Una membrana de fibra hueca compuesta reforzada mediante malla que comprende un material de refuerzo de una malla tubular y una película fina resinosa polimérica que recubre a la superficie de la malla tubular caracterizada porque:

la malla tubular comprende multifilamentos hechos de monofilamentos que tienen una tasa de ondulación del 2 al 40%, y la resistencia al desprendimiento de la malla tubular y una película fina resinosa polimérica que recubre a la superficie de la misma es de 1 a 10 MPa

Una membrana de fibra hueca compuesta reforzada mediante malla.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Campo de la invención La presente invención se refiere a una membrana de fibra hueca compuesta que tiene una excelente resistencia al desprendimiento, fiabilidad frente a filtraciones y permeabilidad al agua.

Recientemente, las membranas de separación poliméricas se están utilizando en campos más diversos, así como en campos de aplicación existentes con la mejora de sus técnicas. Particularmente, con la importancia del medio ambiente, su demanda está aumentando en el campo del tratamiento de aguas. En todos los campos de aplicación de las membranas de separación, una resistencia mecánica, tal como resistencia al desprendimiento, siempre destaca como un factor importante, así como la selectividad y la permeabilidad al agua. Particularmente, en el campo del tratamiento de aguas, se requiere necesariamente una excelente resistencia mecánica, simultáneamente con una alta permeabilidad, desde el punto de vista de la fiabilidad de un sistema de membrana de separación.

TÉCNICA ANTECEDENTE

Una membrana en forma de fibra hueca tiene una alta permeabilidad por área de instalación y es adecuada para el tratamiento de aguas, mientras que su resistencia mecánica ha sido un problema a resolver debido a las características de una estructura de membrana porosa. Por lo tanto, una membrana de fibra hueca está reforzada con un tejido o una malla tubular que tiene una excelente resistencia mecánica como soporte de la membrana de separación. Dicha idea general de una membrana compuesta es un hecho bien conocido. Técnicas de la misma se describen en la Patente de Estados Unidos Nº 4.061.821, la Patente de Estados Unidos Nº 3.644.139, las Patentes de Estados Unidos Nº 5.472.602, Nº 6.354.444 y similares.

Entre ellas, una idea general de una membrana de fibra hueca compuesta que usa una malla tubular se describió por primera vez en la Patente de Estados Unidos Nº 4.061.821 de Hayano et al. En esta técnica, sin embargo, la malla tubular no se usa como soporte de recubrimiento, sino que está completamente embebida en la membrana para compensar una reducción de permeabilidad al agua debida a la retracción ocurrida cuando una membrana de tipo fibra hueca acrílica se usa en solitario a una temperatura superior a 80ºC. Dicha membrana compuesta tiene un mayor grosor que la fina película que recubre a un soporte, y la malla embebida aumenta la resistencia al flujo de fluido para reducir, de este modo, significativamente la permeabilidad al agua.

A diferencia de la técnica anterior, en la Patente de Estados Unidos Nº 5.472.602, un material de refuerzo no está embebido en la membrana, sino que recubre a su superficie con una fina película mediante un método de recubrimiento de la membrana compuesta plana existente. En la fabricación de una membrana de fibra hueca compuesta que tiene una capa de película fina recubriendo la superficie de un material de refuerzo o material de soporte de una malla tubular, la estabilidad termodinámica difiere de acuerdo con la composición de una solución lubricante que se usará para el recubrimiento. Esto determina la estructura de la capa de película fina de recubrimiento.

Es decir, en el caso de una solución lubricante termodinámicamente estable, ésta tiene una estructura de tipo dedo. Por el contrario, una solución lubricante con una baja estabilidad termodinámica tiene una estructura esponjosa sin región de defecto. Por ejemplo, en el caso de una solución lubricante usada como disolvente que tiene un gran poder disolvente tal como N-metil-2-pirrolidona (NMP) entre disolventes orgánicos, puede formar fácilmente una estructura de tipo dedo, dado que tiene una alta estabilidad termodinámica.

Adicionalmente, la permeabilidad al agua y la resistencia mecánica de la membrana de toda la fibra hueca compuesta depende de la estructura y las propiedades de la capa de película fina. Esto es porque la capa de película fina tiene pequeños poros y una resistencia mecánica más baja que un material de refuerzo de malla tubular que tiene poros relativamente mucho más grandes y una mayor resistencia. En otras palabras, el filtrado que ha pasado a través de la capa de película fina pasa a través de una capa de soporte de malla con poros relativamente grandes sin una gran resistencia. Aunque, dado que la capa de película fina tiene una gran resistencia al flujo, la permeabilidad al agua de toda la membrana se determina de acuerdo con una estructura microporosa y la porosidad.

En vista de la resistencia, la resistencia a la tracción, la resistencia a la presión y similares son complementadas por el material de refuerzo de malla que tiene una resistencia mecánica muy superior. Sin embargo, si la resistencia de la película fina se reduce, la película fina se separa o resulta dañada.

En la Patente de Estados Unidos Nº 4.061.821 y la Patente de Estados Unidos Nº 5.472.602, la importancia de la estructura de capa de película fina de recubrimiento se pasó por alto con respecto a la presente invención. Particularmente, la estructura de la capa de película fina en las dos técnicas anteriores tiene una región porosa mayor de 5 !m en una capa interna de un revestimiento superficial, es decir, la capa interna tiene algunos microporos que tienen un diámetro de poro mayor de 5 !m.

