SU952941A1

SU952941A1 - Composition for treating substrate of drain pipes and membrane members

Info

Publication number: SU952941A1
Application number: SU802992297A
Authority: SU
Inventors: Михаил Павлович Козлов; Гашам Ибрагим-Оглы Гасанов; Светлана Олеговна Жильцова; Таисия Дмитриевна Стулкова; Владимир Павлович Дубяга
Original assignee: Ордена Трудового Красного Знамени Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Синтетических Смол
Priority date: 1980-10-02
Filing date: 1980-10-02
Publication date: 1982-08-23

Description

i Изобретение относитс к изготовлению сепарационной техники, т.е. к изготовлению мембранных трубчатых элементов, предназначенных дл осуществлени процессов обратного осмоса и ультрафильтрации, в частности к средствам дл улучшени свойств мембранных элементов. Наиболее близким, к предлагаемому вл етс устройство дл обработки п лимерного материала,из которого изг -товлена мембрана мембранного трубча го элемента (МТЭ).Эта обработка при дит к увеличению производительности МТЭ.В качестве средства используют формамид, воду, спирты и другие низкомолекул рные вещества и их смеси, в том числе при повышенных температурах (30-90°С). В том случае не создаетс уплотненный слой на мембране со стороны подложки, что уменьшает гидравлическое сопротивление потоку фильтрата и увеличивает производитель .ность МТЭ Ll. Однако эти средства не устран ют возможность образовани вздутий мемб раны. Кроме того, эффекта повышени производительности МТЭ не обнаруживаетс в случае ис:парени указанных низкомолекул рных веществ с подложки , веро тность которого особенно велика при использовании обработок при повышенных температурах. Это затрудн ет изготовление МТЭ, так как на обработанные нерастворителем подложки дренажных труб должен сразу же наноситьс формовочный раствор. Можно предотвратить испарение низкомолекул рных веществ с подложки дренажных труб с пoмoщью специальных герметизирующих устройств, но при этом усложн етс технологический процесс изготовлени МТЭ и увеличивает их стоимость. Целью изобретени вл етс .поВЕлиение качества мембранных элементов . Поставленна цель достигаетс тем, что средство дл обработки подложки дренажных труб мембранных элементов с ацетатной мембраной, содержащее воду, дополнительно содержит водорастворимый.полимер при следующем соотношении компонентов, вес.% Водорастворимый полимер 0,05-2,0 ВодаОстальное В качестве водорастворимого полимера могут использовать поливиниловый спирт, водорастворимые эфиры целлюлозы (оксиэтил-, карбоксиметил- , метилцеллкхпоза), полиакриламид полиэтиленгликоль, полиэтиленимин или другие, полностью раствори © в воде полимеры. Концентраци водорастворимого полимера в средстве должна быть в пределах 0,05-2 вес.%. Более низка , чем 0,05% концентраци водорастворимого полимера дает большую дефектност МТЭ, более высока , чем 2% - создает трудности равномерного покрыти им подложки дренажных труб, особенно по длине. Скоплени такого р.аствора , например в нижней части вертикально установленной Дренажной трубы , может вызвать коагул цию формовочного раствора и трудности его последующего равномерного нанесени на поверхность подложки дренажной трубы и более низкую адгезию, в мест скоплени большого количества раствора . В средство могут дополнительно ввести одноатомные и многоатомные спирты, поверхностно-активные вещест ва в количествах, не вызывающих коагул цию водорастворимого полимера. Указанные добавки имеют целью обеспечить , например, дезинфекцию (например , комплексы иода, меди, салици лова кислота), способствовать порообразованию (например, соли, алифати ческие амиды, многоатомные спирты), снизить поверхностное нат жение, улу шить смачиваемость (например, алифатические спирты, поверхностно-активные вещества неионогенного и ионоген ного типа), замедлить, испарение воды ( например, цетиловый спирт и модифи цировать совокупность поверхностных влений на поверхности и в порах под ложки дренажных труб. Введение водорастворимого полимера , согласно предлагаемого решени , в известное средство дл обработки подложки дренажных труб обеспечивает получение на ней тонкой гидрофильной эластичной пленки, котора предотвра щает сорбцию газов на подложке, снимает напр жение в ацетатной мембране регулирует диффузию растворител из каждой пленки отлитого формовочного раствора в осадительную ванну. Это обеспечивает лучшую адгезию мембраны к подложке дренажной трубы с отсутствием местных вздутий мембраны и высокую производительность МТЭ. Обработку подложки дренажных труб предлагаемым средством провод т в течение 5-20 мин при 10-80°С Более высо сие чем 10°С, температуры предпочтительны , так как способствуют лучшей дегазации пузырьков воздуха, сорбированных на подложке. Обработку подложки дренажных труб предлагаемым средством производ т путем погружени труб в средство заполнени их средством или циркул цией средства внутри труб. Пример. Готов т водные растворы , содержащие 0,01, 0,05, 0,10, 9,20, 0,50, 1,0, 2,0 и 5,0 вес.