DK145564B - PROCEDURE FOR PREPARING AN ANISOTROP POLYMER MEMBRANE - Google Patents

PROCEDURE FOR PREPARING AN ANISOTROP POLYMER MEMBRANE Download PDF

Info

Publication number
DK145564B
DK145564B DK455368AA DK455368A DK145564B DK 145564 B DK145564 B DK 145564B DK 455368A A DK455368A A DK 455368AA DK 455368 A DK455368 A DK 455368A DK 145564 B DK145564 B DK 145564B
Authority
DK
Denmark
Prior art keywords
polymer
solvent
membrane
barrier layer
membranes
Prior art date
Application number
DK455368AA
Other languages
Danish (da)
Other versions
DK145564C (en
Inventor
A S Michaels
Original Assignee
Amicon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Amicon Corp filed Critical Amicon Corp
Priority to DK427381A priority Critical patent/DK427381A/en
Publication of DK145564B publication Critical patent/DK145564B/en
Application granted granted Critical
Publication of DK145564C publication Critical patent/DK145564C/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06Organic material
    • B01D71/76Macromolecular material not specifically provided for in a single one of groups B01D71/08 - B01D71/74
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D67/00Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0002Organic membrane manufacture
    • B01D67/0009Organic membrane manufacture by phase separation, sol-gel transition, evaporation or solvent quenching
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/02Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor characterised by their properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2325/00Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/22Thermal or heat-resistance properties

Description

(19) DANMARK(19) DENMARK

|Ρ tu; FREMLÆGGELSESSKRIFT od 1U5564B| Ρ tu; PUBLICATION MANUAL OR 1U5564B

//

OIREKTORATET FOR PATENT-OG VAREMÆRKEVÆSENETDIRECTORATE OF THE PATENT AND TRADEMARKET SYSTEM

(21) Ansøgning nr. 4553/68 (51) IntCf.» B 01 D 13/0k (22) Indleveringsdag 20. sep. 1968 ' (24) Løbedag 20. sep. 1968 (41) Aim. tilgængelig 22. mar. 1969 (44) Fremlagt 13· d.ec. 1982 (86) International ansøgning nr. - (86) International indleveringsdag (86) Videreførelsesdag - (62) Stamansøgning nr. -(21) Application No. 4553/68 (51) IntCf. » B 01 D 13 / 0k (22) Filing day 20 Sep. 1968 '(24) Race day 20 Sep. 1968 (41) Aim. available Mar 22 1969 (44) Presented 13 · d.ec. 1982 (86) International Application No. - (86) International Filing Day (86) Continuation Day - (62) Master Application No. -

(30) Prioritet 21. sep. 1967, 669648, US(30) Priority Sep 21 1967, 669648, US

(71) Ansøger AMICON CORPORATION, Lexington, US.(71) Applicant AMICON CORPORATION, Lexington, US.

(72) Opfinder Alan Sherman Michaele, US.(72) Inventor Alan Sherman Michaele, US.

(74) Fuldmægtig Th. Ostenfeld Patentbureau A/S.(74) Clerk Th. Ostenfeld Patentbureau A / S.

(54) Fremgangsmåde til fremstilling af en anisotrop polymermembran.(54) Process for preparing an anisotropic polymer membrane.

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til fremstilling af en anisotrop polymermembran.The present invention relates to a process for preparing an anisotropic polymer membrane.

Ved membranseparationsprocesser, såsom ultrafiltrering og omvendt osmose, fjernes et opløsningsmiddel fra en opløsning, idet denne udsættes for sådant et tryk, at opløsningsmidlet tvinges til at strømme gennem en membran. Ultrafiltrering er et udtryk, OQ der fortrinsvis anvendes til at beskrive sådanne trykaktiverede se- parationer, der involverer opløsninger af et opløst stof med mole-jf) kyldimensioner, der er betydelig større end molekyldimensionerne for fj} det opløsningsmiddel, i hvilket stoffet er opløst, dvs. et opløst r~ stof med en molekylvægt på ca. 500 og derover. Udtrykket er også al-'· ^ mindeligt anvendt for processer, der i stedet for opløste molekyler Q involverer partikler af kolloidstørrelse. Omvendt osmose er et udtryk, 145564 2 der almindeligvis anvendes for trykaktiverede processer, i hvilke der indgår opløste stoffer med mindre molekylstørrelse, f.eks. molekyler der er af samme størrelsesorden som opløsningsmidlets molekyler.In membrane separation processes such as ultrafiltration and reverse osmosis, a solvent is removed from a solution, subjected to such pressure that the solvent is forced to flow through a membrane. Ultrafiltration is a term OQ preferably used to describe such pressure-activated separations involving solutions of a solute having molar or cold dimensions significantly greater than the molecular dimensions of the solvent in which the substance is dissolved. i.e. a dissolved crude having a molecular weight of approx. 500 and above. The term is also commonly used for processes involving, instead of dissolved molecules Q, colloid-sized particles. Reverse osmosis is a term commonly used for pressure-activated processes which include solutes of smaller molecular size, e.g. molecules of the same order of magnitude as the solvent molecules.

Den særlige fordel ved de ovenfor beskrevne membranmodulerede separationsprocesser ligger i deres potentielle hastighed, milde driftsbetingelser og lave driftsomkostninger sammenlignet med forskellige andre separationsprocesser, såsom inddampning, dialyse, ultra-centrifugering, kemisk udfældning og lignende. Disse fordele er især kritiske, når der skal behandles termisk ustabile eller biologisk aktive materialer, eller når relativt store volumener opløsningsmiddel er til stede i opløsningen, der skal behandles.The particular advantage of the membrane modulated separation processes described above lies in their potential speed, mild operating conditions and low operating costs compared to various other separation processes such as evaporation, dialysis, ultra-centrifugation, chemical precipitation and the like. These advantages are particularly critical when treating thermally unstable or biologically active materials or when relatively large volumes of solvent are present in the solution to be treated.

Hovedparten af de gunstige membranmodulerede separationsprocesser afhænger af den anvendte membrans karakteristika. Blandt de ønskede karakteristika er følgende: (1) Stor hydraulisk permeabilitet over for opløsningsmidlet: Membranen må være i stand til at overføre væske ved store hastigheder pr. membranarealenhed under moderate tryk.Most of the favorable membrane modulated separation processes depend on the characteristics of the membrane used. Among the desired characteristics are the following: (1) High hydraulic permeability to the solvent: The membrane must be capable of transferring fluid at high speeds per minute. membrane area unit under moderate pressure.

(2) Skarp "retention-cut-off": Membranen må være i stand til fuldstændigt eller næsten fuldstændigt at tilbageholde alle opløste stoffer med en molekylvægt eller størrelse over en første anført værdi og tillade passage af alle opløste stoffer med en molekylvægt eller størrelse under en anden værdi, der skal ligge så tæt som muligt ved den første værdi.(2) Sharp retention cut-off: The membrane must be capable of completely or almost completely withholding all solutes with a molecular weight or size above a first specified value and allowing passage of all solutes with a molecular weight or size below another value that should be as close as possible to the first value.

(3) God mekanisk holdbarhed under kemiske og termiske driftsbetingelser: En membran skal fortrinsvis være velegnet til anvendelse inden for et udstrakt kemisk og termisk miljø.(3) Good mechanical durability under chemical and thermal operating conditions: A membrane should preferably be suitable for use in an extensive chemical and thermal environment.

(4) En minimal afhængighed af opløsningsmiddelpermeabiliteten af koncentrationstypen af opløsningsmidlet.(4) A minimal dependence on the solvent permeability of the solvent type concentration.

(5) Stor forureningsmodstand.(5) High pollution resistance.

Hidtil har to typer grundmembraner været tilgængelige. Den første er en isotrop, somme tider kaldet homogen, mikroporøs membran, hvis strømnings- og tilbageholdelsesegenskaber afhænger af strømningsretningen. Sådanne strukturer fremstilles typisk i form af ark med en tykkelse på fra 2,54 mm til 0,254 mm. Sådanne membraner er analoge med konventionelle filtre og er faktisk ikke retentive for opløste stoffer U5564 3 med en molekylvægt under ca. en million. Ved forsøg på at fremstille sådanne membraner, der er i stand til at tilbageholde meget mindre molekyler, opstår der en stor forringelse af den hydrauliske permeabilitet. Sådanne forringelser medfører en for langsom strømningshastighed for opløsningsmidlet gennem membranen, eller an>-vendelsen af disse isotrope membraner begrænses til meget få eller slet ingen praktiske anvendelser. Desuden tilstoppes isotrope membraner relativt let af tilbageholdte opløste stoffer. Sådanne polymere isotrope membraner er f.eks. kendt fra svejtsisk patentskrift nr. 400.096.So far, two types of basic membranes have been available. The first is an isotropic, sometimes called homogeneous, microporous membrane, whose flow and retention properties depend on the flow direction. Such structures are typically produced in the form of sheets having a thickness of from 2.54 mm to 0.254 mm. Such membranes are analogous to conventional filters and are in fact not retentive for solutes U5564 3 having a molecular weight less than ca. one million. In attempting to produce such membranes capable of retaining much smaller molecules, a great deterioration of the hydraulic permeability occurs. Such degradation results in too slow a flow rate of the solvent through the membrane, or the use of these isotropic membranes is limited to very few or no practical applications. Furthermore, isotropic membranes are clogged relatively easily by retained solutes. Such polymeric isotropic membranes are e.g. known from Swiss Patent Specification No. 400,096.

Den anden type membraner, der anvendes i ultrafiltreringsprocesser, er diffusionsmembranen. I disse membraner transporteres opløsningsmidlet ved molekyldiffusion under påvirkning af en koncentrations- eller aktivitetsgradient. De afviger fra de førnævnte, filterlignende, mikroporøse membraner, idet migreringen af et molekyle opløsningsmiddel fra et sted til et andet over membranen praktisk taget afhænger af tilgængeligheden af en række steder i polymermatrixen for de molekyler, der transporteres. Sådanne membraners masseoverføringsevne er yderst temperaturafhængig, idet der er en aktiveringsenergi. Sådanne membraner indeholder få eller slet ingen porer og er ikke egnede til opnåelse af høje strømningshastigheder. Dette er rigtigt, selv når disse membraner foreligger i form af anisotrope membraner med et meget tyndt spærrelag, og de finder derfor ikke anvendelse ved industriel behandling af store volumener.The second type of membrane used in ultrafiltration processes is the diffusion membrane. In these membranes, the solvent is transported by molecular diffusion under the influence of a concentration or activity gradient. They differ from the aforementioned filter-like, microporous membranes in that the migration of a molecule of solvent from one site to another across the membrane practically depends on the availability of a number of sites in the polymer matrix for the molecules being transported. The mass transferability of such membranes is highly temperature dependent, with an activation energy. Such membranes contain few or no pores and are not suitable for obtaining high flow rates. This is true even when these membranes are in the form of anisotropic membranes with a very thin barrier layer and, therefore, do not apply to industrial treatment of large volumes.

Desuden skal det polymermateriale, hvoraf sådanne membraner er fremr stillet, have en stor sorptionsevne for opløsningsmidlet, der skal transporteres. Et eksempel er celluloseacetat, der absorberer 15-20$ vand, og som har fundet nogen anvendelse i de ovennævnte diffusionsmembraner til separationsprocesser, jf. U.S.A. patentskrift nr. 3.290.286. Anisotrope celluloseacetatmembraner er iøvrigt kendt’fra Ulrich Mertens "Desalination by Reverse Osmosis", 1964, side 58 og 63.In addition, the polymeric material from which such membranes are made must have a high sorption capacity for the solvent to be transported. An example is cellulose acetate which absorbs 15-20 $ water and has found some use in the aforementioned diffusion membranes for separation processes, cf. U.S. Patent No. 3,290,286. Anisotropic cellulose acetate membranes are also known from Ulrich Mertens "Desalination by Reverse Osmosis", 1964, pages 58 and 63.

