SU1728259A1 - Способ получени катионитовой мембраны - Google Patents

Abstract

Изобретение может использоватьс  в водоподготовке, электродиализе, водных растворов. Хлорсульфированную полимерную пленку отмывают гидрофобным растворителем . Обрабатывают смешивающимс  с водой органическим растворителем. Повторно обрабатывают 10-80%-ным водным раствором указанного растворител . Омы- л ют раствором, содержащим 3-7% гидро- ксида щелочного металла, 10-80% органического растворител , вода - остальное . 1 з. п. ф-лы.З табл....

Description

честве органической добавки используют раствор ющий щелочь водорастворимый компонент, в частности диоксан (пример 2).

Свойства мембран, полученных по известному способу, представлены в табл. 1.

Была вз та пленка из интерполимера ПЭ и СПС толщиной 300 мкм и обработана по известному способу, т. е. сульфохлориро- вана в течение 6 ч смесью ХСК и CCU в соотношении 4:1 (по объему) при 35°С в течение 8 ч, затем отмыта ССЦ и омылена (по объему) при комнатной температуре в течение 12 ч.

Полученна  мембрана обладала следующими свойствами; ,0 Ом.ем2; ife 60%; а 8 Мпа;Ј 70%.

Недостатками указанного способа  вл ютс  низкие величины электрического сопротивлени , селективности, прочности и эластичности мембраны из интерполимера ПЭ и структурированного ПС.

Целью изобретени   вл етс  повышение селективности, прочности, эластичности мембраны на основе интерполимера полиэтилена и структурированного поли- стирпа.

Дл  достижени  поставленной цели предложен способ получени  катионитооой мембраны, состо щий в последовательной отмывке сульфохлорированной пленки из интерполимера ПЭ и СПС непол рным растворителем , затем смешивающимс  с водой органическим растворителем, и далее 10-80 мае. %-ным водным раствором указанного растворител , с последующим омылением водно-органическим раствором гидроксида щелочного металла при следующем соотношении компонентов: 3-7 мае. % NaOH, 10- 80 мае. % органического растворител , остальное-вода.

Сопоставительный анализ показывает, что предлагаемый способ отличаетс  от известного тем, что отмытую непол рным растворителем сульфохлорированную пленку дополнительно обрабатывают смешивающимс  с водой органическим растворителем , затем 10-80 мае, %-ным раствором указанного растворител .

В основу предложенного способа положен эффект неожиданного увеличени  селективности , эластичности и прочности мембраны из ПЭ с СПС от использовани  всей совокупности признаков, что подтверждаетс  данными табл. 2. Отмывка мембра- ны только ДХЭ или только ДО с последующим омылением не позвол ет получить мембрану с высокой селективностью , прочностью и эластичностью (табл. 2, примеры 1 и 2). Дополнительна  отмывка

мембран (после ДХЭ) только диоксаном (табл. 2, пример 3) или смесью ДО с водой (табл. 2, пример 4) или последовательно смесью ДО с водой и затем ДО (табл. 2, пример 5) обеспечивает показатели мембран примерно одинаковые (на одном уровне ). И лишь отмывка СХ матрицы последовательно ДО, затем смесью его с водой (табл. 2, пример 6) позвол ет резко

0 увеличить селективность и удлинение с одновременным увеличением прочности.

Необходимость дополнительной обработки смешивающимс  с водой органическим растворителем, а затем его смесью с

5 водой обусловлена такими соображени ми. Непол рные галогенсодержащие органические растворители плохо смешиваютс  с водой и не раствор ют щелочь. В св зи с этим

0 проникновение щелочи в глубь пленки осложн етс  присутствием в порах пленки непол рного растворител , вытеснение которого происходит при одновременном сильном локальном разогреве пленки в ре5 зультате экзотермической реакции гидроксида щелочного металла с свободной ХСК, а также с сульфохлоридными группами, св занными с матрицей химической св зью. Это приводит к значительному разогреву

0 отдельных участков и выделению газообразных продуктов (HCI и НдО), что вызывает , в свою очередь, образование дефектов в структуре мембраны (пузырьков, микротрещин и т. д.), ухудшающих физико-химиче5 ские показатели мембраны.

Предлагаема  последовательность отмывки сульфохлорированной пленки от остатка ХСК и гидрофобного растворител  сначала растворителем, смешивающимс  с

0 водой, например ДО, затем ДО с водой создает на первом этапе (отмывка ДО) услови  дл  более полного удалени  избытка ХСК из пор пленки, а на втором этапе (отмывка смесью ДО с водой) благодар  распределе5 нию в порах СХП ДО и воды способствует предотвращению локального разогрева отдельных участков в процессе омылени  СХГ. Это позвол ет при использовании плохо совместимых полимеров повысить селек0 тивность, прочность и эластичность получаемых мембран.

