DE3853366T2 - Hydrolysierte Membran und Verfahren zu deren Herstellung. - Google Patents

Hydrolysierte Membran und Verfahren zu deren Herstellung.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine selektiv wasserdurchlässige Membran, welche nicht nur bei der Pervaportion oder Dampfpermeation nützlich ist, sondern auch auf einem weiten Gebiet anwendbar ist, das reverse Osmose und Luftentfeuchtung einschließt. Die Membran kann in Abhängigkeit von der Verwendung jede willkürlich gewählte Form aufweisen. Zum Beispiel kann sie eine flache Membran, eine Hohlgarn- oder Fasermembran oder eine tubuläre Membran sein.
  • Verfahren zur reversen Osmose wurden als Verfahren zur Konzentration einer niedrig konzentrierten wässerigen Lösung einer organischen Substanz mit einer Membran zur praktischen Anwendung gebracht. Jedoch machen diese reversen Osmoseverfahren das Anlegen eines Druckes, der höher ist als der osmotische Druck der Trennlösung, an die Trennmembran notwendig, so daß die Verfahren auf eine hochkonzentrierte wässerige Lösung aufgrund ihres hohen osmotischen Druckes nicht angewandt werden können. Somit ist die durch reverse Osmoseverfahren auftrennbare Lösung hinsichtlich der Konzentration eingeschränkt. Unterdessen sind Pervaporation und Dampfpermeation als ein neues Trennverfahren beachtet worden, welches frei vom Einfluß des osmotischen Drucks ist. Pervaporation ist ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine aufzutrennende Substanz dazu gebracht wird, eine Membran in einem gasförmigen Zustand zu durchwandern bzw. zu permeiren, indem die Trennlösung auf der Primärseite der Membran eingespeist wird, während der Druck auf ihrer Sekundärseite reduziert wird oder ein Trägergas durch die Sekundärseite geleitet wird. Andererseits ist Dampfpermeation von der Pervaporation dadurch unterschieden, daß ein Dampfgemisch auf der Primärseite eingespeist wird. Die durch die Membran permeirende Substanz kann durch Kondensieren des permeirenden Dampfes unter Abkühlung gewonnen werden. Im Hinblick auf die Pervaporation wurden viele Untersuchungen durchgeführt. Zum Beispiel offenbaren die US-A-3 750 735 und die US-A-4 067 805 die Abtrennung einer organischen Substanz aus Wasser mit einem Polymer, das eine aktive anionische Gruppe besitzt, während die US-A-2 953 502 und US-A-3 035 060 die Abtrennung von Ethanol aus Wasser mit einer Membran aus Celluloseacetat oder aus Polyvinylalkohol offenbaren. Ferner beschreibt die JP-A-109 204/1984 eine Celluloseacetatmembran und eine Polyvinylalkoholmembran, während die JP-A-55 305/1984 eine quervernetzte Polyethyleniminmembran offenbart. Jedoch sind diese in den Referenzen offenbarten Membranen von zu geringem Trennvermögen, insbesondere von zu geringer Permeationsrate, um zur praktischen Anwendung zu gelangen. Indessen offenbart die JP- A-129 104/1985 eine aus anionischem Polysaccharid oder einem Polysaccharidderivat hergestellte Membran als eine Membran von hervorragendem Trennvermögen. Jedoch hat diese Membran inhärente, unvermeidbare Probleme, die aus der Beschaffenheit bzw. Natur einer natürlichen Verbindung mit hohem Molekulargewicht resultieren, zum Beispiel Depolymerisation mit Säure oder Alkali, oder Abbau durch Bakterien, so daß die Beständigkeit und chemische Widerstandsfähigkeit der Membran unter den Erwartungen liegen.