% поливинилового спирта и обрабатывают в течение 5 мин при комнатной темпе ратуре открытопористую поливинилхлоридную подложку в нескольких стеклопластиковых дренажных трубах. За тем трубы устанавливают в вертикальное положение и дают стечь избытку раствора в течение 60 мин. После этого на обработанную подложку с помощью жесткого формовател нанос т слой толщиной 275 мкм формовочного раствора , содержащего вес.%: диацетата целлюлозы 10,5, уксусной кислоты 75,5, воды 11, триэтаноламина 3. В течение 180 с производ т частичное испарение растворител с поверхности жидкой пленки. Далее внутрь труб подают смесь, составленную из вес.% воды 95 и уксусной кислоты 5 (осадительна ванна). Затем подают воду дл отмывки остатков растворителей. В 95% полученных МТЭ отсутствуют вздути мембран. Они имеют высокую проницаемость по дистиллированной воде при 20°С и рабочем давлении 0,2 МПа, соответственно, 0,798; 0,784; 0,755; 0,644; 0,574} 0,532 и 0,504 . Пример 2. Опыты провод т, как в примере 1, использу дл обработки дренажных труб 0,1 вес.% водный раствор поливинилового спирта, но после стекани избытка раствора (60 мин),дренажные трубы оставл ют на воздухе без каких-либо предохранений от высыхани на 195 мин. Затем формуют мембрану, как в примере 1. В 95% полученных МТЭ отсутствуют вздути мембран. Производительность по дистиллированной воде 0,615 мЗ/м.ч . П р и м е р 3. Готов т водные растворы, содержащие 0,1 вес.% полизтиленгликол , полиакриламида, полиэтилендмина, метилцеллюлозы, Na-карбоксиметилцеллюлозы или оксиэтилцеллюлозы . Каждым из полученных растворов обрабатывают подложки дренажных труб и затем изготовл ют МТЭ, как в примере 1. 95% полученных МТЭ не имеют вздутий мембран. Они имеют высокую проницаемость по дистиллированной воде , соответственно О ,937 ;, О , 575, 0,479; 0,626; 0,518; 0,458 м м.ч . П р и м е р 4. Готов т 0,1 вес.% водный раствор поливинилового спир- та и .обрабатывают им дренажные трубы, получают и испытывают МТЭ, как в примере 1. Формовочный раствор готов т с использованием триацетата целлюлозы, 95% полученных МТЭ не имеют вздутий. Проницаемость по дистиллированной воде составл ет 0,245 . П р и м е р 5. МТЭ получают и и пытывают , как в примере 1, но дл обработки дренажных труб используют 0,01 вес,% водный раствор поливинилового спирта. В среднем получают до 20% МТЭ со вздути ми мембран. Производительность годных МТЭ составл ет 800 . П р Я м е р 6. МТЭ получают и ис пытывают, как в примере 1, но формовочный раствор нанос т на сухие, не обработанные раствором водорастворимого полимера дренажные трубы. В 50-70% полученных МТЭ имеютс вздути мембраны. Такие МТЭ непригодны дл применени . Производительность годных М,ТЭ более низка , чем при использовании обработки дренажных труб водным раствором водорастворимого полимера, и составл ют в среднем 0,105 . Пример (известный). МТЭ получают и испытывают, как в примере 1, но формовочный раствор нам с т на обработанные водой при 72°С дренажные трубы через 60 и 330 мин после их пребывани на воздухе или удалени избытка воды. В полученных МТЭ имеютс вздути мембраны . Отбраковка МТЭ по этому приз ку составл ет 20 и 50% МТЭ, соответственно . Годные МТЭ имеют произ водительность в среднем 0,827 и 0,451 . П р и м е р 8. Средством, содер жащим, вес.% ; поливинилового спир та, 0,1 иода, 0,3 иодида кали , остальное - вода, обрабатывают подложки дренажных труб, затем получают и испытывают МТЭ, как в примере 1. Формовочный раствор дл получени мембраны готов т с использованием триацетата целлюлозы 11 вес.%, уксусной кислоты 75 вес.%, триэтаноламина 2 вес.%, воды 12 вес.%. Полученные МТЭ подвергают термообработке в воде при 80°С 4 мин. 95% мембранных элементов не имеют вздутий . Проницаемость по дистиллированной воде составл ет 0,572 . П р и м е р 9. Средством, содержащим вес.%: 20 изопропанола, 0,1 полийинилового спирта и 79,9 воды, обрабатывают подложки дренажных труб, затем получают и испытывают МТЭ, как в примере 8. 95% мембранных элементов не имеют вздутий. Проницаемость по дистиллированной воде составл ет 0,087 . П р и м е р 10. Средством, содержащим , вес.%: 0,1 поливинилового спирта, 0,1 сульфонола (алкилбензолсульфонат натри ), остальное - вода, обрабатывают подложки дренажных труб, затем получают и испытывают МТЭ, как в примере 8. 