Асимметричная газоразделительная мембрана

Асимметричная газоразделительная мембрана

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (СН2 СК4 СН2 C.HS1(CHAL CH-СН

2 (СН2-СН ) „- СН; СН—

Si(CHQg CH-CH

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4946977/05 (22) 20.06.91 (46) 15.04.93. Бюл, М 14 (71) Научно-производственное объединение

"Пластмассы" (72) Л.Ф.Борисова, Б.И.Нахманович, А.В.Пахомов, Н,В.Платонова, Г.И.Файдель и В,К.Шаталов (56) Мембрана ПА-160-С-3,1; ТУ 6-05-1977 — 84, Патент СССР М 638264, кл. С 08 J 5/22, 1976. (54) АСИММЕТРИЧНАЯ ГАЗОРАЗДЕЛИТЕЛЬНАЯ МЕМБРАНА (57) Использование: разделение газовых смесей, например получение высокого азота, обогащенного кислородом воздуха. Сущность: мембрана состоит из пористого слоя толщиной 0,08-0,5 мм и пористостью 5080 с уменьшающимися по диаметру от одИзобретение относится к технологии полимерных пленок, а именно, к полимерным мембранам для разделения газовых смесей, и может быть использовано для получения высокочистого азота, обогащенного кислородом воздуха и т.п.

Цель изобретения — повышение селективности и газопроницаемости мембраны.

Поставленная цель достигается тем, что асимметричная мембрана, выполненная из поливинилтриметилсилана и состоящая из пористого слоя толщиной 0,08 — 0,25 мм и пористостью 50-807 с уменьшающимися по диаметру от одной поверхности мембраны к другой порами и сплошного слоя толщиной 0,08-0,5мкм,,расположенного со

БО, 1808362 А1 (и)5 В 01 D 71/70, С 08 F 130/08 ной поверхности мембраны к другой порами и сплошного слоя толщиной 0,08-0,5 мкм, расположенного со стороны поверхности с порами меньшего диаметра, причем оба слоя выполнены из поливинилтриметилсилана звездообразного строения формулы с мол.м,300000 — 1700000 и числом лучей m

= 3 — 7. Селективность Ог/Мг 4.2 — 4,53, производительность л/м ч атм: по Ог 433 — 2040, г.. по Nz 103 — 450, по СОг 1.600-8100, по Нг

12200, по СН4 1300. 2 табл. стороны поверхности с порами меньшего диаметра, выполнена из поливинилтриметилсилана звездообразного строения формулы

Щ с мол.м.300000 — 1700000 и числом лучей m =

=3-7.

ПВТМС звездообразного строения яв-: ляется новым полимером, его свойства в литературе не описаны, поэтому улучшение

1808362 гаэоразделительных характеристик мембраны является неожиданным эффектом.

Пример ы 1-3. Синтез звездообразного ПВТМС.

0D и м е р 1. В отвакуумированный до

10 э мм рт. ст. стеклянный реактор загружают йерекондеисацией 10 мл бензола, 0,6 мл втор-бутиллития (концентрация с 0,055 моль/л) и 0;055 мл дивинилбензола (ДВБ) (с = 0,09 моль/л). Раствор перемешивают 6 ч при 30 С и оставляют иа,ночь при комнатной температуре, при этом выпадает красно-коричневый осадок полилитиевого .инициатора. Затем в реактор вводят 7 r винилтриметилсилана (ВТМС) и ведут полимериэацию 36ч при 30 С. Реактор вскрывают и высаживают полимер спиртом. Выход полимера 3,3 г.

Свойства полимера приведены .s табл. 1.

Пример 2. В отвакуумированный стеклянный реактор загружают при перемешиваиии 20 r ВТМС и 0,22 мл раствора вторбутиллития в гептаие (с = 0,05 моль/л).