  • Im allgemeinen hat eine hydrophobe Trennmembran Nachteile dadurch, daß ihre Oberfläche schwer benetzbar ist und leicht trocknet, und daß sie dazu neigt, oft Adsorption oder Verklumpung zu verursachen. Deshalb ist, in der Absicht diese Nachteile zu bewältigen, mit verschiedenen Verfahren versucht worden, einer solchen Membran eine hydrophile Beschaffenheit zu verleihen. Zum Beispiel wurde ein Verfahren zur Hinzufügung eines mehrwertigen Alkohols, wie Polyethylenglykol oder Glycerin, an eine hydrophobe Trennmembran allgemein gewählt. Jedoch ist die so hinsichtlich der hydrophilen Beschaffenheit verbesserte Membran dadurch nachteilhaft, daß die in der Membran enthaltenen Zusatzstoffe in ein gerade bearbeitetes Filtrat hinaus gelöst werden. Ferner offenbart das JP-A-16187/1981 ein Verfahren, welches das Aufbringen eines wasserlöslichen Polymers auf eine hydrophobe Trennmembran durch Eintauchen und Unlöslichmachen des aufgetragenen wasserlöslichen Polymers mittels Bestrahlung mit Elektronenstrahlen, Kristallisieren durch Erhitzen oder chemische Reaktion mit Formaldehyd oder Glyoxal umfaßt, um dadurch der Membran eine hydrophile Beschaffenheit zu verleihen. Jedoch ist dieses Verfahren dadurch nachteilhaft, daß es ein kompliziertes Vorgehen erforderlich macht, so daß es für die praktische Anwendnung ungeeignet ist, und häufig Defekte erzeugt werden. Weiterhin offenbart die JP-A-35862/1983 ein Verfahren zur Verleihung einer hydrophilen Natur einer hydrophoben porösen Filtermembran, welches das Ätzen einer Polysulfon-Filtermembran in einer Atmosphäre mit elektrischen Entladungen unter Vakuum durch Sputtern umfaßt. Allerdings ist dieses Verfahren dadurch nachteilhaft, daß die resultierende poröse Filtermembran merkbar verringerte mechanische Festigkeit aufweist.
  • Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung eine Trennmembran mit selektiver Durchlässigkeit bzw. Permeabilität für Wasser, welche eine genügende Beständigkeit und eine hervorragende Permeationsrate und einen hervorragenden Trennfaktor aufweist, durch Hydrolyse, was eine einfache chemische Behandlung darstellt, ohne die Ausbildung eines dünnen Films, wie einer Beschichtung, herzustellen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dieses Ziel mit einer selektiv wasserdurchlässigen Membran erreicht, welche durch teilweises Hydrolysieren einer Membran auf Polyacrylnitrilbasis, um dadurch ein anionisches Polymer mit Carboxylgruppen zu bilden, und Reagierenlassen des anionischen Polymers mit einem kationischen Polymer, um einen Polyionenkomplex zu erhalten, erhalten wird.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer selektiv wasserdurchlässigen Membran, welches das Hydrolysieren einer Membran auf Polyacrylnitrilbasis, um ein anionisches Polymer mit Carboxylgruppen zu bilden, und das Reagierenlassen des anionischen Polymers mit einem kationischen Polymer, um einen Polyionenkomplex zu erhalten, umfaßt.
  • Der in dieser Beschreibung verwendete Begriff "Permeationsrate" bezeichnet die Menge einer durch eine Membran permeirenden Mischung pro Flächeneinheit der Membran und pro Zeiteinheit und wird in kg/m² h ausgedrückt, während der Begriff "Trennfaktor (α)" das Verhältnis zwischen dem Verhältnis von Wasser zur organischen Substanz in Hinsicht auf ein Permeationsgas zu demselbigen in Hinsicht auf eine eingespeiste Lösung oder Dampf betrifft, d.h. α =(X/Y)p/(X/Y)f. In dieser Gleichung stehen X und Y für den Gehalt von Wasser bzw. organischer Substanz in den zwei Systemen, und p und f stehen für "Permeation" bzw. "Einspeisung".
