BR112019007989B1 - METHOD FOR TREATING A WASTE STREAM CONTAINING HYDROCARBONS - Google Patents

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Qunhui Guo
James C. Peters
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Ppg Industries Ohio, Inc
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Abstract

A presente invenção refere-se a métodos para tratar um fluxo de resíduos contendo hidrocarbonetos para formar um retentado contendo hidrocarbonetos e um permeado aquoso que é substancialmente livre de hidrocarbonetos. O método inclui passar o fluxo de resíduos contendo hidrocarbonetos através de uma membrana microporosa para produzir o retentado contendo hidrocarbonetos e o permeado aquoso. A membrana compreende uma matriz polimérica substancialmente hidrofóbica e carga particulada finamente dividida substancialmente hidrofílica distribuída por toda a matriz. A matriz polimérica tem poros com um diâmetro médio volumétrico menor que 1,0 mícron, e pelo menos 50 por cento dos poros tem um diâmetro médio menor que 0,35 mícron.The present invention relates to methods for treating a hydrocarbon-containing waste stream to form a hydrocarbon-containing retentate and an aqueous permeate that is substantially free of hydrocarbons. The method includes passing the hydrocarbon-containing waste stream through a microporous membrane to produce the hydrocarbon-containing retentate and aqueous permeate. The membrane comprises a substantially hydrophobic polymer matrix and substantially hydrophilic finely divided particulate filler distributed throughout the matrix. The polymeric matrix has pores with a volumetric mean diameter of less than 1.0 microns, and at least 50 percent of the pores have a mean volumetric diameter of less than 0.35 microns.

Description

Campo da invençãoField of invention

[0001] A presente invenção refere-se a processos de purificação de fluxo de resíduos contendo hidrocarbonetos usando materiais microporosos tendo propriedades de filtração e adsorção.[0001] The present invention relates to waste stream purification processes containing hydrocarbons using microporous materials having filtration and adsorption properties.

Histórico da invençãoHistory of the invention

[0002] De acordo com o Departamento de Energia, 79.485 bilhões de litros (21 bilhões de galões) de água coproduzida são produzidos por poços de petróleo e gás a cada ano nos Estados Unidos. O “petróleo” natural de um poço é na verdade um fluido multifásico de petróleo/água/gás. Geralmente, todos os três fluidos são encontrados em todos os poços de hidrocarbonetos e efluente de poços.[0002] According to the Department of Energy, 79.485 billion liters (21 billion gallons) of co-produced water are produced by oil and gas wells each year in the United States. The natural “oil” from a well is actually a multiphase oil/water/gas fluid. Generally, all three fluids are found in all hydrocarbon wells and well effluent.

[0003] Devido ao seu valor e às preocupações ambientais, o petróleo precisa ser separado deste efluente. Isso geralmente é feito por sedimentação gravitacional em grandes tanques, o que requer capital e espaço significativo que nem sempre está disponível no local. O gás é facilmente separado num separador mecânico ou por redução de pressão dentro de recipientes de armazenamento. No caso de petróleos pesados e muitos sistemas fluidos emulsionados, os fluidos brutos são aquecidos para mudar a densidade do petróleo e água aquecendo extremidades mais leves e agitando essencialmente suas estruturas moleculares a fim de que estes fluidos possam ser mais facilmente separados. A água é então um subproduto.[0003] Due to its value and environmental concerns, oil needs to be separated from this effluent. This is usually done by gravity sedimentation in large tanks, which requires significant capital and space that is not always available on site. The gas is easily separated in a mechanical separator or by reducing pressure within storage containers. In the case of heavy oils and many emulsified fluid systems, the crude fluids are heated to change the density of the oil and water by heating lighter ends and essentially agitating their molecular structures so that these fluids can be more easily separated. Water is then a byproduct.

[0004] Embora a água coproduzida seja comum, ela é um resíduo perigoso que é muito incômodo para os operadores e deve ser descartado, às vezes com dificuldade. A água que historicamente pode ter sido enviada por um riacho ou num barril de madeira agora precisa ser canalizada para recipientes de armazenamento muito grandes. Em alto-mar, esses recipientes são fixados por cima ou enganchados por mangueiras em navios de armazenamento antigos e reajustados. Esta água residual é armazenada durante dias para separar o petróleo da água. O produto aquoso resultante ainda contém algum petróleo e outros contaminantes possíveis. Esse procedimento, além de caro, é demorado, arriscado e consome energia. Em um ambiente submarino em alto-mar, os recipientes de armazenamento de água não são viáveis.[0004] Although co-produced water is common, it is a hazardous waste that is very inconvenient for operators and must be disposed of, sometimes with difficulty. Water that historically may have been sent down a stream or in a wooden barrel now needs to be piped into very large storage containers. At sea, these containers are fixed from above or hooked by hoses on old and retrofitted storage ships. This wastewater is stored for days to separate the oil from the water. The resulting aqueous product still contains some petroleum and other possible contaminants. This procedure, in addition to being expensive, is time-consuming, risky and consumes energy. In a deep-sea submarine environment, water storage containers are not viable.

[0005] Processos de separação água-petróleo superiores correntes são lentos, ambientalmente hostis, e consomem uma grande quantidade de energia no aquecimento. A água residual final deve ser descartada e não pode ser liberada diretamente no oceano. Frequentemente, a água armazenada deve ser tratada com produtos químicos para reduzir as tensões superficiais entre fases e induzir separação, criando um risco adicional de manuseio de produtos químicos e possíveis derramamentos. Os volumes de água produzida em alto-mar podem ser de milhares de barris por dia por poço. Em geral, instalações de processamento são uma grande parte de uma pegada contínua. Frequentemente, a água coproduzida é reinjetada na subsuperfície porque o armazenamento superior é um problema não trivial. A remoção suficiente de produtos químicos controversos e petróleo residual antes de qualquer descarte é um processo que envolve órgãos reguladores como a Agência de Proteção Ambiental dos EUA (EPA).[0005] Current superior water-oil separation processes are slow, environmentally hostile, and consume a large amount of energy in heating. Final wastewater must be discarded and cannot be released directly into the ocean. Often, stored water must be treated with chemicals to reduce surface tensions between phases and induce separation, creating an additional risk of chemical handling and potential spills. The volumes of water produced offshore can be thousands of barrels per day per well. In general, processing facilities are a large part of an ongoing footprint. Often, co-produced water is reinjected into the subsurface because overhead storage is a non-trivial problem. Sufficiently removing controversial chemicals and residual petroleum before any disposal is a process that involves regulatory bodies like the U.S. Environmental Protection Agency (EPA).

[0006] Como mencionado acima, em operações submarinas simplesmente não há opção de armazenamento de grande volume de água disponível para a indústria. A separação é ineficaz: uma quantidade significativa de água no petróleo permanece em solução após a separação submarina, resultando em separação ineficiente e, finalmente, em recuperações de hidrocarbonetos mais baixas. Mais criticamente, as concentrações de petróleo em água são altas (na faixa de 5 por cento) devido à falta de tempo de permanência suficiente, o que resultará em injeção de petróleo cru em poço de descarte juntamente com a água produzida. Consequentemente, as zonas de descarte acabam por se ligar e tornam-se ineficazes para um descarte adicional. Além disso, o petróleo em água que é bombeado para as áreas de descarte perda de produto e de receita para as empresas operacionais e perda de royalties para o governo federal.[0006] As mentioned above, in subsea operations there is simply no large volume water storage option available to the industry. Separation is ineffective: a significant amount of water in the oil remains in solution after subsea separation, resulting in inefficient separation and ultimately lower hydrocarbon recoveries. Most critically, oil-in-water concentrations are high (in the 5 percent range) due to lack of sufficient residence time, which will result in crude oil being injected into the disposal well along with the produced water. Consequently, the disposal zones eventually become connected and become ineffective for further disposal. Furthermore, oil in water that is pumped to disposal areas loses product and revenue for operating companies and loses royalties for the federal government.

[0007] Seria desejável prover uma técnica simples e barata que pudesse superar as deficiências supramencionadas. Tal técnica pode fazer com que a indústria economize centenas de milhões de dólares em custos operacionais e de manutenção, e aumentar as receitas, além de economizar espaço. Além disso, esse método pode eliminar muitas preocupações ambientais.[0007] It would be desirable to provide a simple and inexpensive technique that could overcome the aforementioned shortcomings. Such a technique can save the industry hundreds of millions of dollars in operational and maintenance costs, and increase revenues, in addition to saving space. Additionally, this method can eliminate many environmental concerns.

Sumário da invençãoSummary of the invention

[0008] A presente invenção refere-se a um método para tratar um fluxo de resíduos contendo hidrocarbonetos compreendendo mais que 0 até 2 por cento em peso de hidrocarbonetos para formar um permeado aquoso que é substancialmente livre de hidrocarbonetos e um retentado contendo hidrocarbonetos, sendo que o método compreende passar o fluxo de resíduos contendo hidrocarbonetos através de uma membrana microporosa para produzir o permeado aquoso e o retentado contendo hidrocarbonetos. A membrana compreende uma matriz polimérica substancialmente hidrofóbica e carga particulada finamente dividida substancialmente hidrofílica distribuída por toda a dita matriz. A matriz polimérica tem poros com um diâmetro médio volumétrico menor que 1,0 mícron, e pelo menos 50 por cento dos poros têm um diâmetro médio menor que 0,35 mícron.[0008] The present invention relates to a method for treating a hydrocarbon-containing waste stream comprising more than 0 to 2 weight percent hydrocarbons to form an aqueous permeate that is substantially free of hydrocarbons and a hydrocarbon-containing retentate, being that the method comprises passing the hydrocarbon-containing waste stream through a microporous membrane to produce the aqueous permeate and the hydrocarbon-containing retentate. The membrane comprises a substantially hydrophobic polymeric matrix and substantially hydrophilic finely divided particulate filler distributed throughout said matrix. The polymeric matrix has pores with a volumetric mean diameter of less than 1.0 microns, and at least 50 percent of the pores have a mean volumetric diameter of less than 0.35 microns.

