NO160602B - Vann-selektivt permeasjonsmembran omfattende et anionisk polysakkarid, samt anvendelse derav. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører permeasjonsmembraner som omfatter et anionisk polysakkarid, samt anvendelse av slike membraner for separering av vann fra organiske forbindelser.

Den effektive fjerning av vann fra organiske fluider er viktig i forurensningskontroll og i en rekke industrier for eksempel i destillerier, fremstillingen av vannfrie kjemikalier o.l. Mens slike separasjoner er forholdsvis enkle når den organiske forbindelsen ikke er blandbar med vann, er mange organiske forbindelser delvis eller fullstendig løselige i vann. Separasjon av slike organiske forbindelser fra vann utføres noen ganger ved destillasjon av blandingen, men denne fremgangsmåte krever store energimengder. Dessuten kan noen organiske væsker med kokepunkt nær vannets eller som danner azeotropiske blandinger med vann, ikke lett separeres ved bruk av destillasjonsmetoder.

Det er funnet at visse materialer, når de formes til tynne membraner, har evne til selektivt å tillate vann å passere gjennom mens passasje av organiske forbindelser hindres.

Således lærer US-patenter nr. 2.953.502 og 3.035.060 separasjon av etanol fra vann ved bruk av membraner av celluloseacetat og hydrolysert polyvinylacetat. US-patenter nr. 3.750.735, 3.950.247, 4.035.291 og 4.067.805 beskriver separasjon av formaldehyd fra vann ved anvendelse av forskjellige membraner.

Dessverre har de tidligere kjente separasjonsmembraner

ikke så høy selektivitet som ønsket for mange anvendelser. Det vil si vannet som gjennomtrenger dem inneholder betydelige mengder organiske forbindelser. Således ville det være ønskelig å utvikle en separasjonsmembran som mer effektivt separerer vann fra organiske forbindelser.

Oppfinnelsen vedrører spesielt et vannselektivt permeasjonsmembran som omfatter et anionisk polysakkarid, hvor det karakteristiske trekk er at det anioniske polysakkarid består av en alkalimetallkarboksyalkylcellulose og alkalimetallsulfoalkylcellulose, samt derivater derav, hvor det anioniske polysakkarid inneholder et flertall av vedhengende anioniske grupper i saltform og de anioniske grupper er tilstede i en mengde som er tilstrekkelig til å la membranet gjennomtrenges av vann, mens den i det vesentlige hindrer organiske forbindelser i å trenge gjennom den.

Membranene ifølge oppfinnelsen oppviser overraskende god selektivitet for vann, det vil si når de bringes i kontakt på den ene siden med en fluid blanding av en organisk forbindelse og vann, tillater de vann å trenge gjennom, mens de organiske materialene i det vesentlige hindres fra å trenge gjennom.

Videre vedrører oppfinnelsen anvendelse av de beskrevne membraner for separering av blandinger av vann og en organisk forbindelse omfattende (a) å bringe én side av et membran omfattende et salt av et polysakkarid eller polysakkarid-derivat med en rekke anioniske grupper, som er oppnådd fra en sterk eller svak syre, i kontakt med en fluid mateblanding inneholdende vann og en organisk forbindelse, og (b) ta ut fra den andre side av membranet et permeat i dampform, hvilket permeat inneholder en høyere vannkonsentrasjon enn mateblandingen.

Ifølge ovenstående kan det gjennomføres overraskende effektive separasjoner av vann og organiske forbindelser, hvor permeatet inneholder en høyere vannkonsentrasjon enn permeater som er oppnådd ved bruk av konvensjonelle separasjonsmembraner.

Polysakkaridene eller derivatene derav som passende anvendes i foreliggende oppfinnelse er de som inneholder en rekke

pendante anioniske grupper. De anioniske gruppene oppnås fra sterke eller svake syrer og omfatter -SO^<->, -OSO^<->, -C00~, -As03~, -Te03", -P03<=>, -HP03~ og lignende, idet sulfat-, sulfonat- og karboksylat-grupper foretrekkes. Eksempler på polysakkarider og derivater derav omfatter, men er ikke begrenset til, alginsyresalter, xantangummier og derivater derav, og salter av anioniske cellulosederivater som for eksempel karboksyalkyl-cellulose, karboksyalkylalkylcellulose, sulfoalkylcellulose,

cellulosesulfat, cellulosefosfat, cellulosearsenat, cellulose-fosfinat, cellulosetellurat og lignende. Brukbare er også salter av anioniske derivater av stivelser og gummier med høy molekylvekt, :som for eksempel tragant, karaya, guar og lignende, som alene eller i blandinger kan dannes til filmer med tilstrekkelig styrke til å virke som membraner. Av disse foretrekkes de forskjellige cellulosederivatene og alginsyresaltene.

