189575. lajstromszámú szabadalom • Eljárás szemipermeábilis membránok előállítására
1 189 575 2 A találmány tárgya eljárás gammaglobulin-, albumin- és tejfehérje oldatok koncentrálására használható szemipermeábilis membránok előállítására. Ismeretes egy eljárás poliszulfon-membránok előállítására, amelynek során a membránokat előzetesen előkészített vízelvezető-hordozószalagra viszik fel. Enélkül a papírszalag nélkül a membránok nem bírják ki az üzemi nyomást. Ez megnehezíti az előállításukat. Ezenkívül az albumin koncentrálási folyamata alatt a membránpermeabilitásnak 0,029-ről 0,017 m3/m2 pro órára való csökkenését figyelték meg. Ez a csökkenés a membránok póruseltömődésének a következménye, amely a membránok regenerálási folyamatának meghoszszabbodásához vezet, aminek következtében az üzemidejük megrövidül („Pellicon Gassette System”) - „Millipore Corporation Bedford. Massachussets 01 730)”. Ugyancsak ismert egy eljárás cellulóz-acetátmembránok előállítására, nedves kialakítással vagy az úgynevezett „oldatból történő előállítási eljárással”. Az ebből a polimerből előállított membránokat azonban nem lehet száraz állapotban eltartani. Egyszer megszárítva megváltoztatják aszimmetrikus szerkezetüket. Ezeknek a membránoknak a permeabilitása ugyancsak széles tartományban változik (0,028-tól 0,002 m3/m2 pro óráig) és 95%-ig terjedő fehérje retenciót (visszatartást) mutatnak [L. L. Kalasnyikova, L. V. Andrejevszkaja, Mólód. promüslennoszty, 11, 15-18, (1975); McDonough F.E., „Dairy Sei”, 54,10, 1407-1409 (1971)]. Ismert egy további eljárás poliakrilnitril-kopolimer alapú membránok előállítására. Monomerekként többek között izobutént, etil-vinil-étert, vinilidén-kloridot, butadiént, metakrilnitrilt használnak. Az ilymódon előállított membránok vízzel szemben nagy permeabilitásúak - 1,2 m3/m2 pro óra - de csak 45 000 feletti molekulatömegű anyagokat tartanak vissza. Ezekkel a membránokkal nem lehet 15 000 és 45 000 közötti molekulatömegű molekulákat visszatartani, amelyek például a tejtermékekben nagy mennyiségben vannak jelen (4 181 694 US szabadalmi leírás). Ugyancsak ismert egy további eljárás akrilnitrilvinilpirolidon-polimer alapú permeábilis (féligáteresztő) membránok előállítására. Ebben az eljárásban kétfajta kopolimeroldószert, dimetil-szulfoxidot és dimetil-formamidot használnak. A dimetilszulfoxidos polimer alapú membránoknak tejsavó ultraszűrésekor mutatott kezdeti áramlási sebessége 0,045 m3/m2 óránként és szelektivitása (elválasztási élessége) 95%. Az ezeknek a membránoknak az előállítására használt eljárásban szükséges, hogy azokat a lapokat, amelyekre a filmet kiöntik, 50 °C- ig melegítsék. Ennek az eljárásmódnak megvannak a hátrányai, amelyek a következő, 20 °C-on végzett koagulálási lépésnél derülnek ki. Dimetil-formamid alkalmazása és a hőmérsékletnek 20 °C-ra való csökkentése a membránok permeabilitáscsök kenését okozza, azonos szelektivitás fenntartása mellett. Mindkét esetben olyan membránokat állítanak elő, amelyeket száraz állapotban nem lehet tárolni (3 950 257 US szabadalmi leírás). Membránok előállítására ismert még egy eljárás, amelyben egy 93% akrilnitrilt, 6% akrilsav metilésztert és 1 % allilsav nátriumsót tartalmazó kopolimert használnak. A koagulálási folyamatot propilalkoholos közegben, vagy alkohol-víz-elegyben hajtják végre. 0,003 m3/m2 óránkénti átfolyásnál nagyobb értéket még az ezeknek a membránoknak az előállítására alkalmazott munkamenet egyes jellemzőinek megváltoztatásával sem értek el (134 448 DD szabadalmi leírás). A jelen találmány kidolgozása során kitűzött feladat az volt, hogy kidolgozzunk egy eljárást olyan poliakrilnitril-terpolimer alapú szemipermeábilis membránok előállítására, amelyeknek stabilak és magas értékűek a permeabilitási és szelektivitási jellemzőik, stabil aszimmetrikus szerkezetűek, valamint lehetséges őket száraz állapotban tárolni. A találmány szerinti feladatot egy olyan terpolimer alapú szemipermeábilis membránok előállítására szolgáló eljárással oldottuk meg, amelynek az összetétele: 82-93% akrilnitril, 6-15% metil-metakrilát és 1-3% vinil-szulfonsav nátriumsó. A gyökös polimerizációs eljárással előállított polimert oldószerben (így például dimetil-formamidban) feloldjuk, úgy hogy 12-18%-os, előnyösen 15%-os oldatot készítünk. Az előállított oldatokhoz 1 % duzzasztóanyagot (például litium-nitrát) adunk. A polimer oldatot Büchner-tölcséren nyomással szűrjük, hogy a mechanikus szennyeződéseket és a fel nem oldódott részecskéket elkülönítsük. Állás után (mintegy 24 óra) az oldat teljesen megszabadul az oldott levegőtől. Ezután egy keret segítségével ezt az oldatot üveglapokra visszük, amíg a polimerfilm el nem készül. A filmvastagságot szalagokkal szabályozzuk, amelyek a lapok szélein vannak. A filmet egy kamrában tartjuk, hogy a felületét megvédjük a szennyeződéstől. A kamrában az oldatot egy meghatározott gőznyomáson tartjuk, amelyben a film 10-60 percig marad, így szabályozzuk az oldószer elpárolgását a filmfelületről. A polimerfilmet az üveglappal együtt koagulálófürdőbe mártjuk. Vizet vagy víz és dimetil-formamid elegyét használjuk koagulálóoldatként. Egy órás állás után a polimerfilmet levesszük a lapról és desztillált vízzel alaposan leöblítjük. Minden munkafázist standard körülmények között (20-25 °C és 70-80%-os páratartalom) végzünk. Az így előállított membránt (általában) fémkereten rögzítjük és vízben, 80 °C-os hőmérsékleten 10-15 percig hevítjük. Azután a membránt leveszszük a keretről és a felhasználáshoz szükséges méretűre alakítjuk. Az így előállított membrán szerkezetét letapogató elektronmikroszkópiával vizsgáljuk. Az 1. ábrán bemutatott membránkeresztmetszet pontosan jellemzi szerkezetének aszimmetriáját. (A vizsgálatokat SUPERPROBE-773 készülékkel végeztük.) Az előállított membránok fő jellemzőit az 1. táblázat szemlélteti. A kapott eredmények azt mutatják, hogy a találmány szerinti eljárás szavatolja tipikus féligáteresztő ultraszürőmembránok előállítását, amelyeknek a pórusnagysága 100-1000Â. A találmány szerint előállított membránoknak a következők az előnyei : nagy húzószilárdság és nyomószilárdság viszonylag kis elektromos ellenállás mellett. Széles 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
