PT98839A - Processo par a preparacao de membranas de osmose inversa de poliamidauretano - Google Patents
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Description
"PROCESSO PARA A PREPARAÇÃO ΓΕ MEMBRANAS DE OSMOSE INVERSA DE POLIAMIDAURETANO"
Campo da Invenção A presente invenção refere-se a membranas compósitas para utilização em processos de osmose inversa, tais como a dessalinização de soluções aquosas. Mais particularmente, a presente invenção refere-se a uma membrana de camadas múltiplas em que uma camada é um copolímero de poliamidauretano.
Enquadramento Geral da Invenção A osmose inversa é um processo bem conhecido para a purificação de água salgada. Neste processo, aplica-se uma pressão superior ã pressão osmótica da solução de água salga da alimentada ã solução de alimentação para separar água purificada por utilização de uma membrana semipermeável e de permeabilidade selectiva. Faz-se assim difundir água purifi cada através da membrana enquanto o sal e outras impurezas são retidas pela membrana.
As membranas de permeabilidade selectiva incluem membranas compósitas que incluem uma camada de separação num subss trato microporoso de suporte. O substrato tipicamente ê supor tado num suporte poroso para conferir resistência mecânica à membrana. As membranas de permeabilidade selectiva apropriadas para emprego na osmose inversa estão disponíveis sob várias formas e configurações. Sáo bem conhecidas na técnica , as membranas sob a forma de chapa plana, tubulares e de fibras -2- Ç ocas. Estas membranas podem também ter morfologia variada. ' >
Membranas homogéneas e assimétricas também são operáveis, bem como membranas compósitas de películas finas.
As membranas de permeabilidade selectiva encontram-se disponíveis sob a forma de estruturas de camadas múltiplas e incluem uma camada de membrana sobreposta a um substrato micro poroso. As camadas de membranas que podem ser empregadas sobre o substrato incluem poliamidas, ésteres de polifenileno e poli-sulfonamida.
Camadas descriminatlvas de poliamida são bem conhecidas na técnica. A poliamida pode ser alifática ou aromática e pode ser reticulada. As membranas de poliamida podem ser fei. tas por reacção interfacial de uma diamina ciclo-alifática com cloreto de isoftal&ílo, cloreto de trimesoílo ou com misturas destes cloretos de ácido. As membranas de poliamida podem tam bém ser feitas por reacção de m-fenileno-diamina e cloreto de ciclo-hexano-1,3,5-tricarbonilo. Além disso, a membrana de po liamida pode também ser feita por reacção de poliamidas aromáticas que têm pelo menos duas aminas primárias num núcleo aromático e halogenetos de acilo aromáticos polifuncionais que têm uma média de mais de dois grupos de halogeneto de acilo num núcleo aromático.
Estas membranas da técnica anterior, embora úteis como membranas de osmose inversa, têm, no entanto, tendência para possuir deficiências, tais como duração útil curta, bem como pequeno caudal de passagem e pequena rejeição de sal. Portan to, existe a necessidade de proporcionar membranas de osmose inversa aperfeiçoadas que não sõ possuam elevadas taxas de rejeição de sal como também proporcionam maiores caudais de pas sagem.
Sumário da Invenção A presente invenção refere-se a uma membrana de osmo se inversa aperfeiçoada que possui propriedades surpeendente mente melhores de rejeição e de permeação do soluto. A membrana inclui uma camada de separação de poliamida-uretano formada in situ por reacção de um cloreto de acilo substituí do por um grupo halogeno-formiloxi com um substrato tratado com diamina.
De acordo com a presente invenção, as membranas de θ£ mose inversa aperfeiçoadas são formadas tratando um substrato polimérico microporoso com uma solução de uma diamina. 0 substrato tratado é então exposto a um halogeneto de acilo sub£5 tituído por um grupo halogeno-formiloxi no seio de um dissolven te orgânico que é não reactivo com o substrato polimérico, para proporcionar uma membrana de poliamida uretano.
As propriedades surpreendentemente aperfeiçoadas de rejeição de soluto e de permeação da membrana resultante permi tem que a membrana seja empregada numa larga variedade de apli cações em que é necessário obter um permeado com uma elevada pureza. Exemplos dessas aplicações incluem - mas não se limitam a - dessalinização de água salgada, água purificada para fabricação de semicondutores, diminuição do BOD (consumo de oxigénio biológico) no tratamento de águas de esgoto, remoção de sais dissolvidos durante a recuperação de metais, processamento de produtos lácteos, concentração de sumos de fruta, desalcoolização de vinho, e de cerveja e semelhantes. Nessas aplicações, o líquido é colocado sob pressão em contacto com as membranas aperfeiçoadas de acordo com a presente invenção
para eliminar as impurezas.