  • Das Membranmaterial kann als eine Mischung oder ein Copolymer davon mit einem anderen Material vorliegen. Ferner ist es selbstverständlich, daß der Einsatz des Membranmaterials in einem quervernetzten Zustand vom Standpunkt der Formbeibehaltung der Membran zu bevorzugen ist. Besondere Beispiele für das Material umfassen Polyacrylnitril und ein Polymer vom Säurester-Typ und vom Säureamid-Typ. Die Hydrolyse einer aus einem solchen Material gebildeten Membran kann in stellvertretender Weise durch Eintauchen der Membran in eine saure oder alkalische Lösung durchgeführt werden. Insbesondere ist ein Eintauchvorgang unter Verwendung einer Alkali-Lösung wie Kaliumhydroxid, Natriumhydroxid oder Bariumhydroxid vom Standpunkt des Gleichgewichts zwischen der Hydrolyserate und der Formbeibehaltung zu bevorzugen. Obwohl der Grad der Hydrolyse abhängig von der Art des Materials oder dessen Zustand (d.h. Mischung, Copolymer, quervernetzt oder nicht-quervernetzt) variiert, kann er durch Auswählen der zu verwendenden Säure oder des zu verwendenden Alkalis, der Konzentration oder Behandlungszeit geeignet eingestellt werden. Die vollständige Hydrolyse des Materials ist unvorteilhaft, da sie dazu neigt das Material in vielen Fällen in ein wasserlösliches Gel umzuwandeln, obwohl ein Unterschied in Abhängigkeit vom verwendeten Material besteht. Andererseits wird, falls der Grad der Hydrolyse zu niedrig ist, die Trennfunktion der resultierenden Membran ungünstig gering sein. Alternativ ist es möglich, nur die Oberfläche der Membran in Kontakt mit einer Behandlungslösung zu bringen, um dadurch die Hydrolyse durchzuführen.
  • Der Reaktionsweg der Hydrolyse von Polyacrylnitril mit einer alkalischen Lösung ist voraussichtlich so, wie es nachfolgend aufgezeigt ist: braun Erhöhung der Anzahl der COO&supmin;-Gruppen durchsichtig
  • Folglich kann die Hydrolyse-Behandlung nach Wunsch während des Farbwechsels einer Membran von braun nach durchsichtig unterbrochen werden.
  • Eine geeignet hydrolysierte, wie obenstehend hergestellte Membran enthält in Abhängigkeit von der verwendeten Behandlungslösung Carboxylgruppen in der Form der freien Säure oder in verschiedenen Metall- oder Aminsalz-Formen und kann sogar als solche als eine selektiv wasserdurchlässige Membran eingesetzt werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Membran, in der Absicht, die Leistung der Membran und deren Stabilität zu verbessern, mit einem kationischen Polymer reagieren gelassen, um einen Polyionenkomplex zu bilden. Besondere Beispiele für das kationische Polymer umfassen Polyethylenimin, Polyallylamin, Polyvinylpyridin und Ionene-Polymere, die quarternäre Ammoniumsalzgruppen in ihren Hauptketten enthalten. Ferner kann die Bildung eines Polyionenkomplexes leicht erreicht werden, indem eine wie obenstehend beschrieben hydrolysierte Membran lediglich in eine Lösung eines kationische Polymers eingetaucht wird.
  • Darüberhinaus wird eine wie obenstehend hergestellte Membran durch Aufbringen eines hydrophilen Polymers auf ihre Oberfläche mittels Beschichten leicht in ihrer Leistung weiter verbessert.
  • Somit kann gemäß der vorliegenden Erfindung eine zusammengesetzte Membran durch Aufbringen eines hydrophilen synthetischen Polymers auf die teilweise hydrolysierte Membran auf Polyacrylnitrilbasis hergestellt werden, um dadurch die Hydrophilie der Basis-Membran zu verbessern.
