Membrana semipermeable compuesta y separador espiral de membrana
Descripción general
 Se proporciona una membrana compuesta semipermeable capaz de mantener suficientemente las propiedades de la membrana y garantizar una buena resistencia a la presión contra la contrapresión. ] Se proporciona una capa activa en la superficie de una película de soporte en la que se entierra una tela tejida.
Campo técnico
La presente invención se refiere a un aparato de separación de membrana de tipo espiral que usa una membrana semipermeable compuesta y una membrana semipermeable compuesta de la misma.
Antecedentes
Como uno de la membrana de separación que se utiliza para la separación específica del líquido, la separación de un gas específico a partir de una mezcla de gases, la separación de sólidos de un líquido o gas, el gas del separador de líquido que contiene gas o similar, formado en una película sobre un material no tejido Se conoce una membrana semipermeable compuesta en la que se aplica un líquido, el líquido de revestimiento se solidifica para formar una película de soporte porosa, y se forma una capa activa sobre la capa densa sobre la superficie de la película de soporte porosa.
El dispositivo de separación de membrana de material compuesto utilizando una membrana semipermeable, por ejemplo, en condiciones normales de funcionamiento del aparato de separación de membrana de tipo espiral, la presión se ejerce en la dirección de la membrana de soporte porosa la capa activa, una membrana de soporte porosa densa de la superficie La capa activa es soportada por la capa, y la tela no tejida actúa como un material de refuerzo contra la presión.
Sin embargo, cuando la extracción de la acción de la cámara de solución madre en un estado en el que el permeado se recoge en el lado de la cámara de permeado del dispositivo de separación de membrana, se ejerce una presión en la dirección de la membrana de soporte porosa a partir de una tela no tejida (presión negativa actúa) y una empinada solución madre La cámara de solución no diluida puede estar en un estado despresurizado dependiendo de la configuración de la tubería. Por lo tanto, es necesario garantizar la resistencia a la presión contra la presión en una dirección opuesta a la presión durante el funcionamiento normal.
Tarea de solución
Por lo tanto, en el presente [inventor], etc., llevaron a cabo varios experimentos han intentado incrustado la tela no tejida sobre un soporte poroso dentro de la membrana, características de la película, en particular impregnan resultados satisfactorios variación flujo se vuelve haces visibles No fue obtenido. Sin embargo, cuando usamos tela tejida en lugar de tela no tejida, aprendimos que las propiedades de la película se pueden mantener adecuadamente y que se puede garantizar la resistencia a la presión contra la presión inversa anterior.
Un objeto de la presente invención es proporcionar una membrana compuesta semipermeable capaz de mantener suficientemente las características de la membrana y asegurar la resistencia a la presión contra la contrapresión, sobre la base de tales hallazgos experimentales.
Solución
La membrana compuesta semipermeable de la presente invención se caracteriza porque se proporciona una capa activa sobre la superficie de una membrana de soporte en la que está incrustada una tela tejida.
se aplica una presión uniforme hacia atrás, integral con la tela y la película de soporte está bien mantenido, lo que resulta apriete Itonama buena una acción como tejido de refuerzo, membranas pueden retener de forma segura.
De aquí en adelante, las realizaciones de la membrana compuesta semipermeable de la presente invención se muestran mediante los dibujos. La figura 1 es una vista explicativa en sección que muestra una membrana utilizada en la presente invención. En la figura 1, el número de referencia 1 denota una película de soporte, preferiblemente una película de soporte porosa, que tiene una capa densa en su superficie y un interior similar a una esponja. 2 es una tela tejida incrustada en la película de soporte 1, y los huecos entre las fibras se llenan con una sustancia esponjosa de la película de soporte porosa. 3 es una capa activa formada en la capa densa de la película de soporte porosa 1.
La película de soporte antes mencionado, membranas de ósmosis inversa, membranas de ultrafiltración, se puede utilizar membranas de microfiltración, la capa activa se puede utilizar una membrana compuesta de ósmosis inversa, una membrana de separación de gas, la película Pareishon base de camino.
El material de película, siempre y cuando el polímero un polímero con propiedades formadoras de película, pero no se limitan a, por ejemplo, polímero basado en polisulfona, un polímero de poliolefina hidrófilo, fluoruro de polivinilideno, polímeros a base de poliacrilonitrilo, de exploración de acetato de celulosa, poliimida, estos , O aquellos obtenidos introduciendo grupos cargados tales como grupos de ácido sulfónico, grupos carboxilo y grupos amino en ellos.
La solución formadora de membrana de la membrana de soporte, el polímero polímero usando una disolución con un disolvente como material, pero la concentración de polímero varía en función del peso molecular y el tipo de polímero, típicamente de 5 a 40%, preferiblemente, 10 a 30%.
