SU1560280A1 - Способ получени полупроницаемых мембран - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к способам изготовлени  мембран, используемых дл  разделени  растворенных веществ, растворов и коллоидных систем методами ультрафильтрации, обратного осмоса, диализа. Цель изобретени  - упрощение способа и расширение его технологических возможностей. Мембрану формируют на электропровод щей подложке путем электрохимического инициировани  полимеризации мономеров. В случае, когда полимерную пленку нанос т на поверхность металлокерамики, после электролиза получают композиционную мембрану, которую можно сразу использовать в процессах разделени . При использовании в качестве подложки сплошной металлической пластины полученную полимерную пленку снимают с электрода, кратковременно выдержива  его в растворе сол ной кислоты, и далее используют как обычную мембрану. Получение мембран таким методом может быть осуществлено как при посто нном напр жении, так и при посто нной плотности тока, что расшир ет возможности способа. 1 з.п. ф-лы.

Description

Изобретение относитс  к технологии получени  мембран дл  ультрафильтрации, обратного осмоса, диализа.

Цель изобретени  - упрощение способа.

Цель достигаетс  тем, что формирование полупроницаемых мембран осуществл ют на электропровод щей подложке (сплошной или пористой) путем электрохимического инициировани  полимеризации мономеров в растворах.

Способ осуществл етс  следующим образом .

В раствор, содержащий один или несколько мономеров, а также в случае необходимости электропровод щую соль, помещают два электрода, один из которых, анод, может быть изготовлен из платины, никел , алюмини , титана или другого устойчивого в данной среде электропровод щего материала, а другой, катод, из любого листового или пористого электропровод щего материала, например, стали, железа , алюмини , никел , титана, кадми , цинка, свинца углерода и др. Электролизную ванну подключают к источнику питани . Процесс ведут при потенциале (-1,1) - (-1,7) В или плотности тока 1-40 мА/см2. Более низкие значени  потенциала и плотности тока использовать нецелесообразно, так как при этом значительно снижаетс  скорость формировани  полимерной пленки и удлин етс  врем  электролиза. Превышение же указанных режимов может приводить к разложению растворител , выделению пузырьков газа на электроде, перфорации пленки и отрыву ее от подложки. В различных вариантах осуществлени  способа процесс электрополимеризации можно вести как при строго фиксированных значени х потенциала или плотности тока, так и при комбинированном режиме электролиза, сочетающем кратковременные (30-40 с) импульсы тока высокой плотности или потенциалов и более низкие их значени . Это позвол ет

СП

Од

О

ьэ

00

ускорить процесс пленкообразовани , сохранив хорошее качество мембраны. Затем через заданное врем  электролиза ванну отключают от источника питани , электрод с покрывающей его полимерной пленкой вынимают из  чейки, промывают водой. В том случае, если полимерную пленку наносили на поверхность металлокерамики, то после электролиза получаетс  композиционна  мембрана, которую можно сразу использовать как полупроницаемую в процессах ультрафильтрации или обратного осмоса . В таких композиционных мембранах полимер и металл прочно сцеплены друг с другом, поскольку электрополимеризаци  протекает не только на поверхности ме- таллокерамического электрода, но и в его порах. Если же полимерную пленку осаждали на сплошной металлической пластине, то дл  того, чтобы получить мембрану, надо полимерную пленку отделить от поверхности электрода. Дл  этого электрод с пленкой на короткое врем  (0,5-2 мин) помещают в раствор сол ной кислоты. При этом пленка отделитс  от поверхности металла и ее можно использовать в качестве мембраны.

Фильтрационные свойства получаемых методом электрохимического инициировани  полимеризации мономеров полимерных пленок подтверждают следующие примеры.

Пример 1. В электролизную ванну наливают водный раствор мономеров (3 М ак- риламида, 7 М формальдегида, 0,05 М хлорида цинка), помещают платиновый анод и никелевый катод с рабочей поверхностью 20 см2. Электролиз провод т при комнатной температуре при потенциале -1,4 В (относительно хлорсеребр ного электрода) в течение 10 мин. На поверхности никелевой пластины формируетс  равномерна  полимерна  пленка. Пленку снимают с металла, вырезают из нее фильтр нужного размера (8,5 см2) и формы и помещают в  чейку дл  ультрафильтрации. Фильтруемый раствор - конго красный с концентрацией 225 мг/л. Перепад давлени  4 кгс/см2. В этих услови х испытуема  мембрана показывает производительность 3,4- мл/мин, см2, коэффициент проницаемости 0,86- мл/мин.кгс, селективность 74,0% (концентраци  конго красного в фильтрате 58 мг/л).

Пример 2. Состав электролизной ванны дл  получени  ультрафильтрационной мембраны : 0,45 М акриловой кислоты, 3 М акриламида, 3 М формальдегида, 0,3 М хлорида цинка. Анод - алюминий, катод - никель с рабочей поверхностью 20 см2. Потенциал электролиза - 1,2 В, врем  30 мин.

На поверхности катода формируетс  полимерна  пленка. Пленку снимают с металла, вырезают из нее фильтр площадью 8,5 см2.

помещают в  чейку дл  ультрафильтрации. Фильтруемый раствор - конго красный с концентрацией 232 мг/л. Перепад давлени  4 кгс/см2. Производительность мембраны 4,52- мл/мин- см2, коэффициент производительности 1,13- мл/кгс, селективность разделени  99,1 % (концентраци  конго красного в фильтрате 2 мг/л).

Таким образом, в сравнении с прототипом преимущества за вл емого способа про вл ютс  в его значительном упрощении за счет осуществлени  способа в одну стадию, сокращени  времени, необходимого дл  формировани  готовой к работе мембраны и исключени  таких стадий, как сушка мембран в услови х повышенной температуры и влажности, что требует специального оборудовани , выдержка мембраны, нанесение защитного покрыти  на поверхность пленки. Способ обладает более широкими технологическими возможност ми, поскольку предусматривает получение пленок на металлокерамической подложке и на сплошной металлической подложке. Он может быть осуществлен в различных режи5 мах: гальвано - и потенциостатическом. Мембраны, полученные методом электрохимического инициировани  полимеризации, после синтеза не требуют никакой дополнительной обработки. Они могут быть использованы как сразу после получени ,

0 так и после хранени . При этом, поскольку мембрана не измен ет своих характеристик после высушивани , хранить ее можно как в набухшем, так и в сухом состо нии.

35

Claims (2)

1.Способ получени  полупроницаемых мембран путем формировани  на подложке полимерной пленки из раствора органичес0 ких веществ, при наложении на него электрического пол , отличающийс  тем, что, с целью упрощени  способа, подложку выполн ют из электропровод щего материала и используют в качестве одного из электродов, а полимерную пленку формируют

5 электрохимическим инициированием полимеризации виниловых мономеров в присутствии металла-комплексообразовател  при потенциале 1,1 -1,7 В и плотности тока 1-40 мА/см2.

2.Способ по п. 1, отличающийс  тем, что в качестве виниловых мономеров используют акриламид и формальдегид в концентрации 3-7 моль/л или их сочетание с акриловой кислотой, винилацетатом, N,

5 N - метиленбисакриламидом, а в качестве металла-комплексообразовател  - хлорид цинка.