Formålet med den foreliggende opfindelse er at tilvejebringe hidtil ukendte, anisotrope, fluidpermeable membraner til anvendelse i separationsprocesser, hvilke membraner er karakteriseret ved usædvanlig høje hydrauliske permeabillteter gennem praktisk taget permanent mikroskopiske eller submlkrosskopiske porer, overraskende forureningsmodstand, forbedret "retention-cut-off"-karakteristika, som det hidtil ikke har været muligt at opnå ved så usædvanlige høje hydrauliske permeabiliteter, og forbedrede fysiske karakteristika.The object of the present invention is to provide novel, anisotropic, fluid-permeable membranes for use in separation processes, which are characterized by unusually high hydraulic permeability through virtually permanent microscopic or submicroscopic pores, surprising contamination resistance, enhanced "retention cut-off" characteristics that it has not been possible to achieve at such unusually high hydraulic permeabilities so far, and improved physical characteristics.

.· 1455 64 4. · 1455 64 4

Især skal de tilvejebragte membraner være egnede til anvendelse ved ultrafiltrering, hvorved de i modsætning til celluloseacetatmembra-ner bibeholder deres gunstige mekaniske egenskaber efter tørring.In particular, the membranes provided should be suitable for use in ultrafiltration whereby, unlike cellulose acetate membranes, they retain their favorable mechanical properties after drying.

Dette formål er ifølge den foreliggende opfindelse blevet opfyldt ved en fremgangsmåde til fremstilling af en anisotrop polymermembran med et mikroporøst spærrelag og integralt med spærrelaget på den ene side deraf et støttelag med relativt stor porestørrelse, hvor spærrelaget og støttelaget sammen udgør en kontinuert, uafbrudt syntetisk organisk polymerfase, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at der fremstilles en film ud fra en støbelak omfattende en syntetisk organisk polymer i et organisk opløsningsmiddel, hvorved den ene side af filmen bringes i kontakt med et fortyndingsmiddel, som har en høj forenelighedsgrad med det organiske opløsningsmiddel og en tilstrækkelig lav forenelighedsgrad med den polymere til at fremkalde øjeblikkelig udfældning af den polymere fra opløsningen ved kontakt med denne, hvorpå fortyndingsmidlet holdes i kontakt med den dannede membran, indtil praktisk taget al opløsningsmiddel er blevet erstattet med fortyndingsmidlet, hvorhos den polymere er en sådan, som absorberer mindre end 10% fugtighed ved en temperatur på 25°C og en relativ fugtighed på 100%.This object has been achieved according to the present invention by a process for producing an anisotropic polymer membrane with a microporous barrier layer and integrally with the barrier layer on one side thereof a relatively large pore-size support layer, the barrier layer and the support layer together constituting a continuous uninterrupted synthetic organic polymer phase, which is characterized in that a film is prepared from a casting coating comprising a synthetic organic polymer in an organic solvent, thereby contacting one side of the film with a diluent having a high degree of compatibility with the organic solvent and a sufficiently low degree of compatibility with the polymer to induce immediate precipitation of the polymer from the solution upon contact with it, keeping the diluent in contact with the formed membrane until virtually all solvent has been replaced with the diluent wherein the polymer is a such as absorb less than 10% moisture at a temperature of 25 ° C and a relative humidity of 100%.

De omhandlede anisotrope membraner fremstilles fortrinsvis af de kendte krystallinske og glasagtige termoplastiske polymere.The present anisotropic membranes are preferably made from the known crystalline and glassy thermoplastic polymers.

Ved krystallinske og glasagtige polymere forstås de materialer, der besidder fra ca. 5 til 90 vægtprocent krystallinitet, målt ved kendt røntgendiffraktionsteknik, og som har en glasovergangstemperatur (Tg) på mindst ca. 20°C. Til membranerne anvendes polymere med lav vandsorptionsevne, der, til forskel fra de inden for membranteknikken kendte celluloseacetatmaterialer, under opbevaring kan tåle at tørre uden at miste deres gode mekaniske og forarbejdningskarakteristika. Disse polymere er som nævnt sådanne med vandabsorptionskoefficienter på mindre end ca. 10 vægtprocent fugtighed ved 25°C og 100%'s relativ fugtighed.By crystalline and vitreous polymers is meant those materials which possess from ca. 5 to 90% by weight crystallinity, as measured by known X-ray diffraction technique, and having a glass transition temperature (Tg) of at least approx. 20 ° C. For the membranes, low water sorption polymers are used which, unlike the cellulose acetate materials known in the membrane technology, can withstand drying during storage without losing their good mechanical and processing characteristics. These polymers are, as mentioned, those with water absorption coefficients of less than ca. 10% by weight of moisture at 25 ° C and 100% relative humidity.

De omhandlede anisotrope membraner består af en integral, makroskopisk tyk porøs polymerfilm, sædvanligvis med en tykkelse på mere end ca. 0,051 mm og mindre end 1,27 mm. På den ene overflade af denne film er der et yderst tyndt, men relativt tæt, spærrelag eller skind med en tykkelse, der fortrinsvis er fra 0,1 til 5,0 ju 145564 5 af mikroporøs polymer, i hvilket porediameteren ligger i området 1-1000 iryu, dvs. omkring en tiendedel til en hundrededel af skindets tykkelse. Især foretrækkes det, at spærrelaget har en porestørrelse på 1 til 500 mp., hvilket opnås ved at følge de heri angivne foretrukne udstøbningsbetingelser. Resten af den integrale filmstruktur udgøres af et støttelag, der består af en polymerstruktur med meget grove porer, gennem hvilken fluida kan passere under ringe hydraulisk modstand. Med udtrykket "integral film" forstås en film med en kontinuerlig polymerfase. Når en sådan membran anvendes som et molekylfilter med skindet i kontakt med fluidum under tryk, er praktisk taget hele str^nings-modstanden over membranen i skindet, og molekyler eller partikler med dimensioner større end porerne i skindet holdes selektiv tilbage.The present anisotropic membranes consist of an integral, macroscopically thick porous polymeric film, usually having a thickness of more than about 100 microns. 0.051 mm and less than 1.27 mm. On one surface of this film, there is an extremely thin, but relatively dense, barrier layer or skin, preferably from 0.1 to 5.0 microporous polymer, in which the pore diameter is in the range of 1- 1000 iryu, ie about one-tenth to one-hundredth of the thickness of the skin. In particular, it is preferred that the barrier layer has a pore size of 1 to 500 mp, which is achieved by following the preferred casting conditions set forth herein. The remainder of the integral film structure is constituted by a support layer consisting of a polymer structure with very coarse pores through which fluids can pass under low hydraulic resistance. By the term "integral film" is meant a film having a continuous polymer phase. When such a membrane is used as a molecular filter with the skin in contact with fluid under pressure, virtually all of the radiation resistance across the membrane is in the skin, and molecules or particles with dimensions larger than the pores of the skin are selectively retained.

På grund af skindets ekstraordinære ringe tykkelse og da overgangen fra skindet eller spærrelaget til støttelaget er så skarp, normalt mindre end ca. halvdelen af spærrelagstykkelse eller mindre end ca. l/i, er den totale hydrauliske strømningsmodstand over membranen meget lille, dvs. membranen udviser overraskende høj permeabilitet for fluida. Desuden er der en overraskende lav tendens hos sådanne membraner til at blive tilstoppede eller forurenede af molekyler eller partikler.Due to the exceptional thickness of the skin and the transition from the skin or the barrier layer to the support layer is so sharp, usually less than approx. half of barrier layer thickness or less than approx. l / i, the total hydraulic flow resistance across the diaphragm is very small, i. the membrane exhibits surprisingly high permeability to fluids. Furthermore, there is a surprisingly low tendency for such membranes to become clogged or contaminated by molecules or particles.

Den kendsgerning, at sådanne anisotrope membranstrukturer kan fremstilles ved udstøbning og udvaskning af særligt formulerede polymeropløsninger under regulerede betingelser, antages at være en konsekvens af usædvanlig samvirken af diffusions- og polymerfældningsfænomener, der opstår under en reguleret udvaskningsproces.The fact that such anisotropic membrane structures can be prepared by casting and leaching of specially formulated polymer solutions under controlled conditions is believed to be a consequence of the unusual interaction of diffusion and polymer precipitation phenomena that occur during a controlled leaching process.

Ved fortynding af en opløsning af en filmdannende polymer med et fortyndingsmiddel, der er blandbart med opløsningsmidlet for den polymere, men som ikke er et opløsningsmiddel for polymeren, vil der altid være et kritisk forhold mellem opløsningsmiddel og fortyndingsmiddel, ved hvilket der dannes to faser, hvor den ene er rig på polymer og fattig på fortyndingsmiddel, og den anden er fattig på polymer og rig på fortyndingsmiddel. Den polymerrige fase kan være flydende, kvasiflydende, fast eller gelagtig, afhængigt af den mængde opløsningsmiddel, der er til stede i fasen. Det er almindeligvis fordelagtigt for dannelsen af mikroporøse, anisotrope membraner, at den polymerrige fase, der dannes i begyndelsen ved fortynding med et ikke-opløsningsmiddel, er relativ fast eller gelagtig og således relativ fattig på opløsningsmiddel. Denne betingelse.har vist sig at være opfyldt, når det til fældningsprocessen udvalgte fortyndingsmiddel er yderst uforeneligt med den polymere, dvs. ikke i stand til 6 145564 at opløse denne, og/eller opløsningsmidlet er meget mere foreneligt med fortyndingsmidlet end med den polymere.By diluting a solution of a film-forming polymer with a diluent which is miscible with the solvent of the polymer but which is not a solvent of the polymer, there will always be a critical solvent-diluent relationship, forming two phases, where one is rich in polymer and poor in diluent and the other is poor in polymer and rich in diluent. The polymer-rich phase can be liquid, quasi-liquid, solid or gel-like, depending on the amount of solvent present in the phase. It is generally advantageous for the formation of microporous, anisotropic membranes that the polymer-rich phase formed initially by dilution with a non-solvent is relatively solid or gel-like and thus relatively poor in solvent. This condition has been found to be satisfactory when the diluent selected for the precipitation process is highly incompatible with the polymer, ie. not able to dissolve it and / or the solvent is much more compatible with the diluent than with the polymer.