Su disolvente para disolver el polímero del polímero, y debe ser utilizado que se puede mezclar con agua, N, N-dimetilacetamida, N, N-dimetilformamida, N-metil-2-pirrolidona, sulfóxido de dimetilo, acetona, Tetorahidora Se pueden usar solventes polares apróticos tales como furano y dioxano.
Ejemplos del aditivo añadido a la solución formadora de membrana de la película de soporte, por ejemplo, cloruro de litio, una sal o etileno glicol inorgánico Le y perclorato de magnesio, polietilenglicol, polivinilpirrolidona, sustancias orgánicas tales como formamida se pueden utilizar. La concentración de este aditivo difiere dependiendo del tipo de polímero y del tipo de aditivos, pero normalmente es de 1 200 partes en peso, preferiblemente de 5 150 partes en peso en base a 100 partes en peso del polímero.
La tela tejida utilizada en la presente invención, es capaz de impregnación solución que forma membrana, que tiene una excelente resistencia a la tracción, resistente a la contracción de la película cuando la solución formadora de membrana impregnada se coagula en un líquido de coagulación Se requieren requisitos tales como la obtención.
Las fibras de la tela tejida son fibras largas monofilamento y el diámetro del hilo es preferiblemente 30 200 μm. El material de la fibra no está particularmente limitado siempre que tenga resistencia mecánica y resistencia al disolvente de la solución formadora de película. Por ejemplo, se pueden usar poliéster, polipropileno, polietileno, poliamida y similares.
La producción de la membrana semipermeable composite de la presente invención, la membrana de formación de solución de la película de soporte se impregnó con la tela, ajustando el espesor de la membrana que forma capas de líquido que se pasó a través entre los dos B Le fue brecha ajustada y, formando una capa de la piel por evaporación del disolvente a partir de solución que forma membrana de la superficie, después se sumerge en un líquido de coagulación, solidificando porciones del estado de solución que contiene el disolvente interior de lámina se puede utilizar un método para la transición de fase a una capa de esponja.
También es posible usar un método en el que se forman una capa de piel y una capa de esponja en un líquido de coagulación sin evaporar el disolvente. Por ejemplo, impregnado con la solución de moldeo en el tejido sobre una placa de vidrio y se recogió por película como, formando una capa de piel sobre una superficie por evaporación del disolvente de la superficie de capa de solución película y, a continuación, solidificando juntos Es posible utilizar un método de inmersión en una solución para coagular una porción en un estado de solución que contiene un disolvente interno para provocar la transición de fase a la capa de esponja.
También es posible usar un método en el que se forman una capa de piel y una capa de esponja en un líquido de coagulación sin evaporar el disolvente.
El líquido de coagulación mencionado anteriormente contiene agua como componente principal, pero también puede contener una sal inorgánica tal como bauxita, un disolvente orgánico soluble en agua tal como alcohol y un tensioactivo.
La película de soporte obtenida como se describió anteriormente es una película asimétrica que tiene una capa de piel en un lado, pero también es posible usar capas de piel asimétricas o simétricas en ambos lados.
Se forma una capa activa en forma de una película de soporte a partir del material base microporoso obtenido como se describió anteriormente para formar una membrana semipermeable compuesta. La capa activa en la presente invención es una capa delgada que tiene una función de separación sustancialmente selectiva. . Si el material de la capa activa sólo tienen un aislamiento selectivo, en particular, pero no limitado a, ácido carboxílico, ácido sulfónico, ácido fosfórico, como componente principal un polímero que tiene un grupo tal como ácido sulfúrico, por ejemplo, sulfónico Una poliaril-éter-sulfona, una poliaril-éter-cetona sulfonada, o similares.
Además, si para la polimerización interfacial, por ejemplo, alifático o aromático reactivo de poliamina de un monómero que tiene un grupo funcional amina y un monómero de amina reactiva alifático o aromático que consiste en un haluro de acilo polifuncional Y un polímero basado en poliamida reticulada obtenido mediante policondensación interfacial de un reactivo de la fórmula (I) mencionada anteriormente.
La formación de la capa activa, el material de la capa activa finamente revestida sobre una película de soporte, un método en el que se realiza la reacción de condensación interfacial se pone en contacto con el agente de reticulación, el método de secado en no deberá reacción de condensación interfacial Después de la formación de la capa activa, a veces se llevan a cabo el calentamiento, el tratamiento químico y similares.