Descrigão Pormenorizada da Invenção
Tendo sumarizado resumidamente a invenção, ela ê agora descrita pormenorizadamente com referência ã seguinte especificação e Exemplos não limitativos. A menos que se especifique de maneira diferente, todas as percentagens são expressas em peso e todas as temperaturas são expressas em graus centígrados.
Geralmente, a fabricação das membranas de osmose inversa aperfeiçoadas de acordo com a presente invenção realiza-se tratando um substrato polimérico microporoso com uma solução aquosa de uma amina polifuncional, como m-fenilenodi-amina, piperazina, xililenodiamina e semelhantes, preferivelmente uma diamina aromática como p-fenilenodiamina, m-fenile-nodiamina e semelhantes e, mais preferivelmente, m-fenileno-diamina e ainda tratando o substrato com uma solução de um ha logeneto de acilo substituído por um agrupamento halogeno-for miloxi, como cloreto de 5-cloroformiloxi-isoftaloílo, cloreto de 4-cloroformiloxi-isoftaloílo, cloreto de 2-cloroformiloxi--isoftaloílo, análogos bromados de cloreto de 5-cloroformiloxi-isoftaloílo, tais como dibrometo de 5-bromoformiloxi-iso-ftaloílo, cloreto de 5-bromoformiloxi-isoftaloílo, preferível, mente di-halogenetos de 5-halogenoformiloxi-isoftaloílo, mais preferivelmente cloreto de 5-cloroformiloxi-isoftaloílo. A reacção do halogeneto de acilo substituído por halogeno-formi loxi com a aminapolifuncional proporciona uma nova composição de uma poliamidauretano, que possui tanto uma rejeição do so- -5- -5-
luto surpreendentemente aperfeiçoada, com um caudal de passagem de dissolvente aperfeiçoado. A fórmula geral do poliami-dauretano é
C00H 0 O II II Hco - x - c}- 0 0 OH 0 ii u i ii [co - X 4Cf2) 4NH-Y-NH>3][X (NH-Y-NH*2] 4NH-Y-NH)2] na qual o símbolo X representa um grupo orgânico trivalente , tal como ciclo-hexano tri-substituído, benzeno tri-subjs tituído, naftaleno trisubstituido, ciclopentano tri--substituido, ciclo-neptano tri-substituído e semelhan tes; e o símbolo Y representa um grupo orgânico bivalente, tal como m-fenileno-diamina, p-fenileno-diamina, piperazi. na e semelhantes.
Geralmente, podem preparar-se os cloretos de isoftaloí. lo substituídos por halogeno-formiloxi fazendo reagir um ácido isoftãlico substituído por hidroxi ou sais de ácido isoftãli-co substituídos por hidroxi, catalisador, fosgénio e um dissolven_ te sob pressão autogénica e a temperatura elevada. Preferivelmente, prepra ra-se cloreto de S-cloroformiloxi-isoitaloílo (CFIC), que é o reagente mais preferido, que se faz reagir com o substrato microporoso tratado com diamina, aquecendo uma mistura de 25 gramas de ácido 5-hidroxi-isoftãlico, 0,3 grama de imidazol , 70 gramas de fosgénio e 100 ml de clorobenzeno, usado como dis -6- r* solvente, num vaso sob pressão, a 160°C, durante dezoito ho- % ras, sob pressão autogénica. A eliminação do dissolvente, se guida da da destilação do produto a 143 - 151°C e a 1 mm de Hg, origina 12,6 gramas de CFIC (sólido branco, ponto de fusão : 55,5 - 56,5 °C). 0 CFIC pode também preparar-se usando reagentes alter nativos em relação aos reagentes preferidos mencionados antes. Por exemplo, pode substituir-se o ácido 5-hidroxi-iso-ftálico por sais do ácido 5-hidroxi-isoftãlico tais como 5-hidroxi-isoftalato de dissódio ou 5-hidroxi-isoftalato de trissódio. De maneira semelhante, o imidazol pode ser substituído por outros compostos que contenham hetero-átomos capazes de complexar o fosgénio. Os exemplos desses catalisado res incluem - mas não se limitam a - piridina, N,N-dimetil-for mamida (DMF), Ν,Ν-dimetil-acetamida (DMAC) e semelhantes. De maneira análoga, podem empregar-se dissolventes tais como dio xano e cloreto de metileno, desde que o dissolvente seja razoavelmente não reactivo como os reagentes e os produtos da reacção. 0 CFIC é o mais preferido para reagir com o substrato tratado com diamina para efectuar a polimerização do poliami-dauretano. No entanto, o CFIC pode ser substituído por análo gos, tais como brometo de 5-bromoformiloxi-isoftaloílo. 0 CFIC pode ser substituído por isómeros posicionais de CFIC , como cloreto de 4-cloroformiloxi-isoftaloílo. Também podem empregar-se análogos alifáticos, tais como cloreto de 5-cloro formiloxi-ciclo-hexano-l,3-dicarbonilo. 0 halogeneto de aci-lo substituído por halogeno-formiloxi pode também ser emprega do em combinação com o halogeneto de diacilo para efectuar a -7 polimerização com uma diamina de modo a obter-se um poliami-dauretano; o cloreto de isoftalollo ê um exemplo de um halo-geneto de diacilo.