  • Stellvertretende Beispiele für das synthetische hydrophile Polymer umfassen Polyacrylsäure und Polyvinylalkohol. Wenn die Beschichtungslösung ein anionisches Polymer wie Polyacrylsäure ist, werden die Leistung der Membran oder die Sicherheit verbessert, wenn das anionische Polymer mit dem kationischen Polymer umgesetzt wird, um einen Polyionenkomplex zu bilden. In diesem Fall wird die Bildung des Polyionenkomplexes leicht erreicht, indem die hydrolysierte, mit anionischem Polymer beschichtete Membran lediglich in eine Lösung des kationischen Polymers eingtaucht wird. Wenn eine Basis- Membran, die eine anionische Gruppe wie eine Carboxylgruppe besitzt, verwendet wird, ist es offensichtlich, daß das kationische Polymer vor dem Aufbringen des anionischen Polymers wegen der Wechselwirkung zwischen den Ionen leicht auf eine solche Basis- Membran aufgebracht werden kann.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine hervorragende Trennmembran, die selektive Permeabilität bzw. Durchlässigkeit für Wasser aufweist, durch Eintauchen einer im Handel erhältlichen reversen Osmose-Membran, Ultrafiltrationsmembran oder Ultra- Mikrofiltrationsmembran als solcher in eine wässerige Lösung einer Säure oder eines Alkalis über eine bestimmte Zeitdauer hin erhalten werden, um dadurch die Membran zu hydrolysieren, ohne irgendeinen Beschichtungsschritt anzuwenden, welcher fortgeschrittene Technik notwendig machen würde. Ferner kann die so hergestellte Membran, dank der verbesserten Kompatibilität der Oberfläche der Membran mit einem hydrophilen Polymer, leicht mit einem hydrophilen Polymer beschichtet werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Vielzahl von Materialien auf einmal mit herkömmlicher Ausrüstung behandelt werden, was sehr vorteilhaft hinsichtlich der Herstellungskosten ist. Die selektiv wasserdurchlässige, hydrolysierte Membran nach der vorliegenden Erfindung zeigt besonders hervorragende selektive Permeabilität für Wasser bei der Pervaporation und kann nicht nur bei der Entwässerung verschiedener Lösungen, die organische Substanzen enthalten, sondern durch Ausnutzen ihrer Charakteristika auch in einer breiten Palette von Anwendungen eingesetzt werden, wobei Dampfpermeation, Dialyse, reverse Osmose und Luftentfeuchtung eingeschlossen sind.
  • Die Fig. 1 ist eine Graphik, die das Verhältnis zwischen der Membranleistung und der Alkali-Konzentration oder der Eintauchzeit bei der Behandlung bei 80ºC zeigt.
  • Die Fig. 2 ist eine Graphik, die das Verhältnis zwischen der Membranleistung und der Temperatur der Alkalilösung oder der Eintauchzeit bei der Behandlung mit 1 N NaOH zeigt.
  • Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele genauer beschrieben.
  • Beispiel 1
  • Eine im Handel erhältliche, aus Polyacrylnitril hergestellte reverse Osmose-Membran wurde 13 min lang in eine wässerige 1 N NaOH-Lösung bei 80ºC eingetaucht, um die Hydrolyse der Membran durchzuführen. Das überschüßige Alkali wurde aus der Membran mit Wasser ausgewaschen. Die resultierende Membran wurde in eine wässerige Lösung eines Polykations vom Ionene-Typ, PCA-107, das eine Struktur besitzt, welche nachfolgenden beschrieben wird, über Nacht eingetaucht, um einen Polyionenkomplex zu bilden. Die resultierende Membran wurde auf selektive Permeabilität für Wasser durch Pervaporation (eingespeiste Lösung: 95 Gew.-% wässeriges Ethanol, 70ºC) untersucht. Die Permeationsrate betrug 0,81 kg/m² h, und der Trennfaktor war 850.
  • Vergleichsbeispiel 1
  • Die reverse Osmose-Membran aus Beispiel 1 wurde als solche (ohne hydrolysiert zu werden) unter den gleichen Bedingungen wie diejenigen in Beispiel 1 auf selektive Permeabilität für Wasser untersucht. Die Permeationsrate betrug 4,0 kg/m² h, und der Trennfaktor war 2,8. Obwohl die Membran eine hohe Permeationsrate aufwies, zeigte sie kaum selektive Permeabilität für Wasser.
  • Vergleichsbeispiel 2
  • Die reverse Osmose-Membran aus Beispiel 1 wurde 60 min lang in eine wässerige 1 N NaOH-Lösung bei 80ºC eingetaucht, um die Hydrolyse durchzuführen. Das Polyacrylnitril der Membran wurde gründlich zu Polynatriumacrylat hydrolysiert, so daß die Membran gelierte, wodurch sie ihre Form verlor.
