RU2440181C2 - Porous membrane from vinylidene fluoride resin and method of its production - Google Patents

Porous membrane from vinylidene fluoride resin and method of its production Download PDF

Info

Publication number
RU2440181C2
RU2440181C2 RU2009107005/05A RU2009107005A RU2440181C2 RU 2440181 C2 RU2440181 C2 RU 2440181C2 RU 2009107005/05 A RU2009107005/05 A RU 2009107005/05A RU 2009107005 A RU2009107005 A RU 2009107005A RU 2440181 C2 RU2440181 C2 RU 2440181C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
porous membrane
solvent
membrane
vinylidene fluoride
fluoride resin
Prior art date
Application number
RU2009107005/05A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009107005A (en
Inventor
Арата ИСИОДОРИ (JP)
Арата ИСИОДОРИ
Кенсаку КОМАЦУ (JP)
Кенсаку КОМАЦУ
Койи ЯМАДА (JP)
Койи ЯМАДА
Original Assignee
Курарэй Ко., Лтд.
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 Курарэй Ко., Лтд. filed Critical Курарэй Ко., Лтд.
Publication of RU2009107005A publication Critical patent/RU2009107005A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2440181C2 publication Critical patent/RU2440181C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to porous membrane intended for water treatment and to method of its production. Porous membrane made from vinylidene fluoride resin with limit of particles passage of at least 0.2 mcm comprises opposed first and second surfaces. Note here that first surface has micro pores of round or oval shape with mean relation between larger axis and smaller axis varying from 1:1 to 5:1, while second surface has slot-shaped micro pores with mean relation between larger axis and smaller axis making at least 5:1. Method of producing porous membrane comprises cooling of initial solution containing vinylidene fluoride resin, solvent, inorganic particles and agent provoking aggregation wherein inorganic particles and agent feature affinity while solvent and agent are immiscible or feature the maximum critical temperature of dissolution for inducing phase separation with subsequent hardening, and extraction of porous membrane before complete removal of solvent, inorganic particles and agent.
EFFECT: higher permeability, fractionation properties, physical and chemical strength.
11 cl, 6 dwg, 4 tbl, 6 ex

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

Настоящее изобретение относится к пористой мембране, изготовленной из винилиденфторидной смолы, обладающей высокой фракционирующей способностью, проницаемостью и подходящей для применения в области обработки воды, такой как, например, водоочистка, получение питьевой воды, получение воды для промышленного потребления, очистка сточных вод, в пищевой промышленности, в заряженных мембранах и топливных элементах, а также к способу изготовления такой пористой мембраны, который является лучшим с точки зрения управляемости производством, себестоимости и параметров порообразования.The present invention relates to a porous membrane made of vinylidene fluoride resin having a high fractionating ability, permeability and suitable for use in the field of water treatment, such as, for example, water treatment, drinking water, water for industrial use, wastewater treatment, food industry, in charged membranes and fuel cells, as well as to a method of manufacturing such a porous membrane, which is the best from the point of view of controllability of production, estoimosti and pore formation parameters.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION

В последние годы ощутимо развивается технология разделительных средств, использующих пористую мембрану, обладающую избирательной проницаемостью. Такую разделительную технологию на практике используют как последовательность очищающих систем, включающую в себя разделение, очистку и стерилизацию, например, в области производства питьевой воды, особо чистой воды и лекарственных препаратов, а также при удалении микроорганизмов и конечной обработке готовых продуктов. В этих областях применения рафинирование (высокая степень очистки) воды, а также повышение безопасности и увеличение точности должны быть на высоком уровне, а потому использование пористых мембран является широко распространенным. С учетом подобных ситуаций обязательные характеристики пористой мембраны усложняются. Считается, что среди этих характеристик мембраны наиболее важными являются проницаемость и фракционирующая способность. Что касается проницаемости и фракционирующей способности, они должны быть сбалансированы относительно друг друга таким образом, чтобы можно было удалять частицы, мелкие настолько, насколько это возможно, при высокой скорости потока пермеата чистой воды, для достижения чего большое значение имеют непрерывность пор и структура поверхности мембраны.In recent years, the technology of release agents using a porous membrane with selective permeability has been noticeably developing. Such separation technology is used in practice as a sequence of cleaning systems, including separation, cleaning and sterilization, for example, in the production of drinking water, highly pure water and medicines, as well as in the removal of microorganisms and the final processing of finished products. In these applications, the refining (high degree of purification) of water, as well as improving safety and increasing accuracy should be at a high level, and therefore the use of porous membranes is widespread. Given such situations, the mandatory characteristics of the porous membrane are complicated. Among these membrane characteristics, it is believed that the most important are permeability and fractionation ability. With regard to permeability and fractionation ability, they must be balanced relative to each other so that particles as small as possible can be removed at high flow rates of pure water permeate, to which pore continuity and membrane surface structure are of great importance. .

Для того чтобы стерилизовать пермеат и предотвратить биообрастание мембраны, в зону мембранного модуля при очистке воды добавляют дезинфицирующее средство, такое как, например, гипохлорит натрия, и/или саму мембрану промывают кислотой, щелочью, хлором либо поверхностно-активным агентом, вследствие чего необходимо, чтобы пористая мембрана обладала химической устойчивостью. Поскольку патогенные организмы, устойчивые к действию хлора, такие как, например, криптослоридия, происходящая из экскрементов и урины домашнего скота, невозможно в достаточной степени удалить на водофильтровальной установке, и, вследствие этого, начиная с 1990 г., выявляются сложности, связанные с наличием примесей патогенных организмов в обработанной воде, при получении водопроводной воды возникают требования к тому, что пористая мембрана должна обладать достаточными разделительными или фракционирующими характеристиками, эффективными для того, чтобы препятствовать примешиванию неочищенной воды к очищенной воде, и, кроме того, должна обладать высокой физической прочностью, достаточной для того, чтобы не допустить разрыва нитей.In order to sterilize permeate and prevent membrane biofouling, a disinfectant, such as, for example, sodium hypochlorite, is added to the membrane module zone during water treatment, and / or the membrane itself is washed with an acid, alkali, chlorine or surface-active agent, as a result of which, so that the porous membrane is chemically resistant. Since chlorine-resistant pathogens, such as, for example, cryptosloridia originating from excrement and urine from livestock, cannot be sufficiently removed in a water-filtering plant, and, as a result, since 1990, difficulties associated with the presence of impurities of pathogenic organisms in the treated water, upon receipt of tap water there are requirements for the porous membrane to have sufficient separation or fractionation characteristics, effective in order to prevent admixture of the unpurified water to the purified water, and, in addition, it should have a high physical strength sufficient to prevent rupture of the filaments.

Как отмечалось выше, к важным характеристикам, которыми должна обладать пористая мембрана, относятся точность разделения или фракционирования, проницаемость, механическая прочность и химическая устойчивость. В соответствии с этим недавно было предложено усовершенствовать пористую мембрану за счет использования поливинилиденфторида. Пористая мембрана, в которой используется винилиденфторидная смола, не только обладает превосходной прочностью, растяжимостью и химической устойчивостью, но, кроме того, устойчива по отношению к окислителю и может, таким образом, применяться при высококачественной обработке воды с использованием озона, что в последнее время приобрело общественный интерес.As noted above, important characteristics that a porous membrane must have include separation or fractionation accuracy, permeability, mechanical strength, and chemical resistance. Accordingly, it has recently been proposed to improve the porous membrane by using polyvinylidene fluoride. The porous membrane, which uses vinylidene fluoride resin, not only has excellent strength, extensibility and chemical resistance, but also is resistant to oxidizing agents and can, therefore, be used in high-quality water treatment using ozone, which has recently acquired public interest.

Как упоминалось выше, механическая прочность пористой мембраны и ее химическая прочность, представляющая собой химическую устойчивость, преимущественно связаны с характеристиками материала, использованного для изготовления пористой мембраны, а проницаемость и фракционирующая способность пористой мембраны зависят от способа изготовления такой пористой мембраны.As mentioned above, the mechanical strength of the porous membrane and its chemical strength, which is chemical resistance, are mainly related to the characteristics of the material used to make the porous membrane, and the permeability and fractionation ability of the porous membrane depend on the method of manufacturing such a porous membrane.

В качестве способа изготовления половолоконной мембраны, позволяющей получать высокую скорость потока пермеата чистой воды, можно назвать способ вытягивания пор. Этот способ характеризуется тем, что материал для изготовления мембраны отжигают и вытягивают в определенных условиях, в результате чего может быть получена половолоконная мембрана с множеством образованных в ней щелевидных микропор, ограниченных при помощи микрофибрилл и узлов, образованных многослойными пластинками (см., например, патентный документ 1, приведенный ниже). Однако половолоконная мембрана, изготовленная в соответствии со способом, указанным выше, влечет за собой проблему, заключающуюся в том, что поскольку в результате вытягивания волокна ориентированы в направлении волокон, прочность по окружности обычно в значительной степени уменьшается. В частности, поскольку прочность имеет тенденцию к уменьшению по мере увеличения размера пор, при помощи указанного выше способа будет сложно изготовить половолоконную мембрану, обладающую приемлемой на практике прочностью. Кроме того, хотя скорость подачи чистой воды является высокой, размер пор имеет значительный разброс, а образующиеся при этом поры имеют щелевидную форму, проблемой является то, что вещества вытянутой формы обычно легко пропускаются, что приводит к снижению точности разделения или фильтрации.As a method of manufacturing a hollow fiber membrane, which allows to obtain a high flow rate of pure water permeate, we can call a method of drawing pores. This method is characterized by the fact that the material for the manufacture of the membrane is annealed and stretched under certain conditions, as a result of which a hollow fiber membrane can be obtained with many slit-shaped micropores formed in it, limited by microfibrils and nodes formed by multilayer plates (see, for example, patent document 1 below). However, a hollow fiber membrane made in accordance with the method described above entails the problem that since the fibers are oriented in the direction of the fibers as a result of the drawing, the circumferential strength is usually significantly reduced. In particular, since the strength tends to decrease with increasing pore size, it will be difficult to make a hollow fiber membrane with practical strength using the above method. In addition, although the flow rate of pure water is high, the pore size has a significant dispersion, and the pores formed in this case have a slit-like shape, the problem is that elongated substances are usually easily passed, which leads to a decrease in the accuracy of separation or filtration.

В качестве способа изготовления разделительной мембраны с хорошими проницаемостью и фракционирующей способностью широко известен пример использования фазового разделения. Способ изготовления мембраны, при котором используется такое фазовое разделение, может быть в общих чертах подразделен на индуцированное нерастворителем разделение фаз и термоиндуцированное фазовое разделение.As a method of manufacturing a separation membrane with good permeability and fractionating ability, an example of the use of phase separation is widely known. A method of manufacturing a membrane using such phase separation can be broadly subdivided into non-solvent-induced phase separation and thermally induced phase separation.

В случае индуцированного нерастворителем фазового разделения гомогенный полимерный раствор, содержащий полимер и растворитель, смешанные вместе, приводит к разделению фаз в результате изменения концентрации, вызванного поступлением нерастворителя и испарением растворителя в окружающую атмосферу. В качестве способа изготовления разделительной мембраны с использованием такого индуцированного нерастворителем разделения фаз известен способ, согласно которому после растворения полисульфоновой смолы в растворителе, таком как, например, N,N-диметилацетамид или ему подобное, в коагуляционной ванне инициируют индуцированное нерастворителем разделение фаз с образованием посредством этого разделительной мембраны (см., например, патентный документ 2, приведенный ниже). Однако способ индуцированного нерастворителем разделения фаз обычно сталкивается с проблемами, связанными с физическими свойствами мембраны, возможностью управления процессом и стоимостью, поскольку сложно регулировать разделение фаз внутри нерастворителя, стоимость изготовления является высокой из-за необходимости использования нерастворителя, а также имеется тенденция к образованию макропустот.In the case of non-solvent phase separation induced, a homogeneous polymer solution containing the polymer and the solvent mixed together results in phase separation due to a change in concentration caused by the entry of the non-solvent and evaporation of the solvent into the surrounding atmosphere. As a method for manufacturing a separation membrane using such a non-solvent phase separation, a method is known according to which, after dissolving the polysulfone resin in a solvent such as, for example, N, N-dimethylacetamide or the like, a non-solvent phase separation is initiated in a coagulation bath to form by this separation membrane (see, for example, patent document 2 below). However, the method of non-solvent phase separation usually encounters problems associated with the physical properties of the membrane, the ability to control the process and cost, since it is difficult to control the phase separation inside the non-solvent, the manufacturing cost is high due to the need to use a non-solvent, and there is a tendency to the formation of macro voids.

В то же время термоиндуцированное разделение фаз, как правило, включает следующие стадии:At the same time, thermally induced phase separation, as a rule, includes the following stages:

(1) смесь полимера и растворителя, имеющего высокую точку кипения, плавят при высокой температуре;(1) a mixture of a polymer and a solvent having a high boiling point is melted at a high temperature;

(2) выполняют охлаждение с соответствующей скоростью, чтобы индуцировать разделение фаз и посредством этого отвердить полимер, и(2) cooling is carried out at an appropriate rate to induce phase separation and thereby harden the polymer, and

(3) извлекают использовавшийся растворитель.(3) the used solvent is recovered.

К достоинствам термического способа разделения фаз по сравнению с разделением фаз, индуцированным нерастворителем, относятся следующие:The advantages of the thermal method of phase separation compared to phase separation induced by a non-solvent include the following:

(а) можно избежать образования макропустот, приводящего к снижению прочности мембраны; (b) в случае индуцированного нерастворителем разделения фаз требуется использование нерастворителя, отличного от растворителя, и вследствие этого сложно обеспечивать управление в процессе изготовления, что приводит к снижению воспроизводимости. С другой стороны, при термическом разделении фаз не требуется использования нерастворителя, управляемость процессом и стоимостные характеристики являются превосходными, и все это сопровождается высокой воспроизводимостью; (с) регулирование размеров пор может осуществляться достаточно легко, а распределение пор по размерам является очень точным, что обуславливает превосходные параметры порообразования.(a) the formation of macro voids can be avoided, leading to a decrease in membrane strength; (b) in the case of non-solvent phase separation, the use of a non-solvent other than a solvent is required, and therefore it is difficult to provide control during the manufacturing process, which leads to a decrease in reproducibility. On the other hand, the thermal phase separation does not require the use of a non-solvent, process control and cost characteristics are excellent, and all this is accompanied by high reproducibility; (c) the regulation of pore sizes can be carried out quite easily, and the pore size distribution is very accurate, which leads to excellent pore formation parameters.

Термоиндуцированное разделение фаз включает в себя термическое разделение фаз по типу твердое вещество-жидкость и термическое разделение фаз по типу жидкость-жидкость, и какой именно из них будет развиваться, зависит от взаимной смешиваемости полимера и растворителя. В тех случаях, когда взаимная смешиваемость полимера и растворителя очень высокая, будет развиваться термическое разделение фаз по типу твердое вещество-жидкость, однако если взаимная смешиваемость понижена, будет развиваться термическое разделение фаз по типу жидкость-жидкость, и обе они в конечном счете станут несмешивающимися друг с другом. Как правило, поскольку при термоиндуцированном разделении фаз по типу жидкость-жидкость разделение фаз происходит в результате спинодального распада, особенностью термического разделения фаз по типу жидкость-жидкость является то, что сонепрерывная структура развивается легче по сравнению с термическим разделением фаз по типу твердое вещество-жидкость, и в результате можно получить разделительную мембрану, обладающую превосходными параметрами порообразования, такими как непрерывность и однородность пор. Другими словами, для изготовления разделительной мембраны, обладающей хорошими проницаемостью и фракционирующей способностью, желательно выбирать соответствующую комбинацию полимера и растворителя, которая будет приводить к развитию термического разделения фаз по типу жидкость-жидкость. При этом, поскольку область, в которой полимер и растворитель приводят к развитию термического разделения фаз по типу жидкость-жидкость, ограничена, в случае когда требуется изготовить разделительную мембрану согласно способу, такому как указанный выше, как известно, важную роль будет играть выбор соответствующей комбинации полимера и растворителя (см., например, непатентный документ 1, приведенный ниже).Thermo-induced phase separation includes solid-liquid thermal phase separation and liquid-liquid thermal phase separation, and which one will develop depends on the mutual miscibility of the polymer and the solvent. In cases where the mutual miscibility of the polymer and the solvent is very high, the thermal separation of the phases of the solid-liquid type will develop, however, if the mutual miscibility is reduced, the thermal separation of the phases of the liquid-liquid type will develop, and both of them will eventually become immiscible together. As a rule, since during thermally induced liquid-liquid phase separation, phase separation occurs as a result of spinodal decomposition, a feature of thermal liquid-liquid phase separation is that a continuous structure develops more easily compared to thermal solid-liquid phase separation , and as a result, a separation membrane can be obtained having excellent pore formation parameters, such as pore continuity and uniformity. In other words, for the manufacture of a separation membrane having good permeability and fractionating ability, it is desirable to choose the appropriate combination of polymer and solvent, which will lead to the development of thermal phase separation of the liquid-liquid type. Moreover, since the region in which the polymer and the solvent lead to the development of thermal phase separation of the liquid-liquid type is limited, in the case when it is necessary to produce a separation membrane according to a method such as the one mentioned above, the choice of the appropriate combination will play an important role polymer and solvent (see, for example, non-patent document 1 below).

Способ изготовления пористой мембраны из винилиденфторидной смолы, при котором используется термоиндуцированное разделение фаз по типу жидкость-жидкость, хорошо известен в данной области техники (см., например, патентный документ 3, приведенный ниже). Однако пористая мембрана, изготовленная в соответствии с таким способом, соответствует или превышает 30000 л/м2/ч/98 кПа, а размер фракционированных частиц составляет не менее 1 мкм, серия опытов, проведенных авторами настоящего изобретения, показала, что такая пористая мембрана содержит ряд пор, не связанных друг с другом, то есть закрытых пор, и, кроме того, пор по существу такого же размера, появляющихся на противолежащих поверхностях мембраны, а потому подобная пористая мембрана не может обладать высокой скоростью подачи чистой воды относительно размера фракционированных частиц.A method of manufacturing a porous membrane of vinylidene fluoride resin, which uses thermally induced liquid-liquid phase separation, is well known in the art (see, for example, Patent Document 3 below). However, a porous membrane made in accordance with this method corresponds to or exceeds 30,000 l / m 2 / h / 98 kPa, and the size of the fractionated particles is not less than 1 μm, a series of experiments conducted by the authors of the present invention showed that such a porous membrane a number of pores that are not connected to each other, that is, closed pores, and, in addition, pores of essentially the same size appearing on opposite surfaces of the membrane, and therefore such a porous membrane cannot have a high flow rate of pure water relative to size fractionated particles.