Breve descrição das figurasBrief description of the figures

[0009] A Figura 1 é um gráfico das taxas de permeado de cartucho do cartucho experimental (Exemplo 8) e do cartucho comparativo (CE-9) aqui divulgados.[0009] Figure 1 is a graph of the cartridge permeate rates of the experimental cartridge (Example 8) and the comparative cartridge (CE-9) disclosed herein.

[0010] A Figura 2 é um gráfico da concentração de petróleo no permeado do cartucho experimental (Exemplo 8) e do cartucho comparativo (CE-9) aqui divulgados.[0010] Figure 2 is a graph of the oil concentration in the permeate of the experimental cartridge (Example 8) and the comparative cartridge (CE-9) disclosed here.

Descrição detalhada da invençãoDetailed description of the invention

[0011] Além dos exemplos operacionais, ou a menos que expressamente especificado ao contrário, todos os números expressando quantidades de ingredientes, condições de reação e assim por diante usados no relatório descritivo e nas reivindicações serão entendidos como estando modificados em todos os casos pelo termo “cerca de” ou “aproximadamente”. Consequentemente, salvo se indicado ao contrário, todos os parâmetros numéricos apresentados no relatório descritivo seguinte a nas reivindicações anexas são aproximações que podem variar dependendo das propriedades desejadas a serem obtidas pela presente invenção. No mínimo, e não como uma tentativa de limitar a aplicação da doutrina de equivalentes à abrangência das reivindicações, cada parâmetro numérico dever ser, pelo menos, interpretado à luz do número de algarismos significativos relatados e aplicando técnicas usuais de arredondamento.[0011] In addition to the operational examples, or unless expressly specified otherwise, all numbers expressing amounts of ingredients, reaction conditions and so on used in the specification and claims will be understood to be modified in all cases by the term “about” or “approximately”. Consequently, unless otherwise indicated, all numerical parameters presented in the specification following and in the attached claims are approximations that may vary depending on the desired properties to be obtained by the present invention. At a minimum, and not as an attempt to limit the application of the doctrine of equivalents to the scope of the claims, each numerical parameter should at least be interpreted in light of the number of significant figures reported and applying customary rounding techniques.

[0012] Apesar de as faixas e parâmetros numéricos que mostram a ampla abrangência da invenção serem aproximações, os valores numéricos apresentados nos exemplos específicos são relatados tão precisamente quanto possível. No entanto, qualquer valor numérico contém inerentemente determinados erros resultantes da variação padrão encontrada em suas respectivas medidas de teste.[0012] Although the numerical ranges and parameters showing the broad scope of the invention are approximations, the numerical values presented in the specific examples are reported as precisely as possible. However, any numerical value inherently contains certain errors resulting from the standard variation found in their respective test measurements.

[0013] Igualmente, deve-se entender que qualquer faixa numérica aqui mencionada pretende incluir todas as subfaixas incluídas nela. Por exemplo, uma faixa de “1 a 10” pretende incluir todas as subfaixas entre (e incluindo) o valor mínimo mencionado 1 e o valor máximo mencionado 10, isto é, tendo um valor mínimo maior ou igual a 1 e um valor máximo menor ou igual a 10.[0013] Likewise, it should be understood that any numerical range mentioned herein is intended to include all subranges included therein. For example, a range of “1 to 10” is intended to include all subranges between (and including) the mentioned minimum value 1 and the mentioned maximum value 10, i.e. having a minimum value greater than or equal to 1 and a maximum value less or equal to 10.

[0014] Quando usados neste relatório descritivo e nas reivindicações anexas, os artigos “um”, “uma”, “o” e “a” incluem referências plurais, a menos que expressamente e inequivocamente limitados a um referente.[0014] When used in this specification and the attached claims, the articles “a”, “an”, “the” and “a” include plural references, unless expressly and unambiguously limited to one referent.

[0015] Cada uma das várias incorporações e exemplos da presente invenção aqui apresentados deve ser entendida como sendo não limitativa com respeito à abrangência da invenção.[0015] Each of the various embodiments and examples of the present invention presented herein should be understood as being non-limiting with respect to the scope of the invention.

[0016] Quando usados na descrição seguinte e nas reivindicações, os termos seguintes têm os significados indicados abaixo.[0016] When used in the following description and claims, the following terms have the meanings indicated below.

[0017] O termo “polímero” significa um polímero incluindo homopolímeros, copolímeros e oligômeros.[0017] The term “polymer” means a polymer including homopolymers, copolymers and oligomers.

[0018] Quando aqui usado, o termo “formado a partir de”, por exemplo, “compreendendo”, indica linguagem de reivindicação aberta. Como tal, pretende-se que uma composição “formada a partir de” uma lista de componentes mencionados seja uma composição compreendendo pelo menos estes componentes citados e podem compreender ainda outros componentes não mencionados, durante a formação da composição.[0018] When used herein, the term “formed from”, for example, “comprising”, indicates open claim language. As such, a composition “formed from” a list of mentioned components is intended to be a composition comprising at least these mentioned components and may further comprise other components not mentioned, during the formation of the composition.

[0019] Quando usado aqui, o termo “material inorgânico polimérico” significa um material polimérico tendo uma unidade de repetição de cadeia principal baseada num elemento ou elementos diferentes de carbono. Para mais informações vide James Mark et al., Inorganic Polymers, Prentice Hall Polymer Science and Engineering Series, (1992) na página 5, que aqui se incorpora especificamente por referência. Além disso, quando aqui usado, o termo “materiais orgânicos poliméricos” significa materiais poliméricos sintéticos, materiais poliméricos semissintéticos, e materiais poliméricos naturais, todos os quais têm uma unidade de repetição de cadeia principal baseada em carbono.[0019] When used herein, the term “polymeric inorganic material” means a polymeric material having a main chain repeating unit based on an element or elements other than carbon. For more information see James Mark et al., Inorganic Polymers, Prentice Hall Polymer Science and Engineering Series, (1992) on page 5, which is specifically incorporated herein by reference. Furthermore, when used herein, the term “organic polymeric materials” means synthetic polymeric materials, semi-synthetic polymeric materials, and natural polymeric materials, all of which have a carbon-based backbone repeating unit.

[0020] Quando aqui usado, um “material orgânico” significa compostos contendo carbono nos quais o carbono está tipicamente ligado a si mesmo e a hidrogênio, e frequentemente, também, a outros elementos, e exclui compostos binários tais como óxidos de carbono, carbetos, dissulfeto de carbono, etc.; tais compostos ternários tais como os cianetos metálicos, carbonilas metálicos, fosgênio, sulfeto de carbonila, etc.; e compostos iônicos contendo carbono tais como carbonatos metálicos, por exemplo, carbonato de cálcio e carbonato de sódio. Vide R. Lewis, Sr., Hawley’s Condensed Chemical Dictionary, (12a edição, 1993) nas páginas 761-762, e M. Silberberg, Chemistry The Molecular Nature of Matter and Change (1996) na página 586, que aqui se incorporam especificamente por referência.[0020] When used herein, an “organic material” means carbon-containing compounds in which carbon is typically bonded to itself and hydrogen, and often also to other elements, and excludes binary compounds such as carbon oxides, carbides , carbon disulfide, etc.; such ternary compounds as metal cyanides, metal carbonyls, phosgene, carbonyl sulfide, etc.; and carbon-containing ionic compounds such as metallic carbonates, for example, calcium carbonate and sodium carbonate. See R. Lewis, Sr., Hawley's Condensed Chemical Dictionary, (12th edition, 1993) at pages 761-762, and M. Silberberg, Chemistry The Molecular Nature of Matter and Change (1996) at page 586, which are specifically incorporated herein by reference.

[0021] Quando aqui usado, o termo “material inorgânico” significa qualquer material que não seja um material orgânico.[0021] When used herein, the term “inorganic material” means any material that is not an organic material.

[0022] Quando aqui usado, um material “termoplástico” é um material que amolece quando exposto ao calor e retorna à sua condição original quando esfriado até temperatura ambiente. Quando aqui usado, um material “termofixo” é um material que solidifica ou “enrijece” irreversivelmente quando aquecido ou curado diferentemente.[0022] When used herein, a “thermoplastic” material is a material that softens when exposed to heat and returns to its original condition when cooled to room temperature. When used herein, a “thermoset” material is a material that irreversibly solidifies or “hardens” when heated or otherwise cured.

