NL8802225A

NL8802225A - Membraansamenstel.

Info

Publication number: NL8802225A
Application number: NL8802225A
Authority: NL
Original assignee: Stork Friesland Bv
Priority date: 1988-09-09
Filing date: 1988-09-09
Publication date: 1990-04-02
Also published as: ATE121312T1; EP0362917A1; DE68922264D1; EP0362917B1; US5034129A; JPH02125726A; DE68922264T2

Description

Korte aanduiding: Membraansamenstel.

De uitvinding heeft betrekking op een membraansamenstel, voorzien van een drager, die een laag van een macromoleculaire stof met membraanwerking draagt.

Een dergelijk membraan is bekend.

Gewoonlijk wordt als drager bij de vervaardiging van membranen een vezelvlies toegepast. In praktijk blijkt echter dat de membraankwaliteit sterk afhankelijk is van kleine schommelingen in de kwaliteit van het als drager toegepaste vézelvlies. In het bijzonder zijn hierbij de struktuur, homogeniteit, vezelcohesie, porositeit, rek/ trekverbinding en de rek/treksterkte van het toe te passen vezelvlies van belang.

Op verrassende wijze is nu gevonden dat bovengenoemde bezwaren kunnen worden ondervangen door toepassing van een drager met een open, samenhangende struktuur.

Het membraansamenstel volgens de uitvinding wordt derhalve hierdoor gekenmerkt, dat de drager een open, samenhangende struktuur bezit, en de laag van macromoleculaire stof zich uitstrekt in de open, samenhangende struktuur.

Bij voorkeur bestaat de macromoleculaire stof uit een polymeer, zoals bijvoorbeeld een polysulfon. Dit polymeer is zeer geschikt gebleken voor de vervaardiging van membranen.

Andere voor dit doel geschikte polymeren zijn celluloseacetaat, polyethersulfon, polyacrylonitril, poly-hydantoine, polyvinylchloride, modacryl, polyamide, enz.

De in het membraansamenstel aanwezige drager kan een dichtheidsgradiënt bezitten die toeneemt in de richting naar het geen membraanwerking bezittende oppervlak.

Bij voorkeur zal de drager echter een regelmatige, homogene struktuur bezitten.

Een gebreid of geweven textielprodukt, in het bijzonder een weefsel of breisel van polyesterdraden voldoet in praktijk bijzonder goed.

Met bijzonder voordeel is de drager volgens de uitvinding voorts voorzien van een steunlaag op de van de polymeerlaag met membraanwerking afgekeerde zijde.

Doelmatig bezit de steunlaag een grotere dichtheid dan de drager.

Meer in het bijzonder bestaat de steunlaag uit een al dan niet geweven of gebreid textielprodukt, bij voorkeur een vezelvlies, meer in het bijzonder een kunststof-vezelvlies.

Opgemerkt wordt dat de toepassing van een dubbel-laagsvezelvlies als membraandrager bekend is uit het Europese octrooischrift 0.081.869. De beide vezelvliezen zijn hierbij echter met elkaar verbonden via een kleefmiddel, in het bijzonder een door warmte smeltend kleefmiddel. Deze bekende membraandrager bezit de vorm van een buis, waarbij de beide vezelvliezen onderling tegen verschuiven zijn gefixeerd door lasnaden op zodanige wijze dat de lasnaad van de buitenste vezelvliesbuis zich bevindt tegenover die van de binnenste vezelvliesbuis.

In tegenstelling tot dit bekende dubbellaags vezelvlies is gevonden dat een goede hechting tussen de drager en de steunlaag kan worden verkregen in afwezigheid van een kleefmiddel. Op verrassende wijze is namelijk gevonden dat de drager wordt verbonden met de steunlaag door middel van het polymeermateriaal, dat eveneens voor de vorming van het membraan wordt toegepast, doordat tijdens de vorming van het membraan de polymeeroplossing, waaruit het membraan wordt vervaardigd, door de drager met open, samenhangende struktuur heendringt en als bindmiddel tussen drager en steunlaag fungeert. Bij de vervaardiging van een buis is het dan ook niet vereist dat drager en steunlaag onderling zijn gefixeerd door middel van lasnaden zoals is voorgeschreven in het Europese octrooischrift 0 081 869. Meer in het bijzonder kunnen de lasnaden zich in een buis, vervaardigd uit het membraansamenstel volgens de uitvinding, boven elkaar bevinden of verschoven zijn ten opzichte van elkaar.