Spesielt foretrukket er salter av karboksylat-, sulfat- eller sulfonat-holdige cellulosederivater. Mest foretrukket er salter av karboksymetylcellulose.

Forskjellige polysakkarider som for eksempel alginsyre og xantangummier inneholder anioniske grupper og behøver ingen kjemisk modifikasjon for påføring av anioniske grupper. Andre polysakkarider, spesielt cellulose, inneholder ingen anioniske grupper og må modifiseres for å påføres anioniske grupper. Anioniske grupper festes generelt til polysakkarider ved substitusjon av én eller flere av hydroksylgruppene på anhydroglukose-enhetene i polysakkaridmolekylet. Forskjellige metoder for fiksering av anioniske grupper på polysakkaridmolekyler er kjent på fagområdet og er eksempelvis beskrevet i Bogan et al., "Cellulose Derivatives, Esters", begge i Kirk-Othmer Encyclo-pedia of Chemical Technology, 3dje utgave vol. 5, John Wiley and Sons, New York (1979). Karboksyalkylgrupper kan eksempelvis festes til cellulose ved reaksjon mellom cellulose og et halogen-alkylkarboksylat. Alkylgruppen kan inneholde opp til fem karbon-atomer, men fordi alkylgruppen har en tendens til å meddele hydrofobiske egenskaper til molekylet, foretrekkes det at alkylgruppen er metyl eller etyl. Cellulosesulfat kan fremstilles ved å omsette cellulose med blandinger av svovelsyre og alifatiske alkoholer, fulgt av nøytralisasjon med natriumhydroksyd, eller alternativt ved å omsette et dimetylformamid-svoveldioksyd-kompleks med cellulose ved bruk av overskudd dimetylformamid som løsningsmiddel. Det bemerkes at membraner som er fremstilt av cellulosesulfat er sprø når de er tørre,og de holdes derfor fordelaktig fuktige etter fremstillingen og under bruksperioden. Cellulosefosfat fremstilles fordelaktig ved omsetning av cellulose med fosforsyre i smeltet urea, eller med en blanding av fosforsyre, fosforpentoksyd og en alkohol som fortynningsmiddel.

I tillegg til de fremgangsmåter som er beskrevet foran kan hydroksymetylgruppene i cellulose og lignende polysakkarider omdannes direkte til karboksylatgrupper ved oksydasjon og hydrolyse ifølge velkjente fremgangsmåter.

Når det anvendes et cellulosederivat i membranet, uttrykkes mengden av anionisk substitusjon i et cellulosemolekyl som det gjennomsnittlige antall anioniske grupper pr. anhydroglukose-enhet i molekylet (substitusjonsgrad (DS)). Siden det er tre hydroksylgrupper pr. anhydroglukose-enhet i en cellulosemolekyl, kan DS variere fra 0 til 3. For formålet med foreliggende oppfinnelse må den anioniske substitusjonsgraden være tilstrekkelig høy til at materialet som fremstilles derav, vil tillate vann å trenge gjennom det, mens organiske forbindelser i det vesentlige hindres fra å trenge gjennom det. DS ligger fordelaktig i området fra 0,1 til 3,0, fortrinnsvis fra 0,3 til 1,5. I tillegg til den anioniske substituenten kan cellulosederivatet også inneholde andre substituenter, det vil si metyl, etyl, hydroksyalkyl og lignende i en mengde slik at nevnte substitusjon ikke vesentlig øker permeabiliteten for organiske forbindelser gjennom cellulosen.