Finstrukturen i det ved de ovennævnte betingelser dannede to-fasesystem afhænger af (1) volumenbrøkdelen af polymer i blandingen af den polymere og opløsningsmidlet, og (2) den hastighed, hvormed blandingens sammensætning ændres til fremkaldelse af udfældning. - Hvad angår (l) vil den polymerrige fase have tendens til at blive diskontinuert (dvs. foreligge i form af små dråber eller partikler), såfremt polymerkoncentrationen er lav, medens den polymerfattige fase vil være kontinuert. Såfremt polymerkoncentrationen er høj, f.eks. af størrelsesordenen 50% eller højere, vil den polymerrige fase derimod være kontinuert, og den polymerfattige fase vil være diskontinuert, dvs. foreligge i form af små dråber. Ved polymerkoncentrationer mellem 10 og 40 procent hænder det imidlertid ofte, at både den polymerrige og den polymerfattige fase er kontinuerte, dvs. at der dannes en polymermatrix indeholdende en sammenhængende mellemrumskonfiguration udfyldt med polymerfattig væske. Det er under disse sidstnævnte fældningsbetingelser, at der kan dannes anisotrope, mikroporøse membraner med passende struktur, såfremt dannelseshastigheden for skindlaget omhyggeligt reguleres.The fine structure of the two-phase system formed under the above conditions depends on (1) the volume fraction of polymer in the mixture of the polymer and solvent, and (2) the rate at which the composition of the mixture changes to produce precipitation. As for (1), the polymer-rich phase will tend to be discontinuous (i.e., in the form of small droplets or particles) if the polymer concentration is low, while the polymer-poor phase will be continuous. If the polymer concentration is high, e.g. on the other hand, of the order of 50% or higher, the polymer-rich phase will be continuous and the polymer-poor phase will be discontinuous, ie. available in the form of small drops. However, at polymer concentrations between 10 and 40 percent, it is often the case that both the polymer-rich and the polymer-poor phase are continuous, ie. forming a polymer matrix containing a coherent gap configuration filled with polymer-poor liquid. It is under these latter precipitation conditions that anisotropic microporous membranes of appropriate structure can be formed if the rate of formation of the skin layer is carefully controlled.

Hvad angår (2) har det vist sig, at jo hurtigere en flydende blanding bibringes fældningsbetingelser, desto finere er dispersionsgradén i den udfældende fase. Jo hurtigere en egnet koncentreret polymeropløsning fortyndes med ikke-opløsningsmiddel, desto mindre porer vil der dannes i polymermatrixen ved faseseparationon. I ethvert område af en polymeropløsning, hvor fortyndingshastigheden med -ikke-opløsningsmiddel er konstant op til fældningspunktet, vil størrelsen af alle de dannede porer i den fældede matrix desuden være praktisk taget identisk. Praktisk taget ensartet porestørrelse i overfladen af det tynde spærrelag betragtes som en vigtig egenskab for dannelsen af de mest anvendelige permselektive og anisotrope mikroporøse membraner, da en sådan ensartethed vil sikre den skarpeste størrelsesafgrænsningsevne i membranen.As for (2), it has been found that the faster a liquid mixture is imparted to precipitation conditions, the finer the degree of dispersion in the precipitating phase. The faster a suitable concentrated polymer solution is diluted with non-solvent, the less pores will form in the polymer matrix at phase separation. In addition, in any region of a polymer solution where the dilution rate of non-solvent is constant up to the precipitation point, the size of all the pores formed in the precipitated matrix will be virtually identical. Practically uniform pore size in the surface of the thin barrier layer is considered to be an important property for the formation of the most useful permselective and anisotropic microporous membranes, as such uniformity will ensure the sharpest size delimitation in the membrane.

Når imidlertid en kontinuert tofasestruktur af polymer/væske dannes under de ovenfor anførte betingelser, har det vist sig, at grænseoverfladekræfterne, der virker i grænsefladen mellem den polymere og væsken, forårsager kapillarspændinger, som virker på den (faste) polymere fase, hvilket har tendens til at forårsage sammenbrydning af polymermatrixen og forening eller eliminering af væskefasen, der udfylder porermellemrummet. Størrelsen af disse kapillar- U5564 7 kræfter antages at følge Young/LaPlace-ligningen /j P = 2 y PL· r i hvilken /[ P repræsenterer den på den polymere virkende trækspænding, γ PL betyder grænsefladespændingen mellem polymer og væske, og r er radius af poren. Ud fra dette er det klart, at jo finere porerstrukturen er, dvs. jo mindre er r, desto højere er spændingen på den 1 polymere. Den polymeres evne til at modstå påvirkningen uden permanent deformation, dvs. dens krybespænding, afhænger af dens elastiske modul og/eller dens kryberelaksationsmodul. Dette afhænger igen af (1) den polymeres glasomdannelsestemperatur eller krystaDinitet og (2) dens opløsningsmiddelplastificeringsgrad. Såfremt polymerfasen er blød eller viskoelastisk (svarende til et lavt modul, som det ofte findes ved glasovergangstemperaturen eller i polymere med meget lavt niveau eller krystallinltet, og/eller i polymere med høj opløs-ningsplastificeringsgrad) når udfældningen finder sted, og/eller så- fremt mellemrumsstørrelsen i den polymere' er ekstrem lille, vil den polymere krybe eller flyde, enten med fuldstændig eliminering af mellemrummet eller under dannelse af meget større mellemrum ved reducerede volumenbrøkdele. I et sådant tilfælde vil enten den polymeres evne til at kunne gennemtrænges af fluida ved høj hastighed gå tabt, eller dens evne til at fremkalde adskillelse af en-molekyl-størrelse kan gå tabt. Såfremt meget porøse, yderst permeable molekyl-permselektive anisotrope membraner derfor skal dannes ved denne fældningsproces, har det vist sig at det er nødvendigt og ønskeligt, at den til formålet udvalgte polymere enten har en høj glasovergangstemperatur eller høj krystallinltet eller begge dele.However, when a continuous two-phase polymer / liquid structure is formed under the above conditions, it has been found that the interfacial forces acting in the polymer-liquid interface cause capillary stresses acting on the (solid) polymer phase, which tend to cause breakdown of the polymer matrix and compound or elimination of the liquid phase filling the pore space. The magnitude of these capillary U5564 7 forces is assumed to follow the Young / LaPlace equation / j P = 2 y PL · r which / [P represents it on the polymer acting tensile stress, γ PL means the polymer-liquid interface stress, and r is the radius of the pore. From this it is clear that the finer the pore structure, ie. the smaller is r, the higher the voltage of the 1 polymer. The ability of the polymer to withstand the impact without permanent deformation, ie. its creep stress depends on its elastic modulus and / or its creep relaxation modulus. This, in turn, depends on (1) the polymer's glass transition temperature or crystallinity and (2) its solvent plasticization degree. If the polymer phase is soft or viscoelastic (corresponding to a low modulus, as is often found at the glass transition temperature or in very low-level or crystalline polymers, and / or in high-resolution plasticization polymers) when the precipitation occurs, and / or if the gap size in the polymer is extremely small, the polymer will creep or flow, either with complete elimination of the gap or forming much larger spaces at reduced volume fractions. In such a case, either the ability of the polymer to be permeable to fluid at high velocity will be lost, or its ability to induce one-molecule separation can be lost. Therefore, if highly porous, highly permeable molecular permselective anisotropic membranes are to be formed in this precipitation process, it has been found and desirable that the polymer selected for the purpose have either a high glass transition temperature or high crystalline or both.

Det har vist sig, at jo lavere grænsefladespændingen γ PL er, desto mindre vil tendensen til sammenbrud og komprimering af polymermatrixen være. Hvis derfor det til fremkaldelse af udfældning’ anvendte ikke-opløsningsmiddel er en polær væske, såsom vand, vil der dannes finporede strukturer, såfremt den anvendte polymer er relativt polær, dvs. lav γ LP, eller såfremt et overfladeaktivt middel eller andre opløsningsmodificerende midler sættes til ikke-opløsningsmidlet til nedsættelse af γ LP.It has been found that the lower the interface voltage γ PL, the smaller the tendency for collapse and compression of the polymer matrix will be. Therefore, if the non-solvent used to induce precipitation is a polar liquid such as water, fine-pore structures will be formed if the polymer used is relatively polar, i.e. low γ LP, or if a surfactant or other solvent modifier is added to the non-solvent to reduce γ LP.

Den foretrukne måde at kontakte det tynde lag polymeropløsning med fortyndingsmidlet kan foretages på mange forskellige måder.The preferred way of contacting the thin layer of polymer solution with the diluent can be done in many different ways.

145564 8145564 8

En hensigtsmæssig metode er at udstøbe filmen på en impermeabel overflade, f.eks. en glas- eller metaloverflade. Imidlertid er absolut en permeabilitet ikke nødvendigt, og papirstøttelag, der udøver en passende strømningsmodstand eller modstand mod fortyndingsmiddel er også anvendelig. Særligt fordelagtige er permeable, ikke-vævede ark, der ikke kan fugtes. F.eks. fugtes polyolefinfiberfilt ikke let af vand, der . er det oftest anvendte fortyndingsmiddel. Desuden har det en god porøsitet og fremragende mekaniske og kemiske egenskaber, hvilket er nyttigt i de tynde membraner, der kræver et porøst støttelag.An appropriate method is to cast the film on an impermeable surface, e.g. a glass or metal surface. However, definitely a permeability is not necessary and paper support layers which exhibit an appropriate flow resistance or diluent resistance are also applicable. Particularly advantageous are permeable, non-woven, non-woven sheets. Eg. polyolefin fiber felt is not easily wetted by water that. is the most commonly used diluent. In addition, it has good porosity and excellent mechanical and chemical properties, which is useful in the thin membranes requiring a porous backing layer.

Hvis et tyndt lag polymeropløsning udstøbes med den ene side forseglet mod en impermeabel plade, og denne plade neddyppes i et bad af et ikke-opløsningsmiddel, opstår der straks en modsat rettet diffusion af opløsningsmiddel og ikke-opløsningsmiddel over grænsefladen mellem den støbte film og badet. I begyndelsen er koncentrationsgradienterne af opløsningsmiddel og ikke-opløsningsmiddel i den umiddelbare omegn af grænsefladen meget stor, og ifølge Pick1s diffusionslov er overføringshastigheden for opløsningsmiddel og ikke-opløsningsmiddel i grænseoverfladen enorm. Det har således vist sig, at den hastighed, hvormed den polymere fase udfældes fra opløsningen i grænsefladen, er enorm, og porestrukturen i den polymere bliver yderst fin meget tæt ved grænsefladen. Længere inde i polymeropløsningslaget bliver den hastighed, hvormed forholdet opløsningsmiddel/ikke-opløsningsmiddel ændres, nødvendigvis langsommere med tiden.If a thin layer of polymer solution is cast with one side sealed against an impermeable plate and this plate is immersed in a bath of a non-solvent, an immediately directed diffusion of solvent and non-solvent occurs over the interface between the molded film and the bath. . Initially, the concentration gradients of solvent and non-solvent in the immediate vicinity of the interface are very large, and according to Pick1's diffusion law, the rate of solvent and non-solvent transfer at the interface is huge. Thus, it has been found that the rate at which the polymeric phase precipitates from the solution in the interface is enormous and the pore structure of the polymer becomes extremely fine very close to the interface. Further inside the polymer solvent layer, the rate at which the solvent / non-solvent ratio changes becomes necessarily slower with time.

Efterhånden som fortyndingsmidlet trænger dybere ind i det støbte filmlag, vil derfor koncentrationsændringshastigheden aftage meget hurtigt med tiden, og derfor vil den hastighed, hvormed polymerudfældningen foregår, også aftage. Som følge heraf (forudsat at den anvendte polymer har et passende højt modul og en passende stivhed til at støtte meget små porer) vil der dannes en struktur, i form af en meget anisotrop, mikroporøs membran, i hvilken membranporestørrelsen varierer med afstanden fra skindet eller den udadvandte overflade til overfladen af støttelaget. Porestørrelsen er meget mindre i skindet og vokser hurtigt med tiltagende afstand fra skin det.Therefore, as the diluent penetrates deeper into the molded film layer, the rate of change of concentration decreases very rapidly with time, and therefore the rate at which the polymer precipitation takes place will also decrease. As a result (provided the polymer used has a suitably high modulus and rigidity to support very small pores), a structure will form in the form of a very anisotropic, microporous membrane, in which the membrane pore size varies with the distance from the skin or the extruded surface to the surface of the support layer. The pore size is much smaller in the skin and grows rapidly with increasing distance from the skin.