Opgemerkt wordt dat een bijzonder goede hechting tussen drager en een uit een vezelvlies gevormde steunlaag kan worden verkregen door de drager aan te brengen op de minder gladde zijde van het vezelvlies.

Ter vergelijking wordt opgemerkt dat een membraan bestaande uit een vezelvlies waarop een polysulfonlaag is aangebracht een drukverschil van maximaal 0,3 bar kan doorstaan bij terugspoelen; een membraan volgens de uitvinding, bestaande uit een vezelvlies, voorzien van een drager en een sulfonlaag, daarentegen kan een drukverschil van tenminste 1 bar doorstaan.

Overigens is gebleken dat de regelmatige homogene struktuur van de drager tot gevolg heeft dat de daarop gevormde sponsachtige polymeerlaag, zoals van polysulfon, minder imperfecties bezit en derhalve eveneens regelmatiger is.

Met voordeel varieert de dikte van de drager tot de steunlaag van 1:1 tot 1:3, terwijl het membraansamenstel bij voorkeur buisvormig is.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een inrichting voor het vervaardigen van een membraansamenstel omvattende dragervoorraadmiddelen, dragertoe-voermiddelen, opbrengmiddelen voorhet opbrengen van een vloeibare oplossing van een macromoleculaire membraan-vormende stof op de drager, dragerpositioneermiddelen en membraansamenstelafvoermiddelen, die hierdoor wordt gekenmerkt dat de dragerpositioneermiddelen de drager op afstand van een ondersteuning kunnen houden zodanig dat de genoemde oplossing van een macromoleculaire membraanvormende stof zich tot in de drager kan uitstrekken.

Bij voorkeur omvat de inrichting volgens de uitvinding tevens middelen voor het vormen van een tegen de drager steunende steunlaag en middelen voor het ) onderling fixeren van de drager en de steunlaag.

Voorts bevat de inrichting bij voorkeur middelen voor het vormen van een buisvormig membraansamenstel.

De uitvinding zal hierna worden toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld met behulp van de tekening, ' waarin:

Fig. 1 een membraansamenstel, volgens een eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding;

Fig. 2 in perspectief een membraansamenstel met drager en steunlaag volgens de uitvinding waarbij gedeelten van de buitenste buis zijn weggebroken; Fig. 3 een doorsnede langs de lijn II-II;

Fig. 4 een inrichting voor het vormen van een membraan- buis met drager en steunlaag volgens de uitvinding;

Fig. 5 schematisch de vervaardiging van een vlak membraansamenstel toont.

Hoewel de uitvinding in fig. 2-4 wordt toegelicht aan de hand van een buisvormig membraansamenstel, is de uitvinding niet tot een buisvorm beperkt en kan eveneens een vlak membraansamenstel worden gevormd.

In fig. 1 is een eerste uitvoeringsvorm van een membraansamenstel volgens de uitvinding weergegeven, bestaande uit een drager 2 met open, samenhangende struktuur waarop een laag 6 van een macromoleculaire stof, in het bijzonder een polymeer, met membraanwerking is aangebracht. Deze laag 6 bezit een sponsachtige struktuur. Het membraanmateriaal gaat bij het opbrengen op de drager 2 eveneens gedeeltelijk door in de open struktuur aanwezige openingen zoals 4.

