MEMBRANAS POLIMÉRICAS TUBULARES REFORZADAS CON CAPACIDAD DE LAVADO POR CONTRACORRIENTE MEJORADA Y SU PROCEDIMIENTO DE FABRICACIÓN.
Un procedimiento para fabricar una membrana polimérica tubular reforzada (203),
que comprende las etapas siguientes: - fabricar un soporte tubular poroso sin costura (201) a partir de hilo monofilamento; - impregnar el soporte tubular con una solución polimérica para obtener un soporte tubular impregnado, de modo que la solución polimérica se alimente desde el exterior del soporte y de este modo, el lumen interior del soporte tubular lo rellene, por lo menos en parte, con la solución polimérica, - ajustar el diámetro interior del soporte tubular impregnado, comprendiendo el paso del soporte tubular impregnado a lo largo de un dispositivo de oscilación de moldeo para obtener así una pared interior lisa, - ajustar el diámetro exterior del soporte tubular impregnado, comprendiendo el paso del soporte tubular impregnado a través de un orificio para obtener así una pared exterior lisa y - sumergir el soporte tubular impregnado en un baño de precipitación para obtener una membrana reforzada
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2007/053482.
Solicitante: VLAAMSE INSTELLING VOOR TECHNOLOGISCH ONDERZOEK (VITO).
Nacionalidad solicitante: Bélgica.
Dirección: BOERETANG 200 2400 MOL BELGICA.
Inventor/es: MOLENBERGHS, BART, DOYEN,WIM, BECKERS,HERMAN, VERBEKE,Marc, MUYSHONDT,Rob.
Fecha de Publicación: .
Fecha Solicitud PCT: 10 de Abril de 2007.
Clasificación Internacional de Patentes:
- B01D69/04 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES. › B01 PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL. › B01D SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda B03B, B03D, mesas o cribas neumáticas B03B, por vía seca B07; separación magnética o electrostática de materiales sólidos a partir de materiales sólidos o de fluidos, separación mediante campos eléctricos de alta tensión B03C; aparatos centrifugadores B04B; aparato de vórtice B04C; prensas en sí para exprimir los líquidos de las sustancias que los contienen B30B 9/02). › B01D 69/00 Membranas semipermeables destinadas a los procedimientos o a los aparatos de separación, caracterizadas por su forma, por su estructura o por sus propiedades; Procedimientos especialmente adaptados para su fabricación. › Membranas tubulares.
- B01D69/10 B01D 69/00 […] › Membranas sobre soportes; Soportes para membranas.
- D04B1/16 TEXTILES; PAPEL. › D04 TRENZADO; FABRICACION DEL ENCAJE; TRICOTADO; PASAMANERIA; NO TEJIDOS. › D04B TRICOTADO. › D04B 1/00 Procedimientos de tricotado de trama para la producción de géneros de punto o de artículos que no dependen del empleo de máquinas especiales; Productos o artículos definidos por tales procedimientos. › hilos sintéticos.
- D04B9/44 D04B […] › D04B 9/00 Tramado circular Telares de tricotar circulares con agujas móviles independientes (con agujas de pico o de barbas fijas D04B 13/00). › artículos tubulares alargados de pequeño diámetro, p. ej. cubiertas para cables (cubiertas de cables eléctricos H01B 13/22).
- D06B3/10B
Clasificación PCT:
- B01D69/08 B01D 69/00 […] › Membranas con fibras huecas (fabricación de fibras huecas D01D 5/24, D01F 1/08).
- B01D69/10 B01D 69/00 […] › Membranas sobre soportes; Soportes para membranas.
- D01F1/08 D […] › D01 FIBRAS O HILOS NATURALES O FABRICADOS POR EL HOMBRE; HILATURA. › D01F PARTE QUIMICA DE LA FABRICACION DE FILAMENTOS, HILOS, FIBRAS, SEDAS O CINTAS FABRICADAS POR EL HOMBRE; APARATOS ESPECIALMENTE ADAPTADOS A LA FABRICACION DE FILAMENTOS DE CARBONO. › D01F 1/00 Procedimientos generales de fabricación de filamentos o similares, fabricados por el hombre. › para formar filamentos huecos.
Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.
PDF original: ES-2367964_T3.pdf
Fragmento de la descripción:
Membranas poliméricas tubulares reforzadas con capacidad de lavado por contracorriente mejorada y su procedimiento de fabricación.
Campo de la invención
La presente invención se refiere a membranas de filtración poliméricas tubulares reforzadas, de los tipos de interior a exterior (i/o) y de exterior a interior (o/i) y a procedimientos para su fabricación. En particular, la presente invención se refiere a membranas poliméricas tubulares que comprenden un soporte de refuerzo que está embebido en la membrana. El material de membrana de una membrana polimérica es un compuesto de polímeros. La presente invención no considera las membranas cerámicas.
