[其他]用于增強流體分離的復合膜

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 88102873
• 申請日: 1988-04-07
• 公開（公告）號: CN88102873A
• 公開（公告）日: 1988-11-30
• 發(fā)明（設計）人: 塞繆爾·朱·威廉斯;本杰文·碧克遜;喬伊斯·卡茨·尼爾遜;羅伯特·道格拉斯·貝切夫斯基
• 申請（專利權(quán)）人: 聯(lián)合碳化公司
• 主分類號: B01D13/00
• 分類號: B01D13/00
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 盧新華

本發(fā)明涉及用于流體混合物分離的可滲透膜。更具體地說，本發(fā)明涉及具有提高了分離/滲透特性的復合膜。

在現(xiàn)有技術(shù)中，能選擇性滲透流體混合物（氣體或液體）一種組分的可滲透膜一般視為實現(xiàn)所需流體分離的一種便利的、可能非常優(yōu)越的工具。對于實際工業(yè)生產(chǎn)，可透膜必須能夠達到對原料流中所含氣體或液體的一定的分離選擇性，同時獲得所期望的流體分離的高產(chǎn)率。

在現(xiàn)有技術(shù)中，已經(jīng)提供了用于各種流體分離操作的可滲透膜。這些膜一般可分為：（1）均質(zhì)型、（2）不對稱型或（3）復合型。所謂的均質(zhì)型和不對稱型膜實際上包括一單層可滲透膜材料，它能有效地分離出流體混合物中的所需組分。均質(zhì)膜在整個厚度上密度相同。這種膜一般有滲透率較低的缺點，即滲透流量低，這是由于所需的膜的厚度較大。不對稱膜的區(qū)別在于在膜結(jié)構(gòu)中存在兩個形態(tài)不同的區(qū)域。其中一個區(qū)域是薄而密的半透膜層，它能有效地滲透流體混合物中的一種組分。另一個是不密的、多孔狀的非選擇性基質(zhì)區(qū)域，在壓力下，它支撐并阻止膜的細薄膜層塌陷。

復合膜一般包括在多孔性基質(zhì)上的合適可滲透膜材料的一種薄層或涂層。決定復合膜分離特性的分離層是很薄的，因此有利于提供所需的高滲透性。基質(zhì)層僅僅是對在其上的薄膜層提供支撐。

在現(xiàn)有技術(shù)中，可滲透膜越來越受重視，對膜的性能的要求也越來越高。因而，現(xiàn)有技術(shù)正向極薄膜方向發(fā)展，它應有所需的滲透性能而又不損失中空纖維或其它可滲透膜的分離度或選擇性。因此，對于多種工業(yè)意義的流體分離，更加需要使?jié)B透性和選擇性更好地結(jié)合起來。正如上面所指出的，均質(zhì)膜不能適應這種要求。另一方面，可以開發(fā)用于這種實際流體分離的不對稱膜，但是對于特殊流體的分離，它沒有迅速實現(xiàn)最佳化的固有適應性。特定的不對稱膜材料的半滲透層可制得更薄，以增加所述材料的滲透性和選擇性。但是，除非采用特殊的處理技術(shù)改性，對于特定應用中被處理流體混合物的組分分離，這也是不能滿足要求的。

Loeb的專利US3，133，132已經(jīng)描述了這種不對稱膜的薄外層。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，它不能有效地用于氣體的分離操作，而且還具有很多不完善處或缺陷，如殘留孔、微型針孔等等，包括流體混合物優(yōu)先流過的較大尺寸的孔。因此，在膜結(jié)構(gòu)中存在這些缺陷就大大降低了流體分離的數(shù)量。對于不對稱聚砜中空纖維，這些缺陷導致了選擇性〔如下面所定義〕僅為1～1.5，與此相反，無缺陷聚砜的選擇性為6.0。作為一種解決該問題的提案，Heins等人在US4，230，463中描述了涂有一種有確定的固有分離因子的材料的不對稱膜，該分離因子小于分離膜材料的分離因子，所顯示的分離因子大于涂層材料和未涂層分離膜的固有分離因子。使用這種方法，可在聚砜中空纖維上涂敷選擇性為2的硅，以使選擇性從上面所述的1～1.5增加到2～6，通常接近于6。這種硅/聚砜復合膜的滲透率〔如下定義〕一般較低，大約為0.2呎³（標準溫度和壓力）/呎²·天·psi或更小，這就產(chǎn)生了對較薄膜的需求，即較薄的致密外層，尤其是由于現(xiàn)有技術(shù)中對于高流量操作日益增長的需要。但是，較薄膜導致了缺陷數(shù)目的增加，需要進行固化處理才能獲得可接受的性能。努力改進這種方法時，為了提供一個實際工業(yè)操作所需的選擇性和滲透率的結(jié)合，還要滿足現(xiàn)有技術(shù)中對于其它方法的要求。由于這些理由，使用按所需的氣體或流體分離所選擇的膜材料的復合膜，對于工業(yè)意義的特定氣體分離提供了最大的可能性，以獲得所需的選擇性和滲透率的結(jié)合。復合膜不僅要有很薄的分離層，而且要用對所說的流體分離最佳的分離層材料。在工業(yè)上有價值的應用之一是空氣分離，特別是膜材料能選擇性滲透氧氣，適用于回收富氧滲透氣體，而將富氮氣體作為未滲透氣體排出。現(xiàn)有技術(shù)中真正需要的是開發(fā)特別適用于空氣分離、氫氣-甲烷、氫氣-氮氣、二氧化碳-甲烷分離和其它所需氣體分離操作的復合型膜。

在待分離混合物之一種或多種組分發(fā)生相變的流體分離方法中，同樣需要這種復合膜。在這種方法中，進料和滲透流可為液態(tài)或氣態(tài)，在膜的一側(cè)則總有氣體存在。這種方法的一個例子是通過膜的全蒸發(fā)過程，它特別適用于從共沸溶劑混合物分離液體，其中液體存在于所述膜的進料側(cè)。另一個例子是全配置過程，其中，液體存在于膜的滲透側(cè)。

因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種選擇性和滲透率很好結(jié)合的復合膜，它能用于所需氣體的全蒸發(fā)或全配置（Perstruction）分離操作。

本發(fā)明的另一個目的是提供一種選擇性和滲透率很好結(jié)合的復合膜的制備方法，該復合膜能用于所需氣體的全蒸發(fā)或全配置（Perstruction）分離操作。