In fig. 2 en in fig. 3 is een buis met drager en steunlaag volgens de uitvinding weergegeven bestaande uit een buitenste buis of steunlaag 3, vervaardigd uit een al dan niet geweven of gebreid materiaal, in het bijzonder een vezelvlies, voorzien van een langsnaadlas of spiraalvormige las 5 die is verkregen door ultrasoon lassen. Deze lasnaad strekt zich hier uit tot in de binnenste buis of drager 2. Afhankelijk van de vervaardiging van het buisvormige membraansamenstel kan de lasnaad van de steunlaag echter verschoven zijn ten opzichte van die van de drager.

Binnenin de buitenste buis of steunlaag 3 bevindt zich een binnenste buis of drager 2 van een geweven of gebreid textielprodukt, zoals van polyestervezels, met een dikte van ongeveer 0,12 mm. Deze drager bezit een open, samenhangende struktuur.

Op de binnenzijde van de drager 2 is een membraanlaag 6 met oppervlaktelaag 7 voor membraanfiltratiedoeleinden aangebracht van bijvoorbeeld cellulose acetaat of polysulfon, e.d.

Het membraanmateriaal gaat gedeeltelijk door de open struktuur, van de binnenste buis of drager 2, zoals is weergegeven met 6' en werkt als bindmiddel tussen drager 2 . en steunlaag 3, waarbij het materiaal van deze beide lagen met elkaar wordt verbonden.

Het zal duidelijk zijn dat, omdat het materiaal van de drager 3 een al dan niet gebreid textielprodukt is, deze buis voorkomt dat in de membraanlaag 6 losse vezels dringen, die kunnen worden afgegeven door de steunlaag 3 wanneer deze is vervaardigd uit een vezelvlies.

Een dergelijke vezelvliesbuis biedt het grote voordeel dat zij gemakkelijker vervangen kan worden bij membraan- vervanging vanwege de grotere stijfheid bij gebruik van dezelfde hoeveelheid textielprodukt in vergelijking met een vezelvliesbuis die vervaardigd is uit een vezelvlies met een dikte overeenkomende met de dikte van de vezelvliezen gebruikt voor de drager 2, respektievelijk steunlaag 3.

Tenslotte dient nog opgemerkt te worden dat de weerstand tegen uitwendige overdruk van dergelijke buizen aanzienlijk groter is dan die van de bekende vezelvlies-buizen met langsnaadlas of spiraalvormige lasnaad voorzien van één enkel vezelvlies van dezelfde dikte.

Bovendien kunnen, omdat het membraanmateriaal tevens als bindmiddel fungeert tussen de drager 2 en de steunlaag 3, en deze beide lagen derhalve in hoofdzaak over hun gehele oppervlak reeds met elkaar zijn verbonden, de voor de buisvorm vereiste lasnaden in de steunlaag en de drager op een willekeurige plaats ten opzichte van elkaar worden aangebracht.

Op verrassende wijze leidt de betrekkelijk open struktuur van het geweven of gebreide weefsel van de drager tot een zeer gladde, door ultrasoon lassen gevormde lasnaad en geeft geen aanleiding tot beschadiging van de respectieve membranen, zoals kan optreden bij een vezelvliesbuis met een enkele laag, met dezelfde dikte.

Zoals is weergegeven in fig. 4 wordt een membraan in de vorm van een buis volgens de uitvinding vervaardigd door geweven of gebreid textielprodukt 11 aan te brengen op een doorn 8 ter vorming van de binnenste buis of drager 2.

Op de buitenzijde van buis 2 brengt men vervolgens een andere laag 12 aan voor het vormen van de buitenste of steunlaag 3. De lagen 12 en 11 bestaan uit polyester- of polypropeenvezelmateriaal doch ook andere thermoplastische vezelmaterialen komen hiervoor in aanmerking, terwijl de dikte van laag 11 bijvoorbeeld 0,12 mm en van laag 12 bijvoorbeeld 0,20 mm bedraagt. Laag 12 kan bestaan uit een vezelvlies of een geweven of gebreid weefsel.

Een ultrasoon afdichtorgaan 10 brengt in hoofdzaak in laag 12 een schroefvormige of langsnaadlas aan die zich uitstrekt tot laag 11 van buis 2 zoals in fig. 3 is weergegeven.

