SU1763452A1 - Способ получени полипропиленовой микрофильтрационной мембраны - Google Patents

Abstract

Использование: получение полупроницаемой мембраны, примен мой в производственных процессах, св занных с очисткой химически активных сред от микропримесей . Сущность изобретени : способ получени  заключаетс  в облучении полипропиленовой пленки т желыми зар женными частицами. Затем осуществл ют химическое травление ее в растворе, содержащем соединение шестивалентного хрома . Полученную мембрану промывают водой и дополнительно обрабатывают водным раствором азотной кислоты концентрацией 50-70% или водным раствором серной кислоты концентрацией 50-98%. Врем  обработки кислотой 3-90 мин при . Затем мембрану повторно промывают водой . СО С

Description

Изобретение относитс  к области мембранной технологии, а именно к способам изготовлени  пористых полупроницаемых мембран, примен емых в производственных процессах, св занных с очисткой химически активных сред от микропримесей.

Известны способы изготовлени  полипропиленовых микрофильтрационных мембран путем формовани  их растворов (1), заключающиес  в следующем: формуют пленку раствора полипропилена в виде гел  с содержанием растворител  10% и полимера (10-90)%, пленку подвергают раст гивающей деформации с одновременным удалением остатка растворител . Таким способом получают микрофильтрационные мембраны с диаметрами пор несколько дес тых микрометра и довольно широким распределением пор по размерам. Большой разброс размеров пор в р де случаев, например , при использовании мембран дл  прецизионного разделени  дисперсных систем ,  вл етс  недостатком мембран, получаемых данным способом.

Этот недостаток устранен в способе получени   дерных полипропиленовых мембран, который включает облучение т желыми зар женными частицами, последующее химическое травление в растворе, содержащем соединение шестивалентного хрома, промывку водой и сушку (2). Этот способ получени   дерных (трековых) мембран  вл етс  прототипом. Данные мембраны имеют узкое распределение пор по размерам, поры в мембранах представл ют собой конические каналы, пронизывающие мембрану насквозь.

2

CJ

ел ю

Недостатком прототипа  вл етс  то, что поверхность полипропиленовой мембраны, получаемой по данному способу, оказываетс  загр зненной следами травител , а именно соединени ми хрома, что снижает качество изготовленной мембраны и, следовательно , сужает область ее применени . В процессе травлени  пор в мембране часть хромсодержащих ионов соедин етс  химическими св з ми с поверхностью полипропилена и не удал етс  при последующей промывке водой.

В результате матрица полипропиленовой  дерной мембраны содержит ел еды хрома , которые служат помехой при использовании полипропиленовой мембраны дл  элементного анализа осадков, собираемых на мембране, а также могут загр знить фильтрат (например, агрессивные жидкости типа минеральных кислот, примен емые в микроэлектронной технологии , где не допускаетс  наличие в реактивах ионов металлов, способных легировать полупроводники ).

Целью изобретени   вл етс  повышение качества полипропиленовых мембран .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что облученную т желыми зар женными частицами полипропиленовую пленку подвергают химическому травлению в растворе, содержащем соединение шестивалентного хрома, промывают и сушат, причем после промывки провод т химическую обработку, разрушающую хромосодержащие соединени , например, в водном растворе азотной кислоты с концентрацией от 50 до 70% или в водном растворе серной кислоты с концентрацией от 50 до 98% в течение 3-90 минут при температуре от 20 до 90°С, а затем повторно промывают водой. Сопоставительный анализ с прототипом показывает , что за вл емое техническое решение отличаетс  от известного тем, что полипропиленовую мембрану подвергают химической обработке, разрушающей хромосодержащие соединени , в водном растворе азотной кислоты концентрацией 50-70% или в водном растворе серной кислоты концентрацией 50-90% в течение 3-90 мин при 20-90°С и повторно промывают водой.

