PL148922B1 - Membrane for use in ultrafiltration processes - Google Patents

Membrane for use in ultrafiltration processes Download PDF

Info

Publication number
PL148922B1
PL148922B1 PL25605385A PL25605385A PL148922B1 PL 148922 B1 PL148922 B1 PL 148922B1 PL 25605385 A PL25605385 A PL 25605385A PL 25605385 A PL25605385 A PL 25605385A PL 148922 B1 PL148922 B1 PL 148922B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
membrane
membranes
layer
ultrafiltration
carrier
Prior art date
Application number
PL25605385A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL256053A1 (en
Inventor
Nikodem Chlubek
Leszek Frankowski
Ryszard Jasinski
Krzysztof Karakulski
Wieslaw Kiepiel
Jozef Kot
Original Assignee
Politechnika Szczecinska
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 Politechnika Szczecinska filed Critical Politechnika Szczecinska
Priority to PL25605385A priority Critical patent/PL148922B1/en
Publication of PL256053A1 publication Critical patent/PL256053A1/en
Publication of PL148922B1 publication Critical patent/PL148922B1/en

Links

Landscapes

  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Description

Przedmiotem wynalazku jest membrana do ultrafiltracji• Proces ultrafiltracji znajduje zastosowanie glównie w przypadkach oddzielania koloidów lub makroczasteczek od substancji rozpuszczonych o niskiej masie czasteczkowej. Stosuje sie je do: zatezania substancji rozpuszczonej przez usuniecie rozpuszczalnika, oczyszczanie rozpuszczalnika przez usuniecie substancji rozpuszczonej, rozdzielenie substrancji A od^B w wyniku ultra- filtracji przez membrane przepuszczalne dla substancji A a nie dla B lub odwrotnie.Ultrafiltracja ma szerokie zastosowanie w niektórych procesach przemyslu chemicznego, spozywczego i farmaceutycznego. W ostatnich latach rozpowszechnila sie metoda elektrofore- tycznego nakladania powlok antykorozyjnych, scieki po procesie sa zanieczyszczone czastecz¬ kami zywicy lakierniczej. Zastosowanie ultrafiltracji umozliwia odzyskanie farby, zas czesc filtratu uzywana jest do mycia pomalowanych powierzchni i zwracana do obiegu. Proces ultrafiltracji zostal zastosowany takze do zatezania i frakcjonowania mleka odtluszczonego i serwatki.Jednym z nowszych zastosowan procesu ultrafiltracji jest zatezenie emulsji olejo¬ wych. Wykorzystanie takiego rozwiazania pozwala na uzyskanie wody o bardzo niskim stezeniu olejów /O,01 g/l/ oraz koncentratu o zawartosci 200 - 400 g/l oleju.Aby spelnic swoje zadanie membrana ultrafiltracyjna musi posiadac nastepujaca charakterys¬ tyke: wysoke przepuszczalnosc hydrauliczne dla rozpuszczalnika. Przyjmuje sie, ze membrana do stosowania laboratoryjnego i przemyslowego powinna posiadac przepuszczalnosc dla wody powyzej 10 l/h m przy cisnieniu 0,3 MPa| odpowiednie selektywnosc, co oznacza, ze nie moze przepuszczac czasteczek podlegajecych zatezeniu w przypadku membran UF. Selektywnosc okresla sie przez podanie wartosci "cut - off" np. 20 tys. w co najmniej 9C%t dobre stabiJ~2 148 922 nosc chemiczne, mechaniczne i termiczne, które w duzym stopniu wyznaczaja zywotnosc membrany, zwlaszcza gdy ultrafiltracji podlegaja roztwory o bardzo niskich lub bardzo wysokich wartos¬ ciach pH, gdy proces jest prowadzony w podwyzszonej temperaturze oraz gdy wymagane jest czeste mycie membrany; wysoka stabilnosc szybkosci filtracji tj• minimalne zaleznosc przepusz¬ czalnosci hydraulicznej od typu substancji rozpuszczonej oraz od jej stezenia; duze odpornosc na zanieczyszczenie tzw. "fouling" - male tendencje do nieodwracalnosci redukcji szybkosci filtracji w wyniku zablokowania por w membranie przez substancje oddzielane* S*Loeb, S.So- urijan, W.Adr. Chem. Ser. 38/117/1963 zaleca membrany o strukturze asymetrycznej skladajacej sie ze skórki o wlasnosciach selektywnych i porowatego podloza stanowiacego nosnik, przy czym skórka i podloze wykonane sa z tego samego polimeru* • Znane sa takze membrany zlozone strukturalnie zblizone do membran asymetrycznych - Loeba - Sourijana, w którym poszczególne warstwy sa wytworzone z róznych materialów* Riley RL i inni w Desolination 19, 113/1976/ zaleca polisulfon jako porowaty nosnik polaczony scisle z usieciowana polietylenoimina jako warstwa selektywna* Jako warstwe selektywna Yaneda H*, Lamaze CE. w 3.Applied Pol* Sci. 17, 201 /1973/ proponuje spolimeryzowane weglowodory* Aktual¬ ne badania koncentruja sie nad otrzymaniem membran bardzo cienkich rzedu 0,1 mm, które wymaga¬ ja wzmacniajacego je mechanicznie nosnika* Wymienione membrany sa bardzo wrazliwe na zmiane parametrów procesów filtracji* Zakres selektywnosci podanych membran jest bardzo szeroki, nie mniej membrany przeznaczone do scisle okreslonych celów sa trudne do otrzymania, zwlaszcza, ze