Кроме того, поскольку винилиденфторидная смола является гидрофобной, вода не будет проникать через мембрану, изготовленную из поливинилиденфторида, если не оговорено иначе, и, следовательно, для того, чтобы гидрофильная жидкость, включая воду, проникала через мембрану, необходима гидрофилизующая обработка.In addition, since the vinylidene fluoride resin is hydrophobic, water will not penetrate through the membrane made of polyvinylidene fluoride, unless otherwise specified, and therefore, hydrophilic treatment is necessary for the hydrophilic liquid, including water, to penetrate through the membrane.

Имеется следующая литература в виде патентных документов, которые, как предполагается, будут иметь отношение к настоящему изобретению.The following literature is available in the form of patent documents, which are intended to be relevant to the present invention.

Патентный документ 1: выложенная патентная публикация JP No. Н05-49878, опубликованная 2 марта 1993 г.Patent Document 1: Patent Laid-Open Publication JP No. H05-49878 published March 2, 1993.

Патентный документ 2: выложенная патентная публикация JP No. Н11-104235, опубликованная 20 апреля 1999 г.Patent Document 2: Patent Laid-Open Publication JP No. H11-104235, published April 20, 1999

Патентный документ 3: выложенная патентная публикация JP No. 2005-194461, опубликованная 21 июля 2005 г.Patent Document 3: Patent Laid-Open Publication JP No. 2005-194461 published July 21, 2005

Патентный документ 4: выложенная патентная публикация JP No. 2003-138422, опубликованная 14 мая 2003 г.Patent Document 4: Patent Laid-Open Publication JP No. 2003-138422 published May 14, 2003

Патентный документ 5: выложенная патентная публикация JP No. 2005-200623, опубликованная 28 июля 2005 г.Patent Document 5: Patent Laid-Open Publication JP No. 2005-200623, published July 28, 2005

Непатентный документ 1: "Chemical Engineenng", Kagaku Kogyosha, июнь 1998, с.453-464.Non-Patent Document 1: Chemical Engineenng, Kagaku Kogyosha, June 1998, p. 453-464.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Таким образом, настоящее изобретение разработано с учетом изложенных выше проблем и недостатков, характерных для предшествующего уровня техники, и предназначено для того, чтобы при помощи экономичного и легкого способа обеспечить пористую мембрану, обладающую хорошей проницаемостью, фракционирующей способностью, физической прочностью и химической стойкостью и подходящую для использования в области обработки воды, такой как, например, очистка воды, получение питьевой воды, получение воды для промышленного потребления и обработка сточных вод, а также обладающую хорошими характеристиками в плане управляемости производством, стоимости и параметров порообразования.Thus, the present invention has been developed taking into account the above problems and disadvantages characteristic of the prior art, and is intended to provide a porous membrane with good permeability, fractionation ability, physical strength and chemical resistance using an economical and easy method. for use in the field of water treatment, such as, for example, water treatment, production of drinking water, production of water for industrial consumption and sewage treatment water, as well as having good characteristics in terms of production controllability, cost and pore formation parameters.

Для того чтобы устранить изложенные выше проблемы и недостатки, настоящее изобретение предлагает пористую мембрану, изготовленную из винилиденфторидной смолы и имеющую предел пропускания частиц не менее 0,2 мкм, причем мембрана имеет первую и вторую поверхности, противолежащие друг другу, при этом первая поверхность имеет микропоры круглой или овальной формы такого размера, что среднее соотношение между большой осью и малой осью лежит в пределах от 1:1 до 5:1; тогда как вторая поверхность имеет по существу щелевидные микропоры, у которых среднее соотношение между большой осью и малой осью составляет не менее 5:1. Предпочтительно, чтобы пористая мембрана была изготовлена из смешанного полимера, содержащего винилиденфторидную смолу в количестве от 90 до 99 мас.% и гидрофильную смолу в количестве от 1 до 10 мас.%. Кроме того, предпочтительно, чтобы гидрофильная смола, о которой идет речь, представляла собой винилпирролидоновую смолу, а пористая мембрана предпочтительно была выполнена в виде половолоконной мембраны.In order to eliminate the above problems and disadvantages, the present invention provides a porous membrane made of vinylidene fluoride resin and having a particle limit of at least 0.2 μm, the membrane having first and second surfaces that are opposite to each other, while the first surface has micropores round or oval in such a size that the average ratio between the major axis and the minor axis lies in the range from 1: 1 to 5: 1; while the second surface has essentially slit-like micropores in which the average ratio between the major axis and the minor axis is at least 5: 1. Preferably, the porous membrane is made of a blended polymer containing vinylidene fluoride resin in an amount of from 90 to 99 wt.% And a hydrophilic resin in an amount of from 1 to 10 wt.%. In addition, it is preferable that the hydrophilic resin in question was a vinyl pyrrolidone resin, and the porous membrane is preferably made in the form of a hollow fiber membrane.

Авторы настоящего изобретения сосредоточили внимание и тщательно изучили взаимную смешиваемость различных компонентов, образующих исходный раствор, использованный для изготовления пористой мембраны, и в результате обнаружили, что даже если комбинация винилиденфторидной смолы и растворителя будет допускать развитие термического разделения фаз по типу твердое вещество-жидкость, мембрана будет иметь характеристики, сравнимые с или лучшие, чем характеристики пористой мембраны, полученной в случае, если комбинация будет относиться к типу, допускающему термическое разделение фаз по типу жидкость-жидкость, при условии, что растворитель, неорганические частицы и агент, вызывающий агрегацию, смешаны должным образом.The authors of the present invention focused and carefully studied the mutual miscibility of the various components forming the initial solution used for the manufacture of the porous membrane, and as a result found that even if the combination of vinylidene fluoride resin and solvent allows the development of thermal phase separation in the form of a solid substance-liquid membrane will have characteristics comparable to or better than the characteristics of the porous membrane obtained if the combination is related to PU, allowing the thermal separation of the phases of the liquid-liquid type, provided that the solvent, inorganic particles and the agent that causes the aggregation are mixed properly.

Настоящее изобретение направлено на изготовление пористой мембраны из винилиденфторидной смолы, обладающей описанными выше характеристиками, при котором для изготовления пористой мембраны применяется исходный раствор, содержащий винилиденфторидную смолу, растворитель, неорганические частицы и агент, вызывающий агрегацию, где неорганические частицы и агент, вызывающий агрегацию, имеют сродство друг к другу, а растворитель и агент, вызывающий агрегацию, являются взаимно нерастворимыми или имеют высшую критическую температуру растворения, и которое включает в себя стадию отверждения после индуцированного охлаждением разделения фаз, стадию растягивания пористой мембраны перед полным извлечением растворителя, неорганических частиц и агента, вызывающего агрегацию.The present invention is directed to the manufacture of a porous membrane from a vinylidene fluoride resin having the characteristics described above, in which an initial solution containing a vinylidene fluoride resin, a solvent, inorganic particles and an aggregation inducing agent, wherein the inorganic particles and the aggregation inducing agent, are used for the manufacture of the porous membrane affinity for each other, and the solvent and the agent causing the aggregation are mutually insoluble or have a higher critical temperature eniya and which includes a curing step after cooling induced phase separation, a step of stretching the porous membrane before completely removing the solvent, the inorganic particles and an agent causing aggregation.

Согласно настоящему изобретению можно в промышленных масштабах при помощи непрерывного и недорогого способа изготавливать пористую мембрану, обладающую хорошими фракционирующей способностью, проницаемостью и физической прочностью. Использование пористой мембраны согласно настоящему изобретению позволяет осуществлять фильтрацию с высокой скоростью подачи чистой воды и с высокими фракционирующими характеристиками, тем самым снижая затраты на производство пресной воды.According to the present invention, it is possible on an industrial scale using a continuous and inexpensive method to produce a porous membrane having good fractionating ability, permeability and physical strength. The use of the porous membrane according to the present invention allows filtering at a high feed rate of pure water and with high fractionation characteristics, thereby reducing the cost of producing fresh water.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВBRIEF DESCRIPTION OF GRAPHIC MATERIALS

В любом случае настоящее изобретение будет более понятным на основании следующего описания предпочтительных вариантов его осуществления, приведенного в сочетании с прилагаемыми графическими материалами. Однако варианты осуществления и графические материалы даны исключительно в целях иллюстрации и пояснения и их не следует рассматривать, как ограничивающие объем настоящего изобретения каким-либо образом, при этом объем изобретения определен прилагаемой формулой изобретения. В прилагаемых графических материалах одинаковые номера позиций используются для обозначения одинаковых элементов на каждом отдельном чертеже, и:In any case, the present invention will be better understood on the basis of the following description of the preferred options for its implementation, given in combination with the accompanying graphic materials. However, embodiments and graphical materials are given solely for purposes of illustration and explanation and should not be construed as limiting the scope of the present invention in any way, the scope of the invention being defined by the appended claims. In the accompanying graphic materials, the same reference numbers are used to denote the same elements in each individual drawing, and:

Фиг.1 представляет собой снимок, полученный с помощью сканирующего электронного микроскопа, изображающий наружную поверхность пористой мембраны из винилиденфторидной смолы, изготовленной в соответствии со способом Примера 3;Figure 1 is a photograph taken using a scanning electron microscope depicting the outer surface of a porous membrane of vinylidene fluoride resin made in accordance with the method of Example 3;

Фиг.2 представляет собой снимок, полученный с помощью сканирующего электронного микроскопа, изображающий внутреннюю поверхность пористой мембраны из винилиденфторидной смолы, изготовленной в соответствии со способом Примера 3;Figure 2 is a photograph taken using a scanning electron microscope depicting the inner surface of a porous membrane of vinylidene fluoride resin made in accordance with the method of Example 3;

Фиг.3 представляет собой снимок, полученный с помощью сканирующего электронного микроскопа, изображающий внутреннюю поверхность пористой мембраны из винилиденфторидной смолы, изготовленной в соответствии со способом Примера 3;Figure 3 is a photograph taken using a scanning electron microscope depicting the inner surface of a porous membrane of vinylidene fluoride resin made in accordance with the method of Example 3;

Фиг.4 представляет собой снимок, полученный с помощью сканирующего электронного микроскопа, изображающий поперечное сечение пористой мембраны из винилиденфторидной смолы, изготовленной в соответствии со способом Примера 3:Figure 4 is a photograph obtained using a scanning electron microscope, depicting a cross section of a porous membrane of vinylidene fluoride resin made in accordance with the method of Example 3:

Фиг.5 представляет собой снимок, полученный с помощью сканирующего электронного микроскопа, изображающий внутреннюю поверхность пористой мембраны из винилиденфторидной смолы, изготовленной в соответствии со способом Сравнительного примера 2; иFigure 5 is a photograph taken using a scanning electron microscope, depicting the inner surface of a porous membrane of vinylidene fluoride resin made in accordance with the method of Comparative example 2; and

Фиг.6 представляет собой ИК-спектр половолоконной мембраны, изготовленной в соответствии со способом Примера 1.6 is an infrared spectrum of a hollow fiber membrane made in accordance with the method of Example 1.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯDESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION

Пористая мембрана из винилиденфторидной смолы согласно настоящему изобретению включает в себя первую и вторую поверхности, противополежащие друг другу, при этом первая поверхность имеет микропоры круглой или овальной формы со средним соотношением между большой осью и малой осью в пределах от 1:1 до 5:1; а вторая поверхность имеет микропоры по существу щелевидной формы со средним соотношением между большой осью и малой осью не менее 5:1. Пористая мембрана имеет предел пропускания частиц не менее 0,2 мкм.The porous membrane of the vinylidene fluoride resin according to the present invention includes first and second surfaces that are opposite to each other, the first surface having micropores of a round or oval shape with an average ratio between the major axis and minor axis in the range from 1: 1 to 5: 1; and the second surface has micropores essentially slit-shaped with an average ratio between the major axis and minor axis of at least 5: 1. The porous membrane has a particle transmission limit of at least 0.2 μm.

Пористая мембрана настоящего изобретения обладает высокой фракционирующей способностью, поскольку первая поверхность, имеющая микропоры круглой или овальной формы со средним соотношением между большой осью и малой осью в пределах от 1:1 до 5:1, выступает в качестве активного участка, отвечающего за прохождение частиц через мембрану. Кроме того, пористая мембрана настоящего изобретения обладает высокой скоростью прохождения чистой воды, поскольку вторая поверхность, имеющая щелевидные микропоры, образованные при помощи структуры, содержащей микрофибриллы, у которых среднее соотношение между большой осью и малой осью составляет не менее 5:1, имеет высокую скорость пропускания в области отверстия. Пористая мембрана настоящего изобретения, имеющая такие особенности, обладает высокой проницаемостью относительно размера фракционированных частиц. Соответственно, можно изготовить мембрану, обладающую высокой проницаемостью и имеющую предел пропускания частиц не менее 1 мкм. Кроме того, поскольку увеличение размера пор способствует тому, что газообразная среда, такая как, например, воздух, будет проникать под давлением, равным или более низким чем 100 кЛа даже во влажных условиях, можно осуществлять промывку при помощи физических средств, таких как, например, газовая промывка обратным потоком.The porous membrane of the present invention has a high fractionation ability, since the first surface, having micropores of a round or oval shape with an average ratio between the major axis and minor axis in the range from 1: 1 to 5: 1, acts as the active region responsible for the passage of particles through the membrane. In addition, the porous membrane of the present invention has a high flow rate of pure water, since a second surface having slit-like micropores formed by a microfibril-containing structure in which the average ratio between the major axis and minor axis is at least 5: 1 has a high speed transmission in the area of the hole. The porous membrane of the present invention having such features has high permeability relative to the size of the fractionated particles. Accordingly, it is possible to manufacture a membrane having high permeability and having a particle transmittance of at least 1 μm. In addition, since an increase in pore size causes a gaseous medium, such as, for example, air, to penetrate under a pressure of equal to or lower than 100 kLa even in wet conditions, it is possible to carry out a flushing by physical means, such as, for example gas flushing backflow.

Круглые или овальные микропоры со средним соотношением между большой осью и малой осью в пределах от 1:1 до 5:1, как упоминалось выше, означают микропоры, для которых средние значения величин, измеренные при помощи микрофотографий по меньшей мере двух локальных зон первой поверхности с использованием электронного микроскопа (при увеличении, например, ×1000), как показано на микрофотографии первой поверхности на Фиг.1, лежат в пределах от 1:1 до 5:1, причем измеряют соотношения между большими осями и малыми осями всех микропор, видимых в поле обзора микрофотографий, и повторяют указанные выше процедуры до тех пор, пока число измеренных микропор не превысит 30.Round or oval micropores with an average ratio between the major axis and minor axis ranging from 1: 1 to 5: 1, as mentioned above, mean micropores for which the average values measured using microphotographs of at least two local zones of the first surface with using an electron microscope (with an increase, for example, × 1000), as shown in the micrograph of the first surface in FIG. 1, lie in the range from 1: 1 to 5: 1, and the ratios between the major axes and the minor axes of all micropores visible in field of view micrographs, and repeat the above procedures until the number of measured micropores exceeds 30.

Кроме того, щелевидные микропоры со средним соотношением между большой осью и малой осью не менее 5:1, как упоминалось выше, означают микропоры, у которых средние величины, измеренные по микрофотографиям по меньшей мере двух локальных областей второй поверхности с использованием электронного микроскопа (при увеличении, например, ×500), как показано на микрофотографиях второй поверхности на Фиг. с 1 по 5, составляют не менее 5:1, причем измеряют соотношение между большими осями и малыми осями микропор, образованных микрофибриллами, ориентированными в направлении волокон и видимыми в поле зрения микрофотографий, и повторяют указанные выше процедуры до тех пор, пока число измеренных микропор не превысит 30.In addition, slit-like micropores with an average ratio between the major axis and minor axis of at least 5: 1, as mentioned above, mean micropores in which the average values measured from microphotographs of at least two local areas of the second surface using an electron microscope (with increasing , for example, × 500), as shown in micrographs of the second surface in FIG. 1 to 5 are at least 5: 1, and the ratio between the major axes and the minor axes of micropores formed by microfibrils oriented in the direction of the fibers and visible in the field of view of microphotographs is measured, and the above procedures are repeated until the number of micropores measured will not exceed 30.

Структура поперечного сечения мембраны предпочтительно представляет собой трехмерную сетчатую структуру с размером пор, большим чем размер пор первой поверхности, имеющей круглые или овальные поры, однако может иметь симметричную структуру, или асимметричную структуру, или пальцевидную структуру, или пустоты. Кроме того, коэффициент пустотности, представляющий собой объемное соотношение пространства внутри пористой мембраны, лежит в пределах от 50 до 95%, и предпочтительно в пределах от 70 до 90%. Если коэффициент пустотности равен или меньше 50%, трудно обеспечить достаточную скорость прохождения чистой воды, однако если он превышает 90%, прочность мембраны будет снижаться и во время фильтрации через мембрану будет происходить повреждение и растрескивание и, вследствие этого, мембрана будет недостаточно долговечной.The cross-sectional structure of the membrane is preferably a three-dimensional mesh structure with a pore size larger than the pore size of the first surface having round or oval pores, but may have a symmetrical structure, or an asymmetric structure, or a finger-like structure, or voids. In addition, the void ratio, which is the volume ratio of the space inside the porous membrane, lies in the range from 50 to 95%, and preferably in the range from 70 to 90%. If the void ratio is equal to or less than 50%, it is difficult to ensure a sufficient rate of clean water, however, if it exceeds 90%, the membrane strength will decrease and damage and cracking will occur during filtration through the membrane and, as a result, the membrane will not be sufficiently durable.

