[發明專利]用于脫水的選擇性滲透的氧化石墨烯/聚乙烯醇膜

有效

• 申請號: 201680065015.3
• 申請日: 2016-09-09
• 公開（公告）號: CN108348868B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 鄭世俊;王鵬;林偉平;麗貝卡·羅梅羅;北原勇
• 申請（專利權）人: 日東電工株式會社
• 主分類號: B01D69/14
• 分類號: B01D69/14;B01D53/26
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司 11258
• 代理人: 林強

本文描述了基于石墨烯材料(例如氧化石墨烯)和聚合物的選擇性滲透元件，其提供極性分子和非極性分子例如流體、氣體或蒸汽之間的選擇性滲透。還描述了用于制造這些選擇性滲透元件的方法和相關裝置。

相關申請的交叉引用

本申請要求2015年9月10日遞交的美國臨時申請62/216,938和2016年2月5日遞交的美國臨時申請62/292,136的權益。

領域

本發明的實施方式涉及聚合物膜，并提供了用于從空氣或其他氣流中除去水或水蒸氣(water vapor)的包括石墨烯材料的膜。

背景

空氣中高濕度水平的存在可通過促進霉菌、真菌以及塵螨的生長而導致嚴重的健康問題。在制造和存儲設施中，高濕度環境可加速產品降解、粉末結塊、種子萌發、腐蝕以及化學、制藥、食品和電子行業中的其他不期望的效果。使空氣脫水的常規方法是使濕空氣通過吸濕劑，例如乙二醇、硅膠、分子篩、氯化鈣和五氧化二磷。該方法具有缺點，因為它需要周期性地更換或再生干燥劑，這使得脫水過程成本高且耗時。使空氣脫水的另一種方法是低溫方法，其包括壓縮和冷卻濕空氣以冷凝水分，然后除去水分。但是，這種方法耗能高。

概述

本發明的實施方式(包括通過氧化石墨烯(GO)交聯的PVA膜)可以減少水膨脹，并相對于純(neat)PVA膜改善H₂O/O₂選擇性。一些實施方式可以提供相對于傳統PVA膜得到改善的脫水膜。本發明的實施方式包括選擇性滲透元件，其可用于其中可能期望將非極性氣體滲透率最小化同時使極性流體或水蒸氣能夠通過的應用。

一些實施方式包括選擇性滲透膜，例如脫水膜，其包含：支撐物；包含石墨烯化合物(例如氧化石墨烯化合物)和聚合物(例如聚乙烯醇)的復合材料；其中所述復合材料涂布在所述支撐物上。在一些實施方式中，所述膜具有高透濕性和低透氣性。

一些實施方式包括從氣體混合物中分離特定氣體或使氣體脫水的方法，所述方法包括：跨越所述選擇性滲透膜(例如脫水膜)施加壓力梯度以使特定氣體(例如水蒸氣)選擇性地通過脫水膜，其中所述第一氣體向所述膜的第一側施加的壓力高于第二氣體向所述膜的第二側施加的壓力，使得特定氣體(例如水蒸氣)通過所述脫水膜從所述第一氣體進入所述第二氣體。

一些實施方式包括用于從氣體混合物中分離特定氣體(例如水蒸氣)的裝置，所述裝置包含選擇性滲透膜(例如脫水膜)，其中所述選擇性滲透膜(例如脫水膜)還包含與所述膜的第二側相對布置的所述膜的第一側；和腔室，其被配置為容納具有待除去的特定氣體(例如水蒸氣)的氣體，其中所述腔室與所述脫水膜的第一側流體連通；其中所述裝置被配置為使得，當所述裝置在使用中時，所述選擇性滲透膜的第一側所處的壓力高于所述選擇性滲透膜的第二側所處的壓力。

一些實施方式包括制造選擇性滲透膜(例如透濕膜)的方法，所述方法包括：在水性混合物中混合聚合物(例如聚乙烯醇)和石墨烯化合物(例如氧化石墨烯化合物)。

附圖簡介

圖1是可用于分離或脫水應用中的納米復合材料阻隔裝置的可能實施方式的描述。

圖2是含有選擇性滲透膜的裝置的實施方式的描述。

詳細說明