Estado de la técnica
Es conocido en la técnica el hecho de reforzar membranas poliméricas tubulares para su uso como membranas de interior a exterior (i/o) o de exterior a interior (o/i). El uso de la membrana determina en qué lado de la membrana tubular (interior o exterior) se proporciona un soporte de refuerzo o respaldo. El soporte de refuerzo normalmente comprende una capa densa en la que el dopado de la membrana (la solución que está fundida o revestida) solamente presenta una permeación parcial, lo que da lugar a una adhesión deficiente entre el soporte de refuerzo y la sustancia de la membrana.
Como resultado, todas las membranas tubulares soportadas del tipo i/o, pueden soportar importantes presiones transmembrana (TMP) i/o en el momento de la filtración, pero sufren de presiones TMP o/i deficientes al producirse el lavado a contracorriente, puesto que la membrana es propensa a aplastarse, dando lugar a un daño permanente en la membrana. Una presión transmembrana de lavado a contracorriente es una presión aplicada, en una dirección inversa, a través de la membrana, respecto a la TMP para filtración (operación normal). En el lavado a contracorriente se eliminan las sustancias contaminantes que se adhieren a la membrana. Una situación análoga se produce con las membranas de filtración poliméricas capilares, del tipo de exterior a interior (o/i), que tienen una presión TMP i/o deficiente en el momento del lavado a contracorriente, porque la membrana es propensa a desprenderse de su soporte y a la larga, puede estallar cuando la presión TMP de lavado a contracorriente es de magnitud excesiva.
En consecuencia, las membranas poliméricas tubulares existentes no permiten la utilización de su pleno potencial en una operación semifrontal (semidead-end) a largo plazo, en la que es necesario un lavado a contracorriente con frecuencia. Los problemas importantes de las membranas poliméricas tubulares existentes son:
- la adhesión limitada de la membrana en todos los tipos de membranas tubulares (tanto membranas i/o como de o/i) que da lugar al deterioro de la membrana cuando las TMP del lavado a contracorriente son mayores que 1 bar con líquido y de 0,7 bares con gases;
- la mayor parte de los soportes tubulares, tejidos y no tejidos, están soldados y no existe ninguna penetración en la membrana en la costura de la soldadura; por lo tanto, la membrana se desprende fácilmente del soporte tubular en las soldaduras;
- el aplastamiento del soporte tubular de las membranas i/o al producirse un lavado a contracorriente con TMP más elevadas.
Un soporte tubular que mejora los soportes anteriormente descritos se conoce a partir del documento WO 2005/061081, que da a conocer un procedimiento de ganchillo para la fabricación de un soporte de membrana tubular a partir de fibras multifilamentos. Las roscas longitudinales y transversales están unidas entre sí en varios puntos distintos, mejorando la estabilidad del soporte. Sin embargo, la sección transversal del soporte resultante no es circular, sino poligonal. Además, el uso de fibras multifilamentos proporciona una estructura de soporte tubular que presenta menor rigidez que una estructura monofilamento: por tanto, este tipo de soporte puede ser más propenso al aplastamiento.
La patente US 4061821 da a conocer el procedimiento de impregnar un cordón tubular trenzado o tricotado, con un dopado de membrana, para poder obtener una membrana tubular en la que el cordón esté completamente embebido en la membrana. Sin embargo, el procedimiento de fabricación descrito no permite un control preciso del diámetro interior de la membrana bajo todas las circunstancias, en particular, en el caso en que el cordón esté completamente impregnado con dopado de membrana.
Los documentos US 3563889 y US 3676193 describen un procedimiento para el moldeo de una membrana tubular soportada íntegramente por un tubo de soporte trenzado y la membrana soportada obtenida de este. Se moldea una composición polimérica líquida sobre una superficie de soporte interior de una tela trenzada tubular. La composición polimérica se aplica mediante un dispositivo de oscilación de moldeo que en general tiene forma de lágrima. El dispositivo de oscilación de moldeo se inserta dentro del material de soporte tubular y la composición polimérica se descarga por las aberturas de los laterales del dispositivo de oscilación de moldeo sobre la superficie adyacente del material de soporte tubular trenzado. Después, se aplica la solución de moldeo a la tela de soporte tubular, sacando el dispositivo de oscilación de moldeo del interior del soporte o manteniendo el dispositivo de oscilación de moldeo estacionario y moviendo el material de soporte tubular hacia abajo, pasado el dispositivo de oscilación de moldeo. Alternativamente, un cuchillo de moldeo anular rodea la superficie exterior del material trenzado depositando la disolución de moldeo a través de los puertos.
Objetivos de la invención
En la técnica moderna, existe una necesidad de membranas de filtración poliméricas tubulares de bajo coste, que sean capaces de soportar altas presiones TMP de lavado a contracorriente y que, a la larga, se puedan utilizar como membranas de filtración tanto de interior a exterior como de exterior a interior. Dichas membranas pueden encontrar grandes aplicaciones en el mercado, tales como en los birreactores de membranas (MBR).
