Полая нить на основе ацетата целлюлозы с асимметричной пористой структурой и способ ее получения

 

Использование: частичное обессоливание и корректировка ионного состава воды, а также очистка питьевой воды при низком давлении от органических и неорганических примесей. Сущность изобретения: нить получают сухо-мокрым формованием из водного раствора ацетата целлюлозы, ацетона и формамида, дополнительно содержащего 10 - 12% мочевины от массы ацетата целлюлозы, при фильерной вытяжке не более 300%. Промывают, подвергают гидротермической обработке и импрегнированием глицерином. Полученная пористая полая нить со средним размером пор более 0,001 мкм внешним и внутренним диаметрами 280 - 320 и 90 - 120 мкм соответственно обладает селективностью при давлении 1,0 - 1,5 МПа по 0,15%-ному раствору хлористого натрия от 25 до 60%, по 0,20%-ному раствору сульфата магния более 80%, проницаемостью по 0,15%-ному раствору хлористого натрия более 6 л/м² · ч. 2 с. п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к производству мембран, в частности ацетатной полой пористой нити, используемой для частичной деминерализации воды, что позволяет осуществлять разделение жидких сред, содержащих частицы органических и неорганических соединений, для очистки питьевой воды при низком давлении.

Известны нанофильтрационные полимерные мембраны, выполненные в виде пленки [1,2] Недостатком таких мембран является то, что разделительные аппараты на основе пленок требуют наличие специальных дренажных устройств, имеют более низкую удельную производительность и сложны в эксплуатации по сравнению с аппаратами, полученными на основе нитей [3] Наиболее близким техническим решением является ацетатная полая нить на основе ацетата целлюлозы, со средним размером пор 0,0001-0,001 мкм, внешний и внутренний диаметры соответственно 200-240 и 80-85 мкм [4] Полую нить получают путем формования из раствора, содержащего ацетат целлюлозы, ацетон, формамид и воду, по сухо-мокрому способу при фильерной вытяжке 450% с последующей промывкой, гидротермической обработкой и импрегнированием глицерином. Селективность по 0,15% -ному раствору хлористого натрия при давлении 2,5-3,0 МПа составляет 80-90% а проницаемость до 6 л/м² ˙ч.

Недостатком такой нити является то, что размер пор не позволяет осуществлять частичную деминерализацию воды, а также при низком давлении нить не обеспечивает необходимую производительность.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является получение полой пористой нити на основе ацетата целлюлозы для частичного обессоливания артезианской воды в бытовых и промышленных целях или для полной очистки питьевой и технологических вод от органических и неорганических примесей. В частности, из воды удаляется более 55% сульфатов и бикарбонатов, 70% тяжелых металлов, на 40% снижается содержание органических веществ и на 60% жесткость.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе получения полой нити с асимметричной пористой структурой на основе ацетата целлюлозы формованием из раствора ацетата целлюлозы в смеси ацетона, формамида и воды по сухо-мокрому способу, промывкой, гидротермической обработкой и импрегнированием глицерином, в раствор для формования дополни- тельно вводят 10-20% мочевины от массы полимера, а формование осуществляют при фильерной вытяжке не более 300% Согласно изобретению полая пористая нить на основе ацетата целлюлозы с асимметричной структурой со средним размером пор более 0,001 мкм, внешний и внутренний диаметры соответственно 280-320 и 90-120 мкм, имеет макропористую структуру стенки и обладает селективностью при давлениях 1,0-1,5 МПа по 0,15%-ному раствору хлористого натрия от 25 до 60% по 0,20% -ному раствору сульфата магния более 80% проницаемость нити по 0,15%-ному раствору хлористого натрия более 6 л/м² ˙ч. Использование мембраны и этой нити обеспечивает общую жесткость артезианской воды 3,2 мг-экв/л при исходной 7,8 мг-экв/л, т.е. снижает ее более, чем в два раза.

П р и м е р 1. В раствор для формования, содержащий 29,5% ацетата целлюлозы, 41,0% ацетона, 27,8% формамида и 1,7% воды, дополнительно вводят 10% мочевины от массы полимера ацетата целлюлозы. Полую пористую нить формуют через дугообразную профилированную фильеру по сухо-мокрому способу при фильерной вытяжке 300% промывают от ацетона, формамида и мочевины, подвергают гидротермической обработке при 80-84^оС и импрегнируют глицерином. Данные по селективности, производительности и общей жесткости при давлении 1,5 МПа приведены в таблице.

П р и м е р 2. Способ осуществляют аналогично примеру 1, но в раствор для формования вводят 20% мочевины от массы ацетата целлюлозы. Селективность нити по 0,15%-ному раствору хлористого натрия при давлении 1,0 МПа составляет 35% по 0,20% -ному раствору сульфата магния 83% проницаемость нити по 0,15%-ному раствору хлористого натрия 6 л/м² ˙ч.

П р и м е р 3. Способ осуществляют аналогично примеру 2. Селективность по 0,15%-ному раствору хлористого натрия при давлении 1,5 МПа составляет 40% по 0,20% -ному раствору сульфата магния 85% проницаемость 7 л/м²˙ч. Общая жесткость артезианской воды составляет 3,2 мг-экв/л при исходной 7,8 мг-экв/л.

П р и м е р 4. Способ осуществляют аналогично примеру 3, но формование проводят при фильерной вытяжке 250% Селективность при давлении 1,5 МПа по 0,15% -ному раствору хлористого натрия составляет 30% по 0,20%-ному раствору сульфата магния составляет 80% проницаемость по 0,15%-ному раствору хлористого натрия 6 л/м²˙ч.

П р и м е р 5 (сравнительный). Ацетатную полую нить формуют из раствора, содержащего 29,5% ацетата целлюлозы, 41,0% ацетона, 27,8 формамида и 1,7% воды, через дугообразную профилированную фильеру по сухо-мокрому способу при филь- ерной вытяжке 450% промывают от ацетона и формамида, подвергают гидротермической обработке при 89-92^оС и импрегнируют глицерином. Данные по селективности, проницаемости и общей жесткости при давлении 2,5 МПа представлены в таблице.

Формула изобретения

1. Полая нить на основе ацетата целлюлозы с асимметричной пористой структурой, отличающаяся тем, что полая нить с внешним и внутренним диаметром соответственно 280 - 320 и 90 - 120 мкм, имеет макропористую структуру стенок со средним размером пор более 0,001 мкм и обладает селективностью при давлениях 1,0 - 1,5 МПа по 0,15%-ному раствору хлористого натрия от 25 до 60%, по 0,20%-ному раствору сульфата магния более 80%, проницаемость нити по 0,15%-ному раствору хлористого натрия более 6 л/м² ч.

2. Способ получения полой нити на основе ацетата целлюлозы с асимметричной пористой структурой стенки формованием из раствора, содержащего ацетат целлюлозы, ацетон, формамид и воду, по сухо-мокрому способу, промывкой, гидротермической обработкой и импрегнированием глицерином, отличающийся тем, что формование осуществляют из раствора, дополнительно содержащего 10 - 20% мочевины от массы ацетата целлюлозы, при фильерной вытяжке не более 300%.

РИСУНКИ

Рисунок 1