DD238467A1

DD238467A1 - Asymmetriner kernspurmikrofilter und verfahren zur seiner herstellung

Info

Publication number: DD238467A1
Application number: DD27733885A
Authority: DD
Inventors: Hans B Lueck
Original assignee: Akad Wissenschaften Ddr
Priority date: 1985-06-13
Filing date: 1985-06-13
Publication date: 1986-08-20

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Mikro- und Ultrafilter und betrifft insbesondere den strukturellen Aufbau der Kernspurmikrofilter. Das Einsatzgebiet der erfindungsgemaessen Kernspurmikrofilter liegt hauptsaechlich in der Querstromfiltration im Mikro- und Ultrafiltrationsbereich. Das Ziel der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Kernspurmikrofilters mit erhoehter Filtratstromdichte unter Beibehaltung des geforderten Rueckhaltevermoegens und einem geringen Herstellungsaufwand. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kernspurmikrofilter mit kurzer trennwirksamer Porenlaenge und ein Verfahren zu seiner Herstellung zu schaffen. Erfindungsgemaess wird diese Aufgabe durch einen Kernspurmikrofilter aus einer duennen trennaktiven Schicht mit durchgehenden Poren und geringer Porositaet und einer Stuetzschicht mit wesentlich hoeherer Porositaet, die durch nicht durchgehende Blindporen erzielt wird, geloest. Dabei soll die von den durchgehenden Poren verursachte Porositaet kleiner als 20% sein und die Summe der durch die Blindporen und die durchgehenden Poren verursachten Porositaet in der Stuetzschicht zwischen 20 und 70% liegen, so dass in der Stuetzschicht eine hohe Anzahl von Mehrfachporen entsteht.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Mikro- und Ultrafilter und betrifft insbesondere den strukturellen Aufbau der Kernspurmikrofilter. Das Einsatzgebiet der erfindungsgemäßen Kernspurmikrofilter liegt hauptsächlich in der Querstromfiltration im Mikro- und Ultrafiltrationsbereich.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Nach den bekannten Verfahren werden Kernspurmikrofilter aus einem dielektrischen Material hergestellt, indem z.B. eine Polymerfolie mit beschleunigten Ionen beschossen wird und die so erzeugten, ggf. sensibilisierten Teilchenspuren im Filmmaterial chemisch aufgeätzt werden.

Auf diese Weise erhält man zylindrische bis etwa konische, das Folienmaterial nahezu senkrecht durchlaufende Poren, deren Durchmesser von den Ätzbedingungen bestimmt wird. Die Porosität dieser Filter beträgt in der Regel um etwa 10%, da das Auftreten von Mehrfachporen mit wachsender Porosität stark zunimmt. Da die bekannten Kernspurmikrofilter aus Poylester- oder Polycarbonatfolie jedoch nur 5 bis 10μηη stark sind, wird trotz der geringen Porosität eine ausreichende Filtratstromdichte erreicht.

Eine weitere Erhöhung der Filtrationsleistung läßt sich mit einem Kernspurmikrofilter erreichen, der nach P. Yn. Apel und Mitarbeiter (Dubna Preprint 18-84-60) auf folgende Weise hergestellt werden kann: Die Polymerfolie wird zuerst mit beschleunigten Ionen durch eine Maske bestrahlt, so daß im Folienmaterial Inseln mit hoher Spurdichte entstehen. Die Reichweite der Ionen ist dabei geringer als die Foliendicke. Anschließend werden diese Inseln chemisch herausgeätzt, so daß in der Folie Gruben gebildet werden. Bei einer zweiten Bestrahlung wird die Energie der Ionen so gewählt, daß sie den Boden der Gruben durchdringen können. In einem weiteren Arbeitsgang werden dann die Poren in den Grubenböden chemisch aufgeätzt. Da die erste Bestrahlung durch die Maske an einem stehenden Folienband durchgeführt werden muß und eine hohe Spurdichte zur vollständigen Entfernung des Materials aus den Gruben erforderlich ist, ergibt sich ein sehr hoher Bestrahlungsaufwand. Vor der zweiten Bestrahlung verursacht die in den Gruben enthaltende Luft lange Evakuierungszeiten. Der Herstellungsaufwand wird weiterhin durch die zweite Ätzung erhöht.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Kernspurmikrofilters mit erhöhter Filtratstromdichte unter Beibehaltung des geforderten Rückhaltevermögens und einem geringen Herstellungsaufwand.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kernspurmikrofilter mit kurzer trenwirksamer Porenlänge und ein Verfahren zu seiner Herstellung zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Kernspurmikrofilter aus einer dünnen trennaktiven Schicht mit durchgehenden Poren und geringer Porosität und einer Stützschicht mit wesentlich höherer Porosität, die durch nicht durchgehende Blindporen erzielt wird, gelöst. Dabei soll die von den durchgehenden Poren verursachte Porosität kleiner als 20% sein und die Summe der durch die Blindporen und die durchgehenden Poren verursachten Porosität in der Stützschicht zwischen 20 und 70% liegen, so daß in der Stützschicht eine hohe Anzahl von Mehrfachporen entsteht. Dazu werden in an sich bekannter Weise in dem Kernspurmikrofilter durchgehende Poren mit einer Porosität von etwa 10% und zusätzlich Blindporen mit einer Porosität im Bereich von 10 bis 60% erzeugt. Die Poren laufen nahezu senkrecht durch das Folienmaterial. Die Tiefe der Blindproben ist etwas geringer als die Dicke des Filters und entspricht der Dicke der Stützschicht. Die zufällige Verteilung der Poren führt in der Stützschicht zur Bildung von sehr vielen Doppel- und Mehrfachporen. Der Anteil der Einzelporen P₁ an der Gesamtporosität Pergibt sich zu P₁ = exp (—4P), d.h. bei einer Gesamtporosität von 50% beträgt der Anteil der Einzelporen in der Stützschicht nur noch 13,5%.