Geralmente, as membranas de acordo com a presente invenção podem ser fabricadas vazando em primeiro lugar uma camada de substrato apropriado para a membrana sobre uma membra na de suporte. As camadas de substrato apropriadas foram extensamente descritas na técnica. Os materiais de substrato ilustrativos incluem materiais poliméricos orgânicos tais como poli-sulfona, poliéter-sulfona, cloreto de polivinilo, co-polímero de estireno/acrilonitrilo, politereftalato de butile no, ésteres de celulose e outros polímeros, que se podem preparar com um elevado grau de porosidade e com uma distribuição de tamanho de poros controlada. Estes materiais são geralmente vazados sobre o material de suporte de tecido não ur dido ou de tecido urdido, geralmente de poliister ou polipropi leno. Como material de suporte, podem também empregar-se mate riais orgânicos e inorgânicos porosos. Os exemplos de materiais de suporte incluem - mas não se limitam a - nylon, celulose, vidro poroso, material cerâmico, metais sinterizados e semelhantes. Estes materiais de suporte podem ter a forma de chapas planas, tubos ocos, fibras ocas e semelhantes, para pro porcionarem, por exemplo, membranas com a forma de fibras. A preparação de substratos poliméricos microporosos é bem conhecida na técnica. A preparação de poli-sulfona micro porosa, que é o substrato preferido, inclui tipicamente o vazamento de uma solução de 15 a 20% de poli-sulfona em dimetil--formamida (DMF) num membro de suporte, seguida de imersão rea lizada imediatamente do material vazado em água, para originar película de poli-sulfona microporosa. 0 lado da película de poli-sulfona exposto ao ar durante o vazamento é designado a "face" que contém poros muito pequenos, na sua maior parte com um diâmetro inferior a 200 angstroms. A "parte posterior' da película em contacto com o membro de suporte tem poros mui to grosseiros.
Depois do vazamento, o substrato de poli-sulfona poroso é tratado com uma amina polifuncional aquosa, preferivelmente uma amina aromática polifuncional. Para tratar o substrato, utiliza-se vantajosamente m-fenilenodiamina (MPD) aquosa. No entanto, também podem empregar-se outras aminas aromáticas com suficiente solubilidade em água para efectuar a polimerização interfacial com halogenetos de acilo substi tuídos por halogeno-formiloxi. Os exemplos de diaminas incluem - mas não se limitam a p-fenilenodiamina, piperazina, m-xililenodiamina e semelhantes. O substrato impregnado com amina é então exposto ao halogeneto de acilo substituído por halogeno-formiloxi.
Nos exemplos ilustrativos seguintes, o substrato de poli-sulfona microporoso é exposto a uma solução aquosa de m-fenilenodiamina (MPD) com a concentração percentual em pe-so/volume (p/v) indicada, a uma temperatura de 20°C durante dois a cinco minutos. Vantajosamente, emprega-se 0,5 a 3,0% em peso de MPD aquosa e, mais vantajosamente, 1 a 2% em peso de MPD aquosa. Depois da exposição, retira-se o substrato da solução de MPD, esgota-se e o excesso de solução de MPD é retirado do substrato com um rolo de borracha. O substrato de poli-sulfona tratado com MPD ê então exposto a uma solução de um dissolvente imiscível com água que contém um halogeneto de acilo substituído por halogeno-formiloxi, preferivelmente uma solução de CFIC, em condições que originam a polimerização da membrana de poliamida-uretano. De dissolventes apropriados para o halogeneto de acilo substituído por halogeno-formiloxi são dissolventes que não afectam prejudicialmente o substrato. Os exemplos de dissolventes incluem - mas não se limitam a - (C5-Cg)-n-alcanos, (C4-Cg)-fluoroalcanos, (C5-Cg)-cloro-fluoroalcanos, (C.-“C0) -ciclo-alcanos, (0,,-0^) -clorofluoroal- Ο Ο Δ 0 canos, (C4-Cg)-ciclofluoroalcanos e Freon TF (1,1,2-tricloro fluoroetano). Mais preferivelmente, utiliza-se o Freon TF como dissolvente para a solução de CFIC. A concentração de CFIC na solução que é necessária para efectuar a polimerização interfacial do poliamidauretano sob o substrato tratado com diamina pode variar dependendo do dissolvente especifico, do substrato e semelhantes e pode ser determinada experimentalmente. No entanto, geralmente, podem empregar-se concentrações de CFIC compreendidas entre 0,03 e 5%, preferivelmente entre 0,05 e 0,20%.