Når det anioniske polysakkaridet eller polysakkarid-derivatet foreligger i saltformen, er motionet et hvilket som helst kation som danner en ionebinding med de anioniske gruppene i polymerene. Disse kationer omfatter generelt alkalimetaller, jordalkalimetaller, overføringsmetaller, så vel som ammonium-ioner av formen R4N<+>, hvor hver R er hydrogen eller metyl. På grunn av at de er relativt lette å fremstille og har forbedret selektivitet, er motionet fortrinnsvis et alkalimetall. Det er funnet at selektiviteten og permeasjonshastigheten, det vil si en hastighet med hvilken vann trenger gjennom membranet, er avhengig av valget av motion. For alkalimetallene avtar selektiviteten til membranet generelt noe når motionet forandres fra natrium til kalium til cesium, mens permeasjonshastigheten øker når motionet varieres i samme rekkefølge. Selektivitetene til membranene ifølge oppfinnelsen er imidlertid bedre enn selektivitetene til konvensjonelle separasjonsmembraner, selv når cesium anvendes som motion.

Det anioniske polysakkaridet eller polysakkarid-derivatet omdannes fordelaktig til saltformen ved å bringe nevnte derivat

i kontakt med en fortynnet løsning av hydroksydet av den ønskede motion. Generelt kan saltet dannes på denne måten ved omgivelsesbetingelser og bruk av relativt fortynnet, det vil si 0,02 til 1 molar løsninger av det ønskede hydroksydet. Nar kationene danner et uløselig hydroksyd, bringes et løselig salt av nevnte kation i kontakt med det anioniske polysakkaridet for å omdanne nevnte anioniske polysakkarid til den ønskede saltformen ved hjelp av en ionevekslerprosess.

I en foretrukken utførelsesform av oppfinnelsen er det anioniske polysakkaridet eller polysakkarid-derivatet blandet med et salt av et polyanion som ikke er et polysakkarid, og som har et flertall grupper oppnådd fra sterke eller svake syrer slik det er beskrevet foran. Generelt velges polyanionet slik at det danner løsninger som er tilstrekkelig forenelige med løsninger av det anioniske polysakkaridet eller polysakkarid-derivatet slik at det kan dannes blandinger derav. Polyanionet anvendes i saltformen, idet motionene er de som er beskrevet foran. Polyanionet kan være en homopolymer inneholdende gjentatte anioniske enheter som for eksempel polyakrylsyre eller poly(natriumvinylsulfonat), eller kan være en kopolymer med gjentatte anioniske enheter og gjentatte ikke-ioniske enheter slik som en styren/natriumvinyl-sulfonat-kopolymer eller natriumakrylat/alkylakrylat-kopolymerer. Polyanionet har en molekylvekt som er tilstrekkelig høy til at filmer som fremstilles derav ikke oppløses raskt eller blir ødelagt i nærvær av den vann/organiske blandingen som bringes i kontakt med dem. Fortrinnsvis er polyanionet en homopolymer av et etylenisk umettet sulfonat eller karboksylat, idet natriumpolyakrylat, natriumpoly(vinylsulfonat) og natriumpoly(-styren-sulfonat) foretrekkes.

Polyanionet anvendes i mengder som er tilstrekkelige til å øke ladningstettheten på membranet, men i mengder som er mindre enn dem som vil forårsake vesentlig uforenlighet med det anioniske polysakkarid-derivatet ved fremstillingen av membranet. Generelt viser en slik vesentlig forenlighet seg i separasjon av en løsning inneholdende disse bestanddeler i distinkte faser. Nevnte fase-separasjon gjør det vanskelig å fremstille en film som er en blanding av polyanionet og polysakkaridet. Generelt vil polyanionet omfatte opp til ca. 70 vekt%, fortrinnsvis mindre enn 50 vekt%, mere foretrukket mindre enn 30 vekt% av membranet.

Membranene ifølge oppfinnelsen formes fordelaktig til den ønskede form ved å støpe filmer av membranet på en passende over-flate og fjerne løsningsmidlet derfra. Nevnte filmer kan eksempelvis være flate, konkave, konvekse eller i form av hule fibre. Fortrinnsvis støpes membranet fra en vandig løsning. Løsnings-midlet fjernes generelt ved fordampning ved omgivelsesbetingelser eller ved forhøyede temperaturer, lave trykk eller ved hjelp av andre egnede teknikker. Membraner som er blandinger av et anionisk polysakkarid eller polysakkarid-derivat og et polyanion formes generelt på den måten som er beskrevet foran ved å støpe en film av en løsning som inneholder begge materialer. Løsninger som inneholder både det anioniske polysakkarid-derivatet og polyanionet fremstilles fordelaktig ved å blande løsninger av det anioniske polysakkarid-derivatet med en løsning av polyanionet eller ved å blande findelte porsjoner av hvert materiale og opp-løse blandingen i et passende løsningsmiddel.

