Zum Bildungsmechanismus von asymmetrischen Zelluloseazetatmembranen

Zusammenfassung Der Bildungsmechanismus von asymmetrischen Zelluloseazetatmembranen, die zur Wasserentsalzung nach dem Prinzip der umgekehrten Osmose geeignet sind, wird untersucht. Die wichtigsten Herstellungsparameter wie Zusammensetzung der Membranlösung, Fällungstemperatur, Anlaßzeit- und Anlaßtemperatur werden diskutiert und interpretiert. Es wird davon ausgegangen, daß die eigentliche Bildung der Membran auf einer Fällungsreaktion aus einem Mehrkomponentensystem mit Mischungslücke beruht und die asymmetrische Struktur auf die Kinetik der Fällung aus einer stark übersättigten Lösung zurückzuführen ist. Hierzu wird das Mischungsdiagramm des Systems Zelluloseazetat-Aceton-Formamid-Wasser aufgenommen. Die Membranen werden nach Literaturvorschrift hergestellt, ihre Transporteigenschaften in Filtrationsversuchen mit einer l-gew.%igen NaCl-Lösung bei 100 atm hydrostatischem Druck bestimmt und ihre Struktur röntgenologisch und elektronenmikroskopisch untersucht.

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Summary The formation mechanism of asymmetric cellulose acetate membranes, which are suited for reverse osmosis desalination, is studied. The main parameters in the membrane preparation technique, i.e., the casting solution composition, the wash bath temperature, and the annealing time and temperature, are discussed and rationalized. The actual membrane formation is interpreted as precipitation of the polymer from a multicomponent system which is only partially miscible. The observed asymmetric membrane structure is related to the kinetics of precipitation from supersaturated solutions. The phase diagram of the system cellulose acetate-acetone-formamide-water is presented. Membranes are made according to a recipe given in the literature. Their transport properties are determined in filtration tests with a 1% sodium chloride solution at an applied hydrostatic pressure of 100 atm. X-ray diffraction and electron microscopy are used to study their structures.

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Die vorliegende Arbeit wurde am Institut für Physikalische Chemie der T. H. Aachen unter der Leitung von Prof.U. Franck angefertigt. Wir danken Herrn Prof.Franck für seine Anregungen und die Förderung dieser Arbeit. Herrn Dr.Spei und Herrn Dr.Burchard danken wir für die Anfertigung der Röntgen-bzw. der Elektronenmikroskopaufnahmen.