Расположение поверхности, имеющей круглые или овальные микропоры со средним соотношением между большой осью и малой осью в пределах от 1:1 до 5:1, и поверхности, имеющей щелевидные микропоры со средним соотношением между большой осью и малой осью не менее 5:1, такое как, например, одна над другой либо внутри или снаружи другой, может меняться в зависимости от системы фильтрации. Однако поскольку поверхность, имеющая круглые или овальные микропоры, отвечает за функцию разделения, а структура поперечного сечения обуславливает физическую прочность, поверхность, имеющую круглые или овальные микропоры, предпочтительно располагают на стороне, обращенной к объекту, подлежащему разделению. В частности, для того чтобы ослабить снижение проницаемости, проистекающее из осаждения загрязняющих веществ, поверхность, имеющую круглые или овальные микропоры, отвечающую за функцию разделения, предпочтительно располагают на внешнем слое.The location of a surface having round or oval micropores with an average ratio between the major axis and the minor axis ranging from 1: 1 to 5: 1, and a surface having slit-like micropores with an average ratio between the major axis and the minor axis of at least 5: 1, is as, for example, one above the other, either inside or outside the other, may vary depending on the filtration system. However, since a surface having round or oval micropores is responsible for the separation function, and the cross-sectional structure determines physical strength, a surface having round or oval micropores is preferably located on the side facing the object to be divided. In particular, in order to weaken the reduction in permeability resulting from the deposition of contaminants, a surface having round or oval micropores responsible for the separation function is preferably located on the outer layer.

Пористая мембрана настоящего изобретения может быть изготовлена в виде половолоконной мембраны или плоской мембраны. Однако предпочтительно использовать половолоконную мембрану, поскольку половолоконная мембрана может быть эффективно заполнена, вследствие чего может быть получена увеличенная эффективная площадь поверхности мембраны на единицу объема.The porous membrane of the present invention can be made in the form of a hollow fiber membrane or a flat membrane. However, it is preferable to use a hollow fiber membrane, since the hollow fiber membrane can be effectively filled, whereby an increased effective membrane surface area per unit volume can be obtained.

Винилиденфторидная смола, используемая в практике настоящего изобретения, представляет собой смолу, содержащую винилиденфторидный гомополимер и/или винилиденфторидный сополимер. Винилиденфторидная смола может содержать множество видов винилиденфторидных сополимеров. В качестве примера винилиденфторидных сополимеров можно привести сополимеры винилидена и по меньшей мере одного химического вещества, выбранного из группы, состоящей из винилфторида, тетрафторэтилена, гексафторлропилена и хлортрифторэтилена. Кроме того, средневесовая молекулярная масса винилиденфторидной смолы может быть надлежащим образом выбрана с учетом прочности и проницаемости требуемой мембраны, однако если средневесовая молекулярная масса увеличивается, мембранообразующие характеристики будут снижаться, а если средневесовая молекулярная масса уменьшается, будет снижаться прочность. По этой причине средневесовая молекулярная масса предпочтительно лежит в пределах от 50000 до 1000000. Что касается области обработки воды, где пористая мембрана подвергается химической очистке, средневесовая молекулярная масса предпочтительно лежит в пределах от 100000 до 700000 и более предпочтительно лежит в пределах от 150000 до 600000.The vinylidene fluoride resin used in the practice of the present invention is a resin containing a vinylidene fluoride homopolymer and / or vinylidene fluoride copolymer. Vinylidene fluoride resin may contain many types of vinylidene fluoride copolymers. Examples of vinylidene fluoride copolymers include copolymers of vinylidene and at least one chemical selected from the group consisting of vinyl fluoride, tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene and chlorotrifluoroethylene. In addition, the weight average molecular weight of the vinylidene fluoride resin can be appropriately selected taking into account the strength and permeability of the desired membrane, however, if the weight average molecular weight increases, the membrane forming characteristics will decrease, and if the weight average molecular weight decreases, the strength will decrease. For this reason, the weight average molecular weight is preferably in the range of 50,000 to 1,000,000. With regard to the water treatment area where the porous membrane is chemically cleaned, the weight average molecular weight is preferably in the range of 100,000 to 700,000, and more preferably lies in the range of 150,000 to 600,000.

Гидрофилизующая обработка, которая может использоваться в практике настоящего изобретения, может быть любого типа, хорошо известного специалистам в данной области техники (см., например, патентный документ 4, приведенный выше).The hydrophilizing treatment that can be used in the practice of the present invention can be of any type well known to those skilled in the art (see, for example, Patent Document 4 above).

Гидрофильная смола, используемая в практике настоящего изобретения, представляет собой смолу, имеющую сильное сродство к воде, и включает в себя поливинилпирролидоновую смолу, поливиниловый спирт, омыленное производное сополимера этиленполивинилацетата, полиэтиленгликоль, моноэфир полигликоля, сополимер полиэтиленгликоля и полипропиленгликоля, полиакриловую кислоту, полиметакриловую кислоту, полистиролсульфонат, производные целлюлозы и полисорбат. Из них предпочтительным является использование поливинилпирролидоновой смолы.The hydrophilic resin used in the practice of the present invention is a resin having a strong affinity for water, and includes a polyvinylpyrrolidone resin, a polyvinyl alcohol, a saponified derivative of an ethylene polyvinyl acetate copolymer, polyethylene glycol, a polyether glycol mono ester, a polyethylene polyethylene glycol copolymer, polyethylene glycol acid, polystyrenesulfonate, cellulose derivatives and polysorbate. Of these, the use of polyvinylpyrrolidone resin is preferred.

Поливинилпирролидоновая смола, которая может использоваться в практике настоящего изобретения, представляет собой гомополимер поливинилпирролидона или сополимер поливинилпирролидона, а также любой другой сополимеризуемый виниловый мономер. Из них предпочтительным является гомополимер поливинилпирролидона.The polyvinylpyrrolidone resin that can be used in the practice of the present invention is a homopolymer of polyvinylpyrrolidone or a copolymer of polyvinylpyrrolidone, as well as any other copolymerizable vinyl monomer. Of these, a homopolymer of polyvinylpyrrolidone is preferred.

Средневесовая молекулярная масса этих смол не ограничивается каким-либо конкретным значением. Она может быть надлежащим образом выбрана с учетом прочности и проницаемости требуемой мембраны, однако с точки зрения обрабатываемости с образованием пористой мембраны предпочтительно, чтобы она лежала в пределах от 5000 до 2000000. Кроме того, в ряду винилпирролидоновых смол водорастворимая смола, такая как, например, поливинилпирролидон, может медленно растворяться при использовании в водной системе. В случае если попадание водорастворимой смолы, растворенной таким образом, на сторону технологической жидкости может создать проблему, предпочтительно, чтобы водорастворимая смола была переведена в нерастворимую форму. Обработка с целью снижения растворимости поливинилпирролидона включает в себя сшивание поливинилпирролидона с использованием гамма-излучения, сшивание с использованием ультрафиолетового излучения или химическое сшивание, при котором проводят термическую обработку в присутствии сильной щелочи или персульфата. Среди них предпочтительным для снижения растворимости является химическое сшивание при помощи персульфата.The weight average molecular weight of these resins is not limited to any particular value. It can be appropriately selected taking into account the strength and permeability of the desired membrane, however, from the point of view of machinability with the formation of a porous membrane, it is preferable that it lies in the range from 5,000 to 2,000,000. In addition, a series of vinylpyrrolidone resins, such as, for example, polyvinylpyrrolidone may slowly dissolve when used in an aqueous system. In the event that the ingress of a water-soluble resin so dissolved onto the process fluid side can cause a problem, it is preferred that the water-soluble resin be converted to an insoluble form. Treatment to reduce the solubility of polyvinylpyrrolidone includes crosslinking polyvinylpyrrolidone using gamma radiation, crosslinking using ultraviolet radiation, or chemical crosslinking, which is heat treated in the presence of strong alkali or persulfate. Among them, chemical crosslinking with persulfate is preferred to reduce solubility.

В практике настоящего изобретения может использоваться такой растворитель, который способен индуцировать термическое разделение фаз. Несмотря на то что тип термического разделения фаз включает в себя разделение фаз по типу твердое вещество-жидкость и разделение фаз по типу жидкость-жидкость, в практике настоящего изобретения может использоваться любое из них. В качестве растворителя, допускающего разделение фаз по типу твердое вещество-жидкость с поливинилиденфторидом, можно назвать ацетофенон, изофорон, циклогексанон, диметилфталат, диэтилфталат, γ-бутиролактон и ε-капролактон. В качестве растворителя, допускающего разделение фаз по типу твердое вещество-жидкость с сополимером поливинилиденфторида-пропиленгексафторида, можно назвать ацетофенон, дибутилсебацинат и трикрезилфосфат. Кроме того, в качестве растворителя, допускающего разделение фаз по типу жидкость-жидкость с поливинилиденфторидом, можно назвать гексилбензоат, а в качестве растворителя, допускающего разделение фаз по типу жидкость-жидкость с сополимером поливинилиденфторида-пропиленгексафторида, можно назвать пропилсалицилат и пиридин. Среди них в практике настоящего изобретения предпочтительным является использование водорастворимого растворителя, такого как, например, γ-бутиролактон или ε-капролактон. При использовании водорастворимого растворителя для экстрагирования растворителя из пористой мембраны после того, как мембрана изготовлена, может применяться вода, а экстрагированный растворитель может быть восстановлен при помощи биологической обработки. С другой стороны, в случае использования нерастворимого в воде растворителя для извлечения его из пористой мембраны после изготовления мембраны необходимо использовать органический растворитель, такой как, например, ацетон, и вследствие этого, в зависимости от свойств использованного растворителя, может потребоваться взрывозащищенная аппаратура. На основании изложеных выше причин в промышленном масштабе предпочтительным с точки зрения безопасности, оборудования и затрат является использование водорастворимого растворителя.In the practice of the present invention, a solvent that is capable of inducing thermal phase separation can be used. Although the type of thermal phase separation includes solid-liquid phase separation and liquid-liquid phase separation, any of them can be used in the practice of the present invention. As a solvent allowing solid-liquid phase separation with polyvinylidene fluoride, acetophenone, isophorone, cyclohexanone, dimethyl phthalate, diethyl phthalate, γ-butyrolactone and ε-caprolactone can be mentioned. As a solvent allowing solid-liquid phase separation with a polyvinylidene fluoride-propylene hexafluoride copolymer, acetophenone, dibutyl sebacinate and tricresyl phosphate can be mentioned. In addition, hexyl benzoate can be mentioned as a solvent allowing liquid-liquid phase separation with polyvinylidene fluoride, and propyl salicylate and pyridine can be mentioned as a solvent allowing liquid-liquid phase separation with a polyvinylidene fluoride-propylene hexafluoride copolymer. Among them, in the practice of the present invention, it is preferable to use a water-soluble solvent, such as, for example, γ-butyrolactone or ε-caprolactone. When using a water-soluble solvent, water can be used to extract the solvent from the porous membrane after the membrane is made, and the extracted solvent can be recovered by biological treatment. On the other hand, if a water-insoluble solvent is used, it is necessary to use an organic solvent, such as, for example, acetone, to extract it from the porous membrane after the manufacture of the membrane, and therefore, explosion-proof equipment may be required, depending on the properties of the solvent used. Based on the above reasons, on an industrial scale, the use of a water-soluble solvent is preferable in terms of safety, equipment and costs.

Неорганические частицы, которые могут быть использованы в практике настоящего изобретения, используют в качестве микропор в пористой мембране, и они предпочтительно являются частицами, легко извлекаемыми при помощи химических реагентов, и имеют относительно узкое распределение по размерам частиц. Примеры неорганических частиц включают в себя частицы оксида кремния, силиката кальция, силиката алюминия, силиката магния, карбоната кальция, карбоната магния, фосфата кальция, гидроксида или оксида металла, например железа и цинка, и солей, например натрия, калия и кальция. В частности, неорганические частицы, укрупняющиеся при добавлении в композицию, в которой винилиденфторидная смола и растворитель обычно фазово разделяются друг с другом, приобретают большую стабильность в условиях, когда винилиденфторидная смола и растворитель взаимно смешиваются друг с другом, что позволяет изготавливать мембрану с однородной пористой структурой, а потому их удобно использовать при изготовлении пористой мембраны, имеющей еще больший размер пор. Благодаря такой агрегативной способности в качестве неорганических частиц удобно использовать оксид кремния. Размер частиц для неорганических частиц (выраженный в виде размера коагулирующихся частиц в случае неорганических частиц, обладающих агрегативными свойствами) может быть приемлемо выбран с учетом размера пор требуемой пористой мембраны. В случае ультрафильтрующей мембраны выбирают неорганические частицы, имеющие размер частиц не более 0,01 мкм, в случае микрофильтрации, при которой предел пропускания частиц составляет не более 1 мкм, выбирают неорганические частицы, имеющие размер частиц в пределах от 0,01 до 1 мкм; а в случае макропористой мембраны, для которой предел пропускания частиц составляет более 1 мкм, выбирают неорганическую частицу, имеющую размер коагулирующей частицы более 1 мкм. Кроме того, для регулирования размера частиц в пористой мембране, в особенности для регулирования увеличения сообщения их пор, могут быть смешаны неорганические частицы, имеющие разные размеры коагулирующихся частиц. Что касается высокой проницаемости, являющейся одним из признаков, проявляемых пористой мембраной настоящего изобретения, то чем больше предел пропускания частиц пористой мембраны настоящего изобретения, тем выше величина эффекта по сравнению с таковым для традиционной модели. В этом отношении предел пропускания частиц пористой мембраны настоящего изобретения составляет не менее 0,2 мкм, предпочтительно лежит в пределах от 1 до 1,5 мкм и более предпочтительно равна 2,0 мкм.Inorganic particles that can be used in the practice of the present invention are used as micropores in a porous membrane, and they are preferably particles readily recoverable by chemical reagents and have a relatively narrow particle size distribution. Examples of inorganic particles include particles of silicon oxide, calcium silicate, aluminum silicate, magnesium silicate, calcium carbonate, magnesium carbonate, calcium phosphate, hydroxide or metal oxide, for example iron and zinc, and salts, for example sodium, potassium and calcium. In particular, inorganic particles coarsened when added to a composition in which the vinylidene fluoride resin and the solvent are usually phase separated with each other become more stable under conditions where the vinylidene fluoride resin and the solvent are mutually mixed with each other, which makes it possible to produce a membrane with a uniform porous structure and therefore they are conveniently used in the manufacture of a porous membrane having an even larger pore size. Due to this aggregative ability, it is convenient to use silicon oxide as inorganic particles. The particle size for inorganic particles (expressed as the size of the coagulating particles in the case of inorganic particles having aggregative properties) can be suitably selected taking into account the pore size of the desired porous membrane. In the case of an ultrafiltration membrane, inorganic particles having a particle size of not more than 0.01 μm are selected; in the case of microfiltration, in which the particle transmission limit is not more than 1 μm, inorganic particles having a particle size in the range from 0.01 to 1 μm are selected; and in the case of a macroporous membrane for which the particle transmission limit is more than 1 μm, an inorganic particle having a coagulating particle size of more than 1 μm is selected. In addition, inorganic particles having different sizes of coagulating particles can be mixed to control the particle size in the porous membrane, in particular to control the increase in the message of their pores. With regard to high permeability, which is one of the features exhibited by the porous membrane of the present invention, the greater the transmission limit of the particles of the porous membrane of the present invention, the higher the magnitude of the effect compared to that for the traditional model. In this regard, the transmission limit of the particles of the porous membrane of the present invention is not less than 0.2 μm, preferably lies in the range from 1 to 1.5 μm, and more preferably equal to 2.0 μm.

Агент, вызывающий агрегацию, используемый в практике настоящего изобретения, представляет собой композицию, обладающую такими характеристиками, что (1) он имеет сродство к неорганическим частицам, предпочтительно достаточное для увеличения агрегативности неорганических частиц, и (2) он не смешивается с растворителем или имеет высшую критическую температуру растворения. Кроме того, агент, вызывающий агрегацию, предпочтительно является композицией, обладающей характеристиками с (3) по (5), рассматриваемыми ниже. (3) Он не смешивается с винилиденфторидной смолой, (4) он имеет точку кипения выше, чем температура, при которой винилиденфторидная смола и растворитель растворяются вместе, и (5) он имеет гидрофильную группу. Примеры агента, вызывающего агрегацию, обладающего характеристиками (1) и с (3) по (5), рассмотренными выше, включают в себя многоатомные спирты, такие как, например, этиленгликоль, пропиленгликоль, триэтиленгликоль, полиэтиленгликоль и глицерин, эфиры полиглицерина и жирной кислоты, такие как, например, декаглицерилмонолаурат; эфиры полиоксиметиленглицерина и жирной кислоты, такие как, например, полиоксиэтиленглицеринмоностеарат, полиоксиэтиленалкиловые эфиры, такие как, например, полиоксиэтиленлауриловый эфир и полиоксиэтиленцетиловый эфир; полиоксиэтиленполиоксипропиленалкиловые эфиры, такие как, например, полиоксиэтиленполиоксипропиленцетиловый эфир, полиоксиэтиленалкилфениловые эфиры, такие как, например, полиоксиэтиленнонилфениловый эфир; и полиоксиэтиленовые эфиры сорбитана и жирной кислоты, такие как, например, полиоксиэтиленсорбитанмонопальмиат. Из них предпочтительно выбирают агент, вызывающий агрегацию, обладающий характеристиками (2), указанными выше.The aggregation inducing agent used in the practice of the present invention is a composition having such characteristics that (1) it has an affinity for inorganic particles, preferably sufficient to increase the aggregation of inorganic particles, and (2) it does not mix with a solvent or has a higher critical temperature of dissolution. In addition, the aggregation inducing agent is preferably a composition having characteristics (3) to (5), discussed below. (3) It does not mix with vinylidene fluoride resin, (4) it has a boiling point higher than the temperature at which vinylidene fluoride resin and solvent dissolve together, and (5) it has a hydrophilic group. Examples of an aggregating agent having characteristics (1) and (3) to (5) discussed above include polyhydric alcohols, such as, for example, ethylene glycol, propylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol and glycerin, polyglycerol and fatty acid esters such as, for example, decaglyceryl monolaurate; polyoxymethylene glycerol fatty acid esters, such as, for example, polyoxyethylene glycerol monostearate, polyoxyethylene alkyl ethers, such as, for example, polyoxyethylene lauryl ether and polyoxyethylene acetyl ether; polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ethers, such as, for example, polyoxyethylene polyoxypropylene acetyl ether, polyoxyethylene alkylphenyl ethers, such as, for example, polyoxyethylene nonylphenyl ether; and polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, such as, for example, polyoxyethylene sorbitan monopalmiate. Of these, an aggregation inducing agent having the characteristics (2) described above is preferably selected.