Por lo tanto, el objetivo de la presente invención es proporcionar una membrana polimérica tubular reforzada con una mejor resistencia mecánica y mejores propiedades de lavado a contracorriente, que supere los inconvenientes de la técnica anterior. Un objetivo de la invención es proporcionar y fabricar una membrana polimérica tubular mejorada o por lo menos una alternativa, que comprende un soporte de refuerzo que se puede impregnar por el dopado de membrana y que es permeable para el dopado de membrana. Esto debe permitir el lavado a contracorriente de la membrana a presiones TMP de lavado a contracorriente mucho más elevadas que 1 bar y a la larga, a presiones TMP de lavado a contracorriente del mismo orden de magnitud que la presión TMP de filtración.
Además, un objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento mejorado, o por lo menos alternativo, para fabricar una membrana polimérica tubular reforzada y un aparato mejorado para fabricar dicha membrana. Asimismo, la presente invención tiene como objetivo proporcionar un procedimiento para fabricar dicha membrana que supere los inconvenientes de la técnica anterior.
Sumario de la invención
Las membranas de filtración huecas, de forma circular, se fabrican en una amplia gama de dimensiones. Dichas membranas que presentan un diámetro interior en el intervalo entre 0,5 mm y 2,5 mm se suelen referir como membranas capilares. Las membranas que presentan un diámetro interno mayor que 2-2,5 mm se suelen referir como membranas tubulares. La presente invención se refiere a membranas de filtración poliméricas tanto capilares como tubulares reforzadas, según se establece en las reivindicaciones adjuntas. Las membranas consideradas por la invención presentan un diámetro interno en el intervalo entre aproximadamente 1 mm y 25 mm. Dondequiera que se utilice, a continuación, la expresión "membrana tubular", debe interpretarse que comprende también las membranas capilares. La presente invención se refiere igualmente a un procedimiento para fabricar membranas poliméricas tubulares reforzadas, según se establece en las reivindicaciones adjuntas y a un aparato de recubrimiento para recubrir el soporte de refuerzo con la membrana.
Según un aspecto de la invención, se proporciona un procedimiento para fabricar una membrana polimérica tubular reforzada según la reivindicación 1.
La solución polimérica es un dopado de membrana que proporciona una sustancia de membrana porosa sólida después... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Un procedimiento para fabricar una membrana polimérica tubular reforzada (203), que comprende las etapas siguientes:
2. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que, en la etapa de fabricación, el soporte tubular poroso sin costura comprende aberturas pasantes que tienen un tamaño mayor o igual a 0,1 mm, preferiblemente en el intervalo entre 0,1 y 10 mm y más preferiblemente comprendido entre 0,2 mm y 5 mm.
3. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende la etapa de cortar el soporte tubular impregnado mientras está sumergido en el baño de precipitación.
4. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la etapa de impregnación comprende rellenar completamente el lumen interior del soporte tubular con la solución polimérica.
5. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la etapa de fabricación comprende la unión de partes de dicho hilo monofilamento que se entrelazan y/o se tocan.
6. El procedimiento según la reivindicación 5, en el que la etapa de unir partes del hilo monofilamento comprende la termofijación de dichas partes.
7. El procedimiento según la reivindicación 5, en el que la etapa de unir partes del hilo monofilamento comprende el recubrimiento del soporte con una resina y el curado o endurecimiento de dicha resina, preferiblemente el curado por radiación ultravioleta de la resina o el endurecimiento de la resina con un acelerador del endurecimiento.
8. Una membrana polimérica tubular que comprende un soporte tubular y una sustancia de membrana, en la que:
9. La membrana polimérica tubular según la reivindicación 8, en la que las aberturas pasantes tienen un tamaño mayor o igual a 0,1 mm, preferiblemente en el intervalo entre 0,1 mm y 10 mm, más preferiblemente entre 0,2 mm y 5 mm.
10. La membrana polimérica tubular según la reivindicación 8 ó 9, en la que las partes del hilo monofilamento que se entrelazan y/o se tocan se unen por otros medios distintos a la sustancia de la membrana y además a la sustancia de la membrana.
11. La membrana reforzada tubular según la reivindicación 10, en la que dichas partes del hilo monofilamento que se entrelazan y/o se tocan se unen mediante una resina curada o endurecida.
12. La membrana polimérica tubular según la reivindicación 10 u 11, en la que dicho soporte tubular comprende bucles de hilo monofilamento y los bucles adyacentes y/o que se entrelazan están unidos.
13. La membrana reforzada tubular según la reivindicación 12, en la que dicho soporte tubular está tricotado o en ganchillo.
14. La membrana reforzada tubular según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13, que tiene un diámetro exterior igual al diámetro exterior del soporte tubular.
15. La membrana reforzada tubular según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 14, que tiene un diámetro interior igual al diámetro interior del soporte tubular.
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