[0023] Quando aqui usado, “material microporoso” ou “material de folha microporoso” significa um material tendo uma rede de interconexão de poros, onde, numa base livra de revestimento, livre de tinta de impressão, livre de impregnante e livre de pré-ligação, os poros têm um diâmetro médio volumétrico (isto é, um tamanho médio de poro) variando de 0,001 a 1,0 micrometro, e constituem pelo menos 5 por cento em volume do material tal como aqui discutido abaixo.[0023] When used herein, “microporous material” or “microporous sheet material” means a material having an interconnecting network of pores, where, on a coating-free, printing ink-free, impregnant-free and pre-free basis -bonding, the pores have a volumetric average diameter (i.e., an average pore size) ranging from 0.001 to 1.0 micrometer, and constitute at least 5 volume percent of the material as discussed herein below.

[0024] “Plastômero” significa um polímero que exibe propriedades plásticas e elastoméricas.[0024] “Plastomer” means a polymer that exhibits plastic and elastomeric properties.

[0025] O termo “emulsão” significa uma suspensão coloidal de duas fases líquidas na qual gotículas de um líquido estão suspensas em outro líquido. Na maioria das incorporações da presente invenção, um líquido é um líquido aquoso. Tais emulsões podem ser instáveis ou opcionalmente estabilizadas por tensoativos ou outros estabilizantes de emulsão que são conhecidos na técnica.[0025] The term “emulsion” means a colloidal suspension of two liquid phases in which droplets of one liquid are suspended in another liquid. In most embodiments of the present invention, a liquid is an aqueous liquid. Such emulsions may be unstable or optionally stabilized by surfactants or other emulsion stabilizers that are known in the art.

[0026] Como mencionado acima, a presente invenção refere-se a um método para tratar um fluxo de resíduos contendo hidrocarbonetos para formar um retentado contendo hidrocarbonetos e um permeado aquoso que é substancialmente livre de hidrocarbonetos. O método compreende passar o fluxo de resíduos contendo hidrocarbonetos através de uma membrana microporosa para produzir o retentado contendo hidrocarbonetos e o permeado aquoso. A membrana compreende uma matriz polimérica substancialmente hidrofóbica e carga particulada finamente dividida substancialmente hidrofílica distribuída por toda a dita matriz, sendo que a matriz polimérica tem poros com um diâmetro médio volumétrico menor que 1,0 mícron, e pelo menos 25 por cento dos poros têm um diâmetro médio menor que 0,3 mícron.[0026] As mentioned above, the present invention relates to a method for treating a hydrocarbon-containing waste stream to form a hydrocarbon-containing retentate and an aqueous permeate that is substantially free of hydrocarbons. The method comprises passing the hydrocarbon-containing waste stream through a microporous membrane to produce the hydrocarbon-containing retentate and aqueous permeate. The membrane comprises a substantially hydrophobic polymeric matrix and substantially hydrophilic finely divided particulate filler distributed throughout said matrix, the polymeric matrix having pores having a volumetric average diameter of less than 1.0 microns, and at least 25 percent of the pores having an average diameter of less than 0.3 microns.

[0027] Como se mencionou acima, a membrana compreende uma matriz polimérica substancialmente hidrofóbica (aqui discutida abaixo) e carga particulada finamente dividida substancialmente hidrofílica distribuída por toda a matriz.[0027] As mentioned above, the membrane comprises a substantially hydrophobic polymer matrix (discussed here below) and substantially hydrophilic finely divided particulate filler distributed throughout the matrix.

[0028] As membranas apropriadas para uso no método da presente invenção incluem, tipicamente, um material microporoso. Membranas microporosas apropriadas compreendem, geralmente: (a) um material matricial de poliolefina presente numa quantidade de pelo menos 2 por cento em peso; (b) carga particulada, substancialmente insolúvel em água, finamente dividida, hidrofílica, por exemplo, qualquer uma daquelas descritas abaixo, distribuída por toda a matriz, a carga constituindo de cerca de 10 por cento a cerca de 90 por cento em peso do material microporoso, sendo que a razão ponderal de carga para poliolefina é maior que 0,3; e (c) pelo menos 35 por cento em volume de uma rede de interconexão de poros se comunicando por todo o material microporoso. De modo geral, prepara-se o material microporoso usando o seguinte método: (I) misturar o material matricial de poliolefina (a), a carga (b) e um plastificante de processamento até se obter uma mistura substancialmente uniforme; (II) introduzir a mistura, opcionalmente com plastificante de processamento adicional, num barril aquecido de uma prensa de extrusão e extrudar a mistura através de uma matriz de laminado para formar uma folha contínua; (III) enviar a folha contínua formada pela matriz para um par de cilindros de calandra aquecidos atuando cooperativamente para formar folha contínua de espessura menor que a da folha contínua que sai da matriz; (IV) opcionalmente, estirar a folha contínua em pelo menos uma direção de estiramento acima do limite elástico, sendo que o estiramento ocorre durante ou imediatamente após a etapa (II) e/ou a etapa (III), mas antes da etapa (V); (V) passar a folha por uma primeira zona de extração onde o plastificante de processamento é substancialmente removido por extração com um líquido orgânico; (VI) passar a folha contínua por uma segunda zona de extração onde se remove substancialmente o líquido de extração orgânico residual por vapor e/ou água; (VII) passar a folha contínua através de um secador para remoção substancial de água residual e líquido de extração orgânico residual restantes; e (VIII) opcionalmente, estirar a folha contínua em pelo menos uma direção de estiramento acima do limite elástico, sendo que o estiramento ocorre durante ou após a etapa (V), etapa (VI) e/ou etapa (VII) para formar um material microporoso.[0028] Membranes suitable for use in the method of the present invention typically include a microporous material. Suitable microporous membranes generally comprise: (a) a polyolefin matrix material present in an amount of at least 2 percent by weight; (b) particulate, substantially water-insoluble, finely divided, hydrophilic filler, e.g., any of those described below, distributed throughout the matrix, the filler constituting from about 10 percent to about 90 percent by weight of the material microporous, with the weight ratio of filler for polyolefin being greater than 0.3; and (c) at least 35 volume percent of an interconnecting network of pores communicating throughout the microporous material. In general, the microporous material is prepared using the following method: (I) mixing the polyolefin matrix material (a), the filler (b) and a processing plasticizer until a substantially uniform mixture is obtained; (II) introducing the mixture, optionally with additional processing plasticizer, into a heated barrel of an extrusion press and extruding the mixture through a laminate die to form a continuous sheet; (III) sending the continuous sheet formed by the die to a pair of heated calender cylinders acting cooperatively to form a continuous sheet of thickness less than that of the continuous sheet leaving the die; (IV) optionally stretching the web in at least one stretching direction above the elastic limit, with the stretching occurring during or immediately after step (II) and/or step (III), but before step (V ); (V) passing the sheet through a first extraction zone where the processing plasticizer is substantially removed by extraction with an organic liquid; (VI) passing the web through a second extraction zone where the residual organic extraction liquid is substantially removed by steam and/or water; (VII) passing the web through a dryer to substantially remove residual water and remaining residual organic extraction liquid; and (VIII) optionally stretching the web in at least one stretching direction above the elastic limit, the stretching occurring during or after step (V), step (VI) and/or step (VII) to form a microporous material.

[0029] Deve-se notar que embora o material matricial polimérico possa ser aquecido e fundido numa extrusora tal como se mencionou acima na preparação da folha de membrana, ela não é sinterizada; isto é, “sinterização” significa uma etapa que faz com que as partículas individuais de material, por exemplo, polímero ou resina, adiram umas às outras numa matriz porosa sólida sem a necessidade de um aglomerante introduzido separadamente, retendo simultaneamente sua identidade individual como partículas discretas em uma extensão substancial no aquecimento. Pode-se executar a sinterização de partículas poliméricas aquecendo-as num forno numa temperatura tal como 150 °C por um intervalo de tempo para permitir a aderência das partículas umas às outras, tal como de pelo menos 1 hora. Por outro lado, o material matricial polimérico usado nas membranas no processo da presente invenção sofre uma fusão de tal modo que não ocorra a retenção da identidade das partículas poliméricas na preparação das membranas usadas na presente invenção.[0029] It should be noted that although the polymeric matrix material can be heated and melted in an extruder as mentioned above in preparing the membrane sheet, it is not sintered; that is, “sintering” means a step that causes individual particles of material, e.g., polymer or resin, to adhere to each other in a solid porous matrix without the need for a separately introduced binder, while simultaneously retaining their individual identity as particles. discrete to a substantial extent in warming. Sintering of polymeric particles can be carried out by heating them in a furnace at a temperature such as 150 ° C for a period of time to allow the particles to adhere to each other, such as at least 1 hour. On the other hand, the polymeric matrix material used in the membranes in the process of the present invention undergoes fusion in such a way that the identity of the polymeric particles is not retained in the preparation of the membranes used in the present invention.

[0030] Os materiais microporosos usados nas membranas podem compreender uma matriz de poliolefina. A matriz de poliolefina está presente no material microporoso numa quantidade de pelo menos 2 por cento em peso. Poliolefinas são polímeros derivados de pelo menos um monômero insaturado etilenicamente. Em determinadas incorporações da presente invenção, a matriz compreende um plastômero. Por exemplo, a matriz pode compreender um plastômero derivado de buteno, hexeno e/ou octeno. Plastômeros apropriados são obteníveis de ExxonMobil Chemical com a denominação comercial “EXACT”.[0030] The microporous materials used in membranes may comprise a polyolefin matrix. The polyolefin matrix is present in the microporous material in an amount of at least 2 percent by weight. Polyolefins are polymers derived from at least one ethylenically unsaturated monomer. In certain embodiments of the present invention, the matrix comprises a plastomer. For example, the matrix may comprise a plastomer derived from butene, hexene and/or octene. Suitable plastomers are available from ExxonMobil Chemical under the trade name “EXACT”.