La membrana compuesta semipermeable de la presente invención se usa habitualmente en forma de una membrana plana, y se usa de forma particularmente preferible para un separador de membrana en espiral. Para ensamblar el aparato de separación de membrana de tipo espiral, la membrana semi-permeable de material compuesto y la capa activa en el elemento de paso de permeado de pago lado de la superficie en su envoltura a fin de formar una forma de la envolvente, monoplano o más hojas usando este sobre membrana y, un extremo abierto de cada sobre membrana comunicarse con el agua de permeado recogida de tubería, enrollada alrededor de un tubo de recogida de agua permeada del mismo sobre la película con el elemento de paso de concentrado, el montaje de una placa de extremo para evitar la deformación en ambos extremos del cuerpo de la herida y para crear un elemento de membrana provista de una capa de refuerzo de la capa de FRP, etc. en la periferia exterior del cuerpo de la herida, una entrada de archivo en un extremo, al acomodar el elemento de membrana en el tubular Ke en exploración teniendo cada uno una salida de material en el otro extremo Bayoku, el tubo de recogida de agua, por ejemplo, cloruro de vinilo se puede utilizar FRP, el tubo de perforación, tales como el acero inoxidable, el elemento de paso de permeado, por ejemplo, puede utilizar un tricot tejida fibras impregnadas con el plástico, el elemento de paso de concentrado , Por ejemplo, una estructura de puntada en forma de red Se pueden usar cuerpo, cartón corrugado y similares.
La membrana semipermeable compuesta de la presente invención tiene una resistencia a la presión inversa excelente en comparación con la membrana semipermeable compuesta convencional, y el rendimiento de la membrana es comparable a la membrana semipermeable compuesta convencional. Esto es claro a partir de la comparación entre los siguientes ejemplos y ejemplos comparativos.
Ejemplo 1
Se disolvió en N-metil-2-pirrolidona para contener 18% en peso de polisulfona y se preparó como una solución formadora de película para la película de soporte. Se colocó una tela tejida de poliéster que tenía un diámetro de fibra de 71 μm y malla 110 sobre una película de poliéster que tenía un espesor de 50 μm, y la solución de formación de película mencionada anteriormente se vertió sobre la misma y se impregnó. Esto se hizo pasar verticalmente entre dos rodillos con un espacio de 250 \\ mu m mientras se fijaba la película y se sumergió en agua para solidificarla para obtener una membrana semipermeable que tenía un espesor de 150 \\ mu m. La membrana semipermeable exhibe un rendimiento como membranas de ultrafiltración, la superficie y el rechazo lado de la superficie posterior de polietilenglicol Le 20000 (lado que estaba en contacto con la película de poliéster) [rechazo = (concentración de soluto 1 permeado / Concentración concentrada de soluto) × 100] fueron 71% y 5%, respectivamente.
solución de m-fenilendiamina 2% en peso sobre la superficie de la película de soporte se aplica a la película delgada, después de 而 Ru, cloruro de trimesoílo 0,1% peso / volumen 1,1,2-tricloro 1,2,2-tri fluoroalquilo etano Esto se puso en contacto con la solución disuelta y se secó en aire seco para obtener una membrana semipermeable compuesta.
El material compuesto de la solución de cloruro de sodio acuoso 2000ppm membrana semipermeable, la presión de 15 kg / cm @ 2, se sometió a ensayos de permeabilidad a una temperatura 25 ° C, rechazo de 99% y un permeado día 0.5m3 / m2 flujo.
Ejemplo comparativo 1
Para el Ejemplo 1, usando material textil no tejido de poliéster que tiene un espesor de 100? M en lugar de la tela, también la película de poliéster no se utiliza, otros para obtener una membrana semipermeable composite de la misma manera que en el Ejemplo 1.
solución de cloruro sódico acuosa de las ppm compuesto semi-permeable de membrana 2000, la presión de 15 kg / cm @ 2, se sometió a ensayos de permeabilidad a una temperatura de 25 ° C, el rechazo, el 99%, flujo de permeación 0.5m3 / m @ 2 día, estas propiedades de la película , No se encontraron diferencias entre el Ejemplo 1 y el ejemplo comparativo.
Sin embargo, para estos membrana semipermeable compuesta fue sometido a una prueba de presión negativa mediante la aplicación de presión desde el lado opuesto a la capa activa, descamación en la interfaz entre la tela no tejida y la película de soporte en el Ejemplo Comparativo 1, una presión de 2,2 kg / cm @ 2 En el Ejemplo 1, no se observó desprendimiento incluso a una presión de 5,0 kg / cm2.
Además, el montaje del tipo de separación de membrana en espiral módulo le usando la membrana semipermeable compuesta de los usos el agua del grifo, 3 kg de stock lado / minuto cm2,1, permeado de 3 kg lado / transmisión cm2,1 min, presión de retorno Después de repetir durante 1 hora, después de examinar el daño de la membrana por descomposición del módulo, no se observó ninguna anomalía en el módulo usando la membrana compuesta semipermeable del Ejemplo 1, pero en el Ejemplo Comparativo 1, el pelado entre la película de soporte y la tela no tejida se produjo en varios lugares en el módulo que usa la membrana semipermeable compuesta.