Auf Grund der überwiegenden Anzahl von Mehrfachporen mit effektiv größeren Porendurchmessern ist der Filtrationswiderstand der Stützschicht gering

Der Filtrationswiderstand der Membran wird hauptsächlich vom Widerstand dertrennaktiven Schicht bestimmt, in der nur die

Filtratstromdichteetwaum den Faktor 4. Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Kernspurmikrofilters sind zwei Bestrahlungen notwendig, die jedoch hintereinander ohne Unterbrechung des Vakuums durchgeführt werden können. Die ggf. sensibilisierten Teilchenspuren werden in an sich bekannter Weise in einem Arbeitsgang zu Poren mit dem gewünschten Durchmesser

aufgeätzt.

Der erfindungsgemäße Kernspurmikrofilter eignet sich aufgrund seiner glatten Oberfläche und des geringen

Filtrationswiderstands insbesondere für die Querstromfiltration.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Beispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Figur ist ein erfindungsgemäßer Kernspurmikrofilter dargestellt, der in der z. B. 23μ,Γη dicken Polyesterfolie neben den durchgehenden Poren, die eine Porosität von ca. 10% in der trennaktiven Schicht bewirken, auf einer Seite eine große Anzahl von ca. 18μιη tiefen Blindporen aufweist, die aufgrund ihrer hohen Porosität von ca. 50% zahlreiche Mehrfachporen bilden. In der Figur sind die trennaktive Schicht mit einer Dicke von ca. 5μΐη und die Stützschicht mit einer Dicke von ca. 18/xm deutlich zu unterscheiden. Zur Herstellung dieses Filters werden in der Polyesterfolie durch Bestrahlung an einem Schwerionenzyklotron latente Teilchenspuren erzeugt. Die Folie wird mit Xenonionen einer Energie von 250 MeV so bestrahlt, daß eine Spurendichte von 3,5 χ 10⁷ Spuren/cm² erreicht wird

Anschließend wird die Folie von der gleichen Seite mit Xenonionen von 150 MeV und einer Spurendichte von 1,8 χ 10⁸ Spuren/ cm² bestrahlt. Nachdem die latenten Teilchenspuren in bekannter Weise sensibilsiert wurden, werden sie in 5 η Natronlauge bei 70⁰C geätzt, bis der Porendurchmesser 0,6/xm beträgt. Die Ätzdauer beträgt etwa 7,5 min.

Claims

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Erfindungsanspruch:

1. Asymetrischer Kernspurmikrofilter, insbesondere für die Querstromfiltration im Mikro- und Ultrafiltrationsbereich, dadurch gekennzeichnet, daß er neben den durchgehenden Poren auf einer Seite eine große Anzahl von zusätzlichen Blindporen besitzt.
2. Kernspurmikrofilter nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von den durchgehenden Poren verursachte Porosität kleiner als 20% ist und die Summe der durch die Blindporen und die durchgehenden Poren verursachte Porosität in der Stützschicht zwischen 20 und 70% liegt.
3. Verfahren zur Herstellung eines Kernspurmikrofilters gemäß Punkt 1 und 2 in an sich bekannter Weise durch Beschüß mit Ionen, ggf. Sensibilisierung der latenten Spuren und deren chemische Ätzung, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie von einer Seite mit Ionen beschossen wird die die Folie durchdringen, und solchen Ionen die die Folie nicht durchdringen, und alle Spuren auf einmal geätzt werden.

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