[0031] A matriz pode compreender um polímero diferente derivado de pelo menos um monômero insaturado etilenicamente, que pode ser usado em lugar de ou em combinação com o plastômero. Exemplos incluem polímeros derivados de etileno, propileno e/ou buteno, tais como polietileno, polipropileno e polibuteno. Poliolefinas de alta densidade e/ou de peso molecular ultraelevado, tal como polietileno de alta densidade, também são apropriados.[0031] The matrix may comprise a different polymer derived from at least one ethylenically unsaturated monomer, which may be used instead of or in combination with the plastomer. Examples include polymers derived from ethylene, propylene and/or butene, such as polyethylene, polypropylene and polybutene. High-density and/or ultra-high molecular weight polyolefins, such as high-density polyethylene, are also suitable.

[0032] A matriz de poliolefina pode compreender um copolímero de etileno e buteno.[0032] The polyolefin matrix may comprise a copolymer of ethylene and butene.

[0033] Exemplos não limitativos de poliolefinas de peso molecular ultraelevado (UHMW) podem incluir polietileno ou polipropileno de UHMW essencialmente linear. Na medida em que poliolefinas de UHMW não sejam polímeros termofixos tendo um peso molecular infinito, eles são tecnicamente classificados como materiais termoplásticos.[0033] Non-limiting examples of ultra-high molecular weight (UHMW) polyolefins may include essentially linear UHMW polyethylene or polypropylene. To the extent that UHMW polyolefins are not thermosetting polymers having an infinite molecular weight, they are technically classified as thermoplastic materials.

[0034] O polipropileno de peso molecular ultraelevado pode compreender essencialmente polipropileno isotático de peso molecular ultraelevado. Frequentemente, o grau de isotaticidade de tal polímero é de pelo menos 95 por cento, por exemplo, de pelo menos 98 por cento.[0034] Ultra-high molecular weight polypropylene can essentially comprise ultra-high molecular weight isotactic polypropylene. Often, the degree of isotacticity of such a polymer is at least 95 percent, for example, at least 98 percent.

[0035] Embora não haja nenhuma restrição particular com relação ao limite superior da viscosidade intrínseca do polietileno de UHMW, num exemplo não limitativo, a viscosidade intrínseca pode variar de 18 a 39 dL/g, por exemplo, de 18 a 32 dL/g. Embora não haja nenhuma restrição particular com relação ao limite superior da viscosidade intrínseca do polipropileno de UHMW, num exemplo não limitativo, a viscosidade intrínseca pode variar de 6 a 18 dL/g, por exemplo, de 7 a 16 dL/g.[0035] Although there is no particular restriction regarding the upper limit of the intrinsic viscosity of UHMW polyethylene, in a non-limiting example, the intrinsic viscosity can vary from 18 to 39 dL/g, for example, from 18 to 32 dL/g . Although there is no particular restriction regarding the upper limit of the intrinsic viscosity of UHMW polypropylene, in a non-limiting example, the intrinsic viscosity can range from 6 to 18 dL/g, for example, from 7 to 16 dL/g.

[0036] Para os propósitos da presente invenção, determina- se a viscosidade intrínseca extrapolando para a concentração zero as viscosidades reduzidas ou as viscosidades inerentes de várias soluções diluídas da poliolefina de UHMW onde o solvente é decaidronaftaleno recentemente destilado ao qual se adicionou 0,2 por cento em peso de neopentanotetrail éster do ácido 3,5-diterciobutil-4-hidroxi-hidrocinâmico [Registro CAS N° 6683-19-8] . As viscosidades reduzidas ou as viscosidades inerentes da poliolefina de UHMW são determinadas a partir das viscosidades relativas obtidas a 135 °C usando um viscosímetro Ubbelohde N° 1 de acordo com os procedimentos gerais de ASTM D 4020-81, exceto que se empregam várias soluções diluídas de diferentes concentrações.[0036] For the purposes of the present invention, the intrinsic viscosity is determined by extrapolating to zero concentration the reduced viscosities or the inherent viscosities of various dilute solutions of UHMW polyolefin where the solvent is freshly distilled decahydronaphthalene to which 0.2 percent by weight of 3,5-diteriobutyl-4-hydroxyhydrocinnamic acid neopentanotetrayl ester [CAS Registry No. 6683-19-8]. The reduced viscosities or inherent viscosities of the UHMW polyolefin are determined from the relative viscosities obtained at 135°C using a Ubbelohde No. 1 viscometer in accordance with the general procedures of ASTM D 4020-81, except that various dilute solutions are employed. of different concentrations.

[0037] O peso molecular nominal de polietileno de UHMW relaciona-se empiricamente à viscosidade intrínseca do polímero de acordo com a seguinte equação: M= 5,37 x 104 [ή]1,37onde M é o peso molecular nominal e [ή] é a viscosidade intrínseca do polietileno de UHMW expressa em dL/g (decilitro por grama). Semelhantemente o peso molecular de polipropileno de UHMW relaciona-se empiricamente à viscosidade intrínseca do polímero de acordo com a seguinte equação: M= 8,88 x 104 [ή]1,25onde M é o peso molecular nominal e [ή] é a viscosidade intrínseca do polipropileno de UHMW expressa em dL/g.[0037] The nominal molecular weight of UHMW polyethylene is empirically related to the intrinsic viscosity of the polymer according to the following equation: M= 5.37 x 104 [ή]1.37where M is the nominal molecular weight and [ή] is the intrinsic viscosity of UHMW polyethylene expressed in dL/g (deciliter per gram). Similarly, the molecular weight of UHMW polypropylene is empirically related to the intrinsic viscosity of the polymer according to the following equation: M= 8.88 x 104 [ή]1.25where M is the nominal molecular weight and [ή] is the viscosity intrinsic value of UHMW polypropylene expressed in dL/g.

[0038] Pode-se usar uma mistura de polietileno de peso molecular ultraelevado substancialmente linear e polietileno de peso molecular menor. Em determinadas incorporações, o polietileno de UHMW tem uma viscosidade intrínseca de pelo menos 10 dL/g, e o polietileno de peso molecular menor tem um índice de fusão (ASTM D 1238-86 Condição E) menor que 50 g/10 min, por exemplo, menor que 25 g/10 min, tal como menor que 15 g/10 min, e um índice de fusão (ASTM D 1238-86 Condição F) de pelo menos 0,1 g/10 min, por exemplo, de pelo menos 0,5 g/10 min, tal como de pelo menos 1,0 g/10 min. A quantidade usada de polietileno de UHMW (como porcentagem em peso) nesta incorporação está descrita na coluna 1, linha 52 até a coluna 2, linha 18 da patente U.S. n° 5.196.262, cuja divulgação aqui se incorpora por referência. Mais particularmente, a porcentagem em peso de polietileno de UHMW usada está descrita em relação à Figura 6 da patente U.S. n° 5.196.262, isto é, com referência aos polígonos ABCDEF, GHCL ou JHCK da Figura 6, que aqui se incorpora por referência.[0038] A mixture of substantially linear ultra-high molecular weight polyethylene and lower molecular weight polyethylene can be used. In certain embodiments, UHMW polyethylene has an intrinsic viscosity of at least 10 dL/g, and lower molecular weight polyethylene has a melt index (ASTM D 1238-86 Condition E) less than 50 g/10 min, e.g. e.g., less than 25 g/10 min, such as less than 15 g/10 min, and a melt index (ASTM D 1238-86 Condition F) of at least 0.1 g/10 min, e.g., of at least at least 0.5 g/10 min, such as at least 1.0 g/10 min. The amount of UHMW polyethylene used (as a weight percentage) in this embodiment is described in column 1, line 52 through column 2, line 18 of U.S. Patent No. 5,196,262, the disclosure of which is incorporated herein by reference. More particularly, the weight percentage of UHMW polyethylene used is described with reference to Figure 6 of U.S. Patent No. 5,196,262, i.e., with reference to the polygons ABCDEF, GHCL or JHCK of Figure 6, which is incorporated herein by reference. .