Ejemplo 2
Utilizando la misma película de soporte como en el Ejemplo 1, polivinil Ruaruko Le 0,25% en peso, N, N-dimetiletilendiamina 0,2% en peso, aplicada a la película fina sobre la película de soporte con una solución acuosa de hidróxido de sodio 0,5% en peso , 1% en peso de cloruro de ácido trimésico en solución de hexano y secado en un secador a 110ºC durante 10 minutos para obtener una membrana semipermeable compuesta.
La membrana semipermeable compuesta de solución acuosa de 2000 ppm de sulfato de magnesio, la presión de 20 kg / cm @ 2, se sometió a ensayos de permeabilidad a una temperatura 25 ° C, rechazo de 98% y un permeado día 1.9m3 / m2 flujo.
Ejemplo 3
Se preparó una solución de polisulfona disolviendo 60 g de polisulfona en 300 ml de 1,2-dicloroetano. Por separado la llave de paso matraz Erlenmeyer y fosfato Toruechiru 11,5 ml (0,07 mol) se colocó 1,2-dicloroetano 83 ml, bajo enfriamiento con baño de hielo, se añadió, con agitación, trióxido de azufre 6 ml (0,16 mol) Tres Se preparó una solución de óxido de azufre. Agitador y el matraz se cargó con 1,2-dicloroetano de 120 ml equipado con un embudo de goteo y un tubo de cloruro de calcio 2 箇, agitación de la solución de polisulfona por encima de un embudo de goteo, y el otro desde el embudo de goteo de la solución de trióxido de azufre Se añadió lentamente gota a gota, y la mezcla se agitó a temperatura ambiente durante 2 horas.
A continuación, se lavó con alcohol isopropílico, se lavó con agua pura y se secó a 90ºC durante 13 horas, se obtuvo polisulfona sulfonada. La polisulfona sulfonada se disolvió en etilenglicol monometil éter, aún más con la adición de glicerina, polisulfona sulfonada 0,9% en peso, para preparar una solución capa activa que contiene glicerina 10% en peso.
A continuación, se secó la película de soporte del Ejemplo 1 durante 5 minutos a 60 ° C. secadora que en una película de soporte recubierta con la solución de la capa activa en una capa fina, luego se calentó a una membrana semipermeable compuesta a 60 ° C durante 5 minutos Lo tengo
El material compuesto de la solución de cloruro de sodio acuoso 2000ppm membrana semipermeable, la presión de 15 kg / cm @ 2, se sometió a ensayos de permeabilidad a una temperatura 25 ° C, rechazo 34%, eran de flujo días 4.6m3 / m2.
Ejemplos comparativos 2 y 3
Se produjo una membrana de soporte de la misma manera que en el Ejemplo Comparativo 1 y se formó una capa activa de la misma manera que en el Ejemplo 2 o 3 para obtener una membrana semipermeable compuesta. Cuando el ensayo de presión negativa descrito anteriormente se llevó a cabo para el Ejemplo 2 y el Ejemplo Comparativo 2 y para el Ejemplo 3 y el Ejemplo Comparativo 3, en los Ejemplos Comparativos 2 y 3, la presión fue de 2,2 2,5 kg / cm 2 y la tela no tejida Se produjo un pelado en la interfaz entre la película de soporte y la película de soporte. En los Ejemplos 2 y 3, no se observó pelado incluso a una presión de 5,0 kg / cm2.
Efecto de la invención
membrana semipermeable compuesta y la presente invención es un aparato de separación de membrana de tipo espiral es una configuración de como se describió anteriormente, también puede ser de forma segura a cabo por las altas presión actúa hacia atrás como 5,0 kg / cm @ 2 en la membrana semipermeable compuesta, por otra parte rechazo El flujo permeable se puede retener bien y el tratamiento de fluidos mediante el uso de una membrana semipermeable compuesta se puede realizar de manera segura bajo condiciones en las que actúa la contrapresión.
Breve descripción de los dibujos
Breve descripción de los dibujos La figura 1 es una vista explicativa en sección transversal que muestra un ejemplo de una película utilizada en la presente invención.
1 membrana de soporte
2 tela tejida
3 capas activas
Reclamo
Reivindicaciones: 1. Una membrana compuesta semipermeable caracterizada porque se proporciona una capa activa sobre la superficie de una membrana de soporte en la que está incrustado un tejido.
2. Un aparato de separación de membrana de tipo espiral que usa la membrana semipermeable compuesta de acuerdo con la reivindicación 1.
Dibujo :
Application number :1994-000346
Inventors :日東電工株式会社
Original Assignee :名倉克守、池田健一