ich produkcja jest niewielka, natomiast wymagania stawiane jakosci surowców i koniecznosc przestrzegania szeregu parametrów procesu bardzo podraza koszty produkcji* Membrany o grubosci rzedu 0,1 mm wymagaja specjalnego wzmacniajacego je mechanicznie nosnika* W najprostszym przypadku jest tkanina, wlóknina lub siatka, a w przypadku specjalnych porowaty nosnik wytworzono z polisulfonów lub estrów celulozy w formie warstwy poromerycznej o strukturze porowatej lecz nie posiadajacej wlasnosci selektywnych* Porowaty nosnik wedlug ostatnich technik otrzymywania membran oddzielony jest od warstwy selektywnej warstwa posred¬ nia ograniczajaca przenikanie polimeru do warstwy nosnika, w ten sposób otrzymuje sie bardzo cienka warstwe aktywna. Najczesciej wystepuja nastepujace warstwy: warstwa wlókniny wzmacnia¬ jacej, warstwa porowatego nosnika, warstwa posrednia oraz warstwa aktywna o wlasnosciach selek¬ tywnych* Celem wynalazku jest otrzymanie membran o scisle okreslonych zakresach selektywnosci, duzej zywotnosci oraz odpornosci na zmiane parametrów filtracji* Wymagania te spelnia membrana wedlug wynalazku skladajaca sie z dwuwarstwowego two- 3 rzywa o gestosci 470 do 510 kg/m • Wedlug wynalazku warstwa selektywna wykonana jest z mieszaniny poliuretanu z poli¬ chlorkiem winylu lub jego kopolimerami lub acetyloceluloza lub poliakrylonitrylem w stosunku 1:4 do 1:1, a nosnik stanowi tkanina bawelniana lub material tkany z zylki lub innego rodzaju siatki z tworzywa sztucznego* Wzrasta wtedy wytrzymalosc i zywotnosc membran* Membrane wedlug wynalazku stanowi takze skóra syntetyczna nie poddana obróbce wykanczajacej* Skóry syntetyczne sa to materialy, w których zasadniczym elementem jest mikroporowata powloka przepuszczajaca wilgoc w postaci pary wodnej od strony wewnetrznej na zewnatrz a nie przepuszczajaca wody od strony zewnetrznej do wnetrza. Skóry syntetyczne zwane tez poromerykami skladaja sie z powlo¬ ki mikroporowatej imitujacej lico skóry naturalnej trwale zwiazanej z porowatym podlozem imitu¬ jacym nozdre skóry naturalnej. Podlozem skóry syntetycznej jest najczesciej wlóknina i tkanina bawelniana* Oezeli porównac wymagania stawiane skórom syntetycznym i membranom okazuje sie, ze zastosowanie skóry syntetycznej na membrane jest rozwiazaniem posiadajacym same zalety* Membrany otrzymane ze skóry syntetycznej nie wymagaja stosowania warstwy porowatego nosnika* Warstwe posrednia wprowadza sie po to, aby rozcienczony roztwór polimeru wytwarzajacy warstwe selektywna nie przenikal do warstwy porowatego nosnika* Skóre syntetyczna przeznaczona na148922 3 Membrany nie poddaje sie obróbce wykanczajacej. Do znanych na rynku skór syntetycznych naleze polcorfam, corfam, carcko, clarino i inne* Wlasnosci poromeryków se szeroko i wyczerpujeco opisane w Encyklopedy of Polymer Sciance and Technology pod haslem "man - made leather"* Membrany wedlug wynalazku charakteryzuje sie bardzo dobrymi parametrami jak prze- puszczalnoscie dla wody w zakresie od 1 do 7m /m d MPa oraz "cut off" do 20000 a nawet i poza ten zakres* Zalete membran wedlug wynalazku jest ich wysoka odpornosc na hydrolize w za¬ kresie od 3 do 10 pH. Membrany dwuskladnikowe o gestosci od 470 do 510 kg/m3 charakteryzuje sie bardzo wysokimi parametrami uzytkowymi* Rozwiezenia wedlug wynalazku blizej ilustruje poda¬ ne nizej przyklady* Przyklad I* Membrana skladajeca sie z nosnika w postaci tkaniny bawelnianej o liczbie mesch 74 z naniesione na nie powloke z mieszaniny poliuretanu i polichlorku winylu p # w stosunku 1:4 i gestosci 475 kg/m posiadala nastepujace wlasnosci: selektywnosc - 20 tysiecy, przepuszczalnosc hydrauliczne dla wody srednio 2 m3/m2 na dobe filtratu przy cisnieniu nadawy 0,2 MPa i temperaturze 25°C, odpornosc na hydrolize w zakresie od 3 do 10 pH* Przyklad II* Membrana skladajeca sie z nosnika w postaci siatki z tworzywa syntetycznego o liczbie mesch 52 z naniesione na nie powloke z mieszaniny poliuretanu i poli- chlorku winylu w stosunku 1:1 i gestosci 470 kg/m** posiadala nastepujece wlasnosci: selektyw- * » 3 2 nosc - 15 tysiecy, przepuszczalnosc hydrauliczne dla wody srednio 3 mr/m dobe filtratu przy cisnieniu nadawy 0,2 MPa i temperaturze 25 C, odpornosc na hydrolize w zakresie 3-10 pH* Przyklad III* Membrana zlozona ze skóry syntetycznej skladajeca sie z nosni¬ ka w postaci siatki z tworzywa syntetycznego o liczbie mesch 52 z naniesione na nie powloke z mieszaniny poliuretanu i polichlorku winylu w stosunku 1:1 i gestosci 510 kg/m posiadala nastepujece wlasnosci: selektywnosc - 10 tysiecy, przepuszczalnosc hydrauliczne dla wody sred¬ nio 1 m^/m2 dobe przy cisnieniu nadawy 0,2 MPa i temperaturze nadawy 25°C, odpornosc na hydro¬ lize w zakresie 3-10 pH* Zastrzezenia