For at skindet kan have en tykkelse af størrelsesordenen 0,1-5 μ,skal det dannes i løbet af 10“^-2,5 sekunder, idet de mest H R mm 1 fordelagtige membraner dannes i løbet af 10 ^ til ca. io sekunder.In order for the skin to have a thickness of the order of 0.1-5 µm, it must be formed within 10 ° - 2.5 seconds, with the most H R mm 1 beneficial membranes forming over 10 ° to approx. io seconds.

Det er således klart, hvorfor en film, der er fremstillet på denne måde, besidder den karakteristiske anisotropi, der er så 145564 9 vigtig for fremstillingen af højpermeable, molekylpermselektive, mikroporøse membraner. Det skal bemærkes, at såfremt den valgte polymer har en relativ glasovergangstemperatur eller er meget opløsningsmiddelplastificeret, når udfældningen starter, kan kapillarkræfterne i de små porer i skindlaget være tilstrækkelige til at fremkalde sammenbrud og komprimering af dette lag, hvorved der dannes et skind af en ikke-porøs polymer. En sådan membran vil derfor virke som en såkaldt diffusiv anisotrop permselektiv membran, dvs. en membran, over hvilken strømningen primært bestemmes af den polymeres kemiske karakteristika og ikke af den hydro-dynamiske strømning gennem mikroporer.Thus, it is clear why a film made in this way possesses the characteristic anisotropy so important for the preparation of highly permeable, molecular bead selective, microporous membranes. It should be noted that, if the selected polymer has a relative glass transition temperature or is highly solvent plasticized when the precipitation starts, the capillary forces in the small pores of the skin layer may be sufficient to induce breakdown and compression of this layer, thereby forming a skin of a non- porous polymer. Such a membrane will therefore act as a so-called diffusive anisotropic permselective membrane, i.e. a membrane over which flow is primarily determined by the chemical characteristics of the polymer and not by the hydro-dynamic flow through micropores.

Filmdannende polymere, der kan anvendes ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, er f.eks. følgende:Film-forming polymers which can be used in the process of the invention are e.g. following:

Polycarbonater, dvs. liniære polyestere af carbonsyrer, hvor carbonatgrupperne gentages i polymerkæden ved phosgenering af en aromatisk dihydroxyforbindelse, såsom bisphenol-A. Sådanne materialer forhandles under betegnelsen Lexan af General Electric Company.Polycarbonates, i.e. linear polyesters of carboxylic acids, wherein the carbonate groups are repeated in the polymer chain by phosgenation of an aromatic dihydroxy compound such as bisphenol-A. Such materials are marketed under the designation Lexan by General Electric Company.

Polyvinylchlorider. Et sådant materiale forhandles under handelsbetegnelsen Geon 121 af B.G. Goodrich Chemical Company.Polyvinyl chlorides. Such material is sold under the trade name Geon 121 by B.G. Goodrich Chemical Company.

Polyamider, såsom polyhexamethylenadipamid og andre sådanne polymere, der populært kaldes nylon. Et særligt fordelagtigt materiale forhandles under handelsnavnet '’NOMEX" af E.I. du Pont de Nemours Inc.Polyamides such as polyhexamethylene adipamide and other such polymers popularly called nylon. A particularly advantageous material is sold under the trade name '' NOMEX '' by E.I. du Pont de Nemours Inc.

Modacrylcopolymere, såsom den under handelsbetegnelsen DYNEL· solgte og fremstillet af polyvinylchlorid (60$) og aorylonitril (40$), styrenacrylsyrecopolymere og lignende.Modacrylic copolymers, such as the one sold under the trade name DYNEL · and made of polyvinyl chloride ($ 60) and aorylonitrile ($ 40), styrene acrylic acid copolymers and the like.

Polysulfoner, såsom de af typen karakteriseret ved di-phenylensulfongrupper i den lineære kæde, er anvendelige. Sådanne materialer kan fås fra Union Carbide Corporation under handelsbetegnelsen P-1700.Polysulfones such as those of the type characterized by diphenylene sulfone groups in the linear chain are useful. Such materials are available from Union Carbide Corporation under the trade designation P-1700.

Halogenerede polymere, såsom polyvinylidenfluorid forhandlet under handelsbetegnelsen Kynar af Pennsalt Chemical Corporation, polyvinylfluorid forhandlet under handelsnavnet Tedlar af E.I. du Pont de Nemours & Co., og den polyfluorhalogencarbon, der forhandles under handelsnavnet Aclar af Allied Chemical Corporation.Halogenated polymers such as polyvinylidene fluoride sold under the trade name Kynar by Pennsalt Chemical Corporation, polyvinyl fluoride sold under the trade name Tedlar by E.I. du Pont de Nemours & Co., and the polyfluorohalogen carbon, which is traded under the trade name Aclar by Allied Chemical Corporation.

Polychlorethere, såsom den under handelsnavnet Penton af Hercules Incorporated forhandlede og andre sådanne termoplastiske polyethere.Polychlorethers, such as those sold under the trade name Penton by Hercules Incorporated and other such thermoplastic polyethers.

145564 ίο145564 ίο

Acetalpolymere, såsom den polyformaldehyd, der forhandles under handelsnavnet Delrin af E.I. du Pont de Nemours & Co., og lignende.Acetal polymers such as the polyformaldehyde sold under the trade name Delrin by E.I. du Pont de Nemours & Co., and the like.

Andre polymere kan også anvendes, såsom polyurethaner, polyimider, polybenzimidazoler, aromatiske og aliphatiske poly-ethere og lignende.Other polymers may also be used, such as polyurethanes, polyimides, polybenzimidazoles, aromatic and aliphatic polyethers and the like.

Det store antal copolymere, der kan dannes ved omsætning i forskellige forhold af monomere, ud fra hvilke de ovenstående polymere er syntetiserede, kan også anvendes til fremstilling af membranerne ifølge opfindelsen. Dette gælder naturligvis kun for de copolymere, hvis krystallinitet og/eller glasagtige karakteristika er egnede til fabrikation af de her beskrevne hidtil ukendte membraner.The large number of copolymers that can be formed by reaction in various ratios of monomers from which the above polymers are synthesized can also be used to prepare the membranes of the invention. Of course, this only applies to those copolymers whose crystallinity and / or glassy characteristics are suitable for fabricating the novel membranes described herein.

Som det fremgår af den ovenstående omtale af de polymere, der kan anvendes til membranerne ifølge opfindelsen, foretrækkes sædvanligvis relativ polære polymere materialer. Dette skyldes primært, at det er en lettere opgave at udvælge anvendelige systemer af uskadelige opløsningsmidler, medopløsningsmidler og økonomiske vaskevæsker, når der anvendes polære polymere. Sædvanligvis kræver ikke--polære polymere, såsom polyethylen, et mere sjældent opløsningsmiddelsystem og kan derfor ikke hensigtsmæssigt tilpasses til en økonomisk og sikker fremstillingsproces. Ikke desto mindre kan de anvendes når der kræves membraner med særlige egenskaber.As can be seen from the above discussion of the polymers which can be used for the membranes of the invention, relatively polar polymeric materials are usually preferred. This is primarily due to the fact that it is an easier task to select usable systems of harmless solvents, co-solvents and economical washing fluids when using polar polymers. Generally, nonpolar polymers, such as polyethylene, require a more rare solvent system and therefore cannot be suitably adapted to an economical and safe manufacturing process. Nevertheless, they can be used when membranes with special properties are required.

Som tidligere nævnt er de foretrukne polymere sådanne, der har moderat krystallinitet ved omgivelsernes temperatur, f.eks. mellem ca. 5% og 90%'s krystallinitet målt ved røntgendiffraktionsanalyse og/eller sådanne, der har relativt høje glasovergangstemperaturer, f.eks. på mindst 20°C og fortrinsvis højere. Polymere, der opfylder disse krav, giver som regel membraner med god mekanisk styrke, modstand mod sammenbrud ved forhøjet tryk og god langtidsstabilitet ved forhøjede temperaturer.As previously mentioned, the preferred polymers are those which have moderate crystallinity at ambient temperature, e.g. between approx. 5% and 90% crystallinity measured by X-ray diffraction analysis and / or those having relatively high glass transition temperatures, e.g. of at least 20 ° C and preferably higher. Polymers meeting these requirements usually provide membranes with good mechanical strength, resistance to collapse at elevated pressure and good long-term stability at elevated temperatures.

Opløsningsmidlerne vil sædvanligvis blive valgt ud for deres evne til at danne en filmdannende støbelak med den polymere, ud fra hvilke membranen skal fremstilles. Sædvanlig kræves en opløselighed på mindst 5 vægtprocent af den polymere i opløsningsmidlet. For-tykningsmidler kan tilsættes støbelakken for at tilvejebringe den for støbningen nødvendige viskositet, men sådanne midler vil sædvanligvis påvirke væskestrømningshastigheden gennem den dannede membran.The solvents will usually be selected for their ability to form a film-forming casting resin with the polymer from which the membrane is to be prepared. Usually, a solubility of at least 5% by weight of the polymer in the solvent is required. Thickening agents may be added to the casting lacquer to provide the viscosity required for the casting, but such agents will usually affect the rate of fluid flow through the formed membrane.

11 145566 På den anden side vil nogle fortykkelsesmidler, såsom pyrogent siliciumdioxid og lignende^resultere i membraner med forbedrede styrkekarakteristika.On the other hand, some thickening agents such as pyrogenic silica and the like will result in membranes with improved strength characteristics.

Der kendes et antal nyttige fremgangsmåder til udvælgelse af specielle opløsningsmiddelsystemer til specielle polymere,There are known a number of useful methods for selecting particular solvent systems for particular polymers,

The Polymer Handbook redigeret af Brandrup og Immergut (John Wiley and Sons, New York 1966) indeholder nogle særlige nyttige kapitler. Især skal henvises til kapitlerne med titlerne "Solvents and Nonsolvents for Polymers" af Klaus Meyerson og "Solubility Parameter Values" af H. Burreli og B. Immergut i forbindelse med et stort mængde andre data i afsnit IV i dette værk. Yderligere bistand ved udvælgelsen af egnede polymer-opløsningsmiddelblandinger findes i the Journal of Paint Technology, bind 58, ma.1 1966 af Crowley et al. i en artikel med titlen "A Three-Dimensional Approach to Solubility" og i the Journal of Paint Technology, bind 39, nr. 505* februar 1967 af Hansen i en artikel med titlen "The Three-Dimensional Solubility Faraméter-Key to Paint Component Affinities".The Polymer Handbook edited by Brandrup and Immergut (John Wiley and Sons, New York 1966) contains some particularly useful chapters. In particular, reference should be made to the chapters entitled "Solvents and Nonsolvents for Polymers" by Klaus Meyerson and "Solubility Parameter Values" by H. Burreli and B. Immergut in connection with a large amount of other data in Section IV of this work. Further assistance in the selection of suitable polymer-solvent mixtures can be found in the Journal of Paint Technology, Vol. 58, May 1, 1966 by Crowley et al. in an article entitled "A Three-Dimensional Approach to Solubility" and in the Journal of Paint Technology, Volume 39, No. 505 * February 1967 by Hansen in an article entitled "The Three-Dimensional Solubility Faraméter-Key to Paint Component Affinities ".

