DE4000825A1

DE4000825A1 - Hydrophile membranfilter aus polysulfon fuer mikrofiltration und verfahren zur herstellung dieser filter

Info

Publication number: DE4000825A1
Application number: DE4000825A
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl Chem Dr Perl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-01-13
Filing date: 1990-01-13
Publication date: 1990-05-03

Description

Die Erfindung betrifft einen Membranfilter für Mikro filtration, das aus Polysulfon besteht. Filter aus Polysulfon sind bekannt und auch im Handel erhältlich. Sie haben aber alle die Eigenschaft, daß sie wasserab stoßend, also hydrophob, sind. Es ist bekannt, daß hydrophobe Polysulfonfilter durch eine Nachbehandlung und Imprägnierung mit z. B. Hydroxiethylcellulose hydrophil, das heißt mit Wasser benetzbar, gemacht werden können. Diese Imprägnierung weist erhebliche Nachteile auf. Zum einen können die Imprägnierungsmit tel mit Wasser aus dem Filter herausgewaschen werden, wodurch das Filter nach anschließendem Trocknen bei Wiederverwendung erneut hydrophob ist, das heißt also, seine benetzbaren Eigenschaften wieder verliert und zum anderen ist es für einige Anwendungen nicht statt haft, auswaschbare Bestandteile in die zu filtrierende Lösung zu bringen und diese dadurch zu verunreinigen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, dauer hydrophile Mikrofilter mit Porengrößen zwischen 0,05 bis 10 Mikrometern aus Polysulfon bereitzustellen, bei denen alle chemischen Eigenschaften des Polysulfons bis auf die Ausnahme Hydrophilie statt Hydrophobie erhalten bleiben und die Nachteile der vorstehend erwähnten Imprägnierungsverfahren vermieden werden. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Ein Zusatz von Polyvinylpyrrolidon zur Ziehlösung ergab überraschenderweise ein Polysulfonfilter mit dauerhydrophilen Eigenschaften. Selbst nach mehrmali gem Auskochen und Trocknen bleiben die hydrophilen Eigenschaften dieser Membran erhalten. Diese dauerhy drophilen Eigenschaften sind um so überraschender, weil während der Herstellung der Mikromembranfilter der überwiegende Teil des Polyvinylpyrrolidons mit dem Lösungsmittelgemisch wieder ausgewaschen wird.

In der DE-OS 31 49 976 wird ein Verfahren zur Herstel lung von asymmetrischen Ultrafiltrationsmembranen beschrieben, wonach Membranen aus einem Gemisch aus Polyvinylpyrrolidon und entweder Polysulfon, Poly ethersulfon der Polyamid hergestellt werden. Es handelt sich bei dem Herstellungsverfahren um ein Fällbadverfahren, bei dem das ursprünglich im Fällmit tel lösliche Polyvinylpyrrolidon sich überraschender weise "verfestigt" und mit dem weiter zugesetzten Polymeren eine Polymermischung mit neuen Eigenschaften bildet.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Membran bildung durch in den ausgegossenen Polymerfilm eindringende Luftfeuchtigkeit hervorgerufen. Erst nach vollendeter Membranbildung wird das in den Hohlräumen der Membran befindliche Gemisch aus gelöstem Polyvi nylpyrrolidon, n-Methylpyrrolidon, Polyethylenglykol und Wasser durch ein aus entionisiertem Wasser beste hendem Waschbad ausgewaschen. Hierbei wird das der Ziehlösung zugesetzte Polyvinylpyyrolidon wieder ausgewaschen. Lediglich ein an die Polysulfonoberflä che adsorbierter Anteil bleibt erhalten, der diese Oberfläche soweit modifiziert, daß die Polysulfonmem bran überraschenderweise hydrophil ist, aber sonst alle Eigenschaften des Polysulfon behält.

Aus den Ausführungsbeispielen der DE-OS 31 49 976 geht hervor, daß derAnteil des Polyvinylpyrrolidons bezogen auf den Gesamtpolymergehalt vorzugsweise 33% ist und vollständig in der Membran verbleibt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist gemäß dem folgenden Ausführungsbeispiel der Anteil an Polyvinylpyrrolidon bezogen auf den Gesamtpolymergehalt bevorzugt 2%, die zum größten Teil wieder ausgewaschen werden.

