CS235484B1 - Kompositní ionexové membrána a způsob její výroby - Google Patents

Abstract

Kompositní ionexové membrána sestávající z mikročástic ionexové fáze o velikosti 10 až 80 um dispergovaných v množství od 50 do 70 % hmot., vztaženo na aoučet hmotnostních množství ionexové fáze a.ipojlva, v hydrofóbním termoplastickém polymernia pojivu?* Membrána je oboustranné armována textilní sílkou z hydrofobního vláknotvornáho polymeru, přičemž kroběma povrchům takto armovaná membrány přiléhají ochranná fólie z regenerované celulózy, která jsou oddělitelné po nabqtnání před vlastni aplikací membrány. Výroba kompositní ionexové membrány spočívá v tom,že ae v lisu na sebe položí pqatupně nerezová deaka, hliníková fólie, foli· z negenerované celulózy, textilní sítoviny, na kalandru připravený liat saatávajicl z mikročástic ionexů o velikosti 10 až 80 jum dispergovaných v množství od 50 dó 70 % hmot. v hydrofobním polymerní* pojivu, textilní síiovina, fo^ia z regenerované celulózy, hliníková folia a nerezavá deska, aaatava ae předehřeje během 5 až 20 minut na 120 až 140 C, načež sa na ni působí 2 až 10 minut tlakem 30 až 40 MPa, ochladl sě na teplotu místnosti a tlak se zruší. Kompositní ionexové membrány lze použít jako sami-parmaabilní membrány v elektrochemických procesech.

Description

Vynález se týká kompositních ionexových membrán, které je možno použit jako sealpermeabilní diafragmata v elektrochemických procesech. Ionexové membrány nachází v poslední době řadu významných uplatnění v laboratoři i v průmyslovém měřítku. K nejznámějším ' aplikacím patří elektrochemické odsolovánl vody, například mořských a brakických vod, koncentrování solných roztoků, čižtění odpadních vod, dělení elektrolytů od neelektrolytů, čištění farmaceutických preparátů, zbavování cukerných roztoků od melasotvorných látek, uplatnění v hydrometalurgii uranu a v jaderné technice.

Dosud známé ionexové membrány ee obyčejně rozdělují na homogenní a heterogenní.

Prvý typ zahrnuje membrány, která sestávají pouze z ionexové fáze, zatímco membrány druhého typu sestávají z ionexových částic obklopených inertním pojivém. Výroba membrán prvého typu je poměrně komplikovaná a je třeba přistupovat ke zvláštním opatřením, aby se zlepěily jejich mechanické vlastnosti. Za tím úěelem ae přechází od jednosložkových membrán, obsahujících pouze ionexový polymer, k membránám na bázi roubovaných kopolymerů a interpolymerních sítí.

Výroba membrán druhého typu je značně jednoduSSí a může navázat na zavedenou výrobu ionexových pryskyřic. Spočívá ve smíchání ionexového prachu a inertním pojivém a v tváření vzniklé heterogenní směsi plastikářskými technikami do membránových listů. V přípědě heterogenních membrán je vSak třeba se většinou spokojit a horšími elektrochemickými vlastnostmi, zvláště má-li se uchovat dostatečná mechanická pevnost a rozměrová stálost. Elektrochemické vlastnosti jsou nejen připozenš zhoršeny vlivem inertní elektricky nevodivé polymerní fáze, tj. pojivém, ale trpí také kontaminací při výrobě, mamipulací a akladování vyrobených membrán. Tyto nedostatky se podařilo odstranit a neobjeví se u nových kompositních membrán podle vynálezu.

Předmětem vynálezu jsou kompositní ionexové membrány, sestávající z mikročástic ionexové fáze o velikosti 10 až 80 μη dispergovaných v množství od 50 do 70 % hmot., vztaženo na součet hmotnostních množství ionexové fáze a pojivá, v hydrofobním termoplastickém polymerním pojivu, vyznačující ee tím, že aeabárna je oboustrannS armována textilní sítkou z hydrofobního vláknotvorného polymeru, přiiemž k oběma povrchům takto armovaná membrány přiléhají ochranné fólie z regenerované celulózy, které jsou oddělitelné po nabotnání před vlastní aplikací membrány.

Výroba kompositní ionexové membrány lisováním spočívá v tom, že se v lisu na aebe položí postupně nerezová deska, hliníkové fólžé, fólie z regenerované celulosy, textilní sílovina, na kalandru připravený list sestávající z mikročástic ionexu e velikosti 10 až 80 μαι dispergovaných v množství od 50 do 70 » hmot. v hydrofobními.polyrnerní· pojivu, textilní eííovina, fólie z regenerovaná celulózy, hliníková fóíie a nerezová deska, sestava se předehřeje během 5 až 20 minut na 120 až 140 °C, načež ee na ni působí 3 až 10 minut tlakem 30 až 40 MPa, ochladí se na teplotu mietnoéti a tlak ae zruBl.