Det anioniske polysakkarid-derivatet og polyanionet som er beskrevet foran er generelt løselige i vann og bruken derav er generelt begrenset til mateblandinger med relativt lave konsentrasjoner av vann, det vil si mindre enn 50 vekt% vann. Derfor er det meget foretrukket å tverrbinde membranene for å gjøre dem uløselige i vann. Tverrbinding av polysakkarider er kjent på fagområdet og kan eksempelvis gjennomføres ved å omsette nevnte polysakkarid med glyoksal eller epihalogenhydrin ammoniumhydrok-syd. Når en blanding av et polysakkarid og et polyanion anvendes, kan tverrbindinger dannes mellom polysakkaridet og polyanionet, bare mellom polysakkaridet eller bare mellom polyanionet.

Tverrbindingsmidlet anvendes i en mengde som er tilstrekkelig til å gjøre membranet i det vesentlige uløselig i vann. Tverrbindingsmidlet omfatter fordelaktig fra 1 til 30 vekt% av membranet. De tverrbundne membranene ifølge oppfinnelsen kan effektivt anvendes ved bruk av mateblandinger som inneholder også meget høye, det vil si 90 vekt% eller mere, vannkonsentrasjoner.

Ved fremstillingen av tverrbundne membraner tilsettes tverrbindingsmidlet fordelaktig til en løsning av polysakkaridet, og membranet formes til ønsket form. Membranet herdes etter fjerning av løsningsmidlet for å tverrbinde membranet. De spesielle midler som anvendes for herding av membranet vil avhenge av en rekke faktorer omfattende de spesielle polymerene og de tverr-bindingsmidler som anvendes. Generelt anvendes kjente fremgangsmåter for herding av tverrbundne polymerer, som for eksempel oppvarming, bestråling og lignende, med fordel for å tverrbinde membranene ifølge oppfinnelsen.

Membranet har en minimumstykkelse slik at det er i det vesentlige kontinuerlig, det vil si det er i det vesentlige ingen småhull eller andre lekkasjepassasjer i det. Den hastighet med hvilken vann trenger gjennom membranene ifølge oppfinnelsen er imidlertid omvendt proporsjonal med tykkelsen av membranet. Derfor foretrekkes det å fremstille et membran så tynt som mulig for å maksimere permeasjonshastigheten, og slik at membranets integritet sikres. Tykkelsen av membranet ligger fordelaktig i området fra ca. 0,1 til 250 um, fortrinnsvis fra ca. 10 til ca. 50 um. Mekanisk styrke kan meddeles membranet ved å feste membranet til et porøst bærermateriale. Særlig tynne membraner kan dannes ved å støpe membranet direkte på det porøse bærer-materialet.

Separering av vann fra organiske forbindelser gjennomføres med membranene ifølge oppfinnelsen ved bruk av generelle fremgangsmåter som er beskrevet i US-patenter nr. 3.950.247 og 4.035.291. Generelt omfatter separasjonsprosessen å bringe en side av membranet ifølge oppfinnelsen i kontakt med fluidblan-dingen som inneholder en organisk forbindelse og vann og ta ut fra den andre siden av membranet en blanding inneholdende en vesentlig høyere konsentrasjon av vann. Mateblandingen kan være en blanding av gassformige og flytende bestanddeler. Permeatsiden av membranet holdes på et trykk som 'er mindre enn damp-trykket for vann og er fordelaktig så lavt som ca. 0,1 mm kvikk-sølv. Overatmosfærisk trykk kan også utøves på matesiden av membranet. Temperaturen ved hvilken separasjonene gjennomføres påvirker både selektiviteten og permeasjonshastigheten. Når temperaturen stiger øker permeasjonshastigheten raskt, mens selektiviteten avtar svakt. Økningen i hastighet kan imidlertid kompenseres for ved økning av den energi som behøves for å holde systemet på en forhøyet temperatur. Generelt er temperaturen tilstrekkelig høy til at vannet har et betydelig damptrykk ved de trykk ved hvilken separasjonen gjennomføres, og er tilstrekkelig lav til at membranet forblir stabilt. Fordelaktig er temperaturen fra -10°C til 95°C.