  • Beispiel 2
  • Eine durch Auflösen von im Handel erhältlichen Polyacrylnitril in N,N-Dimethylformamid bei einem Gewichtsverhältnis von 1:9 hergestellte Paste wurde auf einen gewobenen Stoff aus Polyester bei einer Auftragdicke von 250 um gegossen und unverzüglich in Wasser eingetaucht, um die Verfestigung durchzuführen. So wurde eine flache Membran aus Polyacrylnitril erhalten.
  • Diese Membran wurde 24 min lang in eine wässerige 1 N NaOH-Lösung bei 80ºC eingetaucht, um die Hydrolyse durchzuführen. Das überschüssige Alkali wurde aus der hydrolysierten Membran mit Wasser ausgewaschen. Die resultierende Membran wurde über Nacht in eine wässerige Lösung eines Polykations eines Ionene-Typs, PCA-107, eingetaucht, um einen Polyionenkomplex zu bilden. Die Membran wurde unter den gleichen Bedingungen wie denjenigen aus Beispiel 1 auf selektive Permeabilität bzw. Durchlässigkeit für Wasser untersucht. Die Permeationsrate betrug 0,94 kg/m² h, und der Trennfaktor war 1480.
  • Vergleichsbeispiel 3
  • Die flache in Beispiel 2 hergestellte Polyacrylnitrilmembran wurde als solche (ohne hydrolysiert zu werden) auf selektive Durchlässigkeit für Wasser untersucht. Die Membran zeigte kaum irgendeine Trennfunktion für eine Wasser/Ethanol-Mischung.
  • Beispiel 3
  • Eine flache, im Handel erhältliche Polyacrylnitril-Ultrafiltrationsmembran (Polyacrylnitrilgehalt: etwa 70 %) wurde 30 min lang in eine wässerige 1 N NaOH-Lösung bei 78- 85ºC eingetaucht, um die Hydrolyse durchzuführen, Das überschüssige Alkali wurde aus der hydrolysierten Membran mit Wasser ausgewaschen. Die hydrolysierte Membran wurde über Nacht in eine wässerige Lösung eines Polykations vom Ionene-Typ, PCA- 107, eingetaucht, um einen Polyionenkomplex zu bilden. Die resultierende Membran wurde unter den gleichen Bedingungen wie denjenigen in Beispiel 1 auf selektive Permeabilität für Wasser untersucht. Die Permeationsrate betrug 1,0 kg/m² h, und der Trennfaktor war 540.
  • Vergleichsbeispiel 4
  • Die flache Membran, wie in Beispiel 3 verwendet, wurde als solche (ohne hydrolysiert zu werden) unter den gleichen Bedingungen wie diejenigen in Beispiel 1 auf selektive Permeabilität für Wasser untersucht. Die Membran zeigte kaum irgendeine Trennfunktion für eine Wasser/Ethanol-Mischung.
  • Vergleichsbeispiel 5
  • Die flache Membran, wie in Beispiel 3 verwendet, wurde in eine wässerige 1 N NaOH- Lösung bei 78-85ºC 60 min lang eingetaucht, um die Hydrolyse durchzuführen. Die Polyacrylnitrilmembran wurde gründlich zu Polynatriumacrylat hydrolysiert, so daß die Membran gelierte, wodurch sie ihre Form verlor.
  • Beispiel 4
  • Eine flache Membran, wie in Beispiel 3 verwendet, wurde 150 min lang in eine wässerige 0,1 N Ba(OH)&sub2;-Lösung bei 78-85ºC eingetaucht, um die Hydrolyse durchzuführen. Das überschüssige Alkali wurde aus der hydrolysierten Membran mit Wasser ausgewaschen. Die resultierende Membran wurde über Nacht in eine wässerige Lösung eines Polykations von einem Ionene-Typ, PCA-107, eingetaucht, um einen Polyionenkomplex zu bilden. Die resultierende Membran wurde unter den gleichen Bedingungen wie denjenigen von Beispiel 1 auf selektive Durchlässigkeit für Wasser untersucht. Die Permeationsrate betrug 0,7 kg/m² h, und der Trennfaktor war 190.