Ausführungsbeispiel

30 g Polysulfon P 1800 werden in einer Mischung von 100 g n-Methylpyrrolidon und 190 g Polyethylenglykol Pluriol 400 unter Rühren und leichtem Erwärmen aufge löst. Zu dieser Mischung werden 0,6 g Polyvinylpyrro lidon Kollidon K 90 zugegeben und ebenfalls unter Rühren aufgelöst. Die entstandene viskose Lösung wird als Film von 0,3 mm Dicke auf eine Glasplatte ausge strichen und an der Luft stehengelassen. Die hygrosko pische Lösung nimmt während des Stehens aus der Luft Feuchtigkeit auf. Dadurch wird das Polysulfon ausge fällt. Nachdem sich die so entstandene Membran genügend gefestigt hat, wird sie mit Wasser ausgewa schen und anschließend getrocknet. Das so hergestellte Membranfilter ist vollständig und jederzeit mit Wasser benetzbar.

Ein auf gleiche Weise hergestellten Filter ohne Zusatz von Polyvinylpyrrolidon ist wasserabstoßend.

Durch Variieren der Menge an Polysulfon in der Lösung können die verschiedenen Porengrößen der Filter einge stellt werden.

So ergibt eine 10%ige Lösung ein Membranfilter mit der nominellen Porengröße von größer als 5 Mikrome tern und eine 12,5%ige Lösung eine Porengröße von 0,6 Mikrometern.

Nach dem Auswaschen der Lösungsmittel mit Hilfe von Wasser kann durch einen weiteren Verfahrensschritt das in der Membran noch vorhandene evtl. noch auswaschbare Polyvinylpyrrolidon unlöslich gemacht werden.

Zu diesem Zweck wird die ausgewaschene Membran in eine heiße 10%ige Natronlauge für etwa 1 Minute eingelegt. Danach wird die Natronlauge mit Hilfe von Wasser ausgewaschen. Das Polyvinylpyrrolidon wird durch diese Behandlung in eine unlösliche Form überführt, so daß das resultierende Filter keinerlei auswaschbare lösli che Bestandteile mehr aufweist. Die Benetzbarkeit mit Wasser wird durch diese Behandlung überraschenderweise nicht beeinflußt, die Filter bleiben nach wie vor dauerhydrophil.

Claims

1. Membranfilter aus Polysulfon mit einer Membrandicke von 0,05 bis 0,25 mm und Porengrößen von 0,05 bis 10 Mikrometer erhalten aus einer Lösung des Polymeren in einem Gemisch von n-Methylpyrrolidon und Polyethylen glykol und einem Zusatz von Polyvinylpyrrolidon.

2. Verfahren zur Herstellung von Membranfiltern aus Polysulfon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zum Lösen des Polysulfons erforderliche Lösungsmittelgemisch aus n-Methylpyrrolidon und Polyethylenglykol im Mischungsverhältnis von 1 zu 1,7 bis 1 zu 2,4 besteht.

3. Verfahren zur Herstellung von Membranfiltern aus Polysulfon nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das zum Lösen des Polysulfons erforder liche Lösungsmittelgemisch aus n-Methylpyrrolidon und Polyethylenglykol im Mischungsverhältnis von1 zu 1,8 bis 1 zu 2,0 besteht.

4. Verfahren zur Herstellung von Membranfiltern aus Polysulfon nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß das zum Lösen des Polysulfons erforder liche Lösungsmittelgemisch aus n-Methylpyrrolidon und Polyethylenglykol im Mischungsverhältnis von1 zu 1,9 besteht.

5. Verfahren zur Herstellung von Membranfiltern aus Polysulfon nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der Lösung des Polymeren im Lösungsmit telgemisch Polyvinylpyrrolidon zugesetzt wird.

6. Verfahren zur Herstellung von Membranfiltern aus Polysulfon nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des zugesetzten Polyvinylpyrrolidon 0,05 bis 2% der Ziehlösung beträgt.

7. Verfahren zur Herstellung von Membranfiltern aus Polysulfon nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekenn zeichnet, daß der Anteil des zugesetzten Polyvinylpyr rolidon 0,1 bis 0,5% der Ziehlösung beträgt.

8. Verfahren zur Herstellung von Membranfiltern aus Polysulfon nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß der Anteil des zugesetzten Polyvinylpyr rolidon 0,3% der Ziehlösung beträgt.

9. Verfahren zur Herstellung von Membranfiltern aus Polysulfon nach Anspruch 5 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, daß das zugesetzte Polyvinylpyrrolidon ein Molgewicht von mehr als 50 000 und weniger als 200 000 aufweist.

10. Verfahren zur Herstellung von Membranfiltern aus Polysulfon nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das zugesetzte Polyvinylpyrrolidon ein Molgewicht von 70 000 bis 120 000 aufweist.

11. Verfahren zur Herstellung von Membranfiltern aus Polysulfon nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das zugesetzte Polyvinylpyrrolidon ein Molgewicht von 90 000 aufweist.