Мембраны для обратного осмоса углеводородов и способ их получения - RU2018121221A
Код документа: RU2018121221A
Формула
1. Мембранная структура, содержащая первый мембранный слой и второй мембранный слой, первый мембранный слой имеет объем пор по меньшей мере 0,2 см3/г пор со средним размером пор по меньшей мере 20 нм, второй мембранный слой содержит пористый углеродный слой, имеющий удельную поверхность по БЭТ по меньшей мере около 100 м2/г, второй мембранный слой имеет распределение пор по размеру, содержащее пик наименьшего существенного размера пор, имеющий средний размер пор от около 3,0 ангстрем до около 50 ангстрем.
2. Структура по п. 1, где первый мембранный слой содержит пористый углеродный слой, или где первый мембранный слой содержит пористую металлическую структуру.
3. Структура по п. 1, где второй мембранный слой имеет распределение пор по размеру, содержащее пик наименьшего существенного размера пор, имеющий средний размер пор от около 3,0 ангстрем до около 10 ангстрем; или где пик наименьшего существенного размера пор имеет ширину пика на половине высоты пика около 1,0 ангстрем или менее; или их комбинацию.
4. Структура по п. 1, где второй мембранный слой имеет удельную поверхность по БЭТ по меньшей мере около 300 м2/г; или где второй мембранный слой имеет толщину от около 3 микрон или менее; или их комбинацию.
5. Структура по п. 1, где структура содержит половолоконную мембранную структуру; или где второй мембранный слой имеет распределение пор по размеру, содержащее пик наименьшего существенного размера пор, имеющий средний размер пор от около 5,8 ангстрем до около 6,8 ангстрем; или их комбинацию.
6. Структура по п. 1, где пик существенного размера пор, соответствующий наименьшему среднему размеру пор, имеет средний размер пор, когда структура подвергается воздействию жидкости для отделения, который отличается на 10% или менее от среднего размера пор, когда структура не подвергается воздействию жидкости для отделения, жидкость для отделения содержит растворитель для компонента для отделения, растворитель содержит воду, спирт, который является жидким при 25°C и 100 кПа, углеводород, который является жидким при 25°C и 100 кПа, или их комбинацию..
7. Способ получения мембранной структуры, включающий:
формирование мембранной структуры, содержащей первый мембранный слой и второй мембранный слой, первый мембранный слой имеет объем пор по меньшей мере 0,02 см3/г пор со средним размером пор по меньшей мере 20 нм, второй мембранный слой имеет удельную поверхность по БЭТ менее чем 50 м2/г;
сшивание мембранной структуры для формирования сшитой мембранной структуры, имеющей динамический модуль упругости по меньшей мере около 200 МПа при 100°C;
пиролиз сшитой мембранной структуры при температуре пиролиза от около 450°C до около 650°C в по существу инертной атмосфере для формирования пиролизованной мембранной структуры, первый мембранный слой пиролизованной мембранной структуры имеет объем пор по меньшей мере 0,2 см3/г пор со средним размером пор по меньшей мере 20 нм, второй мембранный слой пиролизованной мембранной структуры имеет удельную поверхность по БЭТ по меньшей мере около 300 м2/г, второй мембранный слой пиролизованной мембранной структуры имеет распределение пор по размеру, содержащее пик наименьшего существенного размера пор, имеющий средний размер пор от около 3,0 ангстрем до около 50 ангстрем,
где первый мембранный слой и второй мембранный слой содержат полиимидный полимер, частично фторированный этиленовый полимер, частично фторированный пропиленовый полимер, полиимидный полимер, полиамид-имидный полимер, полиэфиримидный полимер или их комбинацию.
8. Способ получения мембранной структуры, включающий:
формирование экструдированной структуры, отлитой структуры или их комбинации, содержащей смесь металлических частиц, имеющих характеристический размер от около 2,0 мкм до около 5,0 мкм, и связующее;
обжиг экструдированной структуры, отлитой структуры или их комбинации при температуре от около 800°C до около 1300°C для формирования пористой металлической структуры, имеющей объем пор по меньшей мере около 0,2 см3/г пор со средним размером пор по меньшей мере около 20 нм;
формирование полимерного слоя на поверхности пористой металлической структуры; и
пиролиз полимерного слоя при температуре пиролиза от около 450°C до около 650°C в по существу инертной атмосфере для формирования асимметричной мембранной структуры, содержащей пиролизованный полимерный слой, пиролизованный полимерный слой имеет удельную поверхность по БЭТ по меньшей мере около 100 м2/г, пиролизованный полимерный слой имеет распределение пор по размеру, содержащее пик наименьшего существенного размера пор, имеющий средний размер пор от около 3,0 ангстрем до около 50 ангстрем.
9. Способ по п. 8, дополнительно включающий сшивание полимерного слоя для формирования сшитого полимерного слоя, имеющего динамический модуль упругости по меньшей мере около 200 МПа при 100°C; или где полимерный слой имеет динамический модуль упругости по меньшей мере около 200 МПа при 100°C перед пиролизом, причем пиролиз необязательно выполняют без предварительного сшивания полимерного слоя оболочки; или их комбинацию.
10. Способ по п. 7 или 9, где сшивание включает подвергание мембранной структуры или полимерного слоя воздействию раствора для сшивания на основе метанола; или где сшивание включает подвергание мембранной структуры или полимерного слоя воздействию п-ксилилендиамина в качестве агента для сшивания; или их комбинацию.
11. Способ по любому из пп. 8-10, где полимерный слой содержит полиимидный полимер, частично фторированный этиленовый полимер, частично фторированный пропиленовый полимер, полиимидный полимер, полиамид-имидный полимер, полиэфиримидный полимер или их комбинацию; или где металлические частицы содержат нержавеющую сталь, никель, хром, медь, серебро, золото, платину, палладий или их комбинацию, смесь металлических частиц и связующего имеет массовое отношение металлических частиц к связующему от около 0,5 до около 5,0; или их комбинацию.
12. Способ по любому из пп. 7-11, где второй мембранный слой пиролизованной мембранной структуры или пиролизованный полимерный слой имеет распределение пор по размеру, содержащее пик наименьшего существенного размера пор, имеющий средний размер пор от около 3,0 ангстрем до около 10 ангстрем; или где пик наименьшего существенного размера пор имеет ширину пика на половине высоты пика около 1,0 ангстрем или менее; или их комбинацию.
13. Способ по любому из пп. 7-12, где второй мембранный слой пиролизованной мембранной структуры или пиролизованный полимерный слой имеет толщину от около 3 микрон или менее; или где второй мембранный слой пиролизованной мембранной структуры или пиролизованный полимерный слой имеет распределение пор по размеру, содержащее пик наименьшего существенного размера пор, имеющий средний размер пор от около 5,8 ангстрем до около 6,8 ангстрем; или их комбинацию.
14. Способ по любому из пп. 7-13, где полимерный слой или второй мембранный слой содержит частично фторированный полиэтилен и/или частично фторированный полипропилен; или где полимерный слой или второй мембранный слой содержит поливинилиденфторид.
15. Способ по любому из пп. 7-14, где a) динамический модуль упругости составляет по меньшей мере около 300 МПа при 100°C или по меньшей мере около 200 МПа при 200°C или их комбинацию; b) где структура содержит половолоконную мембранную структуру; или c) способ включает комбинацию a) и b).