Высшая критическая температура растворения, о которой шла речь в характеристике (2), рассмотренной выше, означает максимальную температуру, при которой происходит разделение фаз в случае комбинации, в которой взаимная смешиваемость растворителя и агента, вызывающего агрегацию, изменяется в зависимости от температуры. Термин "взаимно смешиваемые (или взаимная смешиваемость)", использованный выше и в дальнейшем, означает, что растворитель и агент, вызывающий агрегацию, могут быть смешаны. Высшую критическую температуру растворения, о которой идет речь в данном контексте, измеряют следующим образом, а именно: дисперсионную жидкость, содержащую растворитель и агент, вызывающий агрегацию, оба из которых контрольно взвешены для получения заданной массовой концентрации, помещали в трубку и затем нагревали при высокой температуре на регулируемой бане, заполненной силиконовым маслом, до получения раствора. Температуру нагрева устанавливали до заранее определенного значения, которое было на 10°С ниже, чем самая низкая из соответствующих температур кипения растворителя и агента, вызывающего агрегацию. Раствор выдерживали в течение пяти минут при температуре нагрева, после чего содержимое пробной трубки оценивали визуально и, в случае если наблюдалось разделение фаз, комбинацию такого растворителя и такого агента, вызывающего агрегацию, рассматривали как несмешивающиеся друг с другом. В случае среды с единственной однородной фазой трубку с образцом после извлечения из высокотемпературной регулируемой бани охлаждали, и температуру, при которой однородный однофазный раствор начинал приобретать непрозрачность, определяли как высшую критическую температуру растворения.The highest critical dissolution temperature, which was mentioned in characteristic (2), discussed above, means the maximum temperature at which phase separation occurs in the case of a combination in which the mutual miscibility of the solvent and the aggregation-causing agent varies with temperature. The term “mutually miscible (or mutual miscibility)”, used above and hereinafter, means that the solvent and the aggregation promoting agent can be mixed. The highest critical dissolution temperature, referred to in this context, is measured as follows, namely: a dispersion liquid containing a solvent and an aggregating agent, both of which are control-weighed to obtain a given mass concentration, are placed in a tube and then heated at high temperature in an adjustable bath filled with silicone oil until a solution is obtained. The heating temperature was set to a predetermined value, which was 10 ° C lower than the lowest of the corresponding boiling points of the solvent and the agent causing the aggregation. The solution was kept for five minutes at a heating temperature, after which the contents of the test tube were visually evaluated and, if phase separation was observed, the combination of such a solvent and such an aggregation-causing agent was considered immiscible with each other. In the case of a medium with a single homogeneous phase, the tube with the sample was cooled after being removed from the high-temperature controlled bath, and the temperature at which the homogeneous single-phase solution began to become opaque was determined as the highest critical dissolution temperature.

Растворитель и агент, вызывающий агрегацию, используемые в практике настоящего изобретения, предпочтительно не растворяются друг в друге при температуре, при которой происходит термоиндуцированное разделение фаз, и в контексте способа выбирают такую их комбинацию, которая имеет высшую критическую температуру растворения выше 30°С, а предпочтительно, чтобы они не растворялись друг другом при температуре выше 0°С и, более предпочтительно, ни при какой температуре в указанном интервале. В общей технологии формирования мембран из-за сложности изготовления мембраны с однородной пористой структурой существует тенденция, заключающаяся в том, чтобы не выбирать исходный раствор, имеющий склонность к проявлению характеристики, совпадающей с характеристикой (2), обсуждавшейся выше. Однако в практике настоящего изобретения раствор, проявляющий характеристику (2), обсуждавшуюся выше, может быть выбран при использовании неорганических частиц, имеющих характеристику, обсуждавшуюся ранее.The solvent and aggregating agent used in the practice of the present invention are preferably not soluble at each other at a temperature at which thermally induced phase separation occurs, and in the context of the process, a combination thereof is selected that has a higher critical dissolution temperature above 30 ° C, and preferably, they do not dissolve each other at temperatures above 0 ° C and, more preferably, at no temperature in the specified range. In the general technology of membrane formation, due to the complexity of manufacturing a membrane with a uniform porous structure, there is a tendency to not choose the initial solution, which tends to exhibit a characteristic that matches the characteristic (2) discussed above. However, in the practice of the present invention, a solution exhibiting characteristic (2) discussed above can be selected using inorganic particles having the characteristic discussed above.

Используя комбинацию растворителя и агента, вызывающего агрегацию, обладающую характеристикой (2), как обсуждалось ранее, можно легко и экономично изготовить пористую мембрану, обладающую высокой разделительной способностью и высокой проницаемостью. В качестве способа изготовления пористых мембран, обладающих высокой разделительной способностью и высокой проницаемостью, показан способ, согласно которому комбинация растворителя и винилиденфторидной смолы допускает развитие термического разделения фаз по типу жидкость-жидкость (см., например, патентный документ 3, приведенный выше), однако область разделения фаз жидкость-жидкость является, как правило, настолько узкой, что регулирование трудно выполнимо. Кроме того, чрезвычайно важно выбрать соответствующую комбинацию, допускающую развитие разделения фаз по типу жидкость-жидкость, а это нелегко. С другой стороны, растворитель, используемый в практике настоящего изобретения, если он способен проявлять характеристику (2), обсуждавшуюся выше, в комбинации со агентом, вызывающим агрегацию, может быть растворителем любого вида, допускающим развитие разделения фаз по типу жидкость-жидкость или разделения фаз по типу твердое вещество-жидкость во взаимодействии с винилиденфторидной смолой. В мембране, изготовленной способом согласно настоящему изобретению, даже если растворитель допускает развитие разделения фаз по типу твердое вещество-жидкость, пористая мембрана будет иметь разделительную способность и проницаемость, сравнимые или превышающие таковые у пористой мембраны, изготовленной стандартным способом изготовления мембраны с использованием разделения фаз по типу жидкость-жидкость. В соответствии с этим диапазон выбора вариантов компонентов, составляющих исходный раствор для изготовления пористой мембраны, расширяется, способствуя изготовлению пористой мембраны, превосходящей по разделительным свойствам и проницаемости. В частности, комбинация растворителя и агента, вызывающего агрегацию, используемая в практике настоящего изобретения, включает в себя комбинацию бензилбензоата (неводный растворитель) и этиленгликоля (водорастворимый растворитель), комбинацию γ-бутиролактона (водорастворимый растворитель) и глицерина (водорастворимый растворитель) и комбинацию ε-капролактона (водорастворимый растворитель) и глицерина (водорастворимый растворитель). Из них в практике настоящего изобретения предпочтительным является использование комбинации водорастворимого растворителя и водорасторимого агента, вызывающего агрегацию.Using a combination of a solvent and an aggregation inducing agent having characteristic (2), as discussed previously, it is possible to easily and economically manufacture a porous membrane having high separation ability and high permeability. As a method of manufacturing porous membranes with high separation ability and high permeability, a method is shown according to which a combination of a solvent and vinylidene fluoride resin allows the development of thermal phase separation in the liquid-liquid type (see, for example, patent document 3 above), however the liquid-liquid phase separation region is usually so narrow that regulation is difficult to accomplish. In addition, it is extremely important to choose the appropriate combination that allows the development of phase separation of the liquid-liquid type, and this is not easy. On the other hand, the solvent used in the practice of the present invention, if it is capable of exhibiting the characteristic (2) discussed above, in combination with an aggregating agent, can be any type of solvent allowing the development of liquid-liquid phase separation or phase separation solid-liquid type in interaction with vinylidene fluoride resin. In a membrane made by the method according to the present invention, even if the solvent allows the development of solid-liquid phase separation, the porous membrane will have a separation capacity and permeability comparable to or greater than those of a porous membrane made by a standard method of manufacturing a membrane using phase separation according to type liquid-liquid. In accordance with this, the range of choice of options for the components that make up the initial solution for the manufacture of a porous membrane is expanded, contributing to the manufacture of a porous membrane that is superior in separation properties and permeability. In particular, the combination of a solvent and an aggregation promoting agent used in the practice of the present invention includes a combination of benzyl benzoate (non-aqueous solvent) and ethylene glycol (water soluble solvent), a combination of γ-butyrolactone (water soluble solvent) and glycerol (water soluble solvent), and a combination of ε -caprolactone (a water-soluble solvent) and glycerin (a water-soluble solvent). Of these, in the practice of the present invention, it is preferable to use a combination of a water-soluble solvent and a water-soluble aggregation inducing agent.

Композиция исходного раствора для изготовления пористой мембраны, включающая винилиденфторидную смолу, растворитель, неорганические частицы и агент, вызывающий агрегацию, все из которых описаны выше, может быть при желании выбрана соответствующим образом при условии, что пористая мембрана, полученная при этом, сможет иметь приемлемую на практике прочность и, кроме того, будет иметь требуемый размер пор и что непрерывность пор, открытых с одной поверхности пористой мембраны в ее противоположную поверхность, будет иметь такую протяженность, что удовлетворит требуемым характеристикам. Хотя композиция исходного раствора для изготовления пористой мембраны может изменяться в зависимости от химической структуры каждого из компонентов, упоминавшихся выше, предпочтительно, чтобы выполнялось соотношение винилиденфторидная смола : растворитель : неорганические частицы : агент, вызывающий агрегацию, равные от 20 до 40 : от 25 до 60 : от 10 до 30 : от 20 до 50, при условии, что сумма соотношений винилиденфторидной смолы, растворителя, неорганических частиц и агента, вызывающего агрегацию, как предполагается, равна 130 (это же предположение относится и к последующему описанию). Если же композиция исходного раствора для изготовления пористой мембраны отклоняется от этой величины, стабильность во время вытягивания исходного раствора для изготовления пористой мембраны снижается, затрудняя вытягивание однородных полых волокон, а также если количество использованной винилиденфторидной смолы больше, чем количество, указанное выше, существует тенденция к тому, что проницаемость и фракционирующая способность полых волокон, полученных в конечном итоге, будут плохо соразмерны друг с другом, даже если однородные полые волокна могут быть скручены.The composition of the initial solution for the manufacture of a porous membrane, comprising a vinylidene fluoride resin, a solvent, inorganic particles and an aggregation promoting agent, all of which are described above, can be selected appropriately if desired, provided that the porous membrane obtained in this way can be acceptable for in practice, strength and, in addition, will have the required pore size and that the continuity of the pores open from one surface of the porous membrane to its opposite surface will have such an extended be that satisfy required specifications. Although the composition of the initial solution for the manufacture of a porous membrane may vary depending on the chemical structure of each of the components mentioned above, it is preferable that the ratio vinylidene fluoride resin: solvent: inorganic particles: aggregation-causing agent equal to from 20 to 40: from 25 to 60 : from 10 to 30: from 20 to 50, provided that the sum of the ratios of the vinylidene fluoride resin, solvent, inorganic particles and aggregation agent is assumed to be 130 (the same assumption about refers to the following description). If the composition of the initial solution for the manufacture of the porous membrane deviates from this value, the stability during stretching of the initial solution for the manufacture of the porous membrane decreases, making it difficult to draw homogeneous hollow fibers, and if the amount of vinylidene fluoride resin used is greater than the amount indicated above, there is a tendency to the fact that the permeability and fractionation of hollow fibers obtained in the end will be poorly proportionate to each other, even if homogeneous e fibers may be twisted.

В исходный раствор для изготовления пористой мембраны, имеющий композицию, включающую в себя винилиденфторидную смолу, растворитель, неорганические частицы и агент, вызывающий агрегацию, такие как описаны выше, при необходимости могут быть введены различные добавки, включающие антиоксидант, УФ-абсорбент, замасливатель, антиадгезив и пигменты или красители, при условии, что они не приводят к разрушению объекта настоящего изобретения.In the initial solution for the manufacture of a porous membrane having a composition comprising a vinylidene fluoride resin, a solvent, inorganic particles and an aggregation promoting agent, such as those described above, various additives may be added, if necessary, including an antioxidant, a UV absorbent, a sizing agent, a release agent and pigments or dyes, provided that they do not lead to the destruction of the object of the present invention.

Исходный раствор для изготовления пористой мембраны, имеющий композицию, включающую в себя винилиденфторидную смолу, растворитель, неорганические частицы и агент, вызывающий агрегацию, такие как описаны выше, смешивают в двухосном смесительном устройстве, мельнице для полимеров или миксере. Температуру смешения выбирают такой, чтобы она соответствовала величине, при которой винилиденфторидная смола и растворитель могут растворяться, а любой из различных компонентов описанной выше смеси не будет разлагаться. После того как исходный раствор для изготовления пористой мембраны замешан, в достаточной степени удаляют пузырьки и взвешивают с использованием дозирующего насоса, такого как, например, шестеренчатый насос. После взвешивания исходный раствор для изготовления пористой мембраны экструдируют через щелевую экструзионную головку или наконечник с двойной кольцевой головкой для получения требуемой формы. При необходимости образования полых волокон из центральной части наконечника с двойной кольцевой головкой одновременно экструдируют газообразную среду, такую как, например, воздух или азот, либо жидкость, имеющую точку кипения выше, чем температура, при которой экструдируют исходный раствор для изготовления мембраны. Жидкость, которую можно экструдировать из центральной части наконечника с двойной кольцевой головкой, предпочтительно используют в форме нерастворителя (осадителя) или слабого растворителя, не растворяющего либо плохо растворяющего винилиденфторидную смолу. В качестве примера можно назвать многоатомный спирт, такой как, например, тетраэтиленгликоль, пропиленгликоль или глицерин. При таком выборе протекает термоиндуцированное разделение фаз внутренней поверхности полученных полых волокон и, следовательно, структура наружной поверхности может быть загрублена, чтобы тем самым эффективно обеспечивать большой размер пор. Поры, загрубленные таким образом, очень важны для формирования на поверхности щелевидных микропор, чье среднее соотношение между большой осью и малой осью составляет не менее 5:1.A stock solution for the manufacture of a porous membrane having a composition comprising a vinylidene fluoride resin, a solvent, inorganic particles and an aggregation promoting agent, such as those described above, is mixed in a biaxial mixing device, a polymer mill, or a mixer. The mixing temperature is chosen so that it corresponds to a value at which the vinylidene fluoride resin and the solvent can dissolve, and any of the various components of the mixture described above will not decompose. After the initial solution for the manufacture of the porous membrane is kneaded, bubbles are sufficiently removed and weighed using a metering pump, such as, for example, a gear pump. After weighing, the initial solution for the manufacture of a porous membrane is extruded through a slotted extrusion head or a tip with a double annular head to obtain the desired shape. If it is necessary to form hollow fibers, a gaseous medium, such as, for example, air or nitrogen, or a liquid having a boiling point higher than the temperature at which the initial solution for the manufacture of the membrane is extruded, is simultaneously extruded from the central part of the double-ring head. The liquid that can be extruded from the center of the double-ring tip is preferably used in the form of a non-solvent (precipitant) or a weak solvent that does not dissolve or poorly dissolves vinylidene fluoride resin. An example is a polyhydric alcohol, such as, for example, tetraethylene glycol, propylene glycol or glycerol. With this choice, thermally induced phase separation occurs on the inner surface of the obtained hollow fibers and, therefore, the structure of the outer surface can be roughened, thereby effectively ensuring a large pore size. Pores thus coarsened are very important for the formation of slit-like micropores on the surface, whose average ratio between the major axis and the minor axis is at least 5: 1.