[0039] O peso molecular nominal do polietileno de peso molecular menor (LMWPE) é menor que aquele do polietileno de UHMW. LMWPE é um material termoplástico e são conhecidos muitos tipos diferentes. Um método de classificação é por densidade, expressa em g/cm3 (grama/centímetro cúbico) e arredondada para o milésimo mais próximo, de acordo com ASTM D 1248-84 (reaprovado em 1989). Encontram-se na Tabela A seguinte, exemplos não limitativos das densidades de LMWPE.Tabela A [0039] The nominal molecular weight of lower molecular weight polyethylene (LMWPE) is lower than that of UHMW polyethylene. LMWPE is a thermoplastic material and many different types are known. One method of classification is by density, expressed in g/cm3 (gram/cubic centimeter) and rounded to the nearest thousandth, in accordance with ASTM D 1248-84 (reapproved in 1989). Non-limiting examples of LMWPE densities can be found in Table A below.Table A

[0040] Qualquer um ou todos os polietilenos listados na Tabela A acima podem ser usados como o LMWPE na matriz do material microporoso. Pode-se usar HDPE porque ele pode ser mais linear que MDPE ou LDPE. Processos para preparar os vários LMWPE’s são bem conhecidos e estão bem documentados. Eles incluem o processo de alta pressão, o processo de Phillips Petroleum Company, o processo de Standard Oil Company (Indiana), e o processo de Ziegler. O índice de fusão (ASTM D 1238-86 Condição E, isto é, 190 °C e carga de 2,16 kg) do LMWPE é menor que cerca de 50 g/10 min. Frequentemente o índice de fusão de Condição E é menor que cerca de 25 g/10 min. O índice de fusão (ASTM D 1238-86 Condição F, isto é, 190 °C e carga de 21,6 kg) do LMWPE é de pelo menos 0,5 g/10 min, tal como de pelo menos 1,0 g/10 min.[0040] Any or all of the polyethylenes listed in Table A above can be used as the LMWPE in the microporous material matrix. You can use HDPE because it can be more linear than MDPE or LDPE. Processes for preparing the various LMWPE’s are well known and well documented. They include the high pressure process, the Phillips Petroleum Company process, the Standard Oil Company (Indiana) process, and the Ziegler process. The melt index (ASTM D 1238-86 Condition E, i.e., 190 °C and 2.16 kg load) of LMWPE is less than about 50 g/10 min. Often the Condition E melt index is less than about 25 g/10 min. The melt index (ASTM D 1238-86 Condition F, i.e., 190 °C and 21.6 kg load) of LMWPE is at least 0.5 g/10 min, such as at least 1.0 g /10 min.

[0041] O UHMWPE e o LMWPE podem, juntos, constituir pelo menos 65 por cento em peso, por exemplo, pelo menos 85 por cento em peso do polímero poliolefínico do material microporoso. Igualmente, o UHMWPE e LMWPE juntos podem constituir substancialmente 100 por cento em peso do polímero poliolefínico do material microporoso.[0041] UHMWPE and LMWPE can together constitute at least 65 weight percent, for example, at least 85 weight percent of the polyolefin polymer of the microporous material. Likewise, UHMWPE and LMWPE together can constitute substantially 100 weight percent of the polyolefin polymer of the microporous material.

[0042] O material microporoso pode compreender uma poliolefina compreendendo polietileno de peso molecular ultraelevado, polipropileno de peso molecular ultraelevado, polietileno de alta densidade, polietileno de alta densidade ou mistura dos mesmos.[0042] The microporous material may comprise a polyolefin comprising ultra-high molecular weight polyethylene, ultra-high molecular weight polypropylene, high density polyethylene, high density polyethylene or mixture thereof.

[0043] Se desejado, outros polímeros orgânicos termoplásticos também podem estar presentes na matriz do material microporoso contanto que sua presença não afete substancialmente de maneira adversa as propriedades do substrato de material microporoso. A quantidade do outro polímero termoplástico que pode estar presente depende da natureza de tal polímero. Em geral, pode-se usar uma quantidade maior do outro polímero orgânico termoplástico se a estrutura molecular contiver poucas ramificações, poucas cadeias laterais longas e poucos grupos laterais volumosos, que quando houver uma grande quantidade de ramificações, muitas cadeias laterais longas e muitos grupos laterais volumosos. Exemplos não limitativos de polímeros orgânicos termoplásticos que, opcionalmente, podem estar presentes na matriz do material microporoso incluem polietileno de baixa densidade, polietileno de alta densidade, poli(tetraflúor- etileno), polipropileno, copolímeros de etileno e propileno, copolímeros de etileno e ácido acrílico e copolímeros de etileno e ácido metacrílico. Se desejado todos ou uma porção dos grupos carboxila de copolímero contendo carboxila podem ser neutralizados com sódio, zinco ou similares. Geralmente, o material microporoso compreende pelo menos 70 por cento em peso de poliolefina de UHMW, com base no peso da matriz. Numa incorporação não limitativa, o outro polímero orgânico termoplástico descrito acima está substancialmente ausente na matriz do material microporoso.[0043] If desired, other thermoplastic organic polymers may also be present in the microporous material matrix as long as their presence does not substantially adversely affect the properties of the microporous material substrate. The amount of the other thermoplastic polymer that may be present depends on the nature of such polymer. In general, a greater amount of the other thermoplastic organic polymer can be used if the molecular structure contains few branches, few long side chains, and few bulky side groups, than when there is a large amount of branches, many long side chains, and many side groups. bulky. Non-limiting examples of thermoplastic organic polymers that optionally may be present in the matrix of the microporous material include low-density polyethylene, high-density polyethylene, poly(tetrafluoroethylene), polypropylene, ethylene and propylene copolymers, ethylene and acid copolymers. acrylic and copolymers of ethylene and methacrylic acid. If desired, all or a portion of the carboxyl groups of the carboxyl-containing copolymer can be neutralized with sodium, zinc or the like. Generally, the microporous material comprises at least 70 weight percent UHMW polyolefin, based on the weight of the matrix. In a non-limiting embodiment, the other thermoplastic organic polymer described above is substantially absent in the matrix of the microporous material.

[0044] Como se mencionou anteriormente, as membranas da presente invenção compreendem ainda carga particulada finamente dividida substancialmente hidrofílica distribuída por toda a matriz. “Substancialmente hidrofílica” significa que as cargas têm propriedades polares e têm uma tendência de interagirem com, mas são insolúveis em água e outras substâncias polares.[0044] As mentioned previously, the membranes of the present invention further comprise substantially hydrophilic finely divided particulate filler distributed throughout the matrix. “Substantially hydrophilic” means that the fillers have polar properties and have a tendency to interact with, but are insoluble in, water and other polar substances.

[0045] Cargas apropriadas podem incluir cargas orgânicas tais como polímeros hidrofílicos, microesferas hidrofílicas, biopolímeros hidrofílicos e similares. Exemplos não limitativos de cargas inorgânicas incluem cargas siliciosas e cargas não siliciosas. Tais cargas incluem partículas de sílica, óxido de titânio, óxido de ferro, óxido de cálcio, óxido de cobre, óxido de zinco, óxido de antimônio, óxido de zircônio, óxido de magnésio, alumina, dissulfeto de molibdênio, sulfeto de zinco, sulfato de bário, sulfato de estrôncio, carbonato de cálcio, carbonato de magnésio e hidróxido de magnésio. Numa incorporação particular, a carga particulada finamente dividida compreende um material de carga inorgânica selecionado do grupo consistindo de sílica, alumina, óxido de cálcio, óxido de zinco, óxido de magnésio, óxido de titânio, óxido de zircônio e misturas dos mesmos.[0045] Suitable fillers may include organic fillers such as hydrophilic polymers, hydrophilic microspheres, hydrophilic biopolymers and the like. Non-limiting examples of inorganic fillers include siliceous fillers and non-siliceous fillers. Such fillers include particles of silica, titanium oxide, iron oxide, calcium oxide, copper oxide, zinc oxide, antimony oxide, zirconium oxide, magnesium oxide, alumina, molybdenum disulfide, zinc sulfide, sulfate barium, strontium sulfate, calcium carbonate, magnesium carbonate and magnesium hydroxide. In a particular embodiment, the finely divided particulate filler comprises an inorganic filler material selected from the group consisting of silica, alumina, calcium oxide, zinc oxide, magnesium oxide, titanium oxide, zirconium oxide and mixtures thereof.

[0046] Em incorporações particulares da presente invenção, a carga particulada compreende partículas de sílica, tais como partículas de sílica precipitada. É importante distinguir sílica precipitada de sílica gel na medida em que estes materiais diferentes têm propriedades diferentes. Faz- se referência a esse respeito em R.K. Iler, The Chemistry of Silica, John Wiley & Sons, Nova Iorque (1979), catálogo da biblioteca do congresso n° QD 181.S6144, cuja descrição completa aqui se incorpora por referência. Note-se especialmente as páginas 15-29, 172-176, 218-233, 364-365, 462-465, 554-564 e 578-579. Usualmente, produz-se comercialmente a sílica gel em pH baixo acidulando uma solução aquosa de um silicato metálico, tipicamente silicato de sódio, com ácido. De modo geral, o ácido empregado é um ácido mineral forte, tal como ácido sulfúrico ou ácido clorídrico, embora algumas vezes, se use o dióxido de carbono. Na medida em que não haja essencialmente nenhuma diferença em densidade entre a fase de gel e a fase líquida circundante embora a viscosidade seja baixa, a fase de gel não sedimenta, ou seja, não precipita. Assim, a sílica gel pode ser descrita como uma rede tridimensional rígida, coerente, não precipitada de partículas contíguas de sílica amorfa coloidal. O estado de subdivisão varia de massas sólidas grandes a partículas submicroscópicas, e o grau de hidratação de sílica quase anidra a massas gelatinosas moles contendo da ordem de 100 partes em peso de água por 1 parte em peso de sílica.[0046] In particular embodiments of the present invention, the particulate filler comprises silica particles, such as precipitated silica particles. It is important to distinguish precipitated silica from silica gel as these different materials have different properties. Reference is made in this regard to R.K. Iler, The Chemistry of Silica, John Wiley & Sons, New York (1979), Library of Congress Catalog No. QD 181.S6144, the full description of which is incorporated herein by reference. Note especially pages 15-29, 172-176, 218-233, 364-365, 462-465, 554-564 and 578-579. Silica gel is usually commercially produced at low pH by acidifying an aqueous solution of a metal silicate, typically sodium silicate, with acid. Generally speaking, the acid used is a strong mineral acid, such as sulfuric acid or hydrochloric acid, although sometimes carbon dioxide is used. To the extent that there is essentially no difference in density between the gel phase and the surrounding liquid phase although the viscosity is low, the gel phase does not settle, i.e., does not precipitate. Thus, silica gel can be described as a rigid, coherent, non-precipitated, three-dimensional network of contiguous colloidal amorphous silica particles. The state of subdivision varies from large solid masses to submicroscopic particles, and the degree of hydration from nearly anhydrous silica to soft gelatinous masses containing on the order of 100 parts by weight of water per 1 part by weight of silica.