95% мембранных элементов не имеют вздутий. Проницаемость по дистиллированной воде составл ет 0,104 мЗ/м -ч. Полученные результаты приведены в таблице.i The invention relates to the manufacture of separation technology, i.e. to the manufacture of membrane tubular elements intended for the implementation of the processes of reverse osmosis and ultrafiltration, in particular to means for improving the properties of membrane elements. The closest to the present invention is a device for processing a polymer material from which the membrane of a membrane tubular element (MFC) is made. This treatment increases the performance of MFC. Formamide, water, alcohols and other low molecular weight are used as a means. substances and their mixtures, including at elevated temperatures (30-90 ° C). In this case, no compacted layer is created on the membrane from the substrate side, which reduces the flow resistance of the filtrate flow and increases the production of MFC Ll. However, these agents do not eliminate the possibility of blistering wound membranes. In addition, the effect of increasing the performance of MTE is not detected in the case of is: evaporation of these low molecular weight substances from the substrate, the likelihood of which is especially high when treatments are used at elevated temperatures. This makes it difficult to manufacture MTEs, since the molding solution should immediately be applied to the non-solvent-treated drainage pipe substrates. It is possible to prevent the evaporation of low-molecular substances from the substrate of the drainage pipes with the help of special sealing devices, but it also complicates the technological process of manufacturing MFCs and increases their cost. The aim of the invention is to improve the quality of membrane elements. The goal is achieved by the fact that the agent for treating the substrate of the drainage tubes of the membrane elements with an acetate membrane, containing water, additionally contains a water-soluble polymer in the following ratio of components, wt.% Water-soluble polymer 0.05-2.0 WaterEal As a water-soluble polymer polyvinyl alcohol, water-soluble cellulose ethers (hydroxyethyl, carboxymethyl, methylcellulose), polyacrylamide polyethylene glycol, polyethylenimine or others, completely dissolved in water polymer s. The concentration of the water-soluble polymer in the medium should be in the range of 0.05-2 wt.%. A lower than 0.05% concentration of a water-soluble polymer gives a greater defectiveness of MFC, higher than 2% makes it difficult for them to evenly cover the substrate of the drainage pipes, especially in length. The accumulation of such a solution, for example, in the lower part of a vertically installed Drain Pipe, may cause coagulation of the molding solution and difficulties in its subsequent uniform deposition on the surface of the substrate of the drain pipe and lower adhesion in places of accumulation of a large amount of solution. Monohydric and polyhydric alcohols, surfactants, can be additionally introduced into the agent in amounts that do not cause coagulation of the water-soluble polymer. These additives are intended to provide, for example, disinfection (for example, iodine, copper, salicylic acid), promote pore formation (for example, salts, aliphatic amides, polyhydric alcohols), reduce surface tension, improve wettability (for example, aliphatic alcohols). , surfactants of the non-ionic and ionogenic type), slow down the evaporation of water (for example, cetyl alcohol and modify the totality of surface effects on the surface and in the pores of the drainage pipes). According to the proposed solution, a known polymer for treating a substrate of drainage pipes provides a thin hydrophilic elastic film on it that prevents sorption of gases on the substrate, relieves stress in the acetate membrane, and regulates the diffusion of the solvent from each film of the cast molding solution into the precipitation bath This provides better adhesion of the membrane to the substrate of the drainage pipe with the absence of local membrane bulges and high performance of MFC. Processing the substrate of the drainage pipes with the proposed means is carried out for 5-20 minutes at 10-80 ° C Higher than 10 ° C, temperatures are preferable, since they contribute to better degassing of air bubbles sorbed on the substrate. The treatment of the drainage pipe substrate with the proposed means is carried out by immersing the pipes in the means for filling them with means or by circulating means inside the pipes. Example. Prepare aqueous solutions containing 0.01, 0.05, 0.10, 9.20, 0.50, 1.0, 2.0 and 5.0 wt.