patentowe 1. Membrana do ultrafiltracji, skladajeca sie z dwuwarstwowego tworzywa, z n a m i e n- 3 na t y m, ze w dwuwarstwowym tworzywie o gestosci 470 do 510 kg/m warstwa selektywna skla¬ da sie z mieszaniny poliuretanu z polichlorkiem winylu lub jego kopolimerami lub acetylocelu¬ loze lub poliakrylonitrylem w stosunku 1 : 4 do 1 : 1 a nosnik stanowi tkanina bawelniana lub inny material tkany z tworzywa sztucznego* 2* Membrana wedlug zastrz.l, znamienna tym, ze dwuwarstwowe tworzywo stanowi skóra syntetyczna nie poddana obróbce wykanczajecej. PLThe subject of the invention is an ultrafiltration membrane. The ultrafiltration process is used mainly in the separation of colloids or macromolecules from solutes of low molecular weight. They are used for: concentrating the solute by removing the solvent, purifying the solvent by removing the solute, separating the A from ^ B substance by ultrafiltration through a membrane permeable to substance A and not B, or vice versa. Ultrafiltration is widely used in some processes chemical, food and pharmaceutical industries. In recent years, the method of electrophoretic application of anti-corrosion coatings has become widespread, the effluents after the process are contaminated with particles of varnish resin. The use of ultrafiltration allows the paint to be recovered, while part of the filtrate is used to wash painted surfaces and returned to the circuit. The ultrafiltration process has also been used to concentrate and fractionate skim milk and whey. One of the more recent applications of the ultrafiltration process is the concentration of oil emulsions. The use of such a solution allows to obtain water with a very low concentration of oils (0.01 g / l) and a concentrate with the content of 200 - 400 g / l of oil. In order to fulfill its task, the ultrafiltration membrane must have the following characteristics: high hydraulic permeability to the solvent . It is assumed that the membrane for laboratory and industrial use should have a water permeability above 10 l / h m at a pressure of 0.3 MPa | appropriate selectivity, which means that it cannot pass the particles subject to concentration in the case of UF membranes. Selectivity is defined by specifying a "cut - off" value, e.g. 20,000 at least 9% t good stability of chemical, mechanical and thermal properties, which largely determine the life of the membrane, especially when ultrafiltration is subject to solutions with very low or very high pH values when the process is carried out at an elevated temperature and when frequent cleaning of the membrane is required; high stability of the filtration rate, ie minimal dependence of the hydraulic permeability on the type of dissolved substance and its concentration; high resistance to pollution, the so-called "fouling" - small tendency to irreversible reduction of filtration rate as a result of blocking the pores in the membrane by substances separated by * S * Loeb, S. Surijan, W.Adr. Chem. Cheese. 38/117/1963 recommends membranes with an asymmetric structure consisting of a skin with selective properties and a porous substrate constituting the carrier, where the skin and the substrate are made of the same polymer * • Structurally complex membranes similar to asymmetric membranes are also known - Loeba - Sourijana where the individual layers are made of different materials * Riley RL et al. in Desolination 19, 113/1976 / recommends polysulfone as a porous carrier intimately bonded to cross-linked polyethyleneimine as a selective layer * As a selective layer Yaneda H *, Lamaze CE. at 3.Applied Pol * Sci. 17, 201/1973 / proposes polymerized hydrocarbons * The current research focuses on obtaining very thin membranes of 0.1 mm order, which require a support that mechanically strengthens them * The mentioned membranes are very sensitive to changes in the parameters of filtration processes * The range of selectivity given membranes are very wide, nevertheless membranes intended for strictly defined purposes are difficult to obtain, especially because their production is low, while the requirements for the quality of raw materials and the need to comply with a number of process parameters greatly increase production costs * Membranes with a thickness of 0.1 mm require a special support that strengthens them mechanically * In the simplest case, it is a fabric, non-woven fabric or mesh, and in the case of special, the porous support is made of polysulfones or cellulose esters in the form of a poromeric layer with a porous structure but not having selective properties * Porous support according to the latest techniques for obtaining m The embran is separated from the selective layer