[0047] Usualmente, produz-se comercialmente a sílica precipitada combinando uma solução aquosa de um silicato metálico solúvel, geralmente um silicato de metal alcalino tal como silicato de sódio, e um ácido de modo que partículas coloidais crescerão em solução fracamente alcalina e serão coaguladas pelos íons de metal alcalino do sal de metal alcalino solúvel resultante. Pode-se usar vários ácidos, incluindo ácidos minerais, mas o ácido preferido é dióxido de carbono. Na ausência de um coagulante, a sílica não precipita da solução em qualquer pH. O coagulante usado para efetuar a precipitação pode ser o sal de metal alcalino solúvel produzido durante a formação das partículas de sílica coloidal, ele pode ser um eletrólito tal como um sal orgânico ou inorgânico solúvel, ou ele pode ser uma combinação de ambos.[0047] Precipitated silica is usually produced commercially by combining an aqueous solution of a soluble metal silicate, generally an alkali metal silicate such as sodium silicate, and an acid so that colloidal particles will grow in a weakly alkaline solution and be coagulated by the alkali metal ions from the resulting soluble alkali metal salt. Various acids can be used, including mineral acids, but the preferred acid is carbon dioxide. In the absence of a coagulant, silica does not precipitate from solution at any pH. The coagulant used to effect precipitation may be the soluble alkali metal salt produced during the formation of the colloidal silica particles, it may be an electrolyte such as a soluble organic or inorganic salt, or it may be a combination of both.

[0048] Assim, a sílica precipitada pode ser descrita como agregados precipitados de partículas finais de sílica amorfa coloidal que não existiram em nenhum momento como gel macroscópico durante a preparação. Os tamanhos dos agregados e o grau de hidratação podem variar amplamente.[0048] Thus, precipitated silica can be described as precipitated aggregates of final particles of colloidal amorphous silica that did not exist at any time as a macroscopic gel during preparation. Aggregate sizes and degree of hydration can vary widely.

[0049] Os pós de sílica precipitada diferem dos géis de sílica que foram pulverizados e tendo, normalmente, uma estrutura mais aberta, isto é, um volume de poro específico maior. No entanto, a área superficial específica de sílica precipitada, medida pelo método de Brunauer, Emmett, Teller (BET), usando nitrogênio como adsorvato, é frequentemente menor que a da sílica gel.[0049] Precipitated silica powders differ from silica gels that have been pulverized and typically have a more open structure, that is, a larger specific pore volume. However, the specific surface area of precipitated silica, measured by the Brunauer, Emmett, Teller (BET) method using nitrogen as the adsorbate, is often smaller than that of silica gel.

[0050] Na presente invenção, pode-se empregar muitas sílicas precipitadas diferentes, mas as sílicas precipitadas preferidas são aquelas obtidas por precipitação de uma solução aquosa de silicato de sódio usando um ácido apropriado tal como ácido sulfúrico, ácido clorídrico ou dióxido de carbono. Tais sílicas precipitadas são elas próprias conhecidas e os processos para produzi-las estão descritos detalhadamente na patente U.S. n° 2.940.830 e em West German Offenlegungsschrift n° 35 45 615, cujas descrições são aqui incorporadas por referência, incluindo especialmente os processos para a preparação de sílicas precipitadas e as propriedades dos produtos.[0050] In the present invention, many different precipitated silicas can be employed, but the preferred precipitated silicas are those obtained by precipitation from an aqueous solution of sodium silicate using an appropriate acid such as sulfuric acid, hydrochloric acid or carbon dioxide. Such precipitated silicas are themselves known and processes for producing them are described in detail in U.S. Patent No. 2,940,830 and in West German Offenlegungsschrift No. 35,45,615, the disclosures of which are incorporated herein by reference, especially including processes for the preparation of precipitated silicas and the properties of the products.

[0051] As sílicas precipitadas usadas na presente invenção podem ser produzidas por um processo envolvendo as seguintes etapas sucessivas: (a) prepara-se uma solução-mãe inicial de silicato de metal alcalino aquoso tendo a alcalinidade desejada e se adiciona a (ou se prepara em) um reator equipado com meios para aquecer os conteúdos do reator, (b) aquece-se a solução-mãe inicial dentro do reator até a temperatura de reação desejada, (c) adiciona-se, simultaneamente, agente acidulante e solução de silicato de metal alcalino adicional, com agitação no reator mantendo, simultaneamente, o índice de alcalinidade e a temperatura dos conteúdos do reator nos valores desejados, (d) interrompe-se a adição de silicato de metal alcalino no reator, e se adiciona mais agente acidulante para ajustar o pH da suspensão resultante de sílica precipitada para um índice de acidez desejado, (e) separa-se a sílica precipitada no reator da mistura reagente, e se lava para remover subprodutos salinos, e (f) seca-se para formar a sílica precipitada.[0051] The precipitated silicas used in the present invention can be produced by a process involving the following successive steps: (a) an initial stock solution of aqueous alkali metal silicate having the desired alkalinity is prepared and added to (or if prepare in) a reactor equipped with means for heating the contents of the reactor, (b) heat the initial stock solution within the reactor to the desired reaction temperature, (c) add, simultaneously, acidifying agent and solution of additional alkali metal silicate, with stirring in the reactor, simultaneously maintaining the alkalinity index and the temperature of the reactor contents at the desired values, (d) the addition of alkali metal silicate to the reactor is stopped, and more agent is added acidulant to adjust the pH of the resulting suspension of precipitated silica to a desired acid number, (e) separate the precipitated silica in the reactor from the reactant mixture, and wash to remove salt by-products, and (f) dry to form precipitated silica.

[0052] Os sólidos de sílica lavados são então secados usando técnicas convencionais de secagem. Exemplos não limitativos de tais técnicas secagem em forno, secagem em forno a vácuo, secadores rotatórios, secagem por aspersão ou secagem instantânea. Exemplos não limitativos de secadores por aspersão incluem atomizadores rotatórios e secadores por aspersão de bicos. A secagem por aspersão pode ser executada usando qualquer tipo apropriado de atomizador, em particular, um atomizador de turbina, bocal, líquido pressurizado ou fluido duplo.[0052] The washed silica solids are then dried using conventional drying techniques. Non-limiting examples of such techniques are oven drying, vacuum oven drying, rotary dryers, spray drying or flash drying. Non-limiting examples of spray dryers include rotary atomizers and nozzle spray dryers. Spray drying can be carried out using any suitable type of atomizer, in particular, a turbine, nozzle, pressurized liquid or dual fluid atomizer.

[0053] Os sólidos de sílica lavados não podem ser uma condição que seja apropriada para secagem por aspersão. Por exemplo, os sólidos de sílica lavados podem ser muito espessos para serem secados por aspersão. Num aspecto do processo descrito acima, os sólidos de sílica lavados, por exemplo, a torta de filtro lavada, são misturados com água para formar uma suspensão líquida e, se necessário, se ajusta o pH da suspensão, com ácido diluído ou base diluída, por exemplo, hidróxido de sódio, para um valor de 6 a 7, por exemplo, 6,5, e depois se alimenta no bico de entrada do secador por aspersão.[0053] The washed silica solids cannot be a condition that is suitable for spray drying. For example, the washed silica solids may be too thick to be spray dried. In one aspect of the process described above, the washed silica solids, for example washed filter cake, are mixed with water to form a liquid suspension and, if necessary, the pH of the suspension is adjusted with dilute acid or dilute base. for example, sodium hydroxide, to a value of 6 to 7, for example 6.5, and then fed into the spray dryer inlet nozzle.

[0054] A temperatura na qual se seca a sílica pode variar amplamente, mas ela estará abaixo da temperatura de fusão da sílica. Tipicamente, a temperatura de secagem variará de acima de 50 °C a menos que 700 °C, por exemplo, de acima de 100 °C, por exemplo, 200 °C a 500 °C. Num aspecto do processo descrito acima, os sólidos de sílica são secados num secador por aspersão tendo uma temperatura de entrada de aproximadamente 400 °C e uma temperatura de saída de aproximadamente 105 °C. O teor de água livre da sílica seca pode variar, mas, usualmente, está na faixa de aproximadamente 1 a 10% em peso, por exemplo, de 4 a 7% em peso. Quando aqui suado, o termo “água livre” significa água que pode ser removida da sílica aquecendo-a por 24 horas numa temperatura de 100 °C a 200 °C, por exemplo, 105 °C.[0054] The temperature at which silica is dried can vary widely, but it will be below the melting temperature of silica. Typically, the drying temperature will vary from above 50°C to less than 700°C, for example from above 100°C, for example 200°C to 500°C. In one aspect of the process described above, the silica solids are dried in a spray dryer having an inlet temperature of approximately 400°C and an outlet temperature of approximately 105°C. The free water content of dry silica can vary, but is usually in the range of approximately 1 to 10% by weight, for example, 4 to 7% by weight. When used herein, the term “free water” means water that can be removed from the silica by heating it for 24 hours at a temperature of 100 °C to 200 °C, for example, 105 °C.