Depois da formação da camada de membrana de poliamida uretano, a membrana resultante é retirada da solução de CFIC e esgotada até secar durante cinco a cento e vinte segundos, preferivelmente durante sessenta a cento e vinte segundos , e mais preferivelmente durante cento e vinte segundos. A mem brana é em seguida tratada para extrair as impurezas, tais co mo CFIC residual, diamina residual, subprodutos das reacções e semelhantes. Isto realiza-se tratando sucessivamente a membrana com água e com alcanol aquoso. Por conseguinte, ne£5 te tratamento, lava-se a membrana com água corrente provenien te da rede de distribuição a temperaturas compreendidas entre -10- -10-
20 e 60°C, preferivelmente entre 40 e 60°C e mais preferível mente ainda entre 50 e 55°C, durante cinco a trinta minutos, preferivelmente entre dez e vinte minutos e mais preferivel^ mente ainda durante dez minutos, e em seguida com um C^-C^--alcanol inferior aquoso, tal como metanol, etanol, isopro-panol, preferivelmente etanol. A solução aquosa de etanol empregada pode conter entre 5 e 25% de etanol, preferivelmen te entre 10 e 15% de etanol, mais preferivelmente 15% de eta nol, sendo a parte restante constituída por água. 0 etanol aquoso encontra-se a 20 a 60°C, preferivelmente a 40 a 60°C e mais preferivelmente a 50 a 60°C. A membrana é lavada com alcanol aquoso durante cinco a vinte minutos, preferivelmente durante dez a vinte minutos, mais preferivelmente ainda duran te dez minutos. A membrana ê então lavada com água para remo ver o etanol. A membrana é em seguida armazenada no estado húmido até se ensaiar a permeabilidade e o caudal. Como variante , a membrana pode ser impregnada com um agente molhante, tal como glicerina, para se conseguir a armazenagem em seco e a subsequente remolhagem.
As membranas de acordo com a presente invenção podem ter uma grande variedade de configurações e podem ser montadas numa grande variedade de dispositivos. Preferivelmente, as membranas têm a forma de películas e de fibras. Por exem pio, podem utilizar-se chapas planas de membrana em dispositivos ou com a forma de chapa ou com a forma de estrutura ou de espiral. As membranas de fibras tubulares e ocas podem ser montadas em feixes geralmente paralelos em dispositivos com chapas de tubos nas extremidades opostas das membranas. 0 cau dal radial, axial ou ao longo do furo pode ser utilizado nos dispositivos de fibras ocas.
As membranas de poliamidauretano resultantes num subjj trato polimêrico tal como de poli-sulfona são avaliadas relativamente à rejeição do sal e ao caudal submetendo as membranas a uma alimentação de solução aquosa de NaCl 0,26-0,28%, a pH 6,8 e a 25 - 30° C, numa célula de permeabilidade de cau dal cruzado. Membranas que medem 47 milímetros de diâmetro são colocadas na célula e expostas a 0,75 1/minuto da solução aquosa de NaCl. As membranas são expostas a uma pressão de alimentação igual a 29,4 quilogramas por centímetro quadrado relativos (420 psig) durante pelo menos catorze horas, depois do que se baixa a pressão de alimentação para 15,75 quilogramas por centímetro quadrado relativas (225 psig) e se determi nam as propriedades de permeabilidade. O comportamento da membrana é caracterizado em termos de percentagem do sal NaCl rejeitado (R), permeabilidade (kw) e produtividade do líquido permeado. A percentagem de sal rejeitado é definida pela expressão R = (1 - (C /Cf)) * 100% na qual os símbolos C e C£ representam as concentrações de NaCl no líquido permeado e na alimentação, respectivamente . A concentração de NaCl no líquido permeado e na alimentação podem determinar-se condutimetricamente com uma célula de con dutividade Beckman Gl (constante da célula igual a 1,0) e num medidor de condutibilidade YSI modelo 34. -12- -12-
A permeabilidade (Kw), definida como caudal/pressão efectiva, em que o caudal é o caudal de água através da mem brana e a pressão efectiva é igual à pressão de alimentação menos e a pressão osmótica oposta. 0 caudal é expresso em termos de produtividade de líquido permeado, isto é, em termos de galões de permeado/pê quadrado de área da membrana/dia (GFD) a 25°C e 15,75 quilogramas por centímetro quadrado rela tivos (225 psig). Correspondentemente, a permeabilidade é expresa em termos de metro/segundo/teraPascal (m/s/Tpa). Os valores da permeabilidade, rejeição de sal e produtividade das membranas são referidos mais adiante. A conversão, expressa como volume de permeado por unidade de tempo dividido pelo vo lume de alimentação por unidade de tempo, é tipicamente inferior a 2%.
