur staubbildende Substanzen aus den eingesetzten Zellulosederivatrohstoffen, die als Abkömmlinge von Naturstoffen wechselnde Kettenlän gen und Veresterungsgrade besitzen, abgetrennt werden können, sondern auch andere störende Substanzen entfernt werden können, die sich als Fettsäuren aus Baumwolle identifizieren ließen und, obwohl sie nur in geringen Mengen von weniger als 1% vorliegen, sich beim Trocknen des Filters ganz zum Schluß auf der Oberfläche der Zellu loseacetatmatrix ablagern und dort eine Art Imprägnie rung darstellen.It was also found that by the Invention procedures not only dust-forming substances from the cellulose derivative raw materials used, the changing chain lengths as descendants of natural substances gene and degrees of esterification, are separated can, but also removes other interfering substances that can be found as fatty acids from cotton identified and, although only in minor Amounts less than 1% are present when drying of the filter at the very end on the surface of the cell deposit loseacetatmatrix and there a kind of impregnation represent.

Als Membranfilterrohstoffe werden bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens insbesondere Zellulo seacetate und/oder Zellulosenitrate verwendet.As membrane filter raw materials are being carried out of the method according to the invention in particular cellulose seacetate and / or cellulose nitrates used.

Als übliche Löser werden vorzugsweise Aceton und Methylenchlorid, insbesondere Methylenchlorid, sowie als übliche Nichtlöser Meth anol, Ethanol, Butanol, Glycole, insbesondere Ethylen glycol und Butylenglycol, Glyzerin oder Wasser verwendet, wobei Ethanol und/oder Wasser besonders bevorzugt werden.Preferred solvents are preferably acetone and methylene chloride, in particular methylene chloride, and meth as customary non-solvent anol, ethanol, butanol, glycols, especially ethylene glycol and butylene glycol, glycerin or water are used, ethanol and / or water being particularly preferred.

Das jeweilige Mischungsverhältnis aus Löser und Nicht löser hängt von den als Löser und Nichtlöser eingesetzten Substanzen, den zu reinigenden Zellulosederivatrohstof fen, der Behandlungszeit, -temperatur sowie von der Konzentration der Rohstoffe in dem Löser ab und läßt sich durch einfache Vorversuche ermitteln. The respective mixing ratio of solvent and not solvent depends on the used as a solvent and non-solvent Substances, the cellulose derivative raw material to be cleaned fen, the treatment time, temperature and the Concentration of raw materials in the solvent and leaves can be determined by simple preliminary tests.

Im allgemeinen wird bei Zimmertemperatur gearbeitet und eine Mischung aus Löser und Nichtlöser in einem Verhältnis 15-25 : 85-75 Vol.-% und insbesondere 25 : 75 Vol.-% verwendet.Generally one works at room temperature and a mixture of solvent and non-solvent in one Ratio 15-25: 85-75 vol .-% and in particular 25: 75 Vol .-% used.

Im einzelnen kann das erfindungsgemäße Verfahren wie folgt durchgeführt werden:In detail, the method according to the invention can be as be carried out as follows:

Unter Einsatz eines Zelluloseacetats mit einem Acetyl gehalt von 37 bis 40% wird ein Lösungsmittelgemisch aus beispielsweise Methylenchlorid als Löser und Ethanol und Wasser als Nichtlöser verwendet. Ein derartiges Zelluloseacetat fällt aus einer Lösung von 6 g Zellulo seacetat (Bayer L1000), 47,5 ml Methylenchlorid, 47,5 ml Ethanol und 5,0 ml Wasser aus, wenn der Methylenchlo ridgehalt unter 25% des Methylenchloridanteils im Ge misch mit Wasser und Ethanol sinkt. Bis zu einem Gehalt von etwa 15 Vol.-% Methylenchlorid fällt noch filmbil dendes Zelluloseacetat an und erst darunter in merklichen Mengen die staubbildenden Anteile. Als Waschlösung kann man als Standard eine Mischung aus 15 Vol.-% Methylen, 15 Vol.-% Wasser und 70 Vol.-% Ethanol verwenden, wobei jedoch auch mit reinem Alkohol und mit reinem Wasser bzw. beliebigen Gemischen aus beiden Extrakte erhalten werden können. Dabei werden bis zu 35% lösliche Anteile gefunden. Membranfilter, die aus diesen auf diese Weise gereinigten Zelluloseacetaten in der weiter oben beschrie benen Weise hergestellt werden, weisen keinen Filterstaub mehr auf.Using a cellulose acetate with an acetyl content of 37 to 40% becomes a solvent mixture from, for example, methylene chloride as solvent and ethanol and water is used as the non-solvent. Such a thing Cellulose acetate falls from a solution of 6 g of cellulose sea acetate (Bayer L1000), 47.5 ml methylene chloride, 47.5 ml of ethanol and 5.0 ml of water if the methylene chloride rid content below 25% of the methylene chloride content in Ge mixed with water and ethanol drops. Up to a salary of about 15 vol .-% methylene chloride falls film-thin cellulose acetate and noticeably below Quantities of dust-forming parts. As a washing solution can a mixture of 15% by volume of methylene is used as standard, Use 15 vol.% Water and 70 vol.% Ethanol, whereby but also with pure alcohol and with pure water or any mixtures of both extracts can be. Thereby up to 35% soluble parts found. Membrane filters made from this this way purified cellulose acetate described in the above produced in the same way, have no filter dust more on.

example

Es werden 10 g Zelluloseacetat in ein Becherglas einge wogen und unter Rühren in 120 ml Ethanol und 10 ml Wasser bei Zimmertemperatur aufgeschlämmt. Nachdem eine homo gene Mischung erhalten worden ist, werden 70 ml Methy lenchlorid zum Lösen zugesetzt. Dann wird mit einer Lösung aus 210 ml Ethanol plus 60 ml Wasser gefällt. Die gefällte Lösung wird zentrifugiert, ca. 100 ml der Lösung (obere Fraktion) werden abgenommen und bei 105°C zur Rückstandsbestimmung eingedampft. Das Zelluloseacetat im Zentrifugenglas wird mit einer Waschflüssigkeit aus 15 ml Methylenchlorid, 15 ml Wasser und 70 ml Ethanol gewaschen und kann dann, gegebenenfalls bei einem Trocknen zur Membranfilterherstellung unter Gewinnung staubfreier Membranfilter eingesetzt werden.10 g of cellulose acetate are placed in a beaker weighed and while stirring in 120 ml of ethanol and 10 ml of water slurried at room temperature. After a homo gene mixture has been obtained, 70 ml of methy Lenchlorid added to dissolve. Then with one Solution from 210 ml ethanol plus 60 ml water precipitated. The precipitated solution is centrifuged, approx. 100 ml of the Solution (upper fraction) are removed and at 105 ° C evaporated to determine residue. The cellulose acetate in the centrifuge glass with a washing liquid 15 ml methylene chloride, 15 ml water and 70 ml ethanol washed and then, if necessary, drying for membrane filter production while obtaining dust-free Membrane filters are used.

Claims

1. A process for the production of dust-free membrane filters from conventional cellulose derivatives, characterized in that the membrane filter raw materials are dissolved in a conventional solvent and the solution obtained is treated with such a mixture of a conventional solvent and a conventional non-solvent that only the membrane filter forming cellulose material components are precipitated, which are separated and processed in a conventional manner for membrane filter production.

2. The method according to claim 1, characterized in that as membrane filter raw materials cellulose acetate or cell u loose nitrates are used.

3. The method according to claims 1 to 2, characterized records that as a solvent acetone and / or methylene chloride and as non-solvent methanol, ethanol, butanol, glycols especially ethylene glycol and butylene glycol, glycerin and / or water can be used.

4. The method according to claims 1 to 3, characterized records that a mixture of solvent and non-solvent in a ratio of 15-25: 85-75% by volume, in particular 25:75 Vol .-%, is used.