Установка для получения ультрафильтрационной термостойкой полимерной мембраны
Предложение относится к области химии высокомолекулярных соединений и касается технических средств для получения термостойких УФ полимерных мембран. Установка содержит аппарат 1 для приготовления в его рабочей камере формовочного раствора; аппарат оснащен дополнительной камерой 4, соединенной со смесителем 7 и бункерами 5, 6, 10; композиционная смесь передается в аппарат 1, перемешивается до однородного состава, дегазируется с помощью вакуумной установки 11, формовочный раствор отводят по патрубку 12, контролируя его состав прибором 13-14 и с помощью фильеры 15 наносят на стеклянную подложку 16 и подвергают обработке растворами в ванная 17, 18, 19; мембрану помещают в термостат, где сушат с заданным ступенчатым повышением температуры до 300°С. Полученную мембрану исследуют с помощью ультрафильтрационной ячейки 22, выявляя ее транспортные и структурные характеристики и соответствие с требованиями по ультрафильтрационным свойствам. Ил. - 1; Форм. - 4 п.ф.
Предложение относится к области химии высокомолекулярных соединений и касается технических средств для получения термостойких ультрафильтрационных (УФ) полимерных мембран.
В настоящее время известны процессы получения УФ полимерных мембран с использованием технических средств, из которых наиболее представительной по технической сущности можно считать установку для решения этой задачи, которая содержит устройство для приготовления раствора, емкости с исходными компонентами, с обрабатывающими жидкостями, аппарат для термической обработки [ЕР 0753336, 15.01.1997; US 6716270, 6.04.2004.].
Наиболее близким техническим решением является установка для получения УФ термостойкой полимерной мембраны, содержащая аппарат для приготовления формовочного раствора, фильеру, ванны с промывочными растворами, термостат для сушки и термообработки получаемой мембраны [RU 2006133560, 21.09.2006, C08L 45/00].
Существенными и очевидными недостатками указанных аналогов и выбранного прототипа являются: незначительная технологическая производительность установки; наличие разнотипного технического оборудования приводит к усложнению процесса и увеличению числа операций; отсутствие средств для эффективной дезактивации парогазовых фаз в процессе получения мембраны.
Технической задачей и положительным результатом предлагаемой установки для получения УФ термостойкой полимерной мембраны является увеличение производительности установки и повышение эффективности процесса получения мембраны при улучшении экологических показателей
за счет более тонкой и надежной утилизации отходов жидкостных и парогазовых фаз и получения в конечном итоге мембраны с более высокой термостойкостью и совершенной морфологией структуры.
Это достигается за счет того, что установка для получения ультрафильтрационной термостойкой полимерной мембраны содержит аппарат для приготовления формовочного раствора, фильеру, ванны с промывочными растворами, термостат для сушки и термообработки получаемой мембраны, при этом она снабжена рабочей камерой для приготовления реакционной смеси, имеющей контейнеры с исходными компонентами, часть контейнеров соединена патрубками со смесителем, сообщенным с рабочей камерой, рабочее пространство аппарата соединено с вакуумной установкой для отвода парогазовых фаз, а выходной патрубок аппарата соединен с фильерой с регулируемым зазором, в этот патрубок введены детекторы, соединенные с жидкостным хроматографом, при этом установка оснащена ультрафильтрационной ячейкой для исследования транспортных и структурных характеристик получаемой мембраны.
Установка использует в качестве термостата прибор, имеющий ступенчатую регулировку температуры.
Установка также использует в качестве хроматографа двухдетекторный хроматограф с рефрактометрическим и ультрафиолетовым детекторами.
Установка в качестве прибора исследования мембраны использует ультрафильтрационную ячейку.
На чертеже показана принципиальная конструкция описываемой установки, которая содержит аппарат 1 для приготовления и получения формовочного раствора; аппарат имеет терморубашку 2, импеллер 3, введенный в его рабочую камеру (с приводом вращения «М»). При этом аппарат 1 снабжен дополнительной рабочей камерой 4 для приготовления композиционной смеси из бункеров 5 и 6, смесителя 7, получающего компоненты из емкостей 8 и 9 и контейнера 10.
Рабочая камера аппарата 1 имеет патрубки 11 и 12, предназначенные, соответственно, для отвода парогазовых фаз на очистку и дезактивацию, слива раствора из полости аппарата, при этом в патрубок 12 введены рефрактометрический и ультрафиолетовый детекторы 13, соединенные с двухдетекторным хроматографом 14 (для экспресс-анализа состава).
Патрубок 12 соединен с фильерой 15, имеющей щель с регулируемым зазором для нанесения слоя на стеклянную подложку 16, опускаемую в ванну 18, далее - в ванну 19; установка оснащена термостатом 20 для сушки мембраны 21, и - прибором 22 (ультрафильтрационная ячейка) для исследования и анализа мембраны 21.
Работа установки осуществляется следующим образом. В камеру 4 подают исходные компоненты: из бункера 5 - амидный растворитель, бункера 6 - ПАК ПМ (раствор полипиромеллитамидокислоты), из смесителя 7 подают компоненты, взятые из емкостей 8 и 9, из контейнера 10 подают компонент - глицерин.
Композиционная смесь из камеры 4 подается в рабочую камеру аппарата 1, подвергается тщательному перемешиванию (импеллером 3), парогазовые (и пары) отводят через патрубок 11 на очистку; композиционную систему отводят через патрубок 12, контролируя ее состав (13-14); с помощью фильеры 15 наносят тонкий слой на подложку 16, опускают в ванну 17, далее (как указано ранее) - в ванну 18 и 19; сушат в термостате 20; исследуют полученную мембрану 21 с помощью прибора 22 (ультрафильтрационной ячейки).
Полученную на установке мембрану также исследуют на физико-химические показатели. В результате мембрана имеет следующие характеристики: коэффициент проницаемости по воде Q=(5-300)·10 6 м/с·атм, номинальную молекулярную массу задержания ML=(10-350)·103 г/моль, термостойкость не ниже 400°С, отсутствие растворимости и набухания во всех обычных органических растворителях, включая амидные; обладает химической стойкостью в водных кислых средах и высокой
эксплуатационной температурой в пределах 200-300°С при долговременном использовании. Эти показатели свидетельствуют о новизне и оригинальности разработанной установки.
1. Установка для получения ультрафильтрационной термостойкой полимерной мембраны, содержащая аппарат для приготовления формовочного раствора, фильеру, ванны с промывочными растворами, термостат для сушки и термообработки получаемой мембраны, отличающаяся тем, что она снабжена рабочей камерой для приготовления формовочного раствора, имеющей контейнеры с исходными компонентами, часть контейнеров соединена патрубками со смесителем, сообщенным с рабочей камерой, рабочее пространство аппарата соединено с вакуумной установкой для отвода парогазовых фаз, а выходной патрубок аппарата соединен с фильерой, имеющей регулируемый зазор, в этот патрубок введены детекторы, соединенные с жидкостным хроматографом, при этом установка оснащена ультрафильтрационной ячейкой для исследования транспортных и структурных характеристик получаемой мембраны.
2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве термостата выбран прибор, имеющий ступенчатую регулировку температуры.
3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве хроматографа использован двухдетекторный хроматограф с рефрактометрическим и ультрафиолетовым детекторами.
4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве прибора исследования мембраны использована ультрафильтрационная ячейка.