As membranas de acordo com a.presen te invenção podem ser facilmente fabricadas de maneira a adaptarem-se a aplicações específicas, tais como remoção de sal da água potável, procejs sarnento de leite e semelhantes, variando, por exemplo, a concentração do halogeneto de acilo substituído por halogeno-for miloxi empregado para tratar o substrato tratado com diamina.
De acordo com isto, podem formar-se camadas de poliamidaureta no que são apropriadas para conseguir rejeições de sal desde cerca de 90 até mais do que 99%.
Sem qualquer posterior elaboração, supõe-se que qualquer especialista na matéria, utilizando a descrição anterior, consiga utilizar a presente invenção na sua extensão mais vas ta. As seguintes formas de realização específicas preferidas são, portanto, consideradas como meramente ilustrativas e não limitativas da parte restante da memória descritiva de qualquer maneira que seja. Nos Exemplos seguintes, todas as tem- -13^ -13^ a menos que se indd. e percentagens são peraturas são expressas em graus Celsius; que de maneira diferente, todas as partes expressas em peso.
EXEMPLOS
Exemplos 1 a 10
Prepara-se um substrato poli-sulfona microporoso vazando uma solução a 16% de poliéter-sulfona UDEL-P3500 da fir ma Union Carbide Corp., em Ν,Ν-dimetil-formamida (DMF) conten do 0,3% de água num suporte de tecido para velas de poliéster. A solução é vazada com uma folga de lâmina igual a cerca de 0,14 mm (5,5 milésimos de polegada). O tecido para velas que con_ tém a solução de poliéster-sulfona vazada é mergulhada num banho de água dentro do intervalo de dois segundos de vazamento para originar o substrato de poli-sulfona microporoso. O substrato é lavado com água para eliminar o dissolvente de N,N-dime-til-formamida e é armazenado em húmido até à utilização. O substrato de poli-sulfona microporoso é mergulhado numa solução aquosa de metafenileno-diamina (MPD) com a concentração indicada durante cinco minutos. Retira-se o substrato, escorre-se durante um curto intervalo de tempo e trata-se com um rolo de borracha para retirar as gotícuias superficiais de excesso MPD. O substrato impregnado com MPD é em seguida mergulhado numa solução de cloreto de 5-clorofor-miloxi-isoftaloxlo (CFIC) no dissolvente Freon TF (1,1,2-tri cloro-trifluoroetano) com as concentrações indicadas, durante vinte a quarenta segundos, para formar uma membrana de po
liamidauretano. A membrana é retirada da solução de CFIC e escorre-se durante dois minutos. A membrana é em seguida tratada sucessivamente durante 10 minutos com água corrente quente da rede de distribuição (55°C) e, em seguida, é agitada em solução aquosa de etanol a 15% (50 a 60°C), durante dez minutos. A membrana é armazenada em água que contêm 0,1% de bicarbonato de sódio atê à realização do ensaio de permeabilidade e de cau dal. 0 comportamento das membranas formadas com CFIC no diss solvente está indicado no Quadro 1 seguinte:
Quadro 1
Concentra Concentra
Exem ção de MPD ção de CFIC % de rejei PermeabjÍ Produtivi pio (%) (%) ção NaCL 1idade Kw (m/s/TPa) dade (gfd a 225 1 1,0 0,05 99,29 5,48 15,4 2 2,0 0,05 99,20 3,96 11,5 3 1,0 0,10 99,47 4,18 11,9 4 1,2 0,10 99,44 2,85 8,1 5 1,5 0,10 99,51 3,47 9,8 6 1,8 0,10 99,31 2,73 7,8 7 2,0 0,10 98,95 3,98 11,3 8 1,0 0,15 99,76 2,92 8,2 9 1,5 0,15 99,74 3,31 9,3 10 2,0 0,15 99,47 3,19 9,1 0 efeito do pH de alimentação sobre a rejeição de NaCl ê determinado para as membranas dos Exemplos 4 e 5 ajustando o pH da solução de 0,27% de NaCl de alimentação com HCl e com NaOH. Os resultados estão indicados no Quadro 2. -15-