En nøjere gennemgang af de refererede værker vil give en ' ·· ' if fagmand oplysninger om det store antal opløsningsmidler, der kan udvælges med henblik på sammenhængsenergitætheden (som defineret ved en såkaldt opløselighedsparameter), hydrogenbindingstendens og polaritet til anvendelse med et givet polymersystem. Det kan generelt anføres, at jo størreopløseligheden for et givet polymersystem er, desto højere, fluxhastigheder kan opnås med de støbte membraner ud fra en støbelak med given koncentration.A more detailed review of the referenced works will provide one skilled in the art with information on the large number of solvents that can be selected for cohesion energy density (as defined by a so-called solubility parameter), hydrogen bonding tendency, and polarity for use with a given polymer system. It can generally be stated that the greater the solubility of a given polymer system, the higher the flux rates can be obtained with the cast membranes from a casting coating of a given concentration.

Ud over de følgende specifikke beskrevne eksempler anføres i tabel I nogle af de mange polymeropløsningsmiddelsystemer, som har vist sig at være anvendelige ved fremstilling af støbelakker.In addition to the following specific examples described, Table I lists some of the many polymer solvent systems which have been found to be useful in the manufacture of mold varnishes.

12 U556412 U5564

Tabel ITable I

System nr. Polymer Opløsningsmiddel 1 acrylonltril (40)-vinyl- N,Nl-dimethyl- chlorid (60) copolymer (Dynel) formamid (DMP) 2 polyacrylonitril Dimethylacetatamid (DMåC)System No. Polymer Solvent 1 acrylonitrile (40) -vinyl-N, N1-dimethyl chloride (60) copolymer (Dynel) formamide (DMP) 2 polyacrylonitrile Dimethyl acetate amide (DMaC)

5 polyvinylchlorid DMP5 polyvinyl chloride DMP

4 polycarbonat DMP4 polycarbonate DMP

5 polystyren DMP5 polystyrene DMP

6 poly(N-butyl-methacrylat) DMP6 poly (N-butyl methacrylate) DMP

7 acrylonitrilcopolymer (orlon) 70$ ZnClg (vandig)7 acrylonitrile copolymer (orlon) 70 $ ZnClg (aqueous)

Alle de ovennævnte polymeropløsningsmiddelsystemer giver filmdannende støbelakker med et koncentrationsinterval på 5-20 vægtprocent polymer. Alle disse støbelakker kan omdannes til de fluidperme-able, anisotrope membraner ifølge opfindelsen, der udviser yderst høje strømningshastigheder set i forhold til deres retentionskarakteristika, dvs. deres effektive ultrafiltreringsporestørrelse.All of the above-mentioned polymer solvent systems provide film-forming mold varnishes with a concentration range of 5-20% by weight of polymer. All of these moldings can be converted into the fluid-permeable, anisotropic membranes of the invention exhibiting extremely high flow rates in relation to their retention characteristics, i.e. their effective ultrafiltration pore size.

Støbelakker fremstillet af de ovenfor anførte polymere og opløsningsmidler kan anvendes direkte, og fremstillingen foretages sædvanligvis ved meget moderate temperaturer (25-90°C) til støbning af anvendelige, yderst selektive membraner.Molding varnishes made from the above polymers and solvents can be used directly, and the preparation is usually carried out at very moderate temperatures (25-90 ° C) to mold useful highly selective membranes.

Eksempler på disse er de polyvinylchloridpolymere, polycarbo-natpolymere og acrylonitrilvinylchloridpolymere, der hver især omdannes til en støbelak med DMP. Sædvanligvis kan membranernes porestruktur imidlertid yderligere modificeres ved tilsætning af et opløsningsmodificerende middel og/eller ved den yderligere moderate forøgelse i temperaturen ved støbningen og vaskeoperationerne, og/eller ved ændringer i polymerkoncentrationen i støbelakken.Examples of these are the polyvinyl chloride polymers, polycarbonate polymers and acrylonitrile vinyl chloride polymers, each of which is converted into a molding coating with DMP. Usually, however, the pore structure of the membranes can be further modified by the addition of a solvent modifier and / or by the further moderate increase in temperature of the casting and washing operations, and / or by changes in the polymer concentration in the casting paint.

Opløsningsmodificerende midler vælges ofte med fordel til forøgelse af det samlede opløsningsmiddelsystemsolvatiserende virkning. Anmeldelsen af et sådant opløsningsmodificerende middel vil virke løsnende, dvs. formindskende på retentionseffektiviteten i en membran ved et givet niveau for molekylstørrelse "cut-off. Ved forøget solva-tiserende virkning menes en forøgelse i foreneligheden eller graden af tilnærmelse til en idealopløsning.Solvent modifiers are often advantageously selected to enhance the overall solvent system solvation effect. The notification of such a solvent modifier will be detached, ie. decreasing the retention efficiency of a membrane at a given level of molecular size cut-off. By increased solvating effect is meant an increase in the compatibility or degree of approximation to an ideal solution.

13 14S56413 14S564

Omvendt vil et opløsningsmodificerende middel, der nedsætter det samlede opløsningsmiddelsystems solvatiserende virkning, have tendens til at forøge retentionseffektiviteten men til at nedsætte strømningshastigheden i en membran ved et givet niveau for molekyIstørrelse cut-off.Conversely, a solvent modifier which decreases the solvating effect of the overall solvent system will tend to increase the retention efficiency but to decrease the flow rate in a membrane at a given level of molecule size cut-off.

Dette illustreres med hensyn til fremstilling af en Dynelmembran med vand som fortyndingsmiddel og DMF som det primære opløsningsmiddel: DMF har en opløselighedsparameter (kalorier/cc)·'"'^ på 12,1, er et stærkt til moderat hydrogenbindingsopløsningsmiddel og har et dipolmoment på 2. Vand har en opløselighedsparameter på er et stærkt hydrogenbindingsopløsningsmiddel og har et dipolmoment på ca.This is illustrated with respect to the preparation of a diluent membrane with water as diluent and DMF as the primary solvent: DMF has a solubility parameter (calories / cc) of 12.1, is a strong to moderate hydrogen bonding solvent, and has a dipole moment of 2. Water has a solubility parameter of is a strong hydrogen bonding solvent and has a dipole moment of approx.

1,8. Det forventes derfor, at et opløsningsmodificerende middel, der anvendes ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, og som har en opløselighedsparameter på 10,0, moderat hydrogenbindingstendens og et dipolmoment på 2,9, νϋ nedsætte solvatiseringseffekten på Dynel og således have tendens til at “tætne" Dynelraembranen. Dette er tilfældet med acetone anvendt som et opløsningsmodificerende middel, f.eks. i en mængde på 5 vægtprocent, henført til totalvægten af opløsningsmidlet. Tetrahydrofuran er et eksempel på et andet sådant modificeringsmiddel.1.8. Therefore, it is expected that a solvent modifier used in the process of the invention which has a solubility parameter of 10.0, moderate hydrogen bonding tendency and a dipole moment of 2.9, νϋ decreases the solvation effect on Dynel and thus tends to "seal" This is the case with acetone used as a solvent modifier, for example in an amount of 5% by weight, attributed to the total weight of the solvent Tetrahydrofuran is an example of another such modifier.

Derimod vil et opløsningsmodificerende middel med omtrent det samme dipolmoment som DMF og en stærk affinitet til vand have en virkning, der mere svarer til virkningen af et uorganisk salt af ZnClg-typen, der omtales nærmere i det følgende, og have en tilstrækkelig større forenelighed med vand end DMF til at "løsne" membranen, dvs. forøge den opnåelige flux over membranen ved et givet tryk.In contrast, a solvent modifier having about the same dipole moment as DMF and a strong affinity for water will have an effect more similar to that of a ZnClg inorganic salt, which will be described in greater detail below and have a sufficiently greater compatibility with water than DMF to "loosen" the membrane, ie. increase the achievable flux across the membrane at a given pressure.

Dette er tilfældet med formamid anvendt som et opløsningsmodificerende middel, f.eks. i en mængde på 5 vægtprocent, henført til det samlede opløsningsmiddel. Dette til trods for den kendsgerning, at den blotte henvisning til opløselighedsparameteren for formamid F vil det forlede en til at antage, at anvendelsen af dette ville medføre et dårligere opløsningsmiddel for Dynel og derfor en mere retentiv membran.This is the case with formamide used as a solvent modifier, e.g. in an amount of 5% by weight, attributed to the total solvent. This despite the fact that the mere reference to the solubility parameter of formamide F will lead one to assume that its use would result in a poorer solvent for Dynel and therefore a more retentive membrane.

Sædvanligvis kan der udvælges et stort antal sådanne opløsningsmodificerende midler for et givet polymeropløsningsmiddelsystem. Udvælgelsen kan ikke blot foretages ud fra de klassiske lister over organiske opløsningsmidler, men også blandt faste organiske forbindelser, der kan gøres opløselige i de primære opløsningsmidler.Usually, a large number of such solvent modifiers can be selected for a given polymer solvent system. The selection can be made not only from the classic lists of organic solvents, but also from solid organic compounds which can be made soluble in the primary solvents.

145564 14145564 14

En anden klasse opløsningsmodificeringsmidler er de uorganiske elektrolytter, der kan dissociere i uorganiske opløsninger, f.eks. mange halogenider, nitrater og lignende. Nogle af disse forbindelser er PeCl-j, LiBr, LiCl, A12(N0^)2, CuNOg og NaCNS og lignende. I opløsning har disse materialer tendens til at virke solvatiserende på polære polymere og til forøgelse μΐ den opnåelige fluxhastighed med membraner, der støbes ud for opløsninger, i hvilke disse stoffer inkorporeres som opløsningsmodificeringsmidler. Nogle særligt anvendelige uorganiske elektrolytopløsningsmodificerende midler i de i tabel I beskrevne systemer er anført neden for i tabel II.Another class of solvent modifiers are those inorganic electrolytes which can dissociate into inorganic solutions, e.g. many halides, nitrates and the like. Some of these compounds are PeCl-j, LiBr, LiCl, A12 (NO2) 2, CuNOg and NaCNS and the like. In solution, these materials tend to act as solvating agents on polar polymers and to increase μ opnå the achievable flux rate with membranes cast out for solutions into which these substances are incorporated as solvent modifiers. Some particularly useful inorganic electrolyte solution modifiers in the systems described in Table I are listed below in Table II.

Tabel IITable II

System Opløsningsmodificeringsmiddel Ϊ ZnCl2 1 FeCl-, s> ... 1 LiBr 1 (ai)2(no2)^System Solvent Modifier Ϊ ZnCl2 1 FeCl-, s> ... 1 LiBr 1 (ai) 2 (no2) ^

1 NaCNS1 NaCNS

1 CuN02 2 LiCl ; 4 ZnClg1 CuNO2 2 LiCl; 4 ZnClg

Virkningen af disse salte, der virker som opløsningshjælpende midler for polymere, er helt den modsatte, når de inkorporeres i fortyndingsmidiet.The action of these salts, which act as solvents for polymers, is quite the opposite when incorporated into the diluent.

Organiske og andre flydende opløsningsmodificeringsmidler, der er særlig anvendelige i de i tabel I beskrevne systemer, omfatter de nedenfor i tabel III eksemplificerede.Organic and other liquid solvents which are particularly useful in the systems described in Table I include those exemplified below in Table III.