BTMC полймеризуют 40 ч при 30 С до конверсии 30% (время полимеризации рассчитывают по уравнению

1п . кр.СА

1 1/2. . ° где kð — константа скорости, л моль / x хмин

СА — концентрация активных центров, моль/л, и — время, мии), Из реактора отбирают пробу раствора растущего полимера, которую осаждают спиртом и анализируют на содержание полимера и его молекулярную массу (см.ниже).

Реактор охлаждают до-10 С и вводят в него

0,5 мл раствора ДВБ(с =0,1 моль/л) и 0,5 мл раствора тетрагидрофурана (с = 0,1 моль/л) в бенэоле. Раствор тщательно перемешивают и выдерживают 16 ч при ЗО С. Затем готовый полимер выделяют как в примере 1.

Пример 3. Последовательность операции как s пnрpй мMеeр е e 22, но масса ВТМС 10 r, а время полимеризации èà первой стадии 16

, ч при 40ОС.

Молекулярные массы (ММ) продуктов реакции, а также линейного ПВТМС перед сшивкой определяют методом гель-проникающей хроматографии с детектором малоуглового лазерного светорассеяния. ММ ветви (луча) соответствует средневесовой

ММ (М ) полимера в пробе, т.е. непосред-. ственно перед введением ДВБ. Среднее число лучей(гп) в звездообразном полимере определяют по общепринятому выражению

tn Мю/Мл, Формула изобретения

Асимметричная газораэделительная мембрана, выполненная иэ поливинил- . триметилсилана и состоящая из пористого слоя толщиной 0,08-0,25 мм и пористостью 50 — 80% с уменьшающимися по диаметру от одной поверхности мембраны к другой порами и сплошного

5 где М вЂ” продукт реакции с ДВБ, Ыл — ММ луча.

По данным элементного анализа полученные полимеры содержат 27,84-27,93 мас.% кремния (теоритическое значение 28,0 Я), Молекулярно-массовые характеристики звездообразного ПВТМС приведены в табл. 1.

Пример ы 4-8. Получени6 асимметричной мембраны иэ звездообразного ПВТМС.

Пример 4. 20 г звездообразного

15 ПВТМС; полученного в примере 1, растворяют s смеси 50 r хлорбензола с 58 r метиленхлорида и 32 r. иэобутилового спирта в течение 8 ч. Раствор профильтровывают, деаэрируют и оставляют на 8

20 ч, На стекло наливают порцию раствора и разравнивают ножом с зазором 600 мкм. Через 3 мин стекло с нанесенным раствором погружают в метанол, отделяют на стекла, промывают метанолом и

25 сушат иа воздухе. Общая толщина мембраны 250 мкм, пористость 50%, толщина активного слоя 0,5 мкм. Гаэораэдели.тельные характеристики мембраны, апределенные хроматографическим

30 методом, приведены в табл.2.

Примеры 5-8 выполнены аналогично примеру 4, но при других временах выдержки перед погружением в метанол и зазорах ножа, приведенных в табл, 2, В примере 5

35 использовался ПВТМС. полученный в примере 2, в примерах 6-8 — полученный в примере Ç..Свойства мембран приведены также в табл. 2.

Пример 9 (сравиительный) 20 г ли40 нейного ПВТМС растворяют в смеси 50 г хлорбензола с 58 г метиленхлорида, после чего небольшими порциями добавляют

32 г изобутилового спирта. Раствор фильтруют, деаэрируют и наносят на

45 стекло ножом с зазором 500 мкм, Через .

I мии стекло с раствором погружают в метанол. Мембрану отделяют от стекпа, промывают метанолом и сушат на воздухе, Свойства мембраны приведены в

50 табл, 2.

1808362

Таблица 1

Таблица 2

Продолжение табл. 2 слоя толщиной 0,08-0,5 мкм, расположенного со стороны поверкности с порами меньшего диаметра, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью повышения селективности и газопроницаемости мембраны, она выполнена из поливинилтриметилсилана звездообразного строения формулы (СН;СН) -CH -CH и г

Я(СН, ), 5. СН-CH - . с мол.M. 300000-1700000 и числом лучей m

3-7.