способ получения газоразделительной композитной мембраны
Классы МПК: | B01D71/80 блоксополимеры |
Автор(ы): | Карачевцев В.Г., Дубяга В.П., Вдовин П.А., Куц Г.И. |
Патентообладатель(и): | Закрытое акционерное общество Научно-технический центр "Владипор" - дочернее общество ОАО "Полимерсинтез" |
Приоритеты: |
подача заявки:
2001-12-06 публикация патента:
20.12.2003 |
Изобретение относится к технологии получения газоразделительной композитной мембраны и может найти применение в процессах газоразделения и концентрирования газов, используемых в химической, нефтехимической, медицинской промышленностях. Приготавливают рабочий раствор блоксополимера в виде мицеллярной системы самопроизвольным диспергированием блоксополимера при его одновременном смешении с растворителем и нерастворителем, взятыми в соотношении, мас.ч.: блоксополимер 1, растворитель от 2 до 40, нерастворитель от 6 до 35. Формование газоселективного слоя осуществляют из этого раствора на гидрофобной пористой подложке, выполненной в виде ультра- или микрофильтрационной мембраны по сухому методу из нетканого материала из полипропиленовых или полиэфирных волокон, имеющей размер пор, выбранных из соотношения Dп= (0,05-0,9)DM, где Dп - размер пор подложки, Dм - размер мицелл рабочего раствора блоксополимера - эквивалентный диаметр. Блоксополимер выбирают из группы олигоарилат с олигодиметилсилоксаном, олигокарбонат с
-олигобисхлорформиатсилоксаном,
,
-бис(диэтиламино)органосилоксановый олигомер с фенилсилсесквиоксановым олигомером или олигосульфон с олигобутадиеном. В качестве растворителя используют метиленхлорид или хлороформ. В качестве нерастворителя - гексан или петролейный эфир. Изобретение обеспечивает высокую производительность и надежную эксплуатацию наряду с высокой воспроизводимостью в промышленных условиях газоселективных свойств в системах газов CO2-O2-N2. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4
![способ получения газоразделительной композитной мембраны, патент № 2218980](/images/patents/250/2218056/945.gif)
![способ получения газоразделительной композитной мембраны, патент № 2218980](/images/patents/250/2218056/945.gif)
![способ получения газоразделительной композитной мембраны, патент № 2218980](/images/patents/250/2218487/969.gif)
Формула изобретения
1. Способ получения газоразделительной композитной мембраны путем приготовления рабочего раствора блоксополимера и формование из этого раствора газоселективного слоя на гидрофобной пористой подложке, выполненной в виде ультра- или микрофильтрационной мембраны по сухому методу, отличающийся тем, что рабочий раствор блоксополимера, выбранного из группы олигоарилат с олигодиметилсилоксаном, олигокарбонат с![способ получения газоразделительной композитной мембраны, патент № 2218980](/images/patents/250/2218056/945.gif)
![способ получения газоразделительной композитной мембраны, патент № 2218980](/images/patents/250/2218056/945.gif)
![способ получения газоразделительной композитной мембраны, патент № 2218980](/images/patents/250/2218487/969.gif)
Описание изобретения к патенту
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИИзобретение относится к способу получения газоразделительной композитной мембраны, которая состоит из микропористой гидрофобной подложки с нанесенным на нее газоселективным слоем из блоксополимера. Такая мембрана нашла применение в процессах газоразделения и концентрирования газов в различных отраслях промышленности и с/х производства, а также в медицинской технике, в массообменных процессах "жидкость-газ", в частности в мембранных оксигенаторах для обогащения крови кислородом. Применения таких мембран в промышленности, с/х и медицине определяют такие показатели газоразделительной композитной мембраны, как селективность, производительность, прочность, надежность, а также воспроизводимость этих свойств в технологии получения мембраны. В современных производствах газоразделительных мембран на базе кремнийорганических полимеров уровень воспроизводимости эксплуатационных свойств таких мембран не отвечает растущим требованиям указанных отраслей их применения, в частности - требованиям медицинской техники. УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известны различные способы получения газоразделительных композитных мембран, среди которых так называемый "сухой" метод формования получает интенсивное развитие и для газоселективных мембран на основе различных полимеров, в том числе кремнийорганических (Патенты РФ 2065321 и 2074020). Известный из указанных изобретений "сухой" метод получения газоразделительных композитных мембран включает в себя четыре основные стадии:
1) получение пористой подложки в виде ультра- или микрофильтра,
2) получение рабочего раствора полимера, в т.ч. кремнийорганического (Патент РФ 2074020),
3) нанесение рабочего раствора на пористую подложку,
4) термообработку системы "пористая подложка - нанесенный рабочий раствор" в условиях свободного испарения легкокипящих компонентов рабочего раствора. Газоразделительные композитные мембраны, полученные по известному "сухому" методу, не предназначены для разделения газов "CO2-O2-N2". СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В основу изобретения положена задача создания способа получения газоразделительной композитной мембраны на основе полимеров, обладающей высокими гарантированно воспроизводимыми в промышленных условиях газоселективными свойствами в системах газов CO2-О2-N2 при высокой производительности и надежности в эксплуатации. Поставленная задача решается рядом предлагаемых оригинальных приемов в осуществлении "сухого" метода получения таких мембран, которые (приемы) согласно изобретению включают в себя
а) рабочий раствор блоксополимера готовят в виде мицеллярной (коллоидной, лиофильной) системы,
б) получение мицеллярной системы проводят т.н. "самопроизвольным диспергированием" блоксополимера одновременно в его растворителе и нерастворителе,
в) растворитель, нерастворитель и блоксополимер для приготовления мицеллярной системы берут в соотношении, мас.ч.:
Полимер - 1
Растворитель - От 2 до 40
Нерастворитель - От 6 до 35
г) формование газоселективного слоя проводят из мицеллярной системы блоксополимера на пористой гидрофобной подложке,
д) в качестве пористой гидрофобной подложки берут ультра- или микрофильтрационную гидрофобную мембрану, размер пор которой выбирают из соотношения
Dп=(0,05-0,9)DM
где Dп - размер пор подложки-мембраны,
Dм - размер мицелл рабочего раствора блоксополимера, эквивалентный диаметр,
е) в качестве блоксополимера выбирают продукты из группы: блоксополимер олигоарилата с олигодиметилсилоксаном, блоксополимер олигокарбоната с
![способ получения газоразделительной композитной мембраны, патент № 2218980](/images/patents/250/2218056/945.gif)
![способ получения газоразделительной композитной мембраны, патент № 2218980](/images/patents/250/2218056/945.gif)
![способ получения газоразделительной композитной мембраны, патент № 2218980](/images/patents/250/2218487/969.gif)
![способ получения газоразделительной композитной мембраны, патент № 2218980](/images/patents/250/2218056/945.gif)
![способ получения газоразделительной композитной мембраны, патент № 2218980](/images/patents/250/2218056/945.gif)
![способ получения газоразделительной композитной мембраны, патент № 2218980](/images/patents/250/2218487/969.gif)
ПЕРЕЧЕНЬ ПОЗИЦИЙ ЧЕРТЕЖА
На чертеже приведена принципиальная технологическая схема получения газоразделительной композитной мембраны по непрерывному "сухому" методу, реализованному согласно изобретению. 1 - Мерник для растворителя (метиленхлорид или хлороформ),
2 - мерник для нерастворителя (гексан или петролейный эфир),
3 - реактор для приготовления мицеллярной системы блоксополимера,
4 - насос для подачи мицеллярной системы в фильтр,
5 - фильтр,
6 - деаэратор,
7 - камера для получения газоразделительной мембраны,
8 - приемная бобина,
9 - бобина для пористой подложки-мембраны (ультра- или микрофильтрационной),
10 - ванна с рабочим раствором-мицеллярной системой блоксополимера,
11 - калибрующий валик,
12 - наносящий валик. ПРИМЕРЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Предлагаемый согласно изобретению способ получения газоразделительной композитной мембраны был проверен в опытных условиях на установке непрерывного формования по "сухому" методу (см. чертеж). Исходные компоненты в заданных соотношениях (см. табл.2) - растворитель из мерника (1), нерастворитель из мерника (2) и блоксополимер - загружают в реактор (3) для приготовления мицеллярной системы. Реактор (3) снабжен мешалкой для ускорения процесса самопроизвольного диспергирования блоксополимера при нормальной температуре и давлении. Полученную в реакторе (3) мицеллярную систему подают с помощью насоса (4) на фильтр (
![способ получения газоразделительной композитной мембраны, патент № 2218980](/images/patents/250/2218227/948.gif)
![способ получения газоразделительной композитной мембраны, патент № 2218980](/images/patents/250/2218227/948.gif)
![способ получения газоразделительной композитной мембраны, патент № 2218980](/images/patents/250/2218030/177.gif)
Класс B01D71/80 блоксополимеры