Quadro pH 6,8 pH 3,5 % de re % de re- Exem Membra jeição de reição de pio NQ brana NQ ' NaCl NaCl 11 4 99,34 00 uo O 12 5 99,64 91,89 pH 4,0 pH 4,9 pH 6,8 % de re- % de re- % de rejeição de jeição de jeição de NaCl NaCl NaCl 95,18 99,17 95,24 99,34 99,70
Os Exemplos 13 a 16 indicados no Quadro 3 ilustram o comportamento de membranas produzidas tratando um suporte tratado com MPD com uma solução de CFIC com a concentração indica da, que inclui a concentração indicada de uma mistura a 70 : 30 de cloreto de isoftaloílo e cloreto de tereftaloilo (I/T), nas condições dos Exemplos 1 a 10.
Quadro 3
Concen Concen Concen % de re-
Perireabi
Produtivi
Exem Lo NQ tração de MPD % tração de CFIC % tração de I/T % jeição % NaCl lidade Kw (m/s/TPa) dade (gfd a 225 13 1,0 0,05 0,10 98,53 3,5 10,0 14 1,0 0,15 0,10 99,64 3,0 8,5 15 2,0 0,05 0,10 98,70 3,0 8,5 16 2,0 0,15 0,10 99,77 3,2 9,0 Os Exemplos 17 e 18 ilustram a surpreendente capacida- de das membranas de acordo com a presente invenção para remover impurezas de sílica de uma água de alimentação. Os resultados indicados no Quadro 4 referem-se à rejeição de sílica dissolvi -16- <r da conseguida com as membranas dos Exemplos 1 e 16. A rejeição * de sílica ê determinada adicionando 130 ppm de meta-silicato de sódio nona-hidratado a uma alimentação aquosa contendo 0,27% de NaCl, para se obter 27 ppm de sílica dissolvida expressa co mo Si02· A rejeição da sílica é determinada a 15,75 kg/cm relativos (225 psig), como se descreveu acima relativamente à rejeição de NaCl. A concentração de sílica na alimentação e no permeado é determinada pelo Método B da ASTM D 859. A percentagem de rejeição de sílica ê indicada no Quadro seguinte.
Quadro 4
Exemplo Número Membrana do Exemplo % de Rejeição de Sílica 17 1 99,89 18 16 99,53
Com base na descrição anterior, qualquer especialista na matéria poderá facilmente certificar-se das caracterís; ticas essenciais da presente invenção e, sem afastamento do seu espírito e do seu âmbito, pode introduzir várias altera ções e modificações na invenção, para a adptar a várias utilj. zações e condições.
Claims (35)
1
REIVINDICAÇÕES 1.- Processo para a preparação de membranas de osmose inversa de poliamidauretano que possuem um maior caudal de rejeição de soluto e de solvente, caracterizado pelo facto de compreender: vazar uma solução do polímero sobre um suporte para se obter um substrato polimérico microporoso; tratar o referido substrato com uma amina polifuncio nal de maneira a obter-se um substrato impregnado; e tratar o mencionado substrato impregnado com uma so- 2
lução de halogeneto de acilo substituído por halogenoforxniloxi de modo a obter-se uma membrana de osmose inversa com uma camada de separação de poliamidauretano que permite caudais maiores de rejeição de soluto e de solvente.
2.- Processo de acordo com a reivindicação 1, ca-racterizado pelo facto de o citado suporte ser escolhido de entre vidro poroso, metal sinterizado, material cerâmico e políme ros orgânicos.
3.- Processo de acordo cora a reivindicação 2, ca-racterizado pelo facto de os referidos polímeros orgânicos serem escolhidos do grupo formado por poliolefinas, poliêsteres e poliamidas.
4. - Processo de acordo com a reivindicação 1, ca-racterizado pelo facto de a mencionada amina polifuncional ser escolhida do grupo formado por m-fenilenodiamina, p-fenilenodia-mina, piperazina, m-xililenodiamina ou as suas misturas.