La figura 2 es una vista de sección en despiece ordenado de una membrana de fibra hueca compuesta descrita en la Patente de Estados Unidos Nº 4.061.821; y la figura 3 es una vista de sección en despiece ordenado de una membrana de fibra hueca compuesta descrita en la Patente de Estados Unidos Nº 5.472.602. Estas membranas tienen una estructura similar a un dedo como se muestra en las figuras 2 y 3 y tienen una región de defecto D que funciona como defecto en la capa de película fina.

Como se ve a partir del hecho bien conocido, pueden actuar como defecto al expresar las propiedades mecánicas de la película fina. Particularmente, cuando el revestimiento superficial de una capa densa resulta dañado, un material capaz de ser cortado secundariamente por la capa interna se permeabiliza. Esto reduce la fiabilidad frente a filtraciones de la membrana relativamente.

La membrana de fibra hueca compuesta es adecuada, particularmente para módulos de filtración en el campo del tratamiento de aguas, debido a su superior resistencia mecánica. En dicho módulo de filtración, existe una posibilidad de dañar la superficie de la membrana mediante la fricción y el impacto físico generados entre membranas debido a la aireación. Particularmente, se requiere filtración por parte de la capa interna para garantizar una alta fiabilidad frente a filtraciones.

Mientras tanto, la Patente de Estados Unidos Nº 6.354.444 propone una membrana de fibra hueca compuesta recubierta con una película fina resinosa polimérica sobre una malla hecha de monofilamentos que tienen una finura de 0, 5 a 7 Denier. Sin embargo, en la membrana de fibra hueca compuesta, la malla está hecha de monofilamentos de 0, 5 o más Denier sin ondulación, de modo que el área superficial de la malla en contacto con la película fina resinosa polimérica es pequeña, lo que conduce a una baja resistencia al desprendimiento entre la malla y la resina polimérica que recubre a su superficie.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

(PROBLEMA A RESOLVER POR LA INVENCIÓN)

Es un objeto de la presente invención proporcionar una membrana de fibra hueca compuesta que tiene una excelente resistencia al desprendimiento, fiabilidad frente a filtraciones y permeabilidad al agua recubriendo con una película fina resinosa polimérica al soporte de una malla.

La presente invención proporciona una membrana de fibra hueca compuesta que aumenta el área superficial de una malla tubular en contacto con una película fina resinosa polimérica y tiene una excelente resistencia al desprendimiento de una malla tubular y una película fina resinosa polimérica que recubre la superficie de la misma dando una tasa de ondulación de un intervalo predeterminado para los monofilamentos que constituyen la malla tubular y haciendo a los monofilamentos superfinos.

(SOLUCIÓN TÉCNICA)

La membrana de fibra hueca compuesta reforzada mediante malla que comprende un material de refuerzo de una malla tubular y una película fina resinosa polimérica que recubre la superficie de la malla tubular de acuerdo con la presente invención... [Seguir leyendo]

1. Una membrana de fibra hueca compuesta reforzada mediante malla que comprende un material de refuerzo de una malla tubular y una película fina resinosa polimérica que recubre a la superficie de la malla tubular caracterizada porque: la malla tubular comprende multifilamentos hechos de monofilamentos que tienen una tasa de ondulación del 2 al 40%, y la resistencia al desprendimiento de la malla tubular y una película fina resinosa polimérica que recubre a la superficie de la misma es de 1 a 10 MPa

2. La membrana de fibra hueca compuesta reforzada mediante malla de la reivindicación 1, en la que la finura de los multifilamentos es de 0, 01 a 0, 4 Denier.

3. La membrana de fibra hueca compuesta reforzada mediante malla de la reivindicación 1, en la que los multifilamentos que constituyen la malla tubular están constituidos por de 150 a 7.000 monofilamentos.

4. La membrana de fibra hueca compuesta reforzada mediante malla de la reivindicación 1, en la que la finura de los multifilamentos es de 30 a 140 Denier.

5. La membrana de fibra hueca compuesta reforzada mediante malla de la reivindicación 1, en la que la malla tubular se tricota usando de 16 a 60 hilos crudos para tricotado preparados combinando de 4 a 10 multifilamentos.

6. La membrana de fibra hueca compuesta reforzada mediante malla de la reivindicación 1, en la que el grosor de la película fina resinosa polimérica es menor de 0, 2 mm.

7. La membrana de fibra hueca compuesta reforzada mediante malla de la reivindicación 1, en la que la longitud de penetración de la película fina resinosa polimérica en el material de refuerzo es menor del 30% del grosor del material de refuerzo.

8. La membrana de fibra hueca compuesta reforzada mediante malla de la reivindicación 1, en la que la película fina resinosa polimérica está hecha de una solución lubricante de hilado constituida por resina polimérica, disolvente orgánico, polivinilpirrolidona y compuesto hidrófilo.

9. La membrana de fibra hueca compuesta reforzada mediante malla de la reivindicación 1 ó 7, caracterizada por que la resina polimérica es resina de polisulfona, resina de polietersulfona, resina de polisulfona sulfonada, resina de fluoruro de polivinilideno (PVDF) , resina de poliacrilonitrilo (PAN) , resina de poliimida, resina de poliamidaimida o resina de polieterimida.

10. La membrana de fibra hueca compuesta reforzada mediante malla de la reivindicación 7, en la que el compuesto hidrófilo es agua o un compuesto a base de glicol.

11. La membrana de fibra hueca compuesta reforzada mediante malla de la reivindicación 10, en la que el compuesto a base de glicol es polietilenglicol que tiene un peso molecular menor de 2.000.

12. La membrana de fibra hueca compuesta reforzada mediante malla de la reivindicación 7, en la que el disolvente orgánico incluye dimetilacetamida, dimetilformamida o una mezcla de las mimas.