  • Beispiel 5
  • Fünf Minimodule, welche einen Oberflächenbereich von etwa 70 cm² aufwiesen, wurden durch die Verwendung eines aus einem Polymer auf Polyacrylnitrilbasis (Gehalt: etwa 90 %) angefertigten Hohlgarns (Innendurchmesser/Außendurchmesser = 1,0/1,5 mm) hergestellt. 1 N NaOH wurde 15 min lang bei 80ºC durch das Innere des Garns des Moduls geleitet, um die Innenoberfläche des Garns leicht zu hydrolysieren. Danach wurde eine 0,5 %ige wässerige Lösung einer Polyacrylsäure, welche ein Molekulargewicht von 4 000 000 besaß, 10 s lang durch das Innere des Garns geleitet, gefolgt von Trocknen mit heißer Luft bei 50ºC. Eine 2%ige wässerige Lösung eines Polykations vom Ionene-Typ, PCA-107, wurde durch das Innere des resultierenden Garns geleitet, um einen Polyionenkomplex zu bilden, gefolgt von Lufttrocknung. Mit der Absicht die Erzeugung von fehlerhaften Bereichen zu verhindern, wurde das obenstehende Verfahren vom Aufbringen der Polyacrylsäure bis zur Bildung eines Polyionenkomplexes zweimal wiederholt. Das resultierende Modul wurde auf selektive Durchlässigkeit für Wasser (Auswertungs-Lösung: 95 Gew.- % Ethanol, 60ºC) mittels Pervaporation untersucht. Jedes der fünf Module zeigte einen hohen Trennfaktor, welcher über 800 hinausging. Je kleiner die fehlerhafte Fläche, wie die ungleichmäßig beschichtete Fläche, bei einem solchen Auswertungsverfahren ist, desto größer ist der Trennfaktor. Folglich wird die Membran als nahezu gleichmäßig beschichtet eingeschätzt.
  • Vergleichsbeispiel 6
  • Dasselbe Verfahren, wie das in Beispiel 5 beschriebene, wurde wiederholt, außer daß das Polyacrylnitril-Hohlgarn als solches, ohne hydrolysiert zu werden, als Basis-Membran verwendet wurde. Drei von den fünf resultierenden Modulen zeigten jeweils einen Trennfaktor, der über 800 hinausging.
  • Beispiel 6
  • Auf eine in Beispiel 5 beschriebene Weise wurde ein Polyacrylnitril-Hohlgarn hydrolysiert und in einen Polyionenkomplex umgewandelt, indem eine 2%ige wässerige Lösung eines Polykations von einem Ionene-Typ, PCA-107, dadurch geleitet wurde, außer daß das Hohlgarn nicht mit Polyacrylsäure beschichtet wurde. Die resultierende Membran wurde auf eine zu dem in Beispiel 1 ähnliche Weise auf ihre Leistung hin untersucht. Der Trennfaktor betrug etwa 3, und die Permeationsrate war 10 kg/m² h oder höher.
  • Vergleichsbeispiel 7
  • Dasselbe Verfahren, wie das, was in Beispiel 6 beschrieben ist, wurde wiederholt, außer daß das Garn nicht hydrolysiert wurde. Die resultierende Membran wurde auf eine der in Beispiel 5 ähnlichen Weise auf ihre Leistung hin untersucht. Sie zeigte einen Trennfaktor von etwa 1 und keine selektive Durchlässigkeit für Wasser.