Struktura kompositní ionexové membrány podle vynálezu je v řezu znázorněna na výkrese, kde jednotlivé vztahové značky odpovídají těmto složkám: ionexové částice J., hydrofobní polymerní pojivo 2, textilní Bílka J a fólie regenerovaná celulózy £. Výhody kompositních ionexových membrán se odvozují z jejich účelného složení. Rozhodujícím prvkem v jejich struktuře je hydrofilní fólie z regenerované celulózy, která plní několikanásobnou funkci: hydrofilní stykové plochy, rozměrově stabilizačního prvku a dokonalého ochranného obalu bránící přístupu vzduchu, vlhkosti a dekontaminaci na povrchu při manipulaci i skladování.

Pokud se provádí lisování listu membrány přímo mezi kovovými deskami, převládá preference interakcí mezi kovovým povrchem a inertním pojivém. V povrchu'membrány po vylisování převládá složka pojivá, která je elektricky nevodivá, často dochází k přilnutí, membrány na kovový povrch, zvláště, pokud nejsou desky dokonale vyleštěné a výlisek ee obtížně uvolňuje.

Zvýiený obsah ionexových částic v povrchu membrány, k němuž vede lisování mezi hydrofilními fóliemi z regenerovaná celulózy ee projeví příznivě ve struktuře hotového produktu a na ní závislých elektrochemických vlastnostech. Funkce heterogenních ionexových membrán totiž závisí na účelná lokalizaci ionexové fáze v heterogenním systému. Po vylisování sestává membrána z kontinuální pojivová a diakontinuální ionexové fáze, nebol jednotlivé částice jeou obklopeny souvislou pojivovou složkou a vzájemně zcela izolovány, takže vylisovaná membrána je elektricky nevodivá. Ponoří-li se do vody, ionexové částice botnají, zvětěují svůj objem a potrhají hydrofobní nebotnavá pojivo, až postupně zruší svou vzájemnou izolaci a dojde ke vzniku mnoha vzájemných stykových ploch a tak elektricky vodivé kontinuálnl ionexové fáze. Zvýiený obeah ionexových částic v povrchu napomáhá tomuto procesu a působí proti vzniku povrchová oblasti s nízkou elektrickou vodivostí.

Hydrofilní celulozová fólie brání nalepování výlisku na kovovou desku, pevně vSak přilne k ionexové membráně a stává se tak její účelnou součástí chránící ji před nevlítnutím a kontaminací věeho druhu. Některé druhy ionexu podléhají degradačním změnám při styku se vzduchem, takže vyloučení vzduchu je závažnou podmínkou pro uchování jejich užitečných vlastností. Před použitím stačí koapositnl ionexové membrány připravit namočením do vody, přičemž celulozová fólie rychle nabotná a odloupne se a povrchu.

Celulozová fólie v součinnosti a dvojnásobnou aplikací výztužná textilní sílky zaručuje taká dobrou rozměrovou stálost membrány, jejíž list si udržuje i při skladování původní tvar, nedochází k prohýbání a zkroucení. Výztuha textilními ellkaai zaručuje dobré mechanické vlastnosti membrány i po nabotnání. Odvědčuje se zvláště použití polyamidové nebo ^rpolyesterové ellky. V dalším je způsob výroby kompoeitnlch ionexových membrán blíže objasněn, ne vlak omezen, příkladem provedení

Příklad

Suchý styrenový katex, chemickým složením, eulfonovaný kopolymér styrenu a divinylbenzenem (8%), výr. zn. ustion KS, rozemletý na prach o velikosti částic pod 0,04 mm byl zpracován na kalandru na směs a polyethylenem zn. Bralen FB-4 a polyisobutylenem (tj. poly(-2-methylpropenem)) zn. Oppanol 8 200. Hmotová složení směei bylo 60 % ionexu ,32 % polyethylenu a 8 i! polyi sobu ty lénu. Homogenizace se prováděla 10 minut při 110 až 120 °C, načež byl vytažen list o tlouěíce 0,4 až 0,5 mm.

Pro lisování byla na obou stranách membránového listu postupně přiložena: silonová sítka zn. Uhelon 65, celofánová fólie, hliníková fólie a deeka z nerezová oceli. Sestava se předehřívala ,0 minut na 130 °C, 5 minut se působilo tlakem 30 až 40 MPa, a nakonec se výlisek ochladil před vyjmutím na teplotu místnosti.

Claims (1)

1. Kompositní ionexové membrána sestávající z mikročástic ionexové fáze o velikosti 10 až 80 jum dispergovaných v množství od 50 do 70 # hmot. , vztaženo na součet hmotnostních množství ionexové fáze a pojivá, v hydrogobnlm termoplastickém polymerním pojivu, vyznačující ee tím, že membrána je oboustranně armována tex'tilní sílkou z hýdrofobního vláknotvornáho polymeru, přičemž k oběma povrchům takto armované membrány přiléhají ochranné fólie z regenerovaná celulózy, která jeou oddělitelné po nabotnání' před vlastní aplikací membrány.