15 14556Λ15 14556Λ

Tabel IIITable III

System Opløsningsmodificeringsmiddel 1 Yinsyre 1 h2o 1 HC0røi2 1 DioxanSystem Solvent Modifier 1 Yinic Acid 1 H2O 1 HClO22 1 Dioxane

Som tidligere anført skal fortyndingsmidlet være foreneligt med opløsningsmodificeringsmidlet og det primære opløsningsmiddel, der tilsammen danner det totale opløsningsmiddelsystem, som skal udvaskes fra den støbte membran. Yand, der er det mest almindeligt anvendte fortyndingsmiddel, vil sædvanligvis blive anvendt i alle systemer, hvor dette er muligt. Lejlighedsvis vil en blanding af vand og et organisk opløsningsmiddel give et mere egnet fortyndingsmiddel, I dette tilfælde kan det organiske opløsningsmiddel for fortyndingsblandingen ofte udvælges fra opløsningsmodificeringsmidlet elir det primære opløsningsmiddel for opløsningsmiddelsystemet eller en blanding af de to. Det foreslås imidlertid, at nogle polymerlakker, f.eks. sådanne med inkorporeret nylon, bedre kan vaskes med et organisk opløsningsmiddel, såsom methanol, fuselolie, benzin eller lignende, medens de polymerlakker, i hvilke der er inkorporeret polyvinylchlorid opløst i methylisobutylketon, skulle kunne vaskes med naphtha.As previously stated, the diluent must be compatible with the solvent modifier and the primary solvent which together form the total solvent system to be leached from the molded membrane. Yand, which is the most commonly used diluent, will usually be used in all systems where possible. Occasionally, a mixture of water and an organic solvent will provide a more suitable diluent. In this case, the organic solvent for the dilution mixture can often be selected from the solvent modifier or the primary solvent system solvent or a mixture of the two. However, it is suggested that some polymer lacquers, e.g. those with incorporated nylon can be better washed with an organic solvent such as methanol, fusible oil, gasoline or the like, while the polymeric varnishes in which polyvinyl chloride incorporated in methyl isobutyl ketone is incorporated should be washable with naphtha.

Det er ofte muligt ved hjælp af et hurtigt kvalitativt analytisk forsøg at afgøre, hvorvidt et specielt fortyndingsmiddel vil være egnet til anvendelse med en speciel støbeopløsning. Såfremt tilsætningen af nogle få dråber af det pågældende fortyndingsmiddel til støbeopløsningen fremkalder omtrentlig øjeblikkelig udfældelse af den polymere, kan der sædvanligvis fremstilles gode membraner.It is often possible, by means of a quick qualitative analytical test, to determine whether a particular diluent will be suitable for use with a particular casting solution. If the addition of a few drops of the particular diluent to the casting solution induces approximately instantaneous precipitation of the polymer, good membranes can usually be prepared.

Polymerfaststofferne i støbeopløsningen vil sædvanligvis udgøre ca. 5-^0^ af polymeropløsningsmiddelblandingen. Den nøjagtige polymerfastkoncentration skal være tilstrækkelig høj til at danne en god filmdannende støbelak, og tilstrækkelig lav til at den udfældede membran har noget porevolumen i spærrelaget. Såfremt en given opløsning giver en impermeabel membran, vil en koncentrationsnedsættelse sædvanligvis gøre det muligt at fremstille en permeabel, mikroporøs membran. Filmstøbelakker har fordelagtigt en viskositet fra ca. 50 til 5000 centipoise. Når der anvendes opløsningsmodificeringsmidler, er disse sædvanligvis til stede i koncentrationer på op til ca. 10# af 145564 16 polymeropløsningsmiddelblandingen. Sædvanligvis er koncentrationen ca. 1-6$.The polymer solids in the casting solution will usually amount to approx. 5- ^ 0 ^ of the polymer-solvent mixture. The exact polymer solids concentration must be sufficiently high to form a good film-forming mold varnish, and sufficiently low that the precipitated membrane has some pore volume in the barrier layer. If a given solution produces an impermeable membrane, a decrease in concentration will usually make it possible to produce a permeable microporous membrane. Film cast varnishes advantageously have a viscosity of approx. 50 to 5000 centipoise. When solvent modifiers are used, these are usually present at concentrations of up to ca. 10 # of the polymer solvent mixture. Usually the concentration is approx. 1-6 $.

En lille mængde af et ikke-opløsningsmiddel for den polymere, f.eks. et materiale såsom vand eller et andet fortyndingsmiddel, vil somme tider være et nyttigt additiv i støbelakformuleringen.A small amount of a non-solvent for the polymer, e.g. a material such as water or other diluent will sometimes be a useful additive in the molding formulation.

En sådan væske i støbelakken kan i mange formuleringer virke som et fortykningsmiddel i et system, i hvilket væsken ikke er yderst forenelig. En anden funktion af et sådant ikke-opløsningsmiddel kan være en tendens til i nogen udstrækning at forhindre enhver uønsket tidlig komprimering af gelstrukturen.Such a liquid in the casting lacquer can, in many formulations, act as a thickener in a system in which the liquid is not highly compatible. Another function of such a non-solvent may be to some extent to prevent any unwanted early compression of the gel structure.

Særlig fordelagtige procestrin ved fremstillingen af støbelakker véd den her omhandlede fremgangsmåde omfatter klaring af støbelakken ved centrifugering før udtrækning af film derfra. Denne klaring behøver ikke at være så fuldstændig, at f.eks. Tyndaleffekten elimineres fra støbelakken indeholdende uorganiske salte. Som et alternativ til denne proces er det somme tider muligt at opnå denne klaring ved at ændre pH-værdien i støbelakken. Når f.eks. ZnClg anvendes som et uorganisk elektrolytmedopløsningsmiddel, optræder der noget zinkoxy-chlorid og/eller hydroxid i støbelakken. Nogle få dråber saltsyre vil i stor udstrækning opløse salte og i høj grad formindske størrelsen af Tyndaleffekten i støbelakken. Det er også ønskeligt at holde støbelak-ken under omrøring fra fremstillingen af denne til anvendelsen ved filmfremstillingen. Det har f.eks. vist sig, at når støbelakken holdes i en laboratoriekuglemølle fra fremstillingen til udtrækningen af membranerne, fås der membraner med betydelig mere ensartet karakter fra den. ene udtrækning til den anden.Particularly advantageous process steps in the preparation of mold varnishes by the process of this invention include clearing the mold varnish by centrifugation prior to extracting films therefrom. This clearance need not be so complete that e.g. The thin-valley effect is eliminated from the casting paint containing inorganic salts. As an alternative to this process, it is sometimes possible to obtain this clearance by changing the pH of the casting paint. For example, when ZnClg is used as an inorganic electrolyte solvent, if some zinc oxychloride and / or hydroxide is present in the casting paint. A few drops of hydrochloric acid will greatly dissolve salts and greatly reduce the magnitude of the Tyndal effect in the casting paint. It is also desirable to keep the casting paint under stirring from its manufacture to its use in the film-making. It has e.g. It has been found that when the casting lacquer is held in a laboratory ball mill from the manufacture to the extraction of the membranes, membranes of considerably more uniform nature are obtained from it. one extension to the other.

Illustrerende eksempler på opfindelsen.Illustrative Examples of the Invention.

I de følgende illustreres de her omhandlede membraner og deres fremstilling ved et antal eksempler. De fleste af disse eksempler illustrerer membraner med porestørrelser mellem 10 og 500 m/u, dvs. den mest fordelagtige størrelse ved polymerfraktionsprocesser.The following are the illustrated membranes and their preparation by a number of examples. Most of these examples illustrate membranes with pore sizes between 10 and 500 m / h, i.e. the most advantageous size in polymer fractionation processes.

I eksemplerne betyder fluxhastigheden den hastighed, hvormed destilleret vand konstateres at passere gennem membranen, når der ikke findes opløst stof, med mindre andet er anført.In the examples, the flux rate means the rate at which distilled water is found to pass through the membrane when no solute is present, unless otherwise stated.

145564 17145564 17

Eksempel 1.Example 1.

En 15%%s opløsning, dvs. en støbelak, fremstilles ved at opløse pulveriseret poly (bisphenol A-carbonat) i N,Nt-dimethylformamid (DMF). Opløsningen fremstilles ved en temperatur på ca. 60-70°C. Opløsningen har en viskositet på ca. 20 centipoise (målt ved 23°C med en Brookfield Spindle ved 60 omdrejninger pr. minut), og opløsningen nedtrækkes til en 0,3556 mm film på et glasunderlag. Før nedtrækningen anbringes tape på glasset langs de tilsigtede membrankanter for at sikre membranens fortsatte fastholdelse til glaspladen under vaskninq.A 15 %% solution, ie a casting varnish is prepared by dissolving powdered poly (bisphenol A carbonate) in N, Nt-dimethylformamide (DMF). The solution is prepared at a temperature of approx. 60-70 ° C. The solution has a viscosity of approx. 20 centipoise (measured at 23 ° C with a Brookfield Spindle at 60 rpm), and the solution is drawn into a 0.3556 mm film on a glass support. Prior to pulling, tape is applied to the glass along the intended membrane edges to ensure continued membrane retention to the glass plate during washing.

Denne fastholdelse er nødvendig for at undgå udfældning af et spærrelag på bagsiden af membranen. Desuden medvirker tapen til at minimalisere membrankrympning i de efterfølgende procestrin. Den udtrukne film dækkes med en mellemlægsglasplade for at beskytte filmen mod støv og lignende, medens den anbringes horisontalt i ca. 1 minut. Derefter vaskes den udtrukne film ved neddypning i et vandbad, dvs. fortyndingsmidlet, i 15 minutter ved 20°C, hvorved der dannes en porøs polycar-bonatmembran. Membranen har en anisotropstruktur, dvs. der er et relativt tæt tyndt skind på den øverste overflade, og en meget mere åben eller porøs struktur bag dette skind.This retention is necessary to avoid the deposition of a barrier layer on the back of the membrane. In addition, the tape helps to minimize membrane shrinkage in subsequent process steps. The extracted film is covered with an intermediate glass plate to protect the film from dust and the like while placed horizontally for approx. 1 minute. Then, the extracted film is washed by immersion in a water bath, i.e. the diluent, for 15 minutes at 20 ° C, forming a porous polycarbonate membrane. The membrane has an anisotropic structure, i.e. there is a relatively dense thin skin on the upper surface, and a much more open or porous structure behind this skin.

Ved afprøvning af membranen anbringes 400 cm^ af en vandig opløsning indeholdende 1 vægtprocent Dextran 110 (et handelsnavn for en dextran med en molekylvægt på 110.000) i en portionscelle under tryk . De første 10 cm-'* filtrat, der kommer gennem membranen, kastes bort. De næste 10 cm·^ filtrat anvendes til at bestemme membranens begyndelsesydeevne. Ved et tryk på 3,51 kg/cra2 fås en vandstrømnings- z o hastighed på 1,54 cmvminutter-cm , og al dextranen passerer gennem membranen.When testing the membrane, 400 cc of an aqueous solution containing 1% by weight of Dextran 110 (a trade name for a dextran having a molecular weight of 110,000) is placed in a pressurized cell. The first 10 cm - 1 filtrate coming through the membrane is discarded. The next 10 cm 2 of filtrate is used to determine the initial performance of the membrane. At a pressure of 3.51 kg / cra 2, a water flow rate of 1.54 cm / min is obtained and all dextran passes through the membrane.

En albuminopløsning med en koncentration på 0,03 vægtprocent underkastes ligeledes ultrafiltrering med den her omhandlede membran.An albumin solution having a concentration of 0.03% by weight is also subjected to ultrafiltration with the membrane in question.