% Polyvinyl alcohol and process for 5 minutes at room temperature. Open-cell polyvinyl chloride substrate temperature in several fiberglass drainage pipes. Beyond that, the pipes are placed in a vertical position and allowed to drain to excess solution for 60 minutes. Thereafter, a layer with a thickness of 275 µm of a molding solution containing wt.%: Cellulose diacetate 10.5, acetic acid 75.5, water 11, triethanolamine 3 is applied onto the treated substrate using a hard forming agent; partial solvent is evaporated for 180 seconds from the surface of the liquid film. Next, a mixture composed of wt.% Water 95 and acetic acid 5 (precipitation bath) is fed into the pipes. Water is then added to wash the residual solvents. In 95% of the resulting MFCs, there are no bulging membranes. They have a high permeability of distilled water at 20 ° C and a working pressure of 0.2 MPa, respectively, 0.798; 0.784; 0.755; 0.644; 0.574} 0.532 and 0.504. Example 2. The experiments were carried out as in Example 1, using a 0.1% by weight aqueous solution of polyvinyl alcohol to treat the drainage pipes, but after draining the excess solution (60 minutes), the drainage pipes were left in air without any protection against drying for 195 min. Then the membrane is molded as in example 1. In 95% of the obtained MFCs, there are no membrane bulges. Productivity in distilled water is 0.615 m3 / m.h. EXAMPLE 3 Aqueous solutions are prepared containing 0.1% by weight of polyethylene glycol, polyacrylamide, polyethylene glycol, methylcellulose, Na-carboxymethylcellulose, or hydroxyethylcellulose. Each of the solutions obtained is treated with drainage pipe supports and then MFCs are fabricated, as in Example 1. 95% of the MFCs obtained do not have membrane bulges. They have a high permeability of distilled water, respectively, O, 937;, O, 575, 0.479; 0.626; 0.518; 0,458 m. H. PRI me R 4. A 0.1 wt.% Aqueous solution of polyvinyl alcohol is prepared and drainage pipes are processed with it, MFC is prepared and tested as in Example 1. A molding solution is prepared using cellulose triacetate, 95% The resulting MFCs do not have blisters. Distilled water permeability is 0.245. PRI me R 5. MTE is obtained and tested as in Example 1, but for treating the drainage pipes, 0.01 wt.% Aqueous solution of polyvinyl alcohol is used. On average, up to 20% MTE is obtained with bloated membranes. The throughput of MTEs is 800. Example 6 MFCs are prepared and tested as in Example 1, but the molding solution is applied to dry, non-treated, water-soluble polymer drainage pipes. In 50-70% of the obtained MFCs, there are swollen membranes. Such MFCs are unsuitable for use. The yield of M, TE is lower than when using drainage pipe treatment with an aqueous solution of a water-soluble polymer, and averages 0.105. An example (known). The MFCs are obtained and tested as in Example 1, but the molding solution is us t on drainage pipes treated with water at 72 ° C after 60 and 330 minutes after they are left in the air or the excess water is removed. In the resulting MFCs, there are swollen membranes. The rejection of MFC by this label is 20 and 50% of MFC, respectively. Suitable MTEs have an average productivity of 0.827 and 0.451. Example 8: Means containing, wt.%; polyvinyl alcohol, 0.1 iodine, 0.3 potassium iodide, the rest is water, the drainage pipe supports are processed, then MFC is prepared and tested as in example 1. A molding solution for preparing the membrane is prepared using 11% by weight cellulose triacetate , acetic acid 75 wt.%, triethanolamine 2 wt.%, water 12 wt.%. The obtained MFC is subjected to heat treatment in water at 80 ° C for 4 min. 95% of the membrane elements have no blistering. Distilled water permeability is 0.572. PRI me R 9. A means containing wt.%: 20 isopropanol, 0.1 polyvinyl alcohol and 79.9 water, process the drainage pipe supports, then MFC is prepared and tested, as in example 8. 95% of the membrane elements are not have blistering. Distilled water permeability is 0.087. PRI me R 10. A means containing, wt.%: 0.1 polyvinyl alcohol, 0.1 sulfonol (sodium alkylbenzenesulfonate), the rest is water, the drainage pipe supports are processed, then MTE is prepared and tested as in Example 8 . 95% of membrane elements do not blister. Distilled water permeability is 0.104 m3 / m -h. The results are shown in the table.