[0055] A sílica seca também pode ser encaminhada diretamente para um granulador onde ela é compactada e granulada para obter um produto granular. A sílica seca também pode ser submetida a técnicas convencionais de redução de tamanho, por exemplo, por moagem e pulverização. Pode-se usar também moinho com jato de ar-gás usando ar ou vapor superaquecido como fluido ativo. Usualmente, a sílica precipitada obtida está na forma de um pó.[0055] Dry silica can also be sent directly to a granulator where it is compacted and granulated to obtain a granular product. Dry silica can also be subjected to conventional size reduction techniques, for example by grinding and pulverizing. An air-gas jet mill can also be used using air or superheated steam as the active fluid. Usually, the precipitated silica obtained is in the form of a powder.

[0056] Muito frequentemente, a sílica precipitada é secada por rotação ou secada por aspersão. Observou-se que partículas de sílica secadas por rotação demonstram maior integridade estrutural que partículas de sílica secadas por aspersão. Elas são menos propensas a quebrar em partículas menores durante a extrusão e outro processamento subsequente durante a produção do material microporoso do que as partículas secadas por aspersão. Durante o processamento a distribuição por tamanho de partícula de partículas secadas por rotação não muda tão significativamente quando a das partículas secadas por aspersão. Partículas de sílica secadas por aspersão são mais quebradiças que as secadas por rotação, provendo, frequentemente, partículas menores durante o processamento. É possível usar uma sílica secada por aspersão de um tamanho particular de partícula tal que a distribuição por tamanho de partícula final na membrana não tenha um efeito prejudicial sobre o fluxo de água. Em determinadas incorporações, a sílica é reforçada, por exemplo, tem uma integridade estrutural tal que a porosidade é preservada após a extrusão. É mais preferida uma sílica precipitada na qual o número inicial de partículas de sílica e a distribuição por tamanho de partícula de sílica inicial é praticamente inalterada por tensões aplicada durante a fabricação da membrana, tal que uma ampla distribuição por tamanho de partícula está presente na membrana acabada. Pode-se usar misturas de diferentes tipos de sílica seca e diferentes tamanhos de sílica para prover propriedades únicas para a membrana. Por exemplo, uma mistura de sílicas com uma distribuição bimodal de tamanhos de partículas pode ser particularmente apropriada para determinados processos de separação. Espera-se que as forças externas aplicadas à sílica de qualquer tipo possam ser usadas para influenciar e adaptar a distribuição por tamanho de partícula, provendo propriedades únicas para a membrana final.[0056] Very often, precipitated silica is spin-dried or spray-dried. Spin-dried silica particles were observed to demonstrate greater structural integrity than spray-dried silica particles. They are less likely to break down into smaller particles during extrusion and other subsequent processing during the production of the microporous material than spray-dried particles. During processing the particle size distribution of spin-dried particles does not change as significantly as that of spray-dried particles. Spray-dried silica particles are more brittle than spin-dried silica particles, often providing smaller particles during processing. It is possible to use a spray-dried silica of a particular particle size such that the final particle size distribution in the membrane does not have a detrimental effect on water flow. In certain embodiments, the silica is reinforced, for example, it has a structural integrity such that porosity is preserved after extrusion. Most preferred is a precipitated silica in which the initial number of silica particles and the initial silica particle size distribution are substantially unaffected by stresses applied during fabrication of the membrane, such that a broad particle size distribution is present in the membrane. finished. Mixtures of different types of dry silica and different sizes of silica can be used to provide unique properties to the membrane. For example, a mixture of silicas with a bimodal particle size distribution may be particularly suitable for certain separation processes. It is expected that external forces applied to silica of any type can be used to influence and adapt the particle size distribution, providing unique properties to the final membrane.

[0057] A superfície das partículas de carga pode ser modificada por qualquer modo conhecido na técnica, incluindo, mas não limitado a mudar quimicamente ou fisicamente suas características superficiais usando técnicas conhecidas na técnica. Por exemplo, a carga pode ser tratada superficialmente com uma parcela antincrustante tal como poli(glicol etilênico), carboxibetaína, sulfobetaína e polímeros dos mesmos, moléculas de valências mistas, oligômeros e polímeros dos mesmos, e misturas dos mesmos. Outra incorporação pode ser uma mistura de cargas na qual uma tenha sido tratada com uma parcela carregada positivamente e a outra tenha sido tratada com uma parcela carregada negativamente. A carga também pode ser modificada superficialmente com grupos funcionais tais como cátions e ânions que permitem a remoção direcionada de contaminantes específicos num fluxo de fluido a ser purificado usando a membrana microporosa. Pode-se usar também partículas de carga não tratadas. Partículas de carga revestidas com revestimentos hidrofílicos podem reduzir incrustação e podem eliminar processamento com pré-umedecimento. Partículas de carga revestidas com revestimentos hidrofóbicos podem reduzir incrustação e podem auxiliar a desgaseificação e a ventilação de um sistema.[0057] The surface of the filler particles can be modified in any way known in the art, including, but not limited to, chemically or physically changing their surface characteristics using techniques known in the art. For example, the filler may be surface treated with an antifouling moiety such as poly(ethylene glycol), carboxybetaine, sulfobetaine and polymers thereof, molecules of mixed valences, oligomers and polymers thereof, and mixtures thereof. Another incorporation may be a mixture of charges in which one has been treated with a positively charged portion and the other has been treated with a negatively charged portion. The charge can also be superficially modified with functional groups such as cations and anions that allow targeted removal of specific contaminants in a fluid stream to be purified using the microporous membrane. Untreated filler particles can also be used. Filler particles coated with hydrophilic coatings can reduce fouling and can eliminate pre-wetting processing. Filler particles coated with hydrophobic coatings can reduce fouling and can aid degassing and ventilation of a system.

[0058] Partículas de carga apropriadas, por exemplo, partículas de sílica precipitada, têm, tipicamente, um tamanho médio de partícula final de 1 a 100 nm.[0058] Suitable filler particles, for example, precipitated silica particles, typically have an average final particle size of 1 to 100 nm.

[0059] A área superficial das partículas de carga, em particular, partículas de sílica, é considerada tanto a área superficial externa como a área superficial interna devido à presença dos poros. Tal área superficial pode ter um impacto significativo sobre o desempenho. Cargas com áreas superficiais elevadas são materiais de tamanho de partícula muito pequeno, materiais tendo um alto grau de porosidade ou materiais que exibem ambas as características. Usualmente, a área superficial da própria carga está na faixa de cerca de 125 a cerca de 700 m2/g (metro quadrado por grama) determinado pelo método de Brunauer, Emmett, Teller (BET) de acordo com ASTM C 829-77 usando nitrogênio como adsorvato, mas modificado desgaseificando o sistema e a amostra por uma hora a 130 °C. Frequentemente, a área superficial de BET está na faixa de cerca de 190 a 350 m2/g, mais frequentemente, particulados de carga apropriados, em particular os particulados de sílica demonstram uma área superficial de BET de 351 a 700 m2/g.[0059] The surface area of filler particles, in particular, silica particles, is considered both the external surface area and the internal surface area due to the presence of pores. Such surface area can have a significant impact on performance. Fillers with high surface areas are materials of very small particle size, materials having a high degree of porosity, or materials exhibiting both characteristics. Typically, the surface area of the filler itself is in the range of about 125 to about 700 m2/g (square meter per gram) determined by the Brunauer, Emmett, Teller (BET) method in accordance with ASTM C 829-77 using nitrogen as adsorbate, but modified by degassing the system and sample for one hour at 130 °C. Often, the BET surface area is in the range of about 190 to 350 m2/g, more frequently, suitable filler particulates, in particular silica particulates demonstrate a BET surface area of 351 to 700 m2/g.

[0060] O quociente BET/CTAB é a razão da área superficial de partícula de carga total (por exemplo, sílica precipitada) incluindo a área superficial contida em poros acessíveis apenas por moléculas menores, tal como nitrogênio (BET), para a área superficial externa (CTAB). Refere-se a esta razão como uma medida de microporosidade. Um valor elevado de microporosidade, isto é, um quociente BET/CTAB elevado, é uma proporção elevada de superfície interna acessível à molécula de nitrogênio pequena (área superficial de BET), mas não às partículas maiores para a superfície externa (CTAB).[0060] The BET/CTAB quotient is the ratio of the surface area of the fully charged particle (e.g., precipitated silica) including the surface area contained in pores accessible only by smaller molecules, such as nitrogen (BET), to the surface area external (CTAB). This ratio is referred to as a measure of microporosity. A high microporosity value, i.e. a high BET/CTAB ratio, is a high proportion of internal surface accessible to the small nitrogen molecule (BET surface area), but not to the larger particles to the external surface (CTAB).