Экструзия литого материала, экструдированного через щелевую экструзионную головку или наконечник, сопровождается фазовым разделением винилиденфторидной смолы и растворителя в результате изменения температуры, вызванного, например, охлаждением, с последующим отверждением винилиденфторидной смолы. Когда смесь винилиденфторидной смолы с растворителем, смешивающимся с такой винилиденфторидной смолой, затвердевает при обработке в слабом растворителе винилиденфторидной смолы, часть, соответствующая границе раздела между описанной выше смесью и нерастворителем, образует плотный слой, а получающаяся в результате пористая мембрана будет иметь неравномерную структуру, не позволяющую получать высокоточное разделение. Способ охлаждения включает в себя охлаждение в воздушной среде, погружение в жидкость и погружение в жидкость после однократного прохождения через воздушную среду, при этом может быть использован любой из указанных способов, однако предпочтительно, чтобы температура окружающей среды регулировалась при помощи горячего воздуха и/или регулировалась температура жидкости, использованной для охлаждения, чтобы можно было контролировать скорость охлаждения, поскольку скорость охлаждения влияет на прочность и удлинение пористой мембраны, а также на регулирование размера пор. В качестве жидкости, использованной для охлаждения, могут быть названы вода и органическая жидкость. Жидкость может быть охлаждающей жидкостью, содержащей множество компонентов, в которой по меньшей мере один или несколько компонентов растворены. С точки зрения экологии и производственных затрат предпочтительно использовать воду. Следует отметить, что в случаях, когда в охлаждающей бане используют водорастворимый растворитель и воду, может с успехом применяться смешанная жидкость, в которой растворена/растворены по меньшей мере одна или несколько солей либо которая содержит много солей. При использовании на стадии коагулирования концентрированного раствора хлористого натрия можно снизить скорость обмена между водой (нерастворителем) и водорастворимым растворителем, что позволит получить пористую мембрану, в которой подавляется образование плотного слоя на поверхности мембраны, проистекающее из резкого закрепления структуры. Чем выше концентрация соли, тем ниже скорость обмена между водой и водорастворимым растворителем, что приводит к образованию пористой мембраны, в которой подавляется образование плотного слоя на поверхности мембраны, проистекающее из резкого закрепления структуры. Термин «соль» в данном контексте относится к одновалентному или многовалентному соединению, такому как, например, галогенид, гидросульфат, нитрат, хлорат, лактат или ацетат, а также может быть использован по отношению к водной соли или гидрату соли. В качестве примера можно назвать соли, такие как, сульфат натрия и сульфат калия.The extrusion of cast material extruded through a slit die or tip is accompanied by phase separation of the vinylidene fluoride resin and solvent as a result of temperature changes caused, for example, by cooling, followed by curing of the vinylidene fluoride resin. When a mixture of vinylidene fluoride resin with a solvent miscible with such a vinylidene fluoride resin hardens when treated with a weak solvent of vinylidene fluoride resin, the portion corresponding to the interface between the above mixture and the non-solvent will form a dense layer, and the resulting porous membrane will have an uneven structure, not allowing to obtain high-precision separation. The cooling method includes cooling in air, immersion in liquid and immersion in liquid after a single passage through the air, any of these methods may be used, however, it is preferable that the ambient temperature be controlled using hot air and / or controlled the temperature of the liquid used for cooling so that the cooling rate can be controlled, since the cooling rate affects the strength and elongation of the porous membrane, and akzhe to regulate the pore size. As the liquid used for cooling, water and an organic liquid may be mentioned. The fluid may be a coolant containing many components in which at least one or more of the components are dissolved. From an environmental and production point of view, it is preferable to use water. It should be noted that in cases where a water-soluble solvent and water are used in the cooling bath, a mixed liquid can be used with success in which at least one or several salts are dissolved / dissolved or which contains many salts. When using a concentrated solution of sodium chloride at the coagulation stage, the exchange rate between water (insolvent) and a water-soluble solvent can be reduced, which allows one to obtain a porous membrane in which the formation of a dense layer on the surface of the membrane, resulting from a sharp fixation of the structure, is suppressed. The higher the salt concentration, the lower the exchange rate between water and a water-soluble solvent, which leads to the formation of a porous membrane, in which the formation of a dense layer on the membrane surface, resulting from a sharp fixing of the structure, is suppressed. The term "salt" in this context refers to a monovalent or multivalent compound, such as, for example, a halide, hydrosulfate, nitrate, chlorate, lactate or acetate, and can also be used in relation to an aqueous salt or a salt hydrate. Examples include salts such as sodium sulfate and potassium sulfate.

Далее описано включение стадии вытягивания пористой мембраны из литого материала, образованного таким способом, как описано выше, перед полным экстрагированием растворителя, неорганических частиц и агента, вызывающего агрегацию. Ожидается, что в случае, когда пористую мембрану вытягивают до завершения экстрагирования, пористая мембрана, получаемая в итоге, может иметь высокую проницаемость. Вытягивание предпочтительно проводят при температуре в пределах от 0 до 160°С. Нежелательно, чтобы температура превышала 160°С, поскольку вытягиваемые участки становятся значительными, и, кроме того, снижаются степень удлинения при разрыве и водопроницаемость, а в случаях, когда температура ниже 0°С, сложно вытягивать постоянно и равномерно, и наиболее структурно хрупкие части ломаются. Заданная пористая мембрана может быть получена при выполнении вытягивания с коэффициентом вытягивания от 1,1 до 4, предпочтительно от 1,1 до 3,5 и более предпочтительно от 1,1 до 3, при температуре предпочтительно в пределах от 30 до 120°0 и более предпочтительно в пределах от 30 до 100°С. Термин коэффициент вытягивания, использованный выше, означает величину, определяемую из длины пористой мембраны, когда последняя максимально вытянута во время стадии вытягивания. Кроме того, хотя желательно проводить вытягивание в жидкости, поскольку при этом можно легко регулировать температуру, ее также можно выполнять и в газообразной среде, такой как, например, пар. В случае жидкости предпочтительно использовать воду, поскольку это может быть удобным, также с успехом может быть использован полиэтиленгликоль с низкой молекулярной массой или тому подобное, если вытягивание осуществляют при температуре выше 95°С. Кроме того, можно использовать вытягивание в смешанной жидкости, содержащей несколько жидких сред, такой как смешанная жидкость, содержащая воду и полиэтиленгликоль. Согласно настоящему изобретению предпочтительно вытягивать пористую мембрану, содержащую растворитель и агент, вызывающий агрегацию. Пористая мембрана, содержащая растворитель и агент, вызывающий агрегацию, в меньшей степени подвержена разрушению во время вытягивания по сравнению с пористой мембраной, не содержащей ни растворителя, ни агента, вызывающего агрегацию. Кроме того, предпочтительно вытягивать пористую мембрану, содержащую неорганические частицы. В пористой мембране, содержащей неорганические частицы, целостность мембранной зоны может быть увеличена, поскольку в щелях мембранной зоны в неорганических частицах присутствуют закрытые поры, и они затем превращаются в непрерывные поры. Кроме того, можно заменять загубленные поры, присутствующие на одной из сторон пористой мембраны, на щелевидные микропоры, в результате чего проницаемость пористой мембраны может быть значительно увеличена. В практике настоящего изобретения предпочтительно вытягивать пористую мембрану, содержащую растворитель, неорганические частицы и агент, вызывающий агрегацию. Кроме того, экстрагирование пористой мембраны, которая вытянута, является предпочтительным, так как, поскольку в результате вытягивания увеличивается доля пустот в поверхности и внутри пористой мембраны, экстракционный растворитель легко проникает в пористую мембрану.The following describes the inclusion of the step of drawing a porous membrane from a cast material formed in such a manner as described above before the complete extraction of the solvent, inorganic particles and the aggregation inducing agent. It is expected that in the case where the porous membrane is stretched before extraction is complete, the resulting porous membrane may have high permeability. The stretching is preferably carried out at a temperature in the range from 0 to 160 ° C. It is undesirable for the temperature to exceed 160 ° C, since the stretched sections become significant, and, in addition, the elongation at break and water permeability decrease, and in cases where the temperature is below 0 ° C, it is difficult to stretch constantly and evenly, and the most structurally fragile parts break down. A predetermined porous membrane can be obtained by performing extrusion with an extrusion coefficient of 1.1 to 4, preferably 1.1 to 3.5, and more preferably 1.1 to 3, at a temperature preferably in the range of 30 to 120 ° 0 and more preferably in the range of 30 to 100 ° C. The term “stretch coefficient” used above means a value determined from the length of the porous membrane when the latter is maximally stretched during the stretching step. In addition, although it is desirable to draw in the liquid, since it is easy to control the temperature, it can also be performed in a gaseous medium, such as, for example, steam. In the case of a liquid, it is preferable to use water, since this may be convenient, a low molecular weight polyethylene glycol or the like can also be used with success if the drawing is carried out at a temperature above 95 ° C. In addition, extrusion in a mixed liquid containing several liquid media, such as a mixed liquid containing water and polyethylene glycol, can be used. According to the present invention, it is preferable to stretch a porous membrane containing a solvent and an aggregation promoting agent. A porous membrane containing a solvent and an aggregating agent is less susceptible to degradation during stretching compared to a porous membrane containing neither a solvent nor an aggregating agent. In addition, it is preferable to stretch the porous membrane containing inorganic particles. In a porous membrane containing inorganic particles, the integrity of the membrane zone can be increased, since closed pores are present in the inorganic particles in the slits of the membrane zone, and they then turn into continuous pores. In addition, the ruined pores present on one side of the porous membrane can be replaced by slit-like micropores, as a result of which the permeability of the porous membrane can be significantly increased. In the practice of the present invention, it is preferable to stretch a porous membrane containing a solvent, inorganic particles and an aggregation promoting agent. In addition, the extraction of a porous membrane that is elongated is preferable, since, as a result of stretching, the fraction of voids in the surface and inside the porous membrane increases, the extraction solvent easily penetrates into the porous membrane.

Таким образом, из литого материала, полученного, как описано выше, пористую мембрану получают экстрагированием растворителя, неорганических частиц и агента, вызывающего агрегацию. Экстрагирование этих компонентов может выполняться непрерывно во время технологической операции вместе с экструдированием и отверждением, либо оно может быть выполнено после однократного обвивания литого материала вокруг остова или мотка, либо после того как литой материал помещен внутрь корпуса заданной конфигурации и затем образована модульная структура. Растворитель, используемый для экстрагирования каждого из использованных компонентов, должен быть нерастворителем по отношению к винилиденфторидной смоле при температуре экстрагирования. Хотя экстрагирующий растворитель может различаться в зависимости от химической структуры или других характеристик компонентов, подлежащих экстрагированию, в случае, если растворитель является, например, неводным растворителем, могут быть использованы ацетон или метанол, а в случае, если растворитель является водой, может использоваться водорастворимый растворитель. Кроме того, если неорганические частицы являются оксидом кремния, целесообразно проводить экстракцию с использованием щелочного раствора. При этом для случаев, когда агент, вызывающий агрегацию, слабо растворим в воде, могут быть предложены гексан, ацетон или метанол, а в случае водорастворимого агента, вызывающего агрегацию, можно назвать воду. Пористую мембрану, после выполнения с ней указанных манипуляций, сушат обмотанной вокруг каркаса или смотанной в моток.Thus, from a cast material obtained as described above, a porous membrane is obtained by extracting a solvent, inorganic particles and an aggregation inducing agent. The extraction of these components can be carried out continuously during the technological operation together with extrusion and curing, or it can be performed after once wrapping the cast material around the core or skein, or after the cast material is placed inside the housing of a given configuration and then a modular structure is formed. The solvent used to extract each of the components used must be a non-solvent with respect to the vinylidene fluoride resin at the extraction temperature. Although the extraction solvent may vary depending on the chemical structure or other characteristics of the components to be extracted, if the solvent is, for example, a non-aqueous solvent, acetone or methanol may be used, and if the solvent is water, a water-soluble solvent may be used. . In addition, if the inorganic particles are silicon oxide, it is advisable to carry out the extraction using an alkaline solution. Moreover, for cases where the aggregation causing agent is slightly soluble in water, hexane, acetone or methanol may be proposed, and in the case of a water-soluble aggregation causing agent, water may be called. The porous membrane, after performing the specified manipulations with it, is dried wrapped around the frame or wound in a skein.

Кроме того, пористая мембрана настоящего изобретения может быть соответствующим образом термообработана. Термообработка предназначена для увеличения доли кристаллической структуры α типа в пористой мембране, изготовленной из винилиденфторидной смолы. В результате изучения авторами настоящего изобретения химической устойчивости пористой мембраны, изготовленной из винилиденфторидной смолы, было установлено, что не только индекс кристалличности, но также и кристаллическая структура способствует химической устойчивости. Дальнейшие интенсивные исследования показали, что химическая устойчивость увеличивается, когда доля α типа кристаллической структуры выше, чем доля кристаллической структуры β типа. Увеличение химической устойчивости в случаях, когда доля кристаллической структуры α типа превышает долю кристаллической структуры β типа, по-видимому, проистекает из следующих причин. По сравнению с β типом кристаллической структуры, α тип кристаллической структуры содержит атомы водорода и атомы фтора, которые делокализованы, и, соответственно, по-видимому, именно поэтому имеет место недостаточность деполяризации электрических зарядов. Другими словами, поскольку доля кристаллической структуры α типа, являющейся неполярной, выше, чем доля кристаллической структуры β типа, в которой атомы водорода и атомы фтора делокализованы и имеет место межмолекулярная поляризация, оказывается, что пористая мембрана, изготовленная из поливинилиденфторида в соответствии с настоящим изобретением, обладает высокой химической стойкостью. Ввиду этого пористую мембрану настоящего изобретения предпочтительно термообрабатывают в свободном состоянии, то есть в состоянии, в котором пористая мембрана является незафиксированной. Например, можно проводить термообработку на пористой мембране одновременно с экстрагированием растворителя и агента, вызывающего агрегацию, когда пористая мембрана после процесса вытягивания временно намотана на каркас или смотана в моток и удерживается после этого в свободном состоянии. Если термообработку проводят, пока пористая мембрана удерживается в фиксированном состоянии, происходит термическая усадка, сопровождаемая деформациями, влекущими за собой изменения в кристаллической структуре в микросреде. В частности, происходит трансформация кристаллической структуры α типа в кристаллическую структуру β типа, доля кристаллической структуры β типа в пористой мембране возрастает и, вследствие этого, может получиться так, что желаемый эффект не будет достигнут.In addition, the porous membrane of the present invention can be suitably heat treated. Heat treatment is designed to increase the fraction of the α-type crystal structure in a porous membrane made of vinylidene fluoride resin. As a result of the study of the chemical resistance of a porous membrane made of vinylidene fluoride resin by the inventors of the present invention, it was found that not only the crystallinity index, but also the crystalline structure contributes to chemical resistance. Further intensive studies showed that chemical stability increases when the fraction of the α type of crystal structure is higher than the fraction of the crystal structure of β type. The increase in chemical resistance in cases where the fraction of the crystal structure of type α exceeds the fraction of the crystal structure of type β, apparently, stems from the following reasons. Compared to the β type of crystalline structure, the α type of crystalline structure contains hydrogen atoms and fluorine atoms, which are delocalized, and, accordingly, this is apparently why there is insufficient depolarization of electric charges. In other words, since the fraction of the crystal structure of the α type, which is non-polar, is higher than the fraction of the crystal structure of the β type, in which the hydrogen atoms and fluorine atoms are delocalized and intermolecular polarization takes place, it turns out that the porous membrane made of polyvinylidene fluoride in accordance with the present invention has high chemical resistance. In view of this, the porous membrane of the present invention is preferably heat treated in a free state, that is, in a state in which the porous membrane is not fixed. For example, it is possible to conduct heat treatment on a porous membrane at the same time as extracting the solvent and the aggregating agent, when the porous membrane after the drawing process is temporarily wound on a skeleton or wound in a skein and is then kept in a free state. If the heat treatment is carried out while the porous membrane is held in a fixed state, thermal shrinkage occurs, accompanied by deformations that entail changes in the crystal structure in the microenvironment. In particular, the crystal structure of the α type is transformed into the crystal structure of the β type, the proportion of the crystal structure of the β type in the porous membrane increases and, as a result, it may turn out that the desired effect will not be achieved.

Определение соотношения типов кристаллической структуры в пористой мембране, изготовленной из поливинилиденфторида в соответствии с настоящим изобретением, проводят следующим образом. Она выражается величиной R1, вычисленной в соответствии с уравнением (1) с помощью величины поглощательной способности (А763) при длине волны 763 см-1, и величины поглощательной способности (А840) при длине волны 840 см-1, обе получены на основании ИК-измерений.The determination of the type ratio of the crystal structure in a porous membrane made of polyvinylidene fluoride in accordance with the present invention is carried out as follows. It is expressed by the value of R 1 calculated in accordance with equation (1) using the absorbance value (A 763 ) at a wavelength of 763 cm -1 , and the absorbance value (A 840 ) at a wavelength of 840 cm -1 , both obtained at Based on IR measurements.

Figure 00000001
Figure 00000001

где А763 представляет собой поглощательную способность, отнесенную к α типу кристаллической структуры, а А840 представляет собой поглощательную способность, отнесенную к β типу кристаллической структуры (см., например, патентный документ 5, приведенный выше). Величина R1 является показателем количественного соотношения α типа и β типа внутри кристаллической области поливинилиденфторида. На ИК-спектре пористой мембраны, изображенном на Фиг.6, проведена линия между соответствующими минимальными значениями в ИК-спектре в области 763 см-1 и 780 см-1, и далее считывается высота характеристического пика поглощения, отнесенного к α типу кристаллической структуры в области 763 см-1. Наряду с этим проведена линия между соответствующими минимальными величинами в ИК-спектре в области 810 см-1 и 925 см-1, и далее считывается характеристический пик поглощения, отнесенный к β типу кристаллической структуры в области 840 см-1, давая в результате величину R1. Величина R1 согласно настоящему изобретению предпочтительно равна или превышает 1,5.where A 763 represents the absorption capacity assigned to the α type of crystal structure, and A 840 represents the absorption capacity referred to to the β type of crystal structure (see, for example, patent document 5 above). The value of R 1 is an indicator of the quantitative ratio of α type and β type inside the crystalline region of polyvinylidene fluoride. In the IR spectrum of the porous membrane shown in FIG. 6, a line is drawn between the corresponding minimum values in the IR spectrum in the region of 763 cm -1 and 780 cm -1 , and then the height of the characteristic absorption peak related to the α type of crystal structure in an area of 763 cm -1 . Along with this, a line was drawn between the corresponding minimum values in the IR spectrum in the region of 810 cm -1 and 925 cm -1 , and then the characteristic absorption peak related to the β type of crystal structure in the region of 840 cm -1 is read, resulting in the value of R 1 . The value of R 1 according to the present invention is preferably equal to or greater than 1.5.

Тип α кристаллической структуры поливинилиденфторидной смолы характеризуется тем, что атомы водорода (или атомы фтора), соединенные с атомом углерода, соседним с одной стороны с углеродом основной цепи, содержащейся в молекуле полимера, находятся в транс-положении относительно атомов фтора (или атомов водорода), соединенных с углеродом основной цепи, тогда как атомы водорода (или атомы фтора), соединенные с атомом углерода, соседним с другой стороны с углеродом основной цепи, находятся в Ghosh-положении (60°) относительно атомов фтора (или атомов водорода), соединенных с углеродом основной цепи, причем две или несколько этих стерических структур являются продолжением друг друга; молекулярная цепь имеет TG+TG-тип, а дипольный момент связи C-F2 и связи С-Н2 имеет соответствующие компоненты в вертикальном и параллельном направлениях относительно молекулярной цепи. При проведении ИК-анализа поливинилиденфторидной смолы, имеющей кристаллическую структуру α типа, характеристические пики (характеристические поглощения) находятся в области 1212 см-1, 1183 см-1 и 763 см-1 соответственно, а при порошковой рентгеновской дифракции характеристические пики появляются при 2θ=17,7°, 18,3° и 19,9° соответственно.The type α of the crystal structure of the polyvinylidene fluoride resin is characterized by the fact that hydrogen atoms (or fluorine atoms) connected to a carbon atom adjacent to one side of the carbon of the main chain contained in the polymer molecule are in a trans position relative to fluorine atoms (or hydrogen atoms) connected to the carbon of the main chain, while the hydrogen atoms (or fluorine atoms) connected to the carbon atom adjacent to the carbon of the main chain are in the Ghosh position (60 °) relative to the fluorine atoms (or atoms Hydrogen s) connected to the carbon main chain, wherein two or more of these steric structures are continuations of each other; the molecular chain is of the TG + TG type, and the dipole moment of the CF 2 bond and the С-Н 2 bond has the corresponding components in the vertical and parallel directions relative to the molecular chain. When conducting an IR analysis of a polyvinylidene fluoride resin having an α type crystal structure, characteristic peaks (characteristic absorption) are in the region of 1212 cm −1 , 1183 cm −1 and 763 cm −1, respectively, and in powder X-ray diffraction characteristic peaks appear at 2θ = 17.7 °, 18.3 ° and 19.9 ° respectively.