НетNot

Известный Famous

0,01 оливиниловый спирт0.01 olivinyl alcohol

0,050.05

0,100.10

0,200.20

0,500.50

1,001.00

2,002.00

5,005.00

0,100.10

50-8050-80

0,451-0,827 0,800 0.451-0.827 0.800

80 0,798 80 0.798

9595

95 0,784 0,755 95 0.784 0.755

95 0,644 95 0.644

95 0,574 95 0.574

95 0,532 95 0.532

95 0,504 95 0,504

95 0,10495 0,104

фонол 0,1 95 Ухудшение адгезии мембраны на одном где скопилс раствор поливинилового phonol 0,1 95 Deterioration of membrane adhesion on one where a solution of polyvinyl

Как видно из таблицы, величины качественных характеристик МТЭ, в 35 том числе выход МТЭ с отсутствием вздутий мембран и водопроницаемость, значительно (по отбраковке в среднем на 30%) превышает те же величины у известного состава, используемо-дд го дл обработки дренажных труб.As can be seen from the table, the values of the quality characteristics of MFCs, including 35 MTEs with no membrane bulges and water permeability, significantly (by an average of 30% for rejection) exceed the same values of the known composition used for processing drainage pipes.

Оптимальна добавка водорастворимого полимера в растворителе составл ет 0,05-2 вес.%. При дальнейшем ее увеличении до 5% выход МТЭ без взду- 5 тий остаетс без изменени , но отмечаетс ухудшение адгезии мембраны в месте скоплени нерастворител , а при уменьшении, менее 0,05% снижаетс выход качественных МТЭ, f,nThe optimum addition of a water-soluble polymer in the solvent is 0.05-2 wt.%. With its further increase to 5%, the yield of MTE without puffiness remains unchanged, but deterioration of the membrane adhesion at the nonsolvent accumulation is noted, and with a decrease of less than 0.05%, the yield of quality MTE, f, n decreases

Устранение отбраковки МТЭ по причине В.ЗДУТИЯ мембраны с использованием предлагаемого состава дл обработки подложки дренажных труб позвол ет существенно уменьшить непроизводительные затраты на регенерацию дре- 5 нажных труб из отбракованных МТЭ и существенно снизить себестоимость получаемых МТЭ. .Elimination of the rejection of MTE due to the B.ZDUTI membrane using the proposed composition for processing the drainage pipe substrate allows to significantly reduce the overhead costs for the drainage pipe regeneration from the discarded MTE and significantly reduce the cost of the MTE. .

Варьиру количеством водорастворимого полимера в составе и его при- 60 родой можно направленно измен ть свойства мембраны, что недоступно дл известных составов,Varying the amount of water-soluble polymer in the composition and its nature, you can directionally change the properties of the membrane, which is not available for known compounds,

МТЭ, полученные с использованием предлагаемого состава дл обработ- 65MFC, obtained using the proposed composition for processing - 65

Продолжение таблицыTable continuation

ки дренажных труб, лучше сохран ют свои свойства при хранении на воздухе и при обработке гор чей водой с целью отжига мембран.Kits of drainage pipes retain their properties better when stored in air and when treated with hot water in order to anneal the membranes.

Кроме того, при использовании прлагаемого состава обеспечиваютс большие удобства при изготовлении МТЭ (более замедленное испарение вды с подложки дренажных труб при наличии водорастворимого полимера позвол ет более длительное врем хранить обработанные дренажные трубы на воздухе без специальной герметизации , Тогда как обработка дренажей только низкомолекул рными веществами приводит к быстрому их испарению , особенно при высокотемпературных обработках и получению МТЭ со вздутием мембран, как в примере 6),In addition, when using the supplied composition, greater convenience is provided in the manufacture of MFC (more slow evaporation of vda from the substrate of the drainage pipes in the presence of a water-soluble polymer allows a longer time to store the treated drainage pipes in air without special sealing, whereas the treatment of the drains only with low molecular weight substances leads to their rapid evaporation, especially with high-temperature treatments and obtaining MFC with membrane bulging, as in example 6),

Технологи изготовлеН| 1 МТЭ не мен етс по сравнению с используемой дл известного состава дл обработки подложки дренажных труб,Technologists are made | 1 MFC is unchanged from that used for the known composition for treating the substrate of drainage pipes,

(ft(ft

Claims

Invention Formula

Means for processing the substrate of the drainage pipes of the membrane elements with the acetate membrane, containing water, characterized in that, in order to improve the quality of the membrane elements, the tool additionally contains the aqueous solution of the drainage pipe, Alcohol.

995294110

Roman polymer with the following ratio: Sources of information,

components, wt.%; taken into account in the examination

Water-soluble poly .1. U.S. Patent 3,762,566

measures 0.05-2.0 cl. 210-490, published in 1978 (protoWalElother, type).