5. - Processo de acordo com a reivindicação 4, ca-racterizado pelo facto de o citado halogeneto de acilo substituído por halogenoformiloxi ser escolhido do grupo constituído por dibrometo de 5-bromoformiloxi-ftaloílo, cloreto de 4-cloroformiloxi-isoftaloílo, cloreto de 2-cloroformiloxi- -isoftaloílo..e cloreto de 5-cloroformiloxi-isoftaloílo.
6.- Processo de acordo com a reivindicação 4, carac terizado pelo facto de a referida amina polifuncional ser m-feni lenodiamina.
7,- Processo de acordo com a reivindicação 6, carac terizado pelo facto de o mencionado halogeneto de acilo substituído por halogenoformiloxi ser cloreto de 5-cloroformiloxi--isoftaloílo.
8. - Processo de acordo com a reivindicação 5, carac terizado pelo facto de o citado halogeneto de acilo substituído por halogenoformiloxi ser empregado em combinação com cloreto de isoftaloílo, cloreto de tereftaloílo ou uma sua mistura.
9. - Processo de acordo com a reivindicação 8, carac terizado pelo facto de o referido halogeneto de acilo substituído por halogenoformiloxi ser cloreto de 5-cloroformiloxi--isoftaloílo·.
10.- Processo de acordo com a reivindicação 1, carac terizado pelo facto de o mencionado poliamidauretano possuir a seguinte fórmula geral 4
Ο 0.. OH 0 0,0 II II Ml n I II [{CO - x 4C4*2) 4NH-Y-NH4-3] [X 4C±2 (NH-Y-NH4-2] [4C0 - X - C44NH-Y-NH) 2] na qual o síitjbolo X representa um grupo orgânico triva-lente; e o símbolo Y representa um grupo orgânico bivalen te.
11.- Processo de acordo com a reivindicação 7, ca-racterizado pelo facto de o citado substrato polimérico ser polissulfona.
12. - Processo de acordo com a reivindicação 5, ca-racterizado pelo facto de a referida solução de halogeneto de acilo substituído por halogenoformiloxi incluir um dissolvente escolhido do grupo formado por 1,1,2-triclorotrifluoroetano, n-alcanos e cicloalcanos.
13. - Processo de acordo com a reivindicação 12, ca-racterizado pelo facto de o mencionado dissolvente ser 1,1,2-triclorotrifluoroetano.
14. - Processo de acordo com a reivindicação 10, ca-racterizado pelo facto de o citado símbolo X ser escolhido do grupo formado por ciclo-hexano tri-substituído, benzeno, tri- 5
-substituído, naftaleno tri-substituído, ciclopentanto tri-subs-tituído, ciclo-heptano tri-substituído.
15.- Processo de acordo com a reivindicação 14, ca-racterizado pelo facto de o referido símbolo Y ser escolhido do grupo formado por m-fenilenodiamina, p-fenilenodiamina e pipera-zina.
16. - Processo de acordo com a reivindicação 10, ca-racterizado pelo facto de o mencionado símbolo X representar ben zeno tri-substituído e o citado símbolo Y ser m-fenilenodiamina.
17. - Membrana de osmose inversa que possui uma maior rejeição de sal, caudal e produtividade, caracterizada pelo facto de compreender uma camada de separação se poliamidanreta no sobre um substrato polimérico.
18. - Membrana de osmose inversa de acordo com a rei vindicação 17, caracterizada pelo facto de o referido poliamidau retano ter a seguinte fórmula geral COOH QO OH 0 0 I 0 I ii i ii li I ii [(C0 - X 4C42)4NH-Y-NHf,][X 4C42 (NH-Y-NH+2 H (CO - X - Cf (NH-Y-NH) 2] na qual o símbolo X representa um grupo orgânico trivalente; e o símbolo Y representa um grupo orgânico bivalente. 6
19. - Membrana de osmose inversa de acordo com a rei vindicação 18, caracterizada pelo facto de o mencionado substrato ser polissulfona.
20. - Membrana de osmose inversa de acordo com a reivindicação 19, caracterizada pelo facto de ter uma rejeição de sal pelo menos igual a cerca de 90 por cento.
21. - Membrana de osmose inversa de acordo com a rei vindicação 18, caracterizada pelo facto de ter uma rejeição de sal igual a pelo menos cerca de 99 por cento.
22. - Membrana de osmose inversa de acordo com a rei vindicação 17, caracterizada pelo facto de compreender ainda um substrato polimérico em contacto com um órgão de suporte escolhi, do do grupo formado por vidro poroso, metal sinterizado, material cerâmico e polímero orgânico.