Тип β кристаллической структуры поливинилиденфторидной смолы характеризуется тем, что атомы водорода и атомы фтора, соединенные с атомами углерода, соседними с одним из атомов углерода основной цепи, содержащейся в полиерной молекуле, имеют соответствующую стерическую транс-ориентацию (структура ТТ типа), а именно атомы водорода и атомы фтора, соединенные с соседними атомами углерода, находятся в положении 180°, если смотреть в направлении углерод-углеродной связи. Углерод-углеродная связь, в которой фрагмент, формирующий структуру ТТ типа, образует основную цепь ТТ типа, имеет плоскую зигзагообразную структуру, а дипольный момент С-F2-связи и С-H2-связи имеет компонент в вертикальном направлении относительно молекулярной цепи. При проведении ИК-анализов кристаллической структуры β типа характеристические пики (характеристические поглощения) появляются в области 1274 см-1, 1163 см-1, и 840 см-1 соответственно, а при порошковой рентгеновской дифракции характеристические пики появляются при 2θ=21° соответственно.The type β of the crystalline structure of the polyvinylidene fluoride resin is characterized in that the hydrogen atoms and fluorine atoms connected to the carbon atoms adjacent to one of the carbon atoms of the main chain contained in the polymer molecule have the corresponding steric trans orientation (TT type structure), namely atoms hydrogen and fluorine atoms connected to adjacent carbon atoms are in the 180 ° position when viewed in the direction of the carbon-carbon bond. The carbon-carbon bond, in which the fragment forming the structure of the TT type, forms the main chain of the TT type, has a flat zigzag structure, and the dipole moment of the C-F 2 bond and C-H 2 bond has a component in the vertical direction relative to the molecular chain. When conducting IR analyzes of a β-type crystal structure, characteristic peaks (characteristic absorption) appear in the region of 1274 cm -1 , 1163 cm -1 , and 840 cm -1, respectively, and in powder X-ray diffraction, characteristic peaks appear at 2θ = 21 °, respectively.

Как способ осуществления термообработки, ее можно проводить после образования мембраны и перед тем, как проэкстрагированные компоненты будут удалены путем промывки, либо после того, как они будут удалены. Кроме того, ее можно осуществлять при таком состоянии мембраны, когда филаментные нити образуют узлы и подвергаются стадии сушки, или же термическую обработку можно проводить после того, как мембрана составлена из модулей. Следует отметить, что если термообработку проводят после модуляризации, во избежание растяжения мембраны следует учитывать припуск на возможную усадку, которая может произойти в результате термообработки.As a method of heat treatment, it can be carried out after the formation of the membrane and before the extracted components are removed by washing, or after they are removed. In addition, it can be carried out in such a state of the membrane, when the filament threads form nodes and undergo drying stages, or heat treatment can be carried out after the membrane is composed of modules. It should be noted that if heat treatment is carried out after modularization, in order to avoid membrane stretching, allowance for possible shrinkage, which may occur as a result of heat treatment, should be taken into account.

В качестве способов термообработки можно перечислить метод сушки горячим воздухом, мокрый способ погружением в жидкость, способ, при котором пористая мембрана контактирует с металлическими вальцами, которые нагревают и модулируют, способ, который проводят в газообразной среде, такой как, например, пар, и способ, при котором происходит излучение электромагнитных волн, при этом все эти способы могут осуществляться даже тогда, когда пористая мембрана находится во влажном или сухом состоянии. Среди них способ погружения в воду является удобным с точки зрения легкости регулирования температуры. Предпочтительно можно использовать нерастворитель поливинилиденфторидной смолы, такой как, например, полиэтиленгликоль с низкой молекулярной массой. Кроме того, можно проводить термообработку в смешанной жидкости, содержащей множество компонентов, такой как, например, смешанная жидкость, содержащая воду и полиэтиленгликоль либо раствор поверхностно-активного агента.As heat treatment methods, one can list the method of drying with hot air, the wet method by immersion in a liquid, the method in which the porous membrane is in contact with metal rollers that heat and modulate, the method that is carried out in a gaseous medium, such as, for example, steam, and the method in which electromagnetic waves are emitted, all of these methods can be carried out even when the porous membrane is in a wet or dry state. Among them, the method of immersion in water is convenient in terms of ease of temperature control. Preferably, a non-solvent of the polyvinylidene fluoride resin, such as, for example, low molecular weight polyethylene glycol, can be used. In addition, it is possible to conduct heat treatment in a mixed liquid containing many components, such as, for example, a mixed liquid containing water and polyethylene glycol or a solution of a surface-active agent.

В зависимости от выбора жидкости для погружения в мокрой системе экстрагирование и удаление проэкстрагированных компонентов в мембранообразующем исходном растворе и термообработку можно проводить одновременно.Depending on the choice of liquid for immersion in a wet system, the extraction and removal of the extracted components in a membrane-forming initial solution and heat treatment can be carried out simultaneously.

С учетом того чтобы можно было получать результаты термообработки, не ухудшая при этом требуемые характеристики пористой мембраны, отличные от химической прочности, термообработку предпочтительно проводят при температуре в пределах от 70°С до 160°С.Considering that it is possible to obtain heat treatment results without compromising the required characteristics of the porous membrane other than chemical strength, the heat treatment is preferably carried out at a temperature in the range of 70 ° C. to 160 ° C.

Время термообработки не ограничено конкретной величиной, однако предпочтительным с точки зрения производительности является интервал длительностью от 1 до 5 часов. Выбор более высокой температуры термообработки позволяет сократить время термообработки.The heat treatment time is not limited to a specific value, however, an interval of 1 to 5 hours is preferable in terms of productivity. Choosing a higher heat treatment temperature reduces the heat treatment time.

После термообработки предпочтительно оставить мембрану при комнатной температуре для медленного охлаждения.After heat treatment, it is preferable to leave the membrane at room temperature for slow cooling.

Пористую мембрану, изготовленную из винилиденфторидной смолы, как описано выше, используют в качестве мембранного модуля, размещенного внутри кожуха, оборудованного входным отверстием для исходного раствора и отверстием для подачи пермеата. Мембранный модуль, в котором мембрана представляет собой половолоконную мембрану, включает в себя большое количество полых волокон, связанных вместе и затем размещенных внутри цилиндрического контейнера, при этом противоположные концы или одинаковые концы их таким образом фиксируют при помощи полиуретана или эпоксидной смолы, чтобы можно было извлекать пермеат, либо фиксируют в плоской пластинчатой форме таким образом, чтобы можно было извлекать пермеат. Если мембрана является плоской мембраной, плоскую мембрану спирально навивают на коллектор жидкости, при этом она сложена наподобие почтового конверта, и затем помещают в цилиндрический контейнер так, чтобы можно было извлекать пермеат, либо плоскую мембрану размещают на противолежащих поверхностях жидкостного коллектора и при этом крепко фиксируют ее край таким образом, чтобы можно было извлекать пермеат.A porous membrane made of vinylidene fluoride resin, as described above, is used as a membrane module located inside a casing equipped with an inlet for the initial solution and an opening for supplying permeate. The membrane module, in which the membrane is a hollow fiber membrane, includes a large number of hollow fibers bonded together and then placed inside a cylindrical container, with the opposite ends or the same ends being fixed in this way with polyurethane or epoxy resin so that it can be removed permeate, or fixed in a flat plate form so that it was possible to remove permeate. If the membrane is a flat membrane, the flat membrane is helically wound onto the liquid collector, it is folded like a mail envelope, and then placed in a cylindrical container so that permeate can be removed, or the flat membrane is placed on opposite surfaces of the liquid collector and is firmly fixed its edge so that permeate can be removed.

Также мембранный модуль оборудуют по меньшей мере одним из устройств для создания повышенного давления со стороны неочищенной жидкости и устройством для отсасывания со стороны пермеата, и далее используют как делительное устройство для разделения воды или тому подобного. В качестве устройства для создания повышенного давления может быть использован насос или же может использоваться давление, получаемое из-за разницы в уровнях воды. Кроме того, в качестве устройства для отсасывания можно использовать насос либо сифон.Also, the membrane module is equipped with at least one of the devices for generating increased pressure from the side of the crude liquid and a device for suctioning from the side of the permeate, and is further used as a dividing device for separating water or the like. As a device for creating high pressure, a pump can be used or pressure obtained due to the difference in water levels can be used. In addition, a pump or a siphon can be used as a suction device.

Такое разделительное устройство может применяться для водоочистной обработки, для очистки воды, обработки сточных вод и производства технической воды, поскольку речь идет об области обработки воды, а также в качестве жидкости, подлежащей обработке, используют речную воду, озерную воду, подземные воды, морскую воду, стоки и/или сточные воды.Such a separation device can be used for water treatment, for water treatment, wastewater treatment and production of industrial water, since we are talking about the field of water treatment, as well as the liquid to be treated, use river water, lake water, groundwater, sea water , drains and / or wastewater.

Кроме того, пористая мембрана, изготовленная из винилиденфторидной смолы, как описано выше, может быть использована для сепаратора аккумуляторной батареи для отделения положительного и отрицательного электродов друг от друга внутри батареи, и в таком случае можно ожидать, что характеристики получающейся в результате батареи будут улучшены за счет высокой ионной проницаемости, а срок службы такой батареи может быть увеличен за счет высокой прочности на разрыв.In addition, a porous membrane made of vinylidene fluoride resin, as described above, can be used for a battery separator to separate the positive and negative electrodes from each other inside the battery, in which case it can be expected that the characteristics of the resulting battery will be improved by due to high ion permeability, and the service life of such a battery can be increased due to the high tensile strength.

Кроме того, можно ожидать, что пористая мембрана, изготовленная из винилиденфторидной смолы, полученная в соответствии с описанным выше способом, при использовании в качестве заряженной мембраны с введенной заряженной группой (ионообменной группой) будет способствовать усилению распознавания иона и/или увеличению срока службы заряженной мембраны за счет высокой прочности на разрыв.In addition, it can be expected that a porous membrane made of vinylidene fluoride resin obtained in accordance with the method described above, when used as a charged membrane with a charged group (ion-exchange group) introduced, will enhance ion recognition and / or increase the life of the charged membrane due to high tensile strength.

Однако если пористую мембрану, изготовленную из винилиденфторидной смолы, импрегнируют ионообменной смолой и далее используют в топливном элементе в качестве ионообменной мембраны и, в частности, если в качестве топлива используют метанол, расширение, проистекающее из присутствия метанола в ионообменной мембране, может быть ослаблено, и вследствие этого можно ожидать улучшения характеристик топливного элемента. Кроме того, благодаря высокой прочности на разрыв можно ожидать увеличения срока службы топливного элемента.However, if a porous membrane made of vinylidene fluoride resin is impregnated with an ion exchange resin and then used as an ion exchange membrane in a fuel cell, and in particular if methanol is used as fuel, the expansion resulting from the presence of methanol in the ion exchange membrane can be weakened, and as a result, improvements in fuel cell performance can be expected. In addition, due to the high tensile strength, an increase in the life of the fuel cell can be expected.

Далее настоящее изобретение будет проиллюстрировано посредством наглядных примеров, которые не следует интерпретировать как ограничивающие объем настоящего изобретения.The present invention will now be illustrated by way of illustrative examples, which should not be interpreted as limiting the scope of the present invention.

Пример 1Example 1

Поливинилиденфторид (далее иногда сокращенно именуемый "PVDF". Доступный в виде "SOLEF6010", производимого и доступного из Solvay Solexis Kabushiki Kaisha) в качестве винилиденфторидной смолы, γ-бутиролактон в качестве растворителя, оксид кремния ("Fine Seal X-45", производимый и доступный из Kabushiki Kaisha Tokuyama) в качестве неорганических частиц и глицерин (очищенный глицерин, производимый и доступный из Као Kabushiki Kaisha) смешивали в массовом соотношении 36:47:18:19 для получения мембранообразующего исходного раствора. Композиция данного мембранообразующего исходного раствора представлена в Таблице 1. Высшая критическая температура растворения γ-бутиролактона и глицерина, содержащихся при соотношении композиции, составила 40,6°С.Polyvinylidene fluoride (hereinafter sometimes abbreviated as “PVDF”. Available as “SOLEF6010” manufactured and available from Solvay Solexis Kabushiki Kaisha) as vinylidene fluoride resin, γ-butyrolactone as solvent, silica (“Fine Seal X-45”, manufactured and available from Kabushiki Kaisha Tokuyama) as inorganic particles and glycerin (purified glycerin manufactured and available from Kao Kabushiki Kaisha) was mixed in a mass ratio of 36: 47: 18: 19 to obtain a membrane-forming stock solution. The composition of this membrane-forming stock solution is shown in Table 1. The highest critical dissolution temperature of γ-butyrolactone and glycerol contained in the composition ratio was 40.6 ° C.

Мембранообразующий исходный раствор, полученный, как описано выше, дробили с помощью прутьев, нагревали и размешивали (при температуре 150°С) внутри двухосного смесителя-экструдера и затем экструдировали из него через гранулятор. Получившийся в результате гранулят экструдировали при помощи экструдера (150°С), оборудованного наконечником с двойной кольцевой головкой, имеющим наружный диаметр 1,6 мм и внутренний диаметр 0,8 мм. В это же время в полость получающегося в результате экструдированного материала инжектировали тетраэтиленгликоль.The membrane-forming stock solution obtained as described above was crushed using rods, heated and stirred (at a temperature of 150 ° C) inside a biaxial mixer-extruder and then extruded from it through a granulator. The resulting granulate was extruded using an extruder (150 ° C.) equipped with a double ring tip having an outer diameter of 1.6 mm and an inner diameter of 0.8 mm. At the same time, tetraethylene glycol was injected into the cavity of the resulting extruded material.

Экструдированный и литой материал, экструдированный из фильер в воздушную среду, вводили в водяную баню (при температуре 60°С), содержащую водный раствор 20 мас.% сульфата натрия, после перенесения по воздуху на расстояние 3 см и затем пропускали на расстоянии около 100 см через водяную баню для охлаждения и отверждения. Затем, пока растворитель, агент, вызывающий агрегацию, и большая часть неорганических частиц еще оставались в половолоконном изделии, его вытягивали в горячей воде при температуре 90°С в направлении волокон так, чтобы получить длину, приблизительно в 1,5 раза превышающую исходную длину, и далее полученное в результате половолоконное изделие термообрабатывали в течение 180 минут в проточной воде при температуре 95°С, в это же время растворитель (γ-бутиролактон), агент, вызывающий агрегацию, (глицерин) и инжектированная жидкость (тетраэтиленгликоль) удалялись путем экстрагирования.The extruded and cast material extruded from dies into the air was introduced into a water bath (at a temperature of 60 ° C) containing an aqueous solution of 20 wt.% Sodium sulfate, after being transferred through the air to a distance of 3 cm and then passed at a distance of about 100 cm through a water bath for cooling and curing. Then, while the solvent, the aggregating agent, and most of the inorganic particles still remained in the hollow fiber product, it was drawn in hot water at a temperature of 90 ° C in the direction of the fibers so as to obtain a length of approximately 1.5 times the original length, and then the resulting hollow fiber product was heat treated for 180 minutes in running water at a temperature of 95 ° C, at the same time the solvent (γ-butyrolactone), the aggregation-causing agent (glycerin) and the injected liquid (tetraethylenegly ol) were removed by extraction.

Половолоконное изделие, полученное таким образом, погружали на 120 минут в водный раствор, содержащий 5 мас.% гидроксида натрия, и нагревали до температуры 40°С для экстрагирования и удаления неорганических частиц (оксида кремния) с последующим флашинг-процессом или процессом промывки с получением половолоконной мембраны. Результаты испытаний, проведенных для половолоконной мембраны, изготовленной таким способом, представлены в Таблице 2. Величина R1, измеренная на основании ИК-спектра половолоконной мембраны, полученной таким образом, составила 2,5.The hollow fiber product thus obtained was immersed for 120 minutes in an aqueous solution containing 5 wt.% Sodium hydroxide and heated to a temperature of 40 ° C to extract and remove inorganic particles (silicon oxide), followed by a flushing process or a washing process to obtain hollow fiber membrane. The test results for a hollow fiber membrane made in this way are presented in Table 2. The value of R 1 measured on the basis of the IR spectrum of the hollow fiber membrane thus obtained was 2.5.

Для того чтобы оценить устойчивость изготовленной половолоконной мембраны по отношению к окисляющему реагенту, ее погружали в водный раствор гипохлорита натрия (5000 м.д. в эффективной концентрации хлора) в течение 7 дней при температуре 60°С и затем измеряли ее физические характеристики (предел прочности при растяжении), результаты измерения представлены в Таблице 3.In order to evaluate the stability of the manufactured hollow fiber membrane with respect to the oxidizing reagent, it was immersed in an aqueous solution of sodium hypochlorite (5000 ppm in an effective concentration of chlorine) for 7 days at a temperature of 60 ° C and then its physical characteristics were measured (tensile strength tensile), the measurement results are presented in Table 3.