by an intermediate layer limiting the penetration of the polymer into the carrier layer, thus obtaining a very thin active layer. The most common are the following layers: a reinforcing nonwoven layer, a porous carrier layer, an intermediate layer and an active layer with selective properties * The aim of the invention is to obtain membranes with strictly defined selectivity ranges, long life membrane and resistance to changing filtration parameters * These requirements meet these requirements according to the invention, consisting of a two-layer material with a density of 470 to 510 kg / m3. According to the invention, the selective layer is made of a mixture of polyurethane with polyvinyl chloride or its copolymers or acetylcellulose or polyacrylonitrile in a ratio of 1: 4 to 1: 1, and the carrier is a cotton fabric or a woven material from a string or other type of plastic mesh * The strength and lifetime of the membranes is increased * According to the invention, the membranes are also synthetic leather not subjected to finishing treatment * Synthetic leather are materials in which the core element is a microporous coating permeating wi lump in the form of water vapor from the inside to the outside and not permeable to water from the outside to the inside. Synthetic skins, also known as poromerics, consist of a microporous coating imitating the grain of natural leather, permanently bonded to a porous base imitating the nostril of natural leather. The base of synthetic leather is usually non-woven and cotton fabric * Oezeli comparing the requirements for synthetic leathers and membranes, it turns out that the use of synthetic leather for the membrane is a solution with only advantages * Synthetic leather membranes do not require the use of a porous carrier layer * The intermediate layer is introduced after so that the diluted polymer solution creating the selective layer does not penetrate into the layer of the porous carrier * Synthetic leather intended for 148 922 3 Membranes are not subjected to finishing treatment. The synthetic leathers known on the market include polcorfam, corfam, tsarco, clarino and others. * Properties of poromerics are broadly and comprehensively described in the Encyclopedia of Polymer Sciance and Technology under the slogan "man - made leather" Water permeability in the range from 1 to 7 m / md MPa and "cut off" up to 20,000 and even beyond this range. The advantage of the membranes according to the invention is their high resistance to hydrolysis in the range of pH 3 to 10. Two-component membranes with a density of 470 to 510 kg / m3 are characterized by very high performance parameters * The solutions according to the invention are illustrated in more detail by the following examples * Example I * Membrane consisting of a cotton fabric carrier of 74 meshes with a coating applied to them from a mixture of polyurethane and polyvinyl chloride p # in the ratio of 1: 4 and a density of 475 kg / m, it had the following properties: selectivity - 20 thousand, hydraulic permeability for water on average 2 m3 / m2 per day of filtrate at a feed pressure of 0.2 MPa and a temperature of 25 ° C, resistance to hydrolysis in the range from 3 to 10 pH * Example II * Membrane consisting of a synthetic carrier mesh with a mesch number of 52 with a coating of polyurethane and polyvinyl chloride in a ratio of 1: 1 applied to it and density 470 kg / m ** had the following properties: selectivity - * »3 2 ncity - 15 thousand, hydraulic permeability for water, on average 3 m3 / m per day, filtrate at pressure feed 0.2 MPa and temperature 25 ° C, resistance to hydrolysis in the range of 3-10 pH * Example III * Membrane composed of synthetic leather consisting of a carrier in the form of a synthetic mesh with a mesch number of 52 with a coating of 1: 1 mixture of polyurethane and polyvinyl chloride and a density of 510 kg / m had the following properties: selectivity - 10,000, hydraulic permeability for water on average 1 m³ / m2 per day at a feed pressure of 0.2 MPa and a feed temperature of 25 ° C, resistance to hydrolysis in the range of 3-10 pH * Patent claims 1. Ultrafiltration membrane, consisting of a two-layer material, n-3 characteristic in that in a two-layer material with a density of 470 to 510 kg / m, the selective layer scales Can be made of a mixture of polyurethane with polyvinyl chloride or its copolymers or acetylcellulose or polyacrylonitrile in a ratio of 1: 4 to 1: 1 and the carrier is made of cotton fabric or other plastic woven material * 2 * Membrane according to claim 1, characterized in that the two-layer material is a synthetic leather that has not undergone any finishing treatment. PL