Membranene ifølge oppfinnelsen er mest anvendbare for separering av vann fra organiske forbindelser som er blandbare med vann. Eksempler på vann-blandbare forbindelser omfatter, men er ikke begrenset til, alifatiske alkoholer som for eksempel metanol, etanol, propanol, heksanol og lignende, ketoner som for eksempel etylmetylketon, aceton, dietylketon og lignende, alde-hyder som for eksempel formaldehyd, acetaldehyd og lignende, alkylestere av organiske syrer som for eksempel etylacetat, metylpropionat og lignende, p-dioksan, alkyl- og cykloalkyl-aminer og andre vann-blandbare organiske forbindelser som ikke reagerer kjemisk med eller oppløser membranene ifølge oppfinnelsen. I tillegg kan den organiske forbindelsen være en slik som vann er begrenset løselig i, som for eksempel de klorerte alkanene lik kloroform og karbontetraklorid. Fortrinnsvis er den organiske forbindelsen en alifatisk alkohol, et keton eller et aldehyd, idet lavere alkoholer, spesielt etanol foretrekkes.

Et membrans evne til selektivt å la en bestanddel av en blanding av flere bestanddeler slippe gjennom uttrykkes som separasjonsfaktoren a, som defineres som

hvor A og B representerer de bestanddeler som skal separeres. For formålene ifølge oppfinnelsen vil A representere vann.

Separasjonsfaktoren o er avhengig av type og konsentrasjoner av bestanddeler i mateblandingen, så vel som de relative konsentrasjonene derav i matingen. Derfor er det også fordelaktig å uttrykke effektiviteten av separasjonsmembranet som sammensetningen av permeatet. Separasjonsmembranene ifølge oppfinnelsen vil generelt ha separasjonsfaktorer for vann/etanol-blandinger på minst 50, fortrinnsvis minst 100, mere foretrukket ved minst 500 og vil ofte ha separasjonsfaktorer på 2500 eller mer. De permeater som oppnås ved bruk av separasjonsmembranene ifølge oppfinnelsen for å separere etanol/vann-blandinger vil generelt inneholde minst 90 vekt%, fortrinnsvis minst 98 vekt%, mere foretrukket minst 99,5 vekt% vann.

Separasjonsmembranene ifølge oppfinnelsen er spesielt anvendbare for fremstilling av vannfrie organiske forbindelser, spesielt når nevnte forbindlese danner en azeotrop blanding med vann. I slike systemer utgjør membranene ifølge oppfinnelsen et økonomisk alternativ til azeotropisk destillasjon. Membranene ifølge oppfinnelsen kan også anvendes i forbindelse med destil-lasjonsfremgangsmåter for å gjennomføre rask, effektiv fjerning av vann fra organiske forbindelser.

Følgende eksempler skal illustrere oppfinnelsen,

Alle deler og prosenter er vektdeler og vektprosenter om ikke annet er angitt.

Eksempel 1

Membranprøve nr. 1 fremstilles fra en vandig løsning inneholdende 4,25 % natriumkarboksymetylcellulose. Karboksymetyl-cellulosen har en karboksymetyl-substitusjonsgrad på ca. 0,9. Membranene fremstilles ved å støpe et overskudd av løsningen på en glassplate og la vannet fordampe, hvorved det oppnås en film med en tykkelse på ca. 19,8 um.

Det følgende apparat anvendes for å vurdere membranprøve

nr. 1 og prøvene i alle etterfølgende eksempler. Membranet plasseres i en Gelman "in-line" filterholder av rustfritt stål som er modifisert slik at en 14,19 cm 2 seksjon av membranet er åpen for mateløsningen. Membranet understøttes med et filtrer-papir av cellulose og en porøs metallskive. Permeatsiden av filterholderen forbindes med en vakuumpumpe med to kuldefeller plassert in line for å oppsamle permeatet ved kondensasjon. Membranet og holderen neddykkes så i en lukket kolbe inneholdende den blanding som skal separeres. Kolben er utstyrt med termo-element eller termometer for måling av temperaturen og en til-bakeløpskjøler for å hindre tap av mateblanding på grunn av fordampning .

Separasjonen utføres ved å tilveiebringe et vakuum på ca. 0,1 mm/Hg på permeatsiden av membranet og oppsamle permeatet i kuldefellene. Temperaturen i mateløsningen er som angitt i de enkelte eksemplene. Permeasjonshastigheten beregnes ved perio-disk veiing av det oppsamlede permeat. Permeatsammensetningen bestemmes ved gass-kromatografianalyse ved bruk av en Hewlett Packatd 5840A gass-kromatograf som er utstyrt med en varmeled-ningsevnedetektor. Kolonnen er 1,83 m lang, har innvendig dia-meter 0,32 cm og er fylt med Poropak QS.