В качестве травител  при травлении ПП мембран возможно использовать все виды соединений шестивалентного хрома (бих- роматов кали  или натри , хромового ангидрида в смеси с серной кислотой). В процессе дополнительной обработки полипропиленовой мембраны указанными в отличительной части формулы реагентами происходит

разрушение химических св зей, удерживающих атомы хрома на поверхности (и в приповерхностном слое) мембраны. Дл  того, чтобы процесс очистки поверхности полипропиленовой мембраны происходил эффективно , необходима достаточно высока  концентраци  кислоты (50%), определенна  температура и врем  обработки. Нижние пределы температуры, концентрации и

0 времени обработки определены, исход  из требовани , чтобы достигалось разрушение сло  на поверхности мембраны, содержащего хром. Верхние пределы концентрации , температуры и времени обработки

5 определ ютс  тем обсто тельством, что при их превышении начинаютс  процессы, ухудшающие прочность мембраны вследствие разрушени  полимерной матрицы.

После обработки растворами кислот

0 мембрану вновь промывают водой. При этом удал ютс  остатки кислоты и следы хрома, переведенного в растворимые соединени  в процессе предыдущей операции .

5С образцов мембран снимают спектр

характеристического рентгеновского излучени . Образец мембраны закреплен на латунной подложке. На образец напыл ют тонкий слой золота дл  сн ти  элеко трического зар да, накапливающегос  в образце при облучении электронным пучком .

Техническое решение иллюстрируетс  примерами конкретного выполне5 ни П р и м е р 1. Полипропиленовую двухосноориентированную пленку (ТУ-6-19-051- 615-87) толщиной 10 мкм облучают ускоренными ионами ксенона с энергией 1

Q МэВ/нуклон. Облученную пленку обрабатывают насыщенным раствором хромового ангидрида в 16 H2U4 при 80°С в течение 30 мин, промывают водой и сушат. Получают мембрану с эффективным диаметром пор

5 0,4 мкм. Образец мембраны подвергают элементному анализу, измер   спектр рентгеновского излучени  при бомбардировке поверхности мембраны электродным пучком (дл  этого используют рентгеновский

л микроанализатор LINK и электронный микроскоп ISM-840). Площадь пика, соответствующего характеристическому излучению хрома, составл ет 1500 ±200. (В абсолютных цифрах это соответствует содержанию хрома в приповерхностном слое около 0,3%).

Затем мембрану обрабатывают 70% водным раствором азотной кислоты при 90° в течение 3 минут, после чего промывают

5

дистиллированной водой и сушат. Провод т анализ поверхности на содержание хрома в тех же услови х, при которых был проведен первый анализ. Площадь пика характеристического излучени  хрома составила 148 ± 120, т.е. на уровне фона.

П р и м е р 2. Полипропиленовую двух- осноориентированную пленку ТУ-619-051- 615-87 толщиной 10 мкм облучают ускоренными ионами ксенона с энергией 1 МэВ/нуклон. Облученную пленку обрабатывают насыщенным раствором хромового (СгОз) ангидрида в 16 N HaSCU при t 80°С в течение 30 мин, промывают водой и сушат. Образец мембраны подвергают элементно- му анализу, измер ют спектр рентгеновского излучени  при бомбардировке поверхности мембраны электронным пучком . Площадь пика, соответствующего характеристическому излучению хрома, составл ет 1500 ±200.

Затем мембрану обрабатывают 50% НМОз при температуре 70°С в течение 90 мин, после чего промывают дистиллированной водой и сушат. Площадь пика ха- рактеристического излучени  Сг составила 374 + 204.

ПримерЗ. Берут ту же пленку, что описана выше в примере 2, обрабатывают тем же раствором, промывают, сушат, под- вергают элементному анализу. Затем мембрану обрабатывают 60% при 90°С в течение 20 мин, при этом площадь пика Сг составила 27 ±117.

П р и м е р 4. Берут ту же пленку, что описана выше и проделывают с ней все то же кроме того, что мембрану обрабатывают 60% при 60°С в течение 10 мин, площадь пика составила 115 ±84,

П р и м е р 5. Берут ту же пленку, что опидана в примере 2, и проделывают с ней все то же, кроме того, что мембрану обрабатывают HNOa 70% при 60°С в течение 30 мин, площадь пика Сг составила

91 ±76.