Claims (2)

Zastrzezenia patentowe 1. Membrana do ultrafiltracji, skladajeca sie z dwuwarstwowego tworzywa, z n a m i e n- 3 na t y m, ze w dwuwarstwowym tworzywie o gestosci 470 do 510 kg/m warstwa selektywna skla¬ da sie z mieszaniny poliuretanu z polichlorkiem winylu lub jego kopolimerami lub acetylocelu¬ loze lub poliakrylonitrylem w stosunku 1 : 4 do 1 : 1 a nosnik stanowi tkanina bawelniana lub inny material tkany z tworzywa sztucznego*Claims 1. Ultrafiltration membrane consisting of a two-layer material, characterized in that in a two-layer material with a density of 470 to 510 kg / m, the selective layer consists of a mixture of polyurethane with polyvinyl chloride or its copolymers or acetylcell ¬ bed or polyacrylonitrile in a ratio of 1: 4 to 1: 1 and the carrier is made of cotton fabric or other plastic woven material * 2. * Membrana wedlug zastrz.l, znamienna tym, ze dwuwarstwowe tworzywo stanowi skóra syntetyczna nie poddana obróbce wykanczajecej. PL2. * Membrane according to claim 1, characterized in that the two-layer material is made of synthetic leather that has not been subjected to any finishing treatment. PL
PL25605385A 1985-10-30 1985-10-30 Membrane for use in ultrafiltration processes PL148922B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL25605385A PL148922B1 (en) 1985-10-30 1985-10-30 Membrane for use in ultrafiltration processes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL25605385A PL148922B1 (en) 1985-10-30 1985-10-30 Membrane for use in ultrafiltration processes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL256053A1 PL256053A1 (en) 1987-06-01
PL148922B1 true PL148922B1 (en) 1989-12-30