  • Beispiel 7
  • Ein Hohlgarn mit einem Innendurchmesser von 1 mm und einem Außendurchmesser von 1,5 mm wurde durch Verwendung eines Polymers auf Polyacrylnitrilbasis (Polyacrylnitril/Vinylacetat = 9/1) mittels Trocken-Naß-Spinnen hergestellt. Dieses Garn besaß Poren mit einer Größe von 0,3 um auf der Außenoberfläche und solche mit einer Größe von mehreren zig nm (hundert Å) auf der Innenoberfläche. Die Hohlfaser zeigte eine Permeationsrate für reines Wasser von etwa 8 l / min m² 10&sup5; Pa (atm) und eine Rejektions- bzw. Ausscheidungsrate für Rinderserumalbumin von etwa 10%. Die Membran wurde in eine wässerige 1 N NaOH-Lösung eingetaucht, um einen Teil der Membran zu hydrolysieren. Das überschüssige Alkali wurde mit Wasser aus der Membran ausgewaschen. Die resultierende Membran wurde über Nacht in eine wässerige Lösung eines Polykations von einem Ionene-Typ, PCA-107, eingetaucht, um einen Polyionenkomplex zu bilden. Die Hydrolyse der Membran wurde bei einer konstanten Eintauchtemperatur durchgeführt, während die Konzentration der NaOH-Lösung und die Eintauchzeit variiert wurden. Die resultierende Membran wurde mittels Pervaporation (Einspeisen von wässerigem 95 Gew.-% Ethanol von 60ºC in das Innere der Membran, während ihre Außenseite evakuiert wurde) auf selektive Durchlässigkeit für Wasser untersucht. Die Ergebnisse sind in Fig. 1 gezeigt. Getrennt davon wurde die Hydrolyse mit einer wässerigen NaOH-Lösung, die eine konstante Konzentration besaß, durchgeführt, während die Eintauchtemperatur und die Eintauchzeit variiert wurden. Die resultierende Membran wurde auf selektive Durchlässigkeit für Wasser untersucht. Die Ergebnisse sind in Fig. 2 aufgeführt. Wie in diesen Figuren gezeigt, sank die Permeationsrate mit dem Verlauf der Eintauchzeit, während der Trennfaktor zeitweise anstieg, um einen Gipfelwert zu erreichen, und dann unabhängig von der Konzentration der wässerigen NaOH-Lösung oder der Eintauchtemperatur sank. Je niedriger die Konzentration oder die Temperatur der Alkalilösung war, desto länger war die Zeit, die verstrich, bis der Trennfaktor einen Gipfelwert erreichte, und desto gemäßigter war die Veränderung im Trennfaktor oder der Permeationsrate, d.h. desto einfacher war die Kontrolle des Leistungsvermögens einer Membran. Ferner wies das Hohlgarn mit der besten Leistung unter den in den Figuren gezeigten Hohlgarnen eine Permeationsrate von 0,6 bis 0,7 kg/m² h und einen Trennfaktor von 2 000 bis 3 000 auf.

Claims (8)

1. Selektiv wasserdurchlässige Membran, erhältlich durch teilweises Hydrolysieren einer Membran auf Polyacrylnitrilbasis, um dadurch ein anionisches Polymer mit Carboxylgruppen zu bilden, und Reagierenlassen des anionischen Polymers mit einem kationischen Polymer, um einen Polyionenkomplex zu erhalten.
2. Membran nach Anspruch 1, wobei das kationische Polymer ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Polyethylenimin, Polyallylamin, Polyvinylpyridin und einem Ionenpolymer, enthaltend quartäre Ammoniumgruppen in seiner Hauptkette.
3. Membran nach Anspruch 1, die weiterhin ein hydrophiles Polymer umfaßt.
4. Membran nach Anspruch 3, wobei das hydrophile Polymer Polyacrylsäure oder Polyvinylalkohol ist.
5. Verfahren zum Herstellen einer selektiv wasserdurchlässigen Membran, umfassend das Hydrolysieren einer Membran auf Polyacrylnitrilbasis, um ein anionisches Polymer mit Carboxylgruppen zu bilden, und das Reagierenlassen des anionischen Polymers mit einem kationischen Polymer, um einen Polyionenkomplex zu erhalten.
6. Verfahren nach Anspruch 5, das weiterhin das Aufbringen eines hydrophilen Polymers auf die Membran umfaßt.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Hydrolyse durch Eintauchen der Membran auf Polyacrylnitrilbasis in eine alkalische Lösung durchgeführt wird.
8. Verwendung einer Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Pervaporation oder Dampfpermeation.
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