Prøve nr. 1 vurderes ifølge den foranstående fremgangsmåte ved bruk av forskjellige etanol/vann-blandinger som mateblanding. Hver separasjon gjennomføres ved 25°C inntil det oppnås en tilstand med stabile betingelser: det vil si inntil permeasjonshastigheten og permeatinnholdet er tilnærmet konstant over en tid. Så snart en stabil tilstand er oppnådd, bestemmes innhol-det av permeatet og permeasjonshastigheten. De respektive konsentrasjoner av vann i mateblandingene, konsentrasjoner av vann i permeatene, separasjonsfaktorer og permeasjonshastigheter er som angitt i den følgende tabell I.

Det fremgår fra den foranstående tabell I at separasjonsmembraner fremstilt fra natriumkarboksymetylcellulose oppviser utmerket selektivitet for vann/etanol-blandinger slik det uttrykkes ved separasjonsfaktoren eller som det uttrykkes som sammensetningen av permeatet.

Eksempel 2

En løsning med 4,25 % faststoffer inneholdende 77 vekt% natriumkarboksymetylcellulose med en substitusjonsgrad på 0,85 og 23 vekt% natriumpolyakrylat (basert på totalvekten av fast-stoffene) fremstilles ved å blande separate løsninger av natrium-karboksymetylcellulosen og natriumpolyakrylatet. Membranprøve nr. 2 med et areale på o 14,19 cm 2 og en tykkelse på o 15,2 ym fremstilles som beskrevet i eksempel 1. Dette membran anvendes for å separere flere etanol/vann-blandinger ved 25°C idet resultatene er angitt i den følgende tabell II.

Ved alle sammensetninger av mateblandingene er permeatet i det vesentlige fri for etanol når det anvendes et natriumkarboksymetylcellulose/natriumpolyakrylat-membran for å separere blandinger av etanol og vann.

Eksempel 3

Membranprøve nr. 3 omfattende 78,5 % natriumkarboksymetylcellulose med en substitusjonsgrad på 0,9 og 21,5 vekt% poly-natriumvinylsulfonat fremstilles ifølge de metoder som er beskrevet i eksempel 1. Membranet er 12,7 um tykt og vurderes med forskjellige etanol/vann-blandinger ved 25°C med de resultater som er angitt i tabell III nedenfor.

Dette membran oppviser meget høye separasjonsfaktorer ved alle vurderte sammensetninger av mateblandingene, idet permeatet i hvert tilfelle omfatter nesten bare vann.

Eksempel 4

En vandig løsning av natriumsaltet av cellulosesulfat med en substitusjonsgrad av sulfat på 2,5 fremstilles.

Et 38,1 um tykt membran fremstilles på den måten som er beskrevet i eksempel 1. Membranet vurderes i 96,25 timer ved 25°C med resultater som angitt i tabell IV.

Som det kan sees av tabell IV oppnås utmerkede separasjoner ved bruk av cellulosesulfatmembranet.

Eksempel 5

En 19 um tykk film av alginsyre-natriumsalt fremstilt ifølge de generelle fremgangsmåter som er beskrevet i eksempel 1, brukes for å separere en etanol/vann-blanding. Etter 47 timers operasjon er den gjennomsnittlige permeasjonshastigheten 4,1 mm/m 2 -time. Mateblandingen omfatter 19,2 vekt% vann og 80,8 vekt% etanol. Permeatet inneholder 99,5 vekt% vann. Separasjonsfaktoren er 837.

Eksempel 6

For å demonstrere effekten av motionet på selektiviteten og permeasjonshastigheten fremstilles et membran fra 80% natriumkarboksymetylcellulose med en substitusjonsgrad på 0,9 og 20% natriumpolyakrylat. Dette membran omdannes til hydrogenformen ved å neddykke membranet i en 0,4 M HC1 løsning i 90% etanol og 10% vann. Omdannelsen til syreformen bekreftes av IR spektrum. Membranet neddykkes så i en ny løsning med 90% etanol og 10% vann og vurderes på separasjonen av etanol/vann-løsningen som beskrevet i eksempel 1. Mateblandingen inneholder opprinnelig 10,1% vann. Etter 52 timers operasjon inneholder permeatet 69,8% vann, hvilket gir en separasjonsfaktor på 21. Permeasjonshastigheten er 2,36 g-mm/m 2-time.

