[其他]組合隔膜

無效

• 申請號: 87102849
• 申請日: 1987-04-16
• 公開（公告）號: CN87102849A
• 公開（公告）日: 1987-10-28
• 發明（設計）人: 羅賓·克里斯托弗·弗爾諾;亞歷山大·菲利普·戴維森
• 申請（專利權）人: 艾爾坎國際有限公司
• 主分類號: B01D13/04
• 分類號: B01D13/04
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 羅才希

為了進行某些分離過程，研制了各種不同的組合隔膜。它們的主要用途包括氣體分離、液體/液體分離（全蒸發）、反滲透和超濾。這些組合隔膜包括一種作為滲透性或微孔性薄膜載體的多孔隔膜。對于氣體分離和全蒸發來說，該薄膜是選擇性地可滲透進料混合物中的一種組分。反滲透和超濾所用的薄膜的區別在于孔徑;在超濾過程中，薄膜孔徑一般在2至2000nm（1nm＝1毫微海＝10^-9米）范圍內，而反滲透則要求孔徑小于約2nm。對于各種分離過程來說，滲透性或微孔性薄膜最好是盡可能的薄，以便獲得高流量。通常，是在多孔載體隔膜上涂以足夠量的成膜材料，以堵塞多孔載體中的任何缺陷，否則會降低選擇性。

為了提供一層非常薄的、但是又穩固承載的滲透性或微孔性薄膜，載體隔膜的微孔必須是相當細的。通常，應用一種非對稱超濾型有機聚合物隔膜。但是，在此種隔膜的表皮上具有較低的孔隙度（通常低于1%），這就意味著組合隔膜的有效面積比較低。此外，超濾隔膜還具有通常高達1微米孔徑的缺陷。如果涂以足夠的成膜材料來堵塞這些缺陷，則形成的薄膜就會比較厚，勢必會降低流量。

目前，聚合型滲透性或微孔性薄膜，通常是應用溶劑澆鑄技術澆注聚合物來形成的。可應用的聚合物受到了澆鑄技術所用的溶劑不能顯著降低載體材料質量的技術要求的限制。同樣地，如果應用等離子聚合或固化技術、加熱或紫外線輻射，則可能影響載體材料的結構。

本發明的一個方面是通過一種組合隔膜，其中包括一種多孔無機隔膜，此種隔膜由于有一種從一側表面向內伸展的較大微孔體系和一種從另一側表面向內伸展的較小微孔體系，而較大微孔體系又與較小微孔體系互相連接的不對稱的微孔結構，和至少有一種覆蓋在多孔隔膜的一側表面上，而最好是在小微孔一側表面上的滲透性或微孔性聚合物薄膜。

本發明的另一個方面是提供一種組合隔膜，其中包括一種多孔陽極氧化鋁隔膜和至少一種滲透性或微孔性聚合物薄膜。

對于多孔載體來說，陽極氧化鋁隔膜具有許多比其他慣用材料好的優點。

眾所周知，當在具有某些溶解氧化鋁能力的電解質中用鋁質底材作為陽極時，在此陽極金屬表面上即形成一種多孔氧化物薄膜，其中的孔徑和間隙可用陽極化電壓來控制而薄膜厚度可用陽極化時間來控制。在過去10至15年中，已經研究將出陽極氧化物薄膜與其金屬底材分開的技術。在所得到的隔膜中，實際上都在其全長上具有部分或全部均向另一側面伸展的孔徑基本上是恒定的微孔。例如，K.N.Rai和E.Ruckenstein所敘述的制備陽極氧化物薄膜的方法，此種薄膜由于基本上全部都是向另一側表面伸展的筒形微孔，所以是多孔的（催化雜志，40（1975年）117至123頁）。通過適當地控制陽極化條件，乍可能獲得范圍約為10至2000nm的均勻孔徑。

歐洲專利申請第178831號敘述了具有不對稱結構的陽極氧化鋁隔膜。在這些隔膜中，有一種從一側表面向內伸展的較大微孔體系和一種從另一側表面但內伸展的較小微孔體系，而較大的微孔體系又與較小的微孔體系互相連接，從而使一個或幾個較小微孔的內部一端與一個較大微孔的內部一端互相連接在一起，而且基本上無較大的盲微孔。這些隔膜特別適合作為滲透性或微孔系薄膜的載體。可以對從一側表面向內伸展的小微孔體系進行安排，使其具有平均孔徑低達2nm，而使該表面適合作非常薄的活性薄膜的載體。但是，此種小微孔的長度非常短，由于它們與較大的微孔連接，所以多孔載體隔膜仍然具有較低的流動阻力。不對稱結構對于控制從溶液中沉積的薄膜的厚度也是重要的。粘性阻力效應使從小微孔一側的毛細上升是十分低的。

慣用的多孔陽極氧化物隔膜，在微孔底部和金屬/氧化物接界面之間有一層無孔隔擋層，阻擋層的厚度取決于陽極化電壓。歐洲專利申請第178831號中所述的不對稱隔膜是應用一種可控的緩慢降低電壓技術來制備的，此種技術通過在阻擋層上形成逐漸變細的微孔來使其變薄并最終將在金屬/氧化物接界面上剩下的阻擋層溶掉。

在文獻中敘述了其他的不對稱微孔無機隔膜，例如，用AFM????Leenars等人在材料科學雜志1984年19期，1077-1088頁中所敘述的溶膠-凝膠技術形成的氧化鋁或其他金屬氧化物隔膜。

多孔隔膜與滲透性或微孔性薄膜接觸的表面上的平均孔徑應低于100nm，而較好的是低于30nm或10nm。用溶膠-凝膠技術形成的隔膜可具有降至1nm的孔徑。通常，滲透性或微孔性薄膜的厚度，必需至少與載體的孔徑大小相同，以保證薄膜被穩固的承載。所以，細孔的隔膜載體使薄的薄膜能移覆蓋在它的上面。