90% af albuminet tilbageholdes ved en strømningshastighed gennem membranen på ca. 0,202 cm^/minutter-cm2.90% of the albumin is retained at a flow rate through the membrane of approx. 0.202 cm 2 / min-cm 2.

Denne afprøvning udføres ved ca. 25°C. Med mindre andet er anført anvendes den samme afprøvning til bestemmelse af vandfluxen i alle de følgende eksempler.This test is performed at approx. 25 ° C. Unless otherwise stated, the same test is used to determine the water flux in all of the following examples.

18 14556418 145564

Eksempel 2.Example 2.

En uplastifieeret pulveriseret polyvinylchloridharpiks med en specifik viskositet på 0,66 (forhandles under handelsbetegnelsen , Geon 121) opløses i DMF ved en températur på ca. 65°C. Opløsningen indeholder 8 dele harpiks pr. 100 cm^ DMF. Der udtrækkes en membran med en tykkelse på 0,508 mm på en glasplade som beskrevet i eksempel 1. Efter vaskning med vand ved stuetemperatur i 15 minutter afprøves en del af den dannede membran, og den viser sig at være anisotrop. .Vandstrømningshastigheden er 1,03 cm^/minut-cm^ ved 25°C og et p anvendt tryk på 3,51 kg/em .A non-plasticized powdered polyvinyl chloride resin with a specific viscosity of 0.66 (sold under the trade designation, Geon 121) is dissolved in DMF at a temperature of approx. 65 ° C. The solution contains 8 parts of resin per 100 cm 2 DMF. A 0.508 mm thick membrane is extracted on a glass plate as described in Example 1. After washing with water at room temperature for 15 minutes, a portion of the formed membrane is tested and found to be anisotropic. The water flow rate is 1.03 cm 2 / minute-cm 2 at 25 ° C and a pressure applied of 3.51 kg / cm.

Ved afprøvning af f luxen og retentionsegenskaberne opnås følgende resultater:When testing the luxury and retention properties, the following results are obtained:

Tryk i 3 2 Reten- kg/cm2 Opløst stof i vand Flux i cmVmin-cnr tion 3,51 1,0$ Dextran 110 0,36 0,0 1.76 0,03$ Albumin 0,14 95$ 1.76 0,15$ Globulin 0,065 95$Pressure in 3 2 Reten- kg / cm2 Solvent in water Flux in cmVmin-cation 3.51 1.0 $ Dextran 110 0.36 0.0 1.76 0.03 $ Albumin 0.14 95 $ 1.76 0.15 $ Globulin 0.065 $ 95

Mr der anvendes methylalkohol som vaskeopløsningen, dvs. fortyndingsmiddel, i stedet for vand, fås følgende retentionsegenskaber:Mr methyl alcohol is used as the washing solution, ie. diluent, instead of water, has the following retention properties:

Tryk i 2 Reten- kg/cm2 Opløst stof i vand Flux i omvmin-cni tion 3,51 1,0$ Dextran 110 0,71 0 1.76 0,3$ Albumin 0,17 17$ 1.76 0,15$ Globulin 0,057 88$Pressure in 2 Retenkg / cm 2 Solvent in water Flux in circulation 3.51 1.0 $ Dextran 110 0.71 0 1.76 0.3 $ Albumin 0.17 17 $ 1.76 0.15 $ Globulin 0.057 88 $

Fluxhastigheden for destilleret vand over den methanolvaskede membran er 1,22 cm^/minut-cm^.The flux rate of distilled water over the methanol washed membrane is 1.22 cm 2 / minute cm 2.

Eksempel 3·Example 3 ·

Fremgangsmåden fra eksempel 2 gentages med den undtagelse, at der inkorporeres 4 vægtprocent ZnClg som opløsningsmodificeringsmiddel i støbelakken. De fremstillede membraner afprøves som anført i eksempel 2. Membranernes retentionsegenskaber er praktisk taget de samme, men fluxhastighederne under behandlingen af dextran- og albuminopløsningerne forøgedes fra 0,36 og 0,14 omvminut-cm til 145564 19 1,5 og 0,23 cra^/mlnutter-cm2. Imidlertid faldt fluxhastigheden under globulinretentionen til ca. 0,05 cm^/minutter-om2.The procedure of Example 2 is repeated except that 4% by weight of ZnClg as solvent modifier is incorporated into the casting paint. The prepared membranes are tested as in Example 2. The retention properties of the membranes are practically the same, but the flux rates during the treatment of the dextran and albumin solutions increased from 0.36 and 0.14 rpm to 1.5 and 0.23 cra ^ / mlnutter-cm 2. However, the flux rate during the globulin retention decreased to approx. 0.05 cm 2 / min-about 2.

Vandfluxen ved 3,51 kg/cm2 og 25°C er 1,68 cm^/minut-cm2.The water flux at 3.51 kg / cm 2 and 25 ° C is 1.68 cm 2 / minute-cm 2.

Eksempel 4.Example 4

En støbelak fremstilles af 13 g modaorylfiber, der forhandles under betegnelsen Dynel, 87 g DMF og 5 g ZnClg. Der fremstilles en 0,254 mm udtrækning på en glasplade, der anbringes horisontalt i 60 sekunder, og der vaskes med vand ved ca. 20°C.A casting lacquer is made from 13 g of modular aryl fiber, which is marketed under the name Dynel, 87 g of DMF and 5 g of ZnClg. A 0.254 mm extension is made on a glass plate which is placed horizontally for 60 seconds and washed with water at approx. 20 ° C.

. Membranen retentionsegenskaber afprøves med en 0 3#rs p albuminopløsning ved et tryk på 1,76 kg/cm . Der fås en fuldstændig tilbageholdelse af albumin. Strømningshastigheden for destilleret vand gennem membranen er ca. 1,14 cm^/minut-cm2 ved 7i 02 kg/cm2.. The membrane retention properties are tested with a 0 3 # rs p albumin solution at a pressure of 1.76 kg / cm. A complete retention of albumin is obtained. The flow rate of distilled water through the membrane is approx. 1.14 cm 2 / minute-cm 2 at 7 in 02 kg / cm 2.

Eksempel 5.Example 5

Formuleringen i eksempel 4 modificeres således, at polymerkoncentrationen nedsættes.The formulation of Example 4 is modified so that the polymer concentration is decreased.

9 dele Dynel9 parts Dynel

91 dele DMF91 parts DMF

5,0 dele ZnCl25.0 parts of ZnCl2

Strømningshastighederne for destilleret vand er 18,5 cm^/minut- p -cm . Dextran 110 tilbageholdes ikke, men albumin tilbageholdes 2 fuldstændigt, når membranen afprøves ved et tryk på 7,02 kg/cm .The flow rates for distilled water are 18.5 cm 2 / minute-p-cm. Dextran 110 is not retained, but albumin 2 is completely retained when the membrane is tested at a pressure of 7.02 kg / cm.

Formuleringen fra eksempel 4 modificeres yderligere, således at polymerkoncentrationen forøges.The formulation of Example 4 is further modified so as to increase the polymer concentration.

15 dele Dynel 85 dele DMF 5 dele ZnClg15 parts Dynel 85 parts DMF 5 parts ZnClg

Strømningshastigheden for destilleret vand falder til ca.The flow rate of distilled water drops to approx.

3,9 cm^/minut-cm2 ved et tryk på 7,02 kg/cm2. Imidlertid tilbageholdes B-lactoglobulin med molekylvægt på 35.000, Dextran 110 og albumin alle praktisk taget fuldstændig. Det er således klart, at variation i polymerfaststofferne i et givet system kan anvendes til at give tættere eller løsere membraner afhængigt af membranens anvendelsesformål.3.9 cm 2 / minute-cm 2 at a pressure of 7.02 kg / cm 2. However, B-lactoglobulin with molecular weights of 35,000, Dextran 110 and albumin are all practically complete. Thus, it is clear that variation in the polymer solids in a given system can be used to yield denser or looser membranes depending on the purpose of the membrane.

145564 20145564 20

Eksempel 6-9.Examples 6-9.

Der fremstilles følgende støbelakker:The following castings are made:

Eksempel 6 Eksempel 7 Eksempel 8 Eksempel 9Example 6 Example 7 Example 8 Example 9

Dyhel 13 13 17,5 14,5 DMSG 87 87 20,0 20Dyhel 13 13 17.5 14.5 DMSG 87 87 20.0 20

ZnCl2 2,5ZnCl2 2.5

Phenylphos- phonsyre - 5 -Phenylphosphonic acid - 5 -

Formamid - - 10,0 10,0Formamide - - 10.0 10.0

Acetone - - 52,5 55,5Acetone - - 52.5 55.5

Flux ved p 7,02^kg/cm p 1 cm-ymin-ciri 3,7 3,7 0,29 0,94Flux at p 7.02 kg / cm p 1 cm-ymin-ciri 3.7 3.7 0.29 0.94

Eksempel 10.Example 10.

5 g polysulfon, der fås under handelsbetegnelsen P1700, opløses i 45-g N-methyl-2-pyrrolidon ved 30°C, Den færdige støbelak udtrækkes til en 0,28 mm film på en glasplade. Filmen anbringes horisontalt i 1 minut, hvorefter den neddyppes i et vandbad ved 25°C i 5' minutter.5 g of polysulfone, obtained under the trade designation P1700, are dissolved in 45 g of N-methyl-2-pyrrolidone at 30 ° C. The film is placed horizontally for 1 minute, then immersed in a water bath at 25 ° C for 5 'minutes.

Den dannede anisotrope membran har en gennemsnitsvandflux ved 7,02 kg/cm på ca. 1,31 cmvminut-em i en afprøvningsperiode på 40 minutter. Denne membran tilbageholder 77,4$ Dextran 110 ved 3,51 kg/-cm2 og 25°. Fluxhastiqheden under denne tilbageholdelse er gennemsnitlig 0,091 cnrVminut-cm2.The resulting anisotropic membrane has an average water flux at 7.02 kg / cm 1.31 cm / min for a test period of 40 minutes. This membrane retains 77.4 $ Dextran 110 at 3.51 kg / cm2 and 25 °. The flux rate during this retention is on average 0.091 cnrVminut-cm2.

Andre permeable polysulfonmembraner fremstilles under anvendelse af. (l) Ν,ΪΡ-dimethylpropionamid som opløsningsmidlet og methanol som fortyndingsmidlet, (2) cyclohexanon som opløsningsmiddel og methanol som fortyndingsmiddel.Other permeable polysulfone membranes are prepared using. (l) Ν, ΪΡ-dimethylpropionamide as the solvent and methanol as the diluent, (2) cyclohexanone as solvent and methanol as diluent.

21 U556421 U5564

Eksempel 11Example 11

Selv om hovedanvendelsen for de mikroporøse anisotrope membraner ifølge opfindelsen antages at være ved separationer, der involverer transport af væske over membranen, demonstrerer de følgende eksempler anvendelsen af membraner ved separation af gasblandinger.Although the main application of the microporous anisotropic membranes of the invention is believed to be in separations involving the transport of liquid across the membrane, the following examples demonstrate the use of membranes in separating gas mixtures.

En anisotrop membran, der er fremstillet som ovenfor beskrevet ud fra en modacrylpolymer (Dynel), anvendes i dette eksempel.An anisotropic membrane prepared as described above from a modacrylic polymer (Dynel) is used in this example.