Family

ID=20028844

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL25605385A PL148922B1 (en) 1985-10-30 1985-10-30 Membrane for use in ultrafiltration processes

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL148922B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
PL256053A1 (en) 1987-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Singh Membrane technology and engineering for water purification: application, systems design and operation
Schäfer et al. Nanofiltration: principles and applications
DE69003688T2 (en) DRY SEMIPERMEABLE MEMBRANES WITH HIGH SPECIFIC THROUGHPUT.
US4125462A (en) Coated membranes
CN105705222B (en) Composite semipermeable membrane
Aptel et al. Categories of membrane operations
US3988245A (en) Anisotropic polyvinyl formal resin microporous membrane and its preparation
US3472766A (en) Separatory process utilizing a permeable polyamide membrane having poly (oxyethylene) grafts
Leenaars et al. The preparation and characterization of alumina membranes with ultra-fine pores: Part 4. Ultrafiltration and hyperfiltration experiments
Gong et al. Treatment of dairy wastewater by two-stage membrane operation with ultrafiltration and nanofiltration
DE102006060592B3 (en) Desalination of seawater and other salt containing water e.g. brackish water by reverse osmosis, comprises mixing ozone to the solution to be desalinated and leading the mixture over a ceramic ultrafiltration membrane and an adsorber
Hamzah et al. High performance of polysulfone ultrafiltration membrane: Effect of polymer concentration
JPS61293506A (en) Electric filter
EP3050613A1 (en) Filter membrane, filter unit, filter system, and filtration method
KR102375568B1 (en) Coating composition having selective removal of divalent cation and filtration membrane using the same
Wang et al. Understand the basics of membrane filtration
EP1791623B1 (en) Method for producing hollow fiber membranes
KR20120021705A (en) Composite membrane for ro/nf membrane process application and preparation method thereof
KR20170042560A (en) Reverse osmosis membrane device and method for operating same
PL148922B1 (en) Membrane for use in ultrafiltration processes
Bodzek et al. Pressure driven membrane techniques in the treatment of water containing THMs
US20040007529A1 (en) Method for modifying membrane rejection characteristics
KR102415603B1 (en) Sulfuric acid separating apparatus and method for separating and recovering sulfuric acid using separating apparatus
KR20000032099A (en) Treatment method of wastewater from dye works using backwash type precise filtration membrane and osmotic pressure
KR20210024074A (en) Alkali-stable nanofiltration composite membrane and its manufacturing method