Membranet omdannes så til kaliumformen ved å neddykke det

i en 0,5 M kaliumhydroksydløsning og 90% etanol, 10% vann i 3,75 timer. Membranet neddykkes så i en ny løsning av 90% etanol og 10% vann i 16 timer og tørkes. Omdannelsen til kaliumformen

bekreftes ved IR-spektrum. Membranet vurderes så ved bruk av en etanol/vann-mateblanding inneholdende 20% vann. Når vanninnholdet i mateblandingen er redusert til 19,2%, er separasjonsfaktoren 697. Når vanninnholdet i mateblandingen er redusert til 13,9%, er separasjonsfaktoren 6188. Ved et vanninnhold på 10,2% i mateblandingen er separasjonsfaktoren 8795. I alle tilfeller inneholder permeatet over 99% vann. I tillegg til den sterkt forbedrede separasjonsfaktoren øker permeasjonshastigheten når membranet omdannes til kaliumformen fra ca. 2,36 g-mm/m -time til så o mye som 14,8 g-mm/m 2-time.

Eksempel 7

Membraner nr. VHA - VHF med tykkelser som angitt i tabell V fremstilles fra en vandig løsning med 4,25% faststoffer inneholdende 80% natriumkarboksymetylcellulose og 20% natriumpolyakrylat, idet nevnte prosenter er basert på vekten av faststof-fene. Membranet anvendes for å separere, ved 2 5°C, blandinger som inneholder 11 vekt% vann og 89 vekt% av de organiske forbindelser som er angitt i den etterfølgende tabell V. Permeat-sammensetning, selektivitetsfaktor a og permeasjonshastigheter for hver separasjon er angitt i den etterfølgende tabell V.

Claims (10)

1. Vann-selektivt permeasjonsmembran som omfatter et anionisk polysakkarid, karakterisert ved at det anioniske polysakkarid består av en alkalimetallkarboksyalkylcellulose og alkalimetallsulfoalkylcellulose, samt derivater derav, hvor det anioniske polysakkarid inneholder et flertall av vedhengende anioniske grupper i saltform og de anioniske grupper er tilstede i en mengde som er tilstrekkelig til å la membranet gjennomtrenges av vann, mens den i det vesentlige hindrer organiske forbindelser i å trenge gjennom den.

2. Membran ifølge krav 1, karakterisert ved at det anioniske polysakkarid inneholder et flertall av karboksylatgrupper.

3. Membran ifølge krav 2, karakterisert ved at polysakkarid-derivatet er et cellulosederivat som inneholder fra 0,1 til 3,0 anioniske grupper pr. anhydroglukose-enhet i cellulosemolekylet.

4. Membran ifølge krav 1, karakterisert ved at den i tillegg omfatter en polymer som ikke er et polysakkarid, hvilken polymer har et flertall av anioniske grupper i saltform, idet polymeren er tilstede i en mengde som er tilstrekkelig til å øke ladningstettheten på nevnte membran.

5. Membran ifølge krav 4, karakterisert ved at polymeren som ikke er et polysakkarid er en polymer av akrylsyre, vinylsulfonsyre eller styrensulfonsyre.

6. Membran ifølge krav 1 eller 4, karakterisert ved at saltet av polysakkaridet eller polysakkarid-derivatet er et alkalimetallsalt.

7. Membran ifølge krav 1 eller 6, karakterisert ved at alkalimetallsaltet er et cesiumsalt.

8. Membran ifølge krav 4, karakterisert ved at polymeren som ikke er et polysakkarid utgjør fra 1 til 70 vekt% av membranet.

9. Membran ifølge krav 1 eller 4, karakterisert ved at den er tverrbundet i en mengde som er tilstrekkelig til å gjøre membranet uløselig i vann.

10. Anvendelse av membran ifølge ett av de foregående krav for separering av blandinger av vann og en organisk forbindelse, idet (a) én side av membranet bringes i kontakt med en fluid mateblanding inneholdende vann og en organisk forbindelse, og (b) fra den annen side av membranet uttas et permeat i dampform, hvilket permeat inneholder en høyere konsentrasjon av vann enn mateblandingen.