П р и м е р 6. Полипропиленовую пленку Горейфан - Япони  - толщиной 10 мкм облучают ускоренными ионами ксенона с энергией 1 СэВ/нуклон. Облученную пленку обрабатывают насыщенным раствором хро- мового ангидрида в 16 N H2S04 при t 80 С в течение 30 мин, промывают водой и сушат. Образец мембраны подвергают элементному анализу, измер ют спектр рентгеновского излучени  при бомбардировке поверхности мембраны электронным пучком , Площадь пика, соответствующего характеристическому излучению хрома, составл ет 1915 ±205.

0 5 0

5

о

5

Q

5

g

Затем мембрану обрабатывают 60% HNOa при 20°С в течение 90 мин, промывают водой и сушат. Площадь пика Сг составила 676 ±167.

Пример. Полипропиленовую двух- основоориентированную пленку,ТУ-619- 051-615-87 толщиной 10 мкм облучают ускоренными ионами ксенона с энергией 1 МэВ/нуклон. Облученные пленку обрабатывают насыщенным раствором хромового ангидрида в 16 N H2S04 при t 80°C в течение 30 мин, промывают водой и сушат. Получают мембрану с эффективным диаметром пор 0,4 мкм. Образец мембраны подвергают элементному анализу, измер   спектр рентгеновского излучени  при бомбардировке поверхности мембраны электронным пучком . Площадь пика характеристического излучени  Сг составила 500 ± 200.

Затем мембрану обрабатывают 98% раствором HaSOn при t 20°C в течение 10 мин, после чего мембрану промывают дистиллированной водой и сушат. Провод т анализ поверхности на содержание хрома в тех же услови х, при которых был проведен первый анализ. Площадь пика характеристического излучени  хрома составила 136 ±136, что соответствует уровню фона.

ПримерЗ. Берут пленку, что описана выше, только мембрану после травлени  обрабатывают 50% H2S04 при t 70°C в течение 90 мин, площадь пика Сг составила 419 ±138.

П р и м е р 9. Берут пленку, что описана выше, и проделывают с ней все то же, только мембрану обрабатывают 90% H2S04 при t 70°С в течение 3 мин. Площадь пика Сг составила 78 ± 144.

ПримерЮ. Берут пленку, что описана выше, и проделывают те же операции, только мембрану обрабатывают 70% H2S04 при t 70°С в течение 26 мин. Площадь пика Сг составила 133 ±141.

ПримерП. Берут ту же пленку, что описана выше, и проделывают те же операции , только  дерную мембрану обрабатывают 50% H2S04 t 75°C в течение 10 мин. Площадь пика Сг составила 141 + 123.

П р и м е р 12. Полипропиленовую пленку Торейфан Япони  толщиной 10 мкм облучают ускоренными ионами ксенона с энергией 1 МэВ/нуклон. Облученную пленку обрабатывают насыщенным раствором хромового ангидрида в 16 N H2S04 при t 80°C в течение 30 мин, промывают водой и сушат. Образец мембраны подвергают элементному анализу, измер ют спектр рентгеновского излучени  при бомбардировке поверхности мембраны электронным пучком. Площадь пика, соответствующего характеристическому излучению хрома, составл ет 1915 ±205,

Затем мембрану обрабатывают 80% H2S04 при t 70°C в течение 90 мин, площадь пика Сг составила 39 ± 176.

Различие в площади пиков составл ет в 50 раз.

Использование приема очистки мембраны позвол ет понизить загр зненность полипропиленовых микрофильтрационных  дерных мембран по хрому в 3-100 раз (по сравнению со способом-прототипом). Это обеспечивает повышение качества изготовленной мембраны, что в свою очередь дает более высокую чистоту фильтруемых через мембрану агрессивных жидкостей, а также расшир ет возможности использовани  полипропиленовых мембран дл  аналитических задач, например, дл  элементного анализа собираемых осадков и т.д.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ получени  полипропиленовой

   микрофильтрационной мембраны, включающий облучение т желыми зар женными частицами полипропиленовой пленки, химическое травление в растворе, содержащем соединение шестивалентного хрома, промывку полученной мембраны водой и сушку, от л ичающийс  тем, что, с целью повышени  качества мембраны, после промывки водой полипропиленовую мембрану

   дополнительно обрабатывают водным раствором азотной кислоты с концентрацией 50-70% или водным раствором серной кислоты с концентрацией 50-98% в течение 3-90 мин при 20-90°С, а затем повторно

   промывают водой.