[發明專利]氣體可透膜

無效

• 申請號: 201110419765.5
• 申請日: 2005-06-30
• 公開（公告）號: CN102512986A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: H-J·穆勒
• 申請（專利權）人: 西門子工業公司
• 主分類號: B01D71/32
• 分類號: B01D71/32;B01D69/06;B01D69/08;B01D67/00;B01D53/22
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 寧家成

本申請是申請日為2005年6月30日、申請號為200580024780.2的中國專利申請(PCT/AU2005/000961)的分案申請。

技術領域

本發明涉及用于氣體過濾及有關應用中的聚合物膜的用途和制備，具體地說，本發明涉及Halar(乙烯三氟氯乙烯共聚物，或寫為聚(乙烯三氟氯乙烯))以及在苛刻的化學環境情況中使用的有關膜。

背景技術

不能把下面所述內容看作是技術入門的一般知識。

大家都知道，合成聚合物超濾膜和微濾膜有多種用途，其中包括脫鹽、氣體分離、過濾和滲析。膜的過濾性能取決于膜的形態結構特征(如對稱性、孔的形狀、孔徑)和成膜聚合物材料的化學性質。

微濾和超濾是壓力驅動過程，膜的孔徑與被膜截留或通過膜的微粒或分子的大小有關。微濾一般可濾出微米級和亞微米級非常細小的直至0.05微米的膠體微粒，而超濾可截留小至0.01微米和以下的微粒。

氣體過濾膜或氣體可透膜可用來分離溶于液體中的氣體。氣體分離過程是通過氣體擴散產生的，氣體擴散過程又構成例如跨膜蒸餾，滲透蒸餾、脫氣、干燥及吸附等操作的基礎。諸如無泡膜充氣以及那些在膜接觸器中發生的過程等的逆向過程也是可能的。

膜的化學性質對于氣體可透膜來說是極其重要的。

在如下所述的正確組合情況下，液體可被阻止通過多孔膜：

I)適宜小的孔徑，及

II)符合要求的膜與液體的親水性/疏水性的組合。

因此，對于液體是否能通過膜來說，液體分子大小并不是限制因素，而是由液體-液體與液體-膜的力平衡所決定的。

另一方面，氣體不存在是否能通過膜的問題，因為氣體沒有表面張力，所以能通過任何比分子尺寸大的任何尺寸的膜孔隙(通常為0.1納米級)，只要擴散條件適宜(即氣體不會向較高壓力區擴散)以及沒有吸附在膜壁上。

親水性液體(如水溶液)不會通過小孔徑疏水性膜，疏水性液體也不會通過小孔徑親水性膜。例如水分子尺寸雖很小，但由于表面張力需要高壓才能通過小孔徑疏水性膜。當疏水性膜的孔徑變小時，迫使水通過膜所需壓力就會上升。

可通過采用足夠的壓力使水通過疏水性膜，但需很高的壓力，對微-超濾膜來說需要150-300磅/平方英寸。在這樣高的壓力下膜往往會損壞，通常情況下無論如何也達不到均勻潤濕。因此，在膜用于水過濾場合時，需要用例如乙醇或二醇那樣的試劑使疏水膜親水化或潤濕以使水滲透。如果不潤濕膜而保持聚合物的疏水性，則氣體過濾膜當然是更好的。

在操作條件很嚴格的一些工藝過程中常常需要進行氣體過濾。例如電子工業中需要氣體過濾，如HF氣體的抽提或苛性堿溶使用前的脫氣，或用于氯/堿電解過程的脫氣，此時膜需經受熱的濃苛性堿或酸與氯的共同作用。許多用于膜制造的常規材料即使它們能以形成適宜的小孔徑膜的方式制成，也經受不起如此高濃度化學品的侵蝕。

甚至在脫除自來水中用于殺死細菌的低濃度溶解氯的過程，也會因為膜運行期間通過大通量自來水而使膜受到大量氯氣的作用。最終，膜發黃變脆，這是膜降解的信號。

現今，聚四氟乙烯(PTFE)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚(偏二氟乙烯)(PVDF)是最普通的、可商購的疏水性膜材料。

PVDF具有許多適宜于膜用途的理想特性，其中包括耐熱性，比較好的耐化學品性(范圍涉及腐蝕性化學品，包括次氯酸鈉)以及耐候(UV)性。

雖然目前已證實PVDF是許多適用作微孔膜的材料中最理想的材料，但仍需不斷尋求具有更好的化學穩定性和特性的，并具有成膜、以適宜方式運行所要求的物理性能的膜材料。

氣體過濾膜的局限性是它們在嚴酷的化學環境下和高溫下的穩定性差。因此需繼續尋求具有更好化學穩定性和特性的、并具有成膜、以適宜方式運行所要求的物理性能的膜材料。

本發明的一個目的是克服或減輕先有技術中存在的至少一個缺點，或至少提供一種工業用替代品。

發明內容

因此，本發明的第一方面是提供一種由穩定性疏水性膜制成的聚合物膜，其中孔徑足以使氣體滲透而不允許親水性液體透過該膜。

本發明還提供一種由穩定性疏水性膜制成的聚合物膜，其中孔徑足以使蒸氣滲透而不允許親水性液體透過該膜。

因此，本發明的第二方面是提供一種由Halar成形的聚合物膜，其中孔徑足以使氣體滲透而不允許液態水分子透過該膜。

Halar即聚(乙烯三氟氯乙烯)是乙烯與三氟氯乙烯的1∶1交替共聚物，該共聚物有如下結構：