En sådan membrans relative permeabilitet over for oxygen og carbondioxid bestemmes ved J5°C, idet der anvendes en atmosfæres drivtryk over membranen. Tilførselssiden af membranen, dvs. den side, hvor oxygenet og carbondioxidet tilføres, holdes på to atmosfære, og afgangssiden af membranen holdes på en atmosfære. Permeabiliteten for hver gas er anført neden for udtrykt i om·^ gas pr. sekund ved standard- p ·..The relative permeability of such a membrane to oxygen and carbon dioxide is determined at J5 ° C using an atmospheric driving pressure across the membrane. The supply side of the membrane, ie. the side where the oxygen and carbon dioxide are supplied are held in two atmospheres and the outlet side of the membrane is held in one atmosphere. The permeability of each gas is given below in terms of about 1 second at standard p · ..

temperatur og trykbetingelser pr. cm membranoverflade.temperature and pressure conditions per cm membrane surface.

Relativ permeabilitet over for oxygen og carbondioxid.Relative permeability to oxygen and carbon dioxide.

QQ

Oxygen 8,25 x 10"°Oxygen 8.25 x 10 "°

Carbondioxid 1,77 x 10“^Carbon dioxide 1.77 x 10 “^

Pilmens porøsitet med hensyn til carbondioxid ses at være dobbelt så stor som filmens permeabilitet over for oxygen.The porosity of the film with respect to carbon dioxide is seen to be twice that of the film's permeability to oxygen.

Eksempel 12.Example 12.

10 g polyacrylonitrilfibre, der forhandles under betegnelsen Orlon, opløses under omrøring 1 en opløsning bestående af 70 g zinkchloridhydrat og 50 g vand ved ca. 95°C.10 g of polyacrylonitrile fibers sold under the name Orlon are dissolved, with stirring 1, a solution of 70 g of zinc chloride hydrate and 50 g of water at ca. 95 ° C.

Denne opløsning henstilles ved stuetemperatur, således at gasbobler, der er indtrængt i opløsningen under omrøringen, undviger. En 0,178 mm udtrækning af denne opløsning foretages på en glasplade, der henstilles i J minutter, hvorefter der udvaskes i 15 minutter i et vandbad ved en temperatur på 70°C.This solution is allowed to stand at room temperature so that gas bubbles which have entered the solution during stirring are avoided. A 0.178 mm extract of this solution is made on a glass plate which is left to stand for J minutes, then washed for 15 minutes in a water bath at a temperature of 70 ° C.

Den dannede anisotrope membran udviser en vandflux på 1,18 cm^/minutter-cm^ ved 25°C og et tryk på 7,72 kg/cm^. Ved afprøvning med en vandig opløsning indeholdende 5000 dele pr. million albumin opnås en tilbageholdelse af albuminen på 90 % ved 7,72 kg/cm og 25°C.The anisotropic membrane formed exhibits a water flux of 1.18 cm 2 / min-cm 2 at 25 ° C and a pressure of 7.72 kg / cm 2. When testing with an aqueous solution containing 5000 parts per million albumin, a 90% retention of albumin is achieved at 7.72 kg / cm and 25 ° C.

22

Claims (5)

145564 22145564 22 1. Fremgangsmåde til fremstilling af en anisotrop polymermembran, som er egnet til anvendelse ved ultrafiltrering, med et mikroporøst spærrelag og integralt med spærrelaget på den ene side deraf et støttelag med relativt stor porestørrelse, hvor spærrelaget og støttelaget sammen udgør en kontinuert, uafbrudt syntetisk organisk polymerfase, KENDETEGNET ved, at der fremstilles en film ud fra en støbelak omfattende syntetisk organisk polymer i organisk opløsningsmiddel, hvorved den ene side af filmen bringes i kontakt med et fortyndingsmiddel, som har en høj forenelighedsgrad med det organiske opløsningsmiddel og en tilstrækkelig lav forenelighedsgrad med den polymere til at fremkalde øjeblikkelig udfældning af den polymere fra opløsningen ved kontakt med denne, hvorpå fortyndingsmidlet holdes i kontakt med den dannede membran, indtil praktisk taget alt opløsningsmiddel er blevet erstattet af fortyndingsmiddel, hvorhos den polymere er en sådan, som absorberer mindre end 10% fugtighed ved en temperatur på 25°C og en relativ fugtighed på 100%.A process for preparing an anisotropic polymer membrane suitable for use in ultrafiltration, with a microporous barrier layer and integral with the barrier layer on one side thereof a relatively large pore-size support layer, wherein the barrier layer and the support layer together constitute a continuous, uninterrupted synthetic organic CHARACTERISTICS characterized in that a film is prepared from a molding coating comprising synthetic organic polymer in organic solvent, thereby contacting one side of the film with a diluent having a high degree of compatibility with the organic solvent and a sufficiently low degree of compatibility with the polymer to induce immediate precipitation of the polymer from the solution upon contact with it, whereupon the diluent is kept in contact with the formed membrane until virtually all solvent has been replaced by diluent, the polymer being one which absorbs less than 10 % humidity at a temperature of 25 ° C and a relative humidity of 100%. 2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, KENDETEGNET ved, at betingelserne vælges således, at spærrelagets tykkelse er fra 0,1 til 0,5 μ.2. A method according to claim 1, characterized in that the conditions are chosen such that the thickness of the barrier layer is from 0.1 to 0.5 µ. 3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, KENDETEGNET ved, at betingelserne vælges således, at overgangen fra spærrelaget til støttelaget sker i en afstand på mindre end halvdelen af spærrelagets tykkelse.3. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the conditions are chosen such that the transition from the barrier layer to the support layer takes place at a distance of less than half the thickness of the barrier layer. 4. Fremgangsmåde ifølge krav 1-3, KENDETEGNET ved, at betingelserne vælges således, at spærrelaget opnår en porestørrelse fra 1 til 500 ιημ,4. A method according to claims 1-3, characterized in that the conditions are selected such that the barrier layer achieves a pore size from 1 to 500 µm. 5. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav, KENDETEGNET ved, at den polymere er en polysulfon, en modacryl-copolymer, polyvinylidenfluorid eller et polyamid.Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the polymer is a polysulfone, a modacrylic copolymer, polyvinylidene fluoride or a polyamide.
DK455368A 1967-09-21 1968-09-20 PROCEDURE FOR PREPARING AN ANISOTROP POLYMER MEMBRANE DK145564C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DK427381A DK427381A (en) 1967-09-21 1981-09-25 ANISOTROP POLYMER MEMBRANE AND PROCEDURES FOR PREPARING THEREOF

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US66964867A 1967-09-21 1967-09-21
US66964867 1967-09-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DK145564B true DK145564B (en) 1982-12-13
DK145564C DK145564C (en) 1983-05-16

Family

ID=24687156

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DK455368A DK145564C (en) 1967-09-21 1968-09-20 PROCEDURE FOR PREPARING AN ANISOTROP POLYMER MEMBRANE

Country Status (13)

Country Link
JP (1) JPS5022508B1 (en)
BE (1) BE721058A (en)
BR (1) BR6802466D0 (en)
CH (1) CH526978A (en)
DE (1) DE1794191B2 (en)
DK (1) DK145564C (en)
ES (1) ES358342A1 (en)
FI (1) FI50064C (en)
FR (1) FR1584659A (en)
GB (1) GB1238180A (en)
NL (1) NL161988B (en)
PL (1) PL88875B1 (en)
SE (1) SE369377B (en)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1396091A (en) * 1971-02-18 1975-05-29 Babcock & Wilcox Ltd Semi-permeable membranes
JPS523343B2 (en) * 1972-04-28 1977-01-27
FR2265454A2 (en) * 1974-03-26 1975-10-24 Uhde Gmbh Friedrich Polyether-polycarbonate block copolymer films - esp for haemodialysis made by casting from soln
JPS5193786A (en) * 1975-02-15 1976-08-17 Makurokagatano chukuseni
NZ184767A (en) * 1976-08-05 1980-03-05 Tecneco Spa Assymetric membranes from fluorinated polymeric materials
US4087388A (en) * 1976-10-21 1978-05-02 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process of preparing a permselective membrane
US4203847A (en) * 1977-05-25 1980-05-20 Millipore Corporation Making porous membranes and the membrane products
JPS5416378A (en) * 1977-07-08 1979-02-06 Asahi Chem Ind Co Ltd Polysulfone semipermeable membrane
JPS5827963B2 (en) * 1979-05-17 1983-06-13 日東電工株式会社 Method for manufacturing selectively permeable membrane
US4774039A (en) * 1980-03-14 1988-09-27 Brunswick Corporation Dispersing casting of integral skinned highly asymmetric polymer membranes
CA1202837A (en) * 1980-03-14 1986-04-08 Wolfgang J. Wrasidlo Asymmetric membranes and process therefor
DE3028213C2 (en) * 1980-07-25 1990-12-06 Akzo Gmbh, 5600 Wuppertal Process for the production of an ultrafiltration membrane made of polyamide and a membrane produced therefrom
US9527042B2 (en) * 2011-01-31 2016-12-27 Toray Industries, Inc. Separation membrane for water treatment and production method for same
CN110709156A (en) * 2017-06-15 2020-01-17 株式会社钟化 Porous membrane for water treatment
CN112442749B (en) * 2019-08-27 2023-04-11 中国石油化工股份有限公司 Preparation method and application of fiber material

Also Published As

Publication number Publication date
CH526978A (en) 1972-08-31
DE1794191B2 (en) 1974-04-25
DE1794191A1 (en) 1971-03-18
DK145564C (en) 1983-05-16
ES358342A1 (en) 1970-06-01
FI50064C (en) 1975-12-10
GB1238180A (en) 1971-07-07
NL161988B (en) 1979-11-15
BE721058A (en) 1969-03-03
BR6802466D0 (en) 1973-05-10
PL88875B1 (en) 1976-10-30
SE369377B (en) 1974-08-26
NL6813415A (en) 1969-03-25
FR1584659A (en) 1969-12-26
FI50064B (en) 1975-09-01
JPS5022508B1 (en) 1975-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3615024A (en) High flow membrane
Purkait et al. Introduction to membranes
Nath Membrane separation processes
Lalia et al. A review on membrane fabrication: Structure, properties and performance relationship
Souhaimi et al. Membrane distillation: principles and applications
Hołda et al. Understanding and guiding the phase inversion process for synthesis of solvent resistant nanofiltration membranes
Strathmann Synthetic membranes and their preparation
Purkait et al. Stimuli responsive polymeric membranes: smart polymeric membranes
Pusch et al. Synthetic membranes—preparation, structure, and application
US4629563A (en) Asymmetric membranes
US4774039A (en) Dispersing casting of integral skinned highly asymmetric polymer membranes
US5886059A (en) Highly asymmetric polyethersulfone filtration membranes
US4824568A (en) Composite ultrafiltration membranes
CA1202837A (en) Asymmetric membranes and process therefor
DK145564B (en) PROCEDURE FOR PREPARING AN ANISOTROP POLYMER MEMBRANE
JPH0218695B2 (en)
JPS61209011A (en) Production of semipermeable hollow fiber membrane
TW201622805A (en) Microporous polyvinylidene fluoride flat membrane
JP3187420B2 (en) Polytetramethylene adipamide or nylon 46 membrane with narrow pore size distribution and process for producing the same
KR20140138651A (en) Complex semi-permeable membrane
KR20150054918A (en) A polymer blend for membranes
Roesink Microfiltration: membrane development and module design
JPH0757825B2 (en) Polysulfone resin porous membrane
JPH0675667B2 (en) Method for producing semi-permeable membrane of polysulfone resin
Lloyd Membrane materials science: an overview

Legal Events

Date Code Title Description
PUP Patent expired