Tenslotte wordt de aldus verkregen buis geleid in een membraanopbrengorgaan voorzien van een inwendig torpedovormig lichaam 9 waardoor men een membraan van de gewenste dikte op de binnenzijde van de buis kan aanbrengen.

De membraanvormende substantie, een polymeeroplossing, dringt door de open struktuur van de binnenste buis 2 in de poreuze struktuur van de buitenste buis 3, en werkt daarbij als bindmiddel tussen beide buizen.

De membraanvormende substantie is bijvoorbeeld een polysulfonoplossing, hoewel vanzelfsprekend ook oplossingen gebruikt kunnen worden van polyamide, modacryl, polyvinylchloride, polyacrylonitril, cellulose-acetaat, polyethersulfon, polyhydantoïne en dergelijke.

Het zal de deskundige duidelijk zijn dat de uitvinding niet is beperkt tot een membraansamenstel in de vorm van een buis, doch dat eveneens een membraansamenstel in de vorm van een plaat kan worden vervaardigd.

Een dergelijke vervaardiging is schematisch weergegeven in fig. 5.

Meer in het bijzonder omvat de inrichting drager-voorraadmiddelen 13, zoals een haspel, alsmede drager-toevoermiddelen 14. De drager bestaat, zoals hierboven is aangegeven, uit een gebreid of geweven weefsel, dat in het bijzonder is vervaardigd uit polyesterdraden. Voor het aanbrengen van de membraanlaag op de drager wordt de drager zodanig getransporteerd vanaf de dragertoevoer-middelen dat de drager op afstand van een ondersteuning 15a, 15b wordt gehouden. Voor dit doel zijn drager-

Claims

positioneermiddelen 14a en 14b aanwezig. Het membraan wordt op de drager gevormd door vanuit een voorraadvat 16 een vloeibare oplossing van een membraanvormende stof tot de gewenste dikte aan te brengen. Hierbij dringt de oplossing van de membraanvormende stof eveneens door tot in de drager. Vervolgens wordt het geheel geleid door een membraanvormend bad 17 waaruit de op de drager aangebrachte oplossing het gerede membraan wordt gevormd. Tenslotte kan het geheel van drager en membraan worden opgewikkeld op een haspel 18 of voor verdere verwerking worden toegepast.

1. Membraansamenstel, voorzien van een drager, die een laag van een macromoleculaire stof met membraanwerking draagt, met het kenmerk, dat de drager een open, samenhangende struktuur bezit, en de laag van macromoleculaire stof zich uitstrekt in de open, samenhangende struktuur.

2. Membraansamenstel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de macromoleculaire stof een polymeer is.

3. Membraansamenstel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de drager een dichtheidsgradiënt bezit die toeneemt in de richting naar het geen membraanwerking bezittende oppervlak.

4. Membraansamenstel volgens conclusie 1-3, met het kenmerk, dat de drager een regelmatige, homogene struktuur bezit.

5. Membraansamenstel volgens conclusie 1-3, met het kenmerk, dat de drager bestaat uit een gebreid of geweven textielprodukt, in het bijzonder een breisel of weefsel van polyesterdraden.

6. Membraansamenstel volgens conclusie 1-5, met het kenmerk, dat de drager is voorzien van een steunlaag op de van de polymeerlaag met membraanwerking afgekeerde zijde.

7. Membraansamenstel volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de steunlaag een grotere dichtheid bezit dan de drager.

8. Membraansamenstel volgens conclusie 6 of 7, met het kenmerk, dat de steunlaag bestaat uit een al dan niet geweven of gebreid textielprodukt, bij voorkeur een vezelvlies, meer in het bijzonder een kunststofvezelvlies.

9. Membraansamenstel volgens een of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de drager is verbonden met de steunlaag door middel van het polymeermateriaal.

10. Membraansamenstel volgens conclusie 1-9, met het kenmerk dat de drager en de steunlaag onderling zijn gefixeerd door