Способы и устройства для различных измерений (анализов)Methods and devices for various measurements (analyzes)

(1) Предел пропускания частиц(1) Particle transmittance

Коэффициент задерживания по меньшей мере двух видов частиц, имеющих разные размеры частиц, определяют для получения измеренного значения, которое в свою очередь используют в следующем приближении (1), как будет описано далее, для определения величины S, при которой R становится равным 90, величина S при этом описывает размер фракционированных частицThe retention coefficient of at least two types of particles having different particle sizes is determined to obtain a measured value, which in turn is used in the following approximation (1), as will be described later, to determine the value of S, at which R becomes equal to 90, the value S describes the size of the fractionated particles

Figure 00000002
Figure 00000002

где "а" и "m" соответственно представляют собой константы, определенные для половолоконной мембраны, и могут быть вычислены на основании измеренного значения коэффициентов задерживания двух или более видов. Однако следует отметить, что размер фракционированных частиц в случае, если коэффициент задерживания частиц размером 0,1 мкм равен или превышает 90%, выражается как <0,1 мкм.where "a" and "m" respectively are constants defined for a hollow fiber membrane and can be calculated based on the measured value of the retention coefficients of two or more kinds. However, it should be noted that the size of the fractionated particles in the case where the particle retention coefficient of 0.1 μm particles is equal to or greater than 90% is expressed as <0.1 μm.

(2) Скорость проникания чистой воды(2) Pure water penetration rate

Используя половолоконный мембранный модуль сквозного типа с открытым концом, имеющий эффективную длину 3 см, и чистую воду в качестве неочищенной воды, выполняли фильтрацию (фильтрацию с наружным давлением) от наружной стороны внутрь половолоконной мембраны в условиях, при которых фильтрационное давление составляло 50 кПа, а температура 25°С для измерения количества воды, отфильтрованной в единицу времени, и скорость проникания рассчитывали на основании величины, преобразованной в количество воды через единицу площади поверхности мембраны в единицу времени при единице давления.Using an open end through-type hollow fiber membrane module having an effective length of 3 cm and pure water as raw water, filtering (filtering with external pressure) from the outside to the inside of the hollow fiber membrane was performed under conditions at which the filtration pressure was 50 kPa, and temperature 25 ° C to measure the amount of water filtered per unit time, and the penetration rate was calculated based on the value converted to the amount of water through the unit surface area of the membranes us per unit time in a unit of pressure.

Пример 2Example 2

Половолоконную мембрану получали способом, аналогичным описанному выше Примеру 1, за исключением того, что в качестве растворителя использовали ε-капролактон. Высшая критическая температура растворения ε-капролактона и глицерина, содержащихся при описанном выше соотношении композиции, составила 47,3°С. Результаты изучения половолоконной мембраны, изготовленной таким образом, представлены в Таблице 2.A hollow fiber membrane was obtained by a method similar to that described above Example 1, except that ε-caprolactone was used as a solvent. The highest critical temperature for the dissolution of ε-caprolactone and glycerol contained in the composition ratio described above was 47.3 ° C. The results of the study of the hollow fiber membrane made in this way are presented in Table 2.

Сравнительный пример 1Comparative Example 1

За исключением того, что поливинилиденфторид (далее иногда сокращенно именуемый "PVDF") ("SOLEF6010", производимый и доступный из Solvay Solexis Kabushiki Kaisha), γ-бутиролактон, оксид кремния в качестве неорганических частиц и полиоксиэтиленнонилфениловый эфир ("NP-5", производимый и доступный из Nikko Chemicals Kabushiki Kaisha) смешивали в массовом соотношении 36:47:18:19 для получения мембранообразующего исходного раствора, половолоконную мембрану получали способом, аналогичным описанному в Примере 1. Для γ-бутиролактона и полиоксиэтиленнонилфенилового эфира, содержащихся при соотношении композиции, высшая критическая температура растворения не наблюдалась, и они смешивались друг с другом при любой температуре. Результаты изучения изготовленной половолоконной мембраны представлены в Таблице 2.Except that polyvinylidene fluoride (hereinafter sometimes abbreviated as "PVDF") ("SOLEF6010" manufactured and available from Solvay Solexis Kabushiki Kaisha), γ-butyrolactone, silica as inorganic particles and polyoxyethylene nonylphenyl ether ("NP-5", manufactured and available from Nikko Chemicals Kabushiki Kaisha) was mixed in a mass ratio of 36: 47: 18: 19 to obtain a membrane-forming stock solution, a hollow fiber membrane was obtained by a method similar to that described in Example 1. For γ-butyrolactone and polyoxyethylene nonylphenyl ether contained in and the composition ratio, the highest critical temperature of dissolution was not observed, and they were mixed with each other at any temperature. The results of the study of the fabricated hollow fiber membrane are presented in Table 2.

Пример 3Example 3

Поливинилиденфторид (далее иногда сокращенно именуемый "PVDF") ("SOLEF6010", производимый и доступный из Solvay Solexis Kabushiki Kaisha), γ-бутиролактон в качестве растворителя, оксид кремния ("Fine Seal X-80", производимый и доступный из Kabushiki Kaisha Tokuyama) в качестве неорганических частиц, глицерин (очищенный глицерин, производимый и доступный из Kao Kabushiki Kaisha) и поливинилпирролидон ("К-90", производимый и доступный из BASF Corporation) в качестве гидрофильной смолы смешивали в массовом соотношении 35:43:19:20:3 для получения мембранообразующего исходного раствора. Композиция данного мембранообразующего исходного раствора представлена в Таблице 1. Высшая критическая температура растворения γ-бутиролактона и глицерина, содержащихся при соотношении композиции, составила 41,6°С.Polyvinylidene fluoride (hereinafter sometimes abbreviated as "PVDF") ("SOLEF6010" manufactured and available from Solvay Solexis Kabushiki Kaisha), γ-butyrolactone as a solvent, silica ("Fine Seal X-80" manufactured and available from Kabushiki Kaisha Tokuyama ) as inorganic particles, glycerin (purified glycerin manufactured and available from Kao Kabushiki Kaisha) and polyvinylpyrrolidone ("K-90" manufactured and available from BASF Corporation) as a hydrophilic resin were mixed in a weight ratio of 35: 43: 19: 20 : 3 to obtain a membrane-forming stock solution. The composition of this membrane-forming stock solution is presented in Table 1. The highest critical dissolution temperature of γ-butyrolactone and glycerol contained in the composition ratio was 41.6 ° C.

Мембранообразующий исходный раствор, полученный, как описано выше, дробили с помощью прутьев, нагревали и размешивали (при температуре 150°С) внутри двухосного смесителя-экструдера и затем экструдировали из него через гранулятор. Получающийся в результате гранулят экструдировали при помощи экструдера (150°С), оборудованного наконечником с двойной кольцевой головкой, имеющим наружный диаметр 1,6 мм и внутренний диаметр 0,8 мм. В это же время в полость получающегося в результате экструдированного материала инжектировали тетраэтиленгликоль.The membrane-forming stock solution obtained as described above was crushed using rods, heated and stirred (at a temperature of 150 ° C) inside a biaxial mixer-extruder and then extruded from it through a granulator. The resulting granulate was extruded using an extruder (150 ° C.) equipped with a double ring tip having an outer diameter of 1.6 mm and an inner diameter of 0.8 mm. At the same time, tetraethylene glycol was injected into the cavity of the resulting extruded material.

Экструдированный и литой материал, экструдированный из фильер в воздушную среду, вводили в водяную баню (при температуре 30°С), содержащую водный раствор 10 мас.% сульфата натрия, после перенесения по воздуху на расстояние 3 см и затем пропускали на расстоянии около 100 см через водяную баню для охлаждения и отверждения. Затем, пока растворитель, агент, вызывающий агрегацию, и большая часть неорганических частиц еще оставались в половолоконном изделии, его вытягивали в горячей воде при температуре 90°С в направлении волокон так, чтобы получить длину, приблизительно в 1,8 раз превышающую исходную длину, и после этого полученное в результате половолоконное изделие термообрабатывали в течение 180 минут в проточной воде при температуре 95°С, в это же время растворитель (γ-бутиролактон), агент, вызывающий агрегацию (глицерин), и инжектированная жидкость (тетраэтиленгликоль) удалялись путем экстрагирования.The extruded and cast material extruded from dies into the air was introduced into a water bath (at a temperature of 30 ° C) containing an aqueous solution of 10 wt.% Sodium sulfate, after being transferred through the air to a distance of 3 cm and then passed at a distance of about 100 cm through a water bath for cooling and curing. Then, while the solvent, the aggregating agent, and most of the inorganic particles still remained in the hollow fiber product, it was drawn in hot water at a temperature of 90 ° C in the direction of the fibers so as to obtain a length of approximately 1.8 times the original length, and then the resulting hollow fiber product was heat treated for 180 minutes in running water at a temperature of 95 ° C, at the same time a solvent (γ-butyrolactone), an aggregation inducing agent (glycerin), and an injected liquid (tetraethyl nglikol) were removed by extraction.

Половолоконное изделие, полученное таким образом, погружали на 120 минут в водный раствор, содержащий 5 мас.% гидроксида натрия, и нагревали при температуре 40°С для экстрагирования и удаления неорганических частиц (оксида кремния) с последующим флашинг-процессом или процессом промывки с получением половолоконной мембраны.The hollow fiber product thus obtained was immersed for 120 minutes in an aqueous solution containing 5 wt.% Sodium hydroxide and heated at 40 ° C to extract and remove inorganic particles (silicon oxide), followed by a flushing process or a washing process to obtain hollow fiber membrane.

После этого получающееся в результате полое изделие, полученное таким образом, погружали в водный раствор (30°С), содержащий 5 мас.% пероксодисульфата, в течение 30 минут, получающееся полое изделие извлекали из водного раствора, после чего удаляли избыточный раствор, оставшийся на полом изделии, и затем помещали в химический реактор. В химический реактор подавали пар при температуре около 120°С и проводили термообработку в течение 30 минут, в то же время поддерживая внутри реактора температуру, равную или превышающую 90°С. Полое изделие, термообработанное таким образом, промывали в течение 30 минут в горячей воде при температуре 90°С, получая половолоконную мембрану. Результаты испытаний, проведенных для полученной половолоконной мембраны, представлены в Таблице 2. После этого изготовленную половолоконную мембрану сушили в течение 12 часов в токе воздуха и в сушильной установке при температуре 40°С. Сохранение проницаемости до и после сушки половолоконной мембраны отражено в Таблице 3. Кроме того, на Фиг. с 1 по 4 представлены сканирующие электронные микрофотографии, сделанные при изучении структуры мембраны.After that, the resulting hollow article, thus obtained, was immersed in an aqueous solution (30 ° C) containing 5 wt.% Peroxodisulfate for 30 minutes, the resulting hollow article was removed from the aqueous solution, after which the excess solution remaining on hollow product, and then placed in a chemical reactor. Steam was supplied to the chemical reactor at a temperature of about 120 ° C and heat treatment was carried out for 30 minutes, while at the same time maintaining a temperature inside the reactor equal to or higher than 90 ° C. The hollow product, heat-treated in this way, was washed for 30 minutes in hot water at a temperature of 90 ° C, obtaining a hollow fiber membrane. The test results for the obtained hollow fiber membrane are presented in Table 2. After that, the manufactured hollow fiber membrane was dried for 12 hours in a stream of air and in a drying unit at a temperature of 40 ° C. The permeability retention before and after drying of the hollow fiber membrane is shown in Table 3. In addition, in FIG. From 1 to 4, scanning electron micrographs are presented, taken during the study of the membrane structure.

Сравнительный пример 2Reference Example 2

Поливинилиденфторид (далее иногда сокращенно именуемый "PVDF") ("SOLEF6010", производимый и доступный из Solvay Solexis Kabushiki Kaisha), гексилбензоат (реактив I класса, производимый и доступный из Wako Junyaku Kabushiki Kaisha) в качестве растворителя, оксид кремния ("Fine Seal X-45", производимый и доступный из Kabushiki Kaisha Tokuyama) в качестве неорганических частиц и гексаглицерилмонолаурат ("Hexaglyn 1-L", производимый и доступный из Nikko Chemicals Kabushiki Kaisha) в качестве агента, вызывающего агрегацию, смешивали в массовом соотношении 20:80:10:10 для получения мембранообразующего исходного раствора. Композиция данного мембранообразующего исходного раствора представлена в Таблице 1. Для гексилбензоата и гексаглицерилмонолаурата, содержащихся при соотношении композиции, высшая критическая температура растворения не наблюдалась, и они смешивались друг с другом при любой температуре.Polyvinylidene fluoride (hereinafter sometimes abbreviated as "PVDF") ("SOLEF6010" manufactured and available from Solvay Solexis Kabushiki Kaisha), hexyl benzoate (a class I reagent manufactured and available from Wako Junyaku Kabushiki Kaisha) as a solvent, silica (Fine X-45 ", manufactured and available from Kabushiki Kaisha Tokuyama) as inorganic particles and hexaglyceryl monolaurate (" Hexaglyn 1-L ", manufactured and available from Nikko Chemicals Kabushiki Kaisha) as an aggregating agent, were mixed in a weight ratio of 20:80 : 10: 10 to obtain a membrane-forming stock solution. The composition of this membrane-forming stock solution is presented in Table 1. For the hexyl benzoate and hexaglyceryl monolaurate contained in the composition ratio, the highest critical dissolution temperature was not observed, and they mixed with each other at any temperature.

Мембранообразующий исходный раствор, полученный, как описано выше, дробили с помощью прутьев, нагревали и размешивали (при температуре 240°С) внутри двухосного смесителя-экструдера и затем экструдировали из него, через гранулятор. Получающийся в результате гранулят экструдировали при помощи экструдера (230°С), оборудованного наконечником с двойной кольцевой головкой, имеющим наружный диаметр 1,6 мм и внутренний диаметр 0,8 мм. В это же время в полость получающегося в результате экструдированного материала инжектировали тетраэтиленгликоль.The membrane-forming stock solution obtained as described above was crushed using rods, heated and stirred (at a temperature of 240 ° C) inside a biaxial mixer-extruder and then extruded from it through a granulator. The resulting granulate was extruded using an extruder (230 ° C.) equipped with a double ring tip having an outer diameter of 1.6 mm and an inner diameter of 0.8 mm. At the same time, tetraethylene glycol was injected into the cavity of the resulting extruded material.

Экструдированный и литой материал, экструдированный из фильер в воздушную среду, вводили в водяную баню (при температуре 30°С) после перенесения по воздуху на расстояние 3 см и затем пропускали на расстоянии около 100 см через водяную баню для охлаждения и отверждения. Далее получающиеся полые волокна погружали в течение 60 минут неоднократно по два раза в баню из метанола, нагретого до температуры 50°С, для экстрагирования и удаления растворителя (гексилбензоата), агента, вызывающего агрегацию (гексаглицерилмонолаурата), и инжектированной жидкости (тетраэтиленгликоля).The extruded and cast material extruded from the spinnerets into the air was introduced into a water bath (at a temperature of 30 ° C) after being transferred through air to a distance of 3 cm and then passed through a water bath at a distance of about 100 cm for cooling and curing. Next, the resulting hollow fibers were immersed for two times twice in a bath from methanol heated to a temperature of 50 ° C to extract and remove the solvent (hexyl benzoate), aggregation-causing agent (hexaglyceryl monolaurate), and injected liquid (tetraethylene glycol).

Половолоконное изделие, полученное таким образом, после вытягивания в горячей воде при температуре 80°С в направлении волокон так, чтобы получить длину, примерно в два раза превышающую исходную длину, термически закрепляли в горячей воде при температуре 100°С и затем погружали в водный раствор, содержащий 5 мас.% сульфата натрия, и нагревали при температуре 40°С в течение 120 минут для экстрагирования и удаления неорганических частиц (оксида кремния), получая после стадии промывки половолоконную мембрану. Результаты испытания представлены в Таблице 2. После этого изготовленную половолоконную мембрану сушили в течение 12 часов в токе воздуха и в сушильной установке при температуре 40°С. Сохранение проницаемости до и после сушки половолоконной мембраны отражено в Таблице 3. Кроме того, на Фиг.5 представлены сканирующие электронные микрофотографии, сделанные при изучении структуры мембраны.The hollow fiber product obtained in this way, after drawing in hot water at a temperature of 80 ° C in the direction of the fibers so as to obtain a length of approximately two times the original length, was thermally fixed in hot water at a temperature of 100 ° C and then immersed in an aqueous solution containing 5 wt.% sodium sulfate, and heated at a temperature of 40 ° C for 120 minutes to extract and remove inorganic particles (silicon oxide), receiving after the washing stage hollow fiber membrane. The test results are presented in Table 2. After that, the fabricated hollow fiber membrane was dried for 12 hours in a stream of air and in a drying unit at a temperature of 40 ° C. Preservation of permeability before and after drying the hollow fiber membrane is shown in Table 3. In addition, figure 5 presents scanning electron micrographs taken in the study of the structure of the membrane.

Пример 4Example 4

Поливинилиденфторид ("SOLEF6010", производимый и доступный из Solvay Solexis Kabushiki Kaisha), ε-капролактон в качестве растворителя, гидрофобный оксид кремния ("R-972", производимый и доступный из Nippon Aerozil Kabushiki Kaisha) в качестве неорганических частиц и глицерин в качестве агента, вызывающего агрегацию, смешивали в массовом соотношении 36:54:18:12 для получения смешанного раствора. Высшая критическая температура растворения ε-капролактона и глицерина, содержащихся при соотношении композиции, составила 35,8°С.Polyvinylidene fluoride ("SOLEF6010" manufactured and available from Solvay Solexis Kabushiki Kaisha), ε-caprolactone as a solvent, hydrophobic silica ("R-972" produced and available from Nippon Aerozil Kabushiki Kaisha) as inorganic particles and glycerin the aggregating agent was mixed in a mass ratio of 36: 54: 18: 12 to obtain a mixed solution. The highest critical dissolution temperature of ε-caprolactone and glycerol contained in the composition ratio was 35.8 ° C.