23. - Membrana de osmose inversa de acordo com a rei vindicação 22, caracterizada pelo facto de o referido polímero orgânico ser poliéster.
24. - Membrana de osmose inversa de acordo com a rei vindicação 17, caracterizada pelo facto de o poliamidauretano ter a forma de uma fibra. 7
'25.- Membrana de osmose inversa de acordo com a rei vindicação 18/ caracterizada pelo facto de o mencionado símbolo X representar um substituinte escolhido do grupo formado por ci-clo-hexano tri-substituídO/ benzeno tri-substituído, naftaleno tri-substituído, ciclopentano tri-substituído e ciclo-heptano tri-substituído.
26. - Membrana de osmose inversa de acordo com a re_i vindicação 25, caracterizada pelo facto de o citado símbolo Y re presentar um substituinte escolhido do grupo formado por m-feni-lenodiamina, p-fenilenodiamina e piperazina.
27. - Membrana de osmose inversa de acordo com a rei vindicação 18, caracterizada pelo facto de o símbolo X representar benzeno tri-substituído e o símbolo Y representar n-fenile-nodiamina.
28. - Processo para a dessalinização de água salgada por osmose inversa, caracterizado pelo facto de se fazer contactar a água salgada sob pressão com uma membrana de osmose inversa, utilizando-se como membrana de osmose inversa uma membrana de osmose inversa de acordo com a reivindicação 17.
29. - Processo para a remoção de impurezas de um liquido escolhido do grupo do leite e dos sumos de fruta por osmo-
se inversa, caracterizado pelo facto de se fazer contactar o referido liquido sob pressão com uma membrana de osmose inversa, uti lizando-se como membrana de osmose inversa uma membrana de osmose inversa de acordo com a reivindicação 17.
30. - Processo para a preparação de cloreto de isof-taloílo substituído por cloroformiloxi, caracterizado pelo facto de se formar uma mistura constituída por ácido isoftálico substi tuído por hidroxi, catalisador, fosgénio e dissolvente; de se aquecer a mencionada mistura num vaso resistente a pressão sob a pressão autogénica; de se tratar a citada mistura para remover o referido dissolvente; e de se destilar a mencionada mistura para se obter o citado clore to de isoftaloílo substituído por cloroformiloxi.
31. - Processo de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo facto de o referido cloreto de isoftaloílo subss tituído por cloroformiloxi ser escolhido do grupo que consiste em cloreto de 4-cloroformiloxi-isoftaloílo; cloreto de 2-cloroformiloxi-isoftaloílo; e cloreto de 5-cloroformiloxi-isoftaloílo.
32.- Processo de acordo com a reivindicação 30, ca- 9
racterizado pelo facto de o mencionado ácido isoftálico substituí do por hidroxi ser ácido 5-hidroxi-isoftálico.
33.- racterizado pelo Processo de acordo com a reivindicação 32, ca-facto de o citado catalisador ser imidazol.
34,- Processo de acordo com a reivindicação 33, ca-racterizado pelo facto de o referido dissolvente ser benzeno cio rado.
35.- Processo de acordo com a reivindicação 34, ca-racterizado pelo facto de o mencionado cloreto de isoftaloílo substituído por cloroformiloxi ser cloreto de 5-cloroformiloxi--isoftaloílo. O Agente Oficial da Pfqpjiedade Industrial / 10 RESUMO "PROCESSO PARA A PREPARAÇÃO DE MEMBRANAS DE OSMOSE INVERSA DE PO- LIAMIDAURETANO" A presente invenção refere-se a uma membrana de osmo se inversa que possui propriedades de rejeição de soluto e de permeação surpreendentemente aperfeiçoadas. A membrana inclui uma camada de separação de um poliamidauretano formado in situ por reacção de um halogeneto de acilo substituído por haloge-noformiloxi com um substrato tratado por diamina. O processo para a preparação da membrana de osmose inversa é caracterizado pelo facto de compreender: vazar uma solução do polímero sobre um suporte para se obter um substrato polimérico microporoso; tratar o referido substrato com uma amina polifun-cional de maneira a obter-se um substrato impregnado; e tratar o mencionado substrato impregnado com uma solução de halogeneto de acilo substituído por halogenoformiloxi de modo a obter-se uma membrana de osmose inversa com uma camada de sepa- 11
ração de poliamidauretano que permite caudais maiores de rejeição de soluto e de solvente. <j Agente Oficial da Propriedade Industrial aí
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