Установлено, что при предлагаемой последовательности обработки СХП концентраци  органического растворител  в воде и

5 состав водно-органического раствора щелочи (дл  омылени ) выбраны из условий, обеспечивающих получение качественной мембраны из совмещенного полимера ПЭ и СПС, обладающей высокой прочностью, эластичностью и селективностью (табл. 3, примеры 1-29).

При предлагаемом содержании органических компонентов в воде создаетс  опти- мальное соотношение органического растворител  и воды в порах мембраны, которое обеспечивает достаточное набухание СХП в органическом растворителе, а также своевременный отвод тепла экзотермической реакции.

Запредельное повышение (табл. 3, при- меры 35, 37) и снижение (табл. 3, примеры 34, 36, 42) содержани  органического компонента в отмывающей смеси приводит к ухудшению показателей мембраны. Это св зано с недостаточно равномерным рас- пределением в порах гидрофобной СХП воды , способствующей отводу тепла, выдел емого в процессе экзотермической реакции омылени  щелочью СХГ. Что приводит к возникновению дефектов в структу- ре мембраны и ухудшению ее показателей. Запредельное снижение концентрации щелочи в омыл ющей смеси не обеспечивает полного омылени  СХГ, что приводит к уменьшению селективности мембраны (табл. 3, примеры 30, 45),

Запредельное повышение концентраций щелочи ухудшает физико-механические свойства мембран -.падает прочность, эластичность (табл. 3, примеры 31, 46), т. е. верхний предел ограничивает устойчивость полимерной пленки.

Способ осуществл етс  следующим образом .

Сульфохлорированную пленку на осно- ве ПЭ и СПС отмывают осушенным ДХЭ в течение 1 ч, затем ДО при объемном соотношении твердой фазы с раствором 1:5 до полного удалени  из мембраны ХСК (проба с лакмусовым индикатором), затем при том же обьемном соотношении 20%-ным водным раствором ДО в течение 1 ч.

Отмытую пленку омыл ют в течение 9 ч при 40°С смесью, содержащей 5 мае. % NaOH, 20 мае, % ДО, остальное - вода. Затем омыленную мембрану отмывают водой и хран т в растворе хлорида натри .

Полученна  мембрана имеет такие свойства (табл. 3, пример 22): Ом-см2: /., 96%;сг 11 Мпа;е 90%

Преимущества предложенного способа получени  катионитовой мембраны по сравнению с известным подтверждаютс  данными табл. 2 иЗ. Использование предложенного способа получени  катионитовой мембраны на основе интерполимера ПЭ и СПС позвол ет повысить селективность мембраны с 60 до 82-96%, что составл ет 36-60%. прочность с 8,0 до 9,4-11,0 МПа (на 30-37%) и эластичность с 70 до 80-90% (на 14-30%).

Claims (2)

1.Способ получени  катионитовой мембраны хлорсульфированием полимерной пленки хлорсульфоновой кислотой в среде гидрофобного растворител  с последующей отмывкой гидрофобным растворителем и омылением водноорганическим раствором щелочи, отличающи и с   тем, что, с целью повышени  селективности, прочности и эластичности мембраны на основе ин- терполимераполиэтиленаи структурированного полистирола, после отмывки пленку обрабатывают смешивающимс  с водой органическим растворителем, затем 10-80%-ным водным раствором указанного растворител .

2.Способ по п. 1, отличающийс  тем, что омыление осуществл ют водно-органическим раствором, содержащим 3-7 мае. % гидроксида щелочного металла, 10- 80 мае. % органического растворител  и воду - остальноедо 100 масп Ј.

Т а б л и ц а 1

Отмывка ДХЭ, затем омыление смесью (мас.%) NaOH 7, ДО 20, вода 73

Отмывка ДО, затем смесью ДО с водой (1:1 по объему) далее омыление,как в примере 179

Отмывка ДХЭ, затем ДО, далее омыление смесью,как в примере 175

Отмывка ДХЭ, затем смесью ДО с водой, далее омыление , как в примере 1

Отмывка ДХЭ, затем смесью ДО с водой (1:1 по объему) и далее омыление,как в примере 178

Отмывка ДХЭ, затем ДО, смесью ДО с водой (1:1 по объему), далее омыление, как в примере 196

Таблица 2

60

8,0

70

78

9,5

80

11,0

90