Смешанный раствор, полученный, как описано выше, дробили с помощью прутьев, нагревали и размешивали (при температуре 165°С) внутри двухосного смесителя-экструдера и затем экструдировали из него через гранулятор. Получающийся в результате гранулят экструдировали при помощи экструдера (150°С), оборудованного наконечником с двойной кольцевой головкой, имеющим наружный диаметр 1,6 мм и внутренний диаметр 0,8 мм. В это же время в полость получающегося в результате экструдированного материала инжектировали тетраэтиленгликоль.The mixed solution obtained as described above was crushed using rods, heated and stirred (at a temperature of 165 ° C) inside a biaxial mixer-extruder and then extruded from it through a granulator. The resulting granulate was extruded using an extruder (150 ° C.) equipped with a double ring tip having an outer diameter of 1.6 mm and an inner diameter of 0.8 mm. At the same time, tetraethylene glycol was injected into the cavity of the resulting extruded material.

Экструдированный и литой материал, экструдированный из фильер в воздушную среду, вводили в водяную баню (при температуре 40°С), содержащую водный раствор 20 мас.% сульфата натрия, после перенесения по воздуху на расстояние 3 см и далее пропускали на расстоянии около 100 см через водяную баню для охлаждения и отверждения. Затем, пока растворитель, агент, вызывающий агрегацию, и большая часть неорганических частиц еще оставались в половолоконном изделии, его вытягивали в горячей воде при температуре 90°С в направлении волокон так, чтобы получить длину, составляющую приблизительно 2 исходные длины, после чего получаемое в результате половолоконное изделие термообрабатывали в течение 180 минут в проточной воде при температуре 95°С, в это же время растворитель (γ-бутиролактон), агент, вызывающий агрегацию (глицерин), и инжектированная жидкость (тетраэтиленгликоль) удалялись путем экстрагирования.The extruded and cast material extruded from dies into the air was introduced into a water bath (at a temperature of 40 ° C) containing an aqueous solution of 20 wt.% Sodium sulfate, after being transferred through the air to a distance of 3 cm and then passed at a distance of about 100 cm through a water bath for cooling and curing. Then, while the solvent, the aggregation causing agent, and most of the inorganic particles still remained in the hollow fiber product, it was drawn in hot water at a temperature of 90 ° C in the direction of the fibers so as to obtain a length of approximately 2 initial lengths, after which As a result, the hollow fiber product was heat treated for 180 minutes in running water at a temperature of 95 ° C, at the same time a solvent (γ-butyrolactone), an aggregation-causing agent (glycerin), and an injected liquid (tetraethylene glycol ) Were removed by extraction.

Половолоконное изделие, полученное таким образом, погружали в течение 120 минут в водный раствор, содержащий 5 мас.% гидроксид натрия, и нагревали при температуре 40°С для экстрагирования и удаления неорганических частиц (оксид кремния) с последующим флашинг-процессом или процессом промывки с получением половолоконной мембраны. Результаты испытаний, проведенных для половолоконной мембраны, изготовленной таким способом, представлены в Таблице 2.The hollow fiber product thus obtained was immersed for 120 minutes in an aqueous solution containing 5 wt.% Sodium hydroxide and heated at 40 ° C to extract and remove inorganic particles (silica) followed by a flushing process or a washing process with obtaining a hollow fiber membrane. The test results for a hollow fiber membrane made in this way are presented in Table 2.

Пример 5Example 5

За исключением того что термообработку в течение 120 минут и экстрагирование и удаление растворителя, агента, вызывающего агрегацию, и инжектированной жидкости проводили в проточной воде, нагретой до температуры 95°С, половолоконную мембрану получали способом, аналогичным описанному в Примере 1. Величина R1 изготовленной половолоконной мембраны, определенная на основании ИК-спектра, оказалась равной 2,1.Except that heat treatment for 120 minutes and extraction and removal of solvent, aggregation agent, and injected liquid were carried out in running water heated to a temperature of 95 ° C, a hollow fiber membrane was obtained by a method similar to that described in Example 1. The value of R 1 made hollow fiber membrane, determined on the basis of the IR spectrum, turned out to be 2.1.

Для того чтобы оценить устойчивость изготовленной половолоконной мембраны к воздействию окислителей, ее погружали в водный раствор гипохлорита натрия (5000 м.д. в эффективной концентрации хлора) в течение 7 дней при температуре 60°С и затем измеряли ее физическую характеристику (предел прочности при растяжении), результаты измерений представлены в Таблице 3.In order to evaluate the resistance of the fabricated hollow fiber membrane to oxidizing agents, it was immersed in an aqueous solution of sodium hypochlorite (5000 ppm in an effective concentration of chlorine) for 7 days at a temperature of 60 ° C and then its physical characteristic was measured (tensile strength ), the measurement results are presented in Table 3.

Пример 6Example 6

За исключением того что термообработку в течение 180 минут и экстрагирование и удаление растворителя, агента, вызывающего агрегацию, и инжектированной жидкости проводили в проточной воде, нагретой до температуры 85°С, половолоконную мембрану получали способом, аналогичным описанному в Примере 1. Величина R1 изготовленной половолоконной мембраны, определенная на основании ИК-спектра, оказалась равной 1,9.Except that heat treatment for 180 minutes and extraction and removal of solvent, aggregation agent, and injected liquid were carried out in running water heated to a temperature of 85 ° C, a hollow fiber membrane was obtained by a method similar to that described in Example 1. The value of R 1 made hollow fiber membrane, determined on the basis of the infrared spectrum, was equal to 1.9.

Для того чтобы оценить устойчивость изготовленной половолоконной мембраны к воздействию окислителей, ее погружали в водный раствор гипохлорита натрия (5000 м.д. в эффективной концентрации хлора) в течение 7 дней при температуре 60°С и затем измеряли ее физическую характеристику (предел прочности при растяжении), результаты измерений представлены в Таблице 3.In order to evaluate the resistance of the fabricated hollow fiber membrane to oxidizing agents, it was immersed in an aqueous solution of sodium hypochlorite (5000 ppm in an effective concentration of chlorine) for 7 days at a temperature of 60 ° C and then its physical characteristic was measured (tensile strength ), the measurement results are presented in Table 3.

Сравнительный пример 3Reference Example 3

За исключением того что термообработку в течение 180 минут и экстрагирование и удаление растворителя, агента, вызывающего агрегацию, и инжектированной жидкости проводили в проточной воде, нагретой до температуры 45°С, половолоконную мембрану получали способом, аналогичным описанному в Примере 1. Величина R1 изготовленной половолоконной мембраны, определенная на основании ИК-спектра, оказалась равной 1,9.Except that heat treatment for 180 minutes and extraction and removal of solvent, aggregation agent, and injected liquid were carried out in running water heated to a temperature of 45 ° C, a hollow fiber membrane was obtained by a method similar to that described in Example 1. The value of R 1 made hollow fiber membrane, determined on the basis of the infrared spectrum, was equal to 1.9.

Для того чтобы оценить устойчивость изготовленной половолоконной мембраны к воздействию окислителей, ее погружали в водный раствор гипохлорита натрия (5000 м.д. в эффективной концентрации хлора) в течение 7 дней при температуре 60°С и затем измеряли ее физическую характеристику (предел прочности при растяжении), результаты измерений представлены в Таблице 3.In order to evaluate the resistance of the fabricated hollow fiber membrane to oxidizing agents, it was immersed in an aqueous solution of sodium hypochlorite (5000 ppm in an effective concentration of chlorine) for 7 days at a temperature of 60 ° C and then its physical characteristic was measured (tensile strength ), the measurement results are presented in Table 3.

Figure 00000003
Figure 00000003

В Таблице 1 выше "γ-" означает γ-бутиролактон, a "ε-" означает ε-капролактон.In Table 1 above, “γ-” means γ-butyrolactone, and “ε-” means ε-caprolactone.

Таблица 2table 2 Расход пермеата чистой воды л/(ч·м2·98 кПа)Pure water permeate consumption l / (h · m 2 · 98 kPa) Предел пропускания частиц (мкм)Particle Transmission Limit (μm) Большая ось поры : малая ось порыThe major axis of the pore: the minor axis of the pore Наружная поверхностьOutside surface Внутренняя поверхностьInner surface Прим. 1Note one 130000130,000 3,33.3 3,5:13.5: 1 5,8:15.8: 1 Прим. 2Note 2 124000124000 2,82,8 3,4:13.4: 1 5,5:15.5: 1 Прим. 3Note 3 9000090,000 1,81.8 4,0:14.0: 1 6,1:16.1: 1 Прим. 4Note four 65006500 0,40.4 2,9:12.9: 1 6,3:16.3: 1 Сравнит. пример 1Compares. example 1 50005000 0,40.4 3,4:13.4: 1 4,4:14.4: 1 Сравнит. пример 2Compares. example 2 6000060,000 2,02.0 2,7:12.7: 1 3,6:13.6: 1

Таблица 3Table 3 R1 R 1 Сохранение предела прочности при растяжении (%)Preservation of tensile strength (%) Прим. 1Note one 2,52.5 9898 Прим. 5Note 5 2,12.1 9898 Прим. 6Note 6 1,91.9 9696 Сравнит. пример 3Compares. example 3 0,90.9 7272

Таблица 4Table 4 Сохранение потока пермеата чистой воды (%)Saving the flow of permeate pure water (%) Прим. 3Note 3 100one hundred Сравнит. пример 2Compares. example 2 1313

Claims (11)

1. Пористая мембрана, изготовленная из винилиденфторидной смолы с пределом пропускания частиц не менее 0,2 мкм, включающая в себя первую поверхность и вторую поверхность, противолежащие друг другу, при этом первая поверхность имеет микропоры круглой или овальной формы со средним соотношением между большой осью и малой осью в пределах от 1:1 до 5:1, а вторая поверхность имеет микропоры, по существу, щелевидной формы со средним соотношением между большой осью и малой осью не менее 5:1.1. A porous membrane made of vinylidene fluoride resin with a particle transmission limit of at least 0.2 μm, including a first surface and a second surface that are opposite to each other, while the first surface has micropores of a round or oval shape with an average ratio between the major axis and minor axis in the range from 1: 1 to 5: 1, and the second surface has micropores, essentially slit-shaped with an average ratio between the major axis and the minor axis of at least 5: 1. 2. Пористая мембрана по п.1, содержащая дополнительно к винилиденфторидной смоле гидрофильную смолу в виде смешанного полимера, содержащего винилиденфторидную смолу в количестве от 90 до 99 мас.% и гидрофильную смолу в количестве от 1 до 10 мас.%.2. The porous membrane according to claim 1, additionally containing a vinylidene fluoride resin, a hydrophilic resin in the form of a mixed polymer containing vinylidene fluoride resin in an amount of from 90 to 99 wt.% And a hydrophilic resin in an amount of from 1 to 10 wt.%. 3. Пористая мембрана по п.2, где гидрофильная смола является винилпирролидоновой смолой.3. The porous membrane according to claim 2, where the hydrophilic resin is a vinyl pyrrolidone resin. 4. Пористая мембрана по п.1, представляющая собой половолоконную мембрану.4. The porous membrane according to claim 1, which is a hollow fiber membrane. 5. Пористая мембрана по п 4, где первая поверхность, имеющая микропоры круглой или овальной формы со средним соотношением между большой осью и малой осью в пределах от 1:1 до 5:1, является наружной поверхностью половолоконной мембраны, а вторая поверхность, имеющая микропоры, по существу, щелевидной формы со средним соотношением между большой осью и малой осью не менее 5:1, является внутренней поверхностью половолоконной мембраны.5. The porous membrane according to claim 4, where the first surface having micropores of round or oval shape with an average ratio between the major axis and minor axis in the range from 1: 1 to 5: 1, is the outer surface of the hollow fiber membrane, and the second surface having micropores essentially slit-shaped with an average ratio between the major axis and minor axis of at least 5: 1, is the inner surface of the hollow fiber membrane. 6. Способ получения пористой мембраны, изготовленной из винилиденфторидной смолы, включающий:
охлаждение исходного раствора для изготовления пористой мембраны, содержащего винилиденфторидную смолу, растворитель, неорганические частицы и агент, вызывающий агрегацию, в котором неорганические частицы и агент, вызывающий агрегацию, имеют сродство, а растворитель и агент, вызывающий агрегацию, являются не смешивающимися друг с другом или имеют высшую критическую температуру растворения для индуцирования разделения фаз с последующим отверждением; и
вытягивание пористой мембраны перед полным извлечением растворителя, неорганических частиц и агента, вызывающего агрегацию.
6. A method of obtaining a porous membrane made of vinylidene fluoride resin, including:
cooling the stock solution for the manufacture of a porous membrane containing a vinylidene fluoride resin, a solvent, inorganic particles and an aggregation agent, in which the inorganic particles and the aggregation agent have an affinity, and the solvent and the aggregation agent are not miscible with each other or have a higher critical temperature of dissolution to induce phase separation followed by curing; and
stretching the porous membrane before the complete removal of the solvent, inorganic particles, and aggregation agent.
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что растворитель является водорастворимым растворителем.7. The method according to claim 6, characterized in that the solvent is a water-soluble solvent. 8. Способ по п.6, отличающийся тем, что пористая мембрана изготовлена из смешанного полимера, содержащего винилиденфторидную смолу в количестве от 90 до 99 мас.% и гидрофильную смолу в количестве от 1 до 10 мас.%.8. The method according to claim 6, characterized in that the porous membrane is made of a mixed polymer containing vinylidene fluoride resin in an amount of from 90 to 99 wt.% And a hydrophilic resin in an amount of from 1 to 10 wt.%. 9. Способ по п.8, отличающийся тем, что гидрофильная смола является винилпирролидоновой смолой.9. The method of claim 8, wherein the hydrophilic resin is a vinyl pyrrolidone resin. 10. Способ по п.6, отличающийся тем, что пористая мембрана является половолоконной мембраной.10. The method according to claim 6, characterized in that the porous membrane is a hollow fiber membrane. 11. Способ по п.10, отличающийся тем, что первая поверхность, имеющая микропоры круглой или овальной формы со средним соотношением между большой осью и малой осью в пределах от 1:1 до 5:1, является наружной поверхностью половолоконной мембраны, а вторая поверхность, имеющая микропоры, по существу, щелевидной формы со средним соотношением между большой осью и малой осью не менее 5:1, является внутренней поверхностью половолоконной мембраны. 11. The method according to claim 10, characterized in that the first surface having micropores of round or oval shape with an average ratio between the major axis and minor axis in the range from 1: 1 to 5: 1, is the outer surface of the hollow fiber membrane, and the second surface having micropores essentially slit-shaped with an average ratio between the major axis and minor axis of at least 5: 1, is the inner surface of the hollow fiber membrane.
RU2009107005/05A 2006-08-10 2007-08-09 Porous membrane from vinylidene fluoride resin and method of its production RU2440181C2 (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006218397 2006-08-10
JP2006-218397 2006-08-10
JP2006-218396 2006-08-10
JP2006-218398 2006-08-10
JP2006218396 2006-08-10

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009107005A RU2009107005A (en) 2010-09-20
RU2440181C2 true RU2440181C2 (en) 2012-01-20

Family

ID=42938650

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009107005/05A RU2440181C2 (en) 2006-08-10 2007-08-09 Porous membrane from vinylidene fluoride resin and method of its production

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2440181C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2564869C1 (en) * 2014-04-29 2015-10-10 Общество с ограниченной ответственностью "Маслоэкстрационный завод Юг Руси" Method for integrated purification of vegetable oils
RU2657059C1 (en) * 2014-08-25 2018-06-08 Асахи Касеи Медикал Ко., Лтд. Porous membrane
RU2667068C2 (en) * 2013-09-30 2018-09-14 Торэй Индастриз, Инк. Porous membrane, blood purifying module incorporating porous membrane and method for producing porous membrane
RU2718981C1 (en) * 2016-03-31 2020-04-15 Асахи Касеи Медикал Ко., Лтд. Membrane for virus removal and method for production of membrane for virus removal

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2667068C2 (en) * 2013-09-30 2018-09-14 Торэй Индастриз, Инк. Porous membrane, blood purifying module incorporating porous membrane and method for producing porous membrane
RU2564869C1 (en) * 2014-04-29 2015-10-10 Общество с ограниченной ответственностью "Маслоэкстрационный завод Юг Руси" Method for integrated purification of vegetable oils
RU2657059C1 (en) * 2014-08-25 2018-06-08 Асахи Касеи Медикал Ко., Лтд. Porous membrane
RU2718981C1 (en) * 2016-03-31 2020-04-15 Асахи Касеи Медикал Ко., Лтд. Membrane for virus removal and method for production of membrane for virus removal

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009107005A (en) 2010-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101409712B1 (en) Porous membrane of vinylidene fluoride resin and process for producing the same
US7504034B2 (en) Hollow fiber membrane and method of producing the same
KR101657307B1 (en) Fluorinated hollow fiber membrane and method for preparing the same
JP5318385B2 (en) Porous membrane made of vinylidene fluoride resin and method for producing the same
AU2004220187A1 (en) Porous membrane of vinylidene fluoride resin and process for producing the same
JP2008062229A (en) Porous polyvinylidene fluoride membrane and method for preparing the same
AU2005233004A1 (en) Porous water filtration membrane of vinylidene fluoride resin hollow fiber and process for production thereof
JP2007313491A (en) Low stain resistance vinylidene fluoride family resin porosity water treatment membrane and its manufacturing method
RU2440181C2 (en) Porous membrane from vinylidene fluoride resin and method of its production
JP4564758B2 (en) Method for producing vinylidene fluoride resin porous membrane
JP3724412B2 (en) Hollow fiber membrane manufacturing method and hollow fiber membrane module
JP2008062227A (en) Raw material solution for preparing membrane, porous membrane, and method for preparing porous membrane
JP4269576B2 (en) Method for producing microporous membrane
JPS5916503A (en) Porous hollow yarn membrane of polyvinylidene fluoride resin and its production
JP2004202438A (en) Porous membrane
JP3979751B2 (en) Method for filtering oxidant-containing water
WO2020100763A1 (en) Filtration method in which porous membrane is used
WO2023074670A1 (en) Porous membrane and method for manufacturing porous membrane
JP6832440B2 (en) Method of producing brewed liquor using a porous membrane
JP2005193194A (en) Polyphenyl sulfone porous membrane and its production method