[0061] Sugeriu-se que a estrutura, isto é, poros, formados dentro da carga, por exemplo, sílica precipitada, durante sua preparação pode ter um impacto sobre o desempenho. Duas medidas desta estrutura são a razão de área superficial BET/CTAB da sílica precipitada observada acima, e a largura relativa (y) de distribuição por tamanho de poro é da sílica precipitada. A largura relativa (y) de distribuição por tamanho de poro é uma indicação de quão amplamente os tamanhos de poros estão distribuídos dentro da partícula de sílica precipitada.[0061] It has been suggested that the structure, i.e. pores, formed within the filler, e.g. precipitated silica, during its preparation may have an impact on performance. Two measures of this structure are the BET/CTAB surface area ratio of the precipitated silica noted above, and the relative width (y) of pore size distribution is of the precipitated silica. The relative width (y) of pore size distribution is an indication of how widely the pore sizes are distributed within the precipitated silica particle.

[0062] Os valores de CTAB de sílica podem ser determinados usando uma solução de CTAB e o método descrito a seguir. Executa-se a análise usando um titulador Tirino 751 de Metrohm, equipado com uma bureta de 50 mL “de pressão” permutável de Metrohm e um colorímetro de sonda Brinkman Modelo PC 910 equipado com um filtro de 550 nm. Além disso, utiliza-se um analisador de umidade HB43 de Mettler Toledo ou equivalente para determinar perda de umidade a 105 °C da sílica e uma centrífuga Modelo 225 de Fisher Scientific Centrific™ pode ser usada para separar a sílica e a solução de CTAB residual. O CTAB em excesso também pode ser determinado por titulação automática com uma solução de Aerosol OT® até se atingir turbidez máxima, que pode ser detectada com o colorímetro de sonda. O ponto máximo de turbidez é considerado como correspondendo a uma leitura de 150 mV (mili-Volt). Conhecendo-se a quantidade de CTAB adsorvido para um dado peso de sílica e o espaço ocupado pela molécula de CTAB, calcula-se a área superficial específica externa da sílica e se informa como m2/g baseada em peso seco.[0062] Silica CTAB values can be determined using a CTAB solution and the method described below. The analysis is performed using a Metrohm Tirino 751 titrator equipped with a Metrohm interchangeable “pressure” 50 mL burette and a Brinkman Model PC 910 probe colorimeter equipped with a 550 nm filter. Additionally, a Mettler Toledo HB43 Moisture Analyzer or equivalent is used to determine moisture loss at 105°C from the silica and a Fisher Scientific Centrific™ Model 225 centrifuge can be used to separate the silica and residual CTAB solution. . Excess CTAB can also be determined by automatic titration with an Aerosol OT® solution until maximum turbidity is reached, which can be detected with the probe colorimeter. The maximum turbidity point is considered to correspond to a reading of 150 mV (milli-Volt). Knowing the amount of CTAB adsorbed for a given weight of silica and the space occupied by the CTAB molecule, the external specific surface area of the silica is calculated and reported as m2/g based on dry weight.

[0063] As soluções necessárias para teste e preparação incluem um tampão de pH igual a 9,6, brometo de cetil{hexadecil]trimetil amônio (CTAB), sulfossuccinato de dioctil sódio (Aerosol OT®) e hidróxido de sódio 1N. A solução tampão de pH igual a 9,6 pode ser preparada dissolvendo 3,101 g de ácido ortobórico (99%; Fisher Scientific, Inc., grau técnico, cristalino) num balão volumétrico de 1 L, contendo 500 mL de água deionizada e 3,708 g de sólidos de cloreto de potássio (Fisher Scientific, Inc., grau técnico, cristalino). Usando uma bureta, adicionou-se 36,85 mL de solução 1N de hidróxido de sódio. A solução é misturada e diluída para volume.[0063] The solutions required for testing and preparation include a pH buffer equal to 9.6, cetyl{hexadecyl]trimethyl ammonium bromide (CTAB), dioctyl sodium sulfosuccinate (Aerosol OT®) and 1N sodium hydroxide. A buffer solution of pH 9.6 can be prepared by dissolving 3.101 g of orthoboric acid (99%; Fisher Scientific, Inc., technical grade, crystalline) in a 1 L volumetric flask containing 500 mL of deionized water and 3.708 g of potassium chloride solids (Fisher Scientific, Inc., technical grade, crystalline). Using a burette, 36.85 mL of 1N sodium hydroxide solution was added. The solution is mixed and diluted to volume.

[0064] Prepara-se a solução de CTAB usando 11,0 g ± 0,005 g de CTAB em pó (brometo de cetil trimetil amônio, também conhecido como brometo de hexadecil trimetil amônio, Fisher Scientific, Inc., grau técnico) num prato de pesagem. O pó de CTAB é transferido para um béquer de 2 L e o prato de pesagem enxaguado com água deionizada. Adiciona-se aproximadamente 700 mL de solução tampão de pH 9,6 e 1000 mL de água destilada ou deionizada ao béquer de 2 L e se agita com uma barra de agitação magnética. O béquer pode ser coberto e agitado em temperatura ambiente até o pó de CTAB estar totalmente dissolvido. A solução é transferida para um balão volumétrico de 2 L, enxaguando o béquer e a barra de agitação com água deionizada. Pode-se adicionar uma barra de agitação grande e se misturar a solução num agitador magnético por aproximadamente 10 horas. A solução de CTAB pode ser usada após 24 horas e por apenas 15 dias. A solução de Aerosol OT® (sulfossuccinato de dioctil sódio, Fisher Scientific Inc., 100% sólido) pode ser preparada usando 3,46 g ± 0,005 g, que é colocada num prato de pesagem. O Aerosol OT® no prato de pesagem é enxaguado num béquer de 2 L, que contém cerca de 1500 mL de água deionizada e uma barra de agitação grande. A solução de Aerosol OT® é dissolvida e enxaguada num balão volumétrico de 2 L. A solução de Aerosol OT® é diluída até a marca de volume de 2 L no balão volumétrico. O tempo de armazenagem da solução de Aerosol OT® é de 2 meses a partir da data de preparação.[0064] Prepare the CTAB solution using 11.0 g ± 0.005 g of powdered CTAB (cetyl trimethyl ammonium bromide, also known as hexadecyl trimethyl ammonium bromide, Fisher Scientific, Inc., technical grade) in a dish. weighing. The CTAB powder is transferred to a 2 L beaker and the weighing pan is rinsed with deionized water. Approximately 700 mL of pH 9.6 buffer solution and 1000 mL of distilled or deionized water are added to the 2 L beaker and stirred with a magnetic stir bar. The beaker can be covered and stirred at room temperature until the CTAB powder is fully dissolved. The solution is transferred to a 2 L volumetric flask, rinsing the beaker and stir bar with deionized water. A large stir bar can be added and the solution mixed on a magnetic stirrer for approximately 10 hours. The CTAB solution can be used after 24 hours and for only 15 days. Aerosol OT® (dioctyl sodium sulfosuccinate, Fisher Scientific Inc., 100% solids) solution can be prepared using 3.46 g ± 0.005 g, which is placed in a weighing dish. The Aerosol OT® in the weighing pan is rinsed in a 2 L beaker, which contains approximately 1500 mL of deionized water and a large stir bar. The Aerosol OT® solution is dissolved and rinsed in a 2 L volumetric flask. The Aerosol OT® solution is diluted to the 2 L volume mark on the volumetric flask. The storage time for the Aerosol OT® solution is 2 months from the date of preparation.

[0065] Antes da preparação de amostra de área superficial, o pH da solução de CTAB deve ser verificado e ajustado quando necessário para um pH de 9,6 ± 0,1 usando uma solução 1N de hidróxido de sódio. Para cálculos de teste, deve-se preparar e analisar uma amostra em branco. Pipetam-se 5 mL de solução de CTAB e se adicionam 55 mL de água deionizada num béquer de 150 mL e se analisa num titulador automático Titrino 150 de Metrohm. O titulador automático é programado para determinação do branco e das amostras com os seguintes parâmetros: densidade de ponto de medição = 2, operação de sinal = 20, tempo de equilíbrio = 20 segundos, volume inicial = 0 mL, volume de parada = 35 mL, e ponto final fixo = 150 mV. O bico da bureta e a sonda de colorímetro dão colocados exatamente abaixo da superfície da solução, posicionados tal que a ponta e o comprimento do caminho da sonda de foto estejam completamente submersos. Tanto a ponta como a sonda de foto devem estar essencialmente equidistantes do fundo do béquer e não se tocando. Com agitação mínima (ajuste de 1 no agitador 728 de Metrohm) o colorímetro é ajustado para 100% de T antes de cada determinação de branco e de amostra e a titulação iniciada com a solução de Aerosol OT®. O ponto final pode ser registrado como o volume (mL) de titulante em 150 mV.[0065] Prior to surface area sample preparation, the pH of the CTAB solution should be checked and adjusted when necessary to a pH of 9.6 ± 0.1 using a 1N sodium hydroxide solution. For test calculations, a blank sample must be prepared and analyzed. 5 mL of CTAB solution is pipetted and 55 mL of deionized water is added to a 150 mL beaker and analyzed in a Metrohm Titrino 150 automatic titrator. The automatic titrator is programmed for blank and sample determination with the following parameters: measuring point density = 2, signal operation = 20, equilibration time = 20 seconds, start volume = 0 mL, stop volume = 35 mL , and fixed endpoint = 150 mV. The burette nozzle and colorimeter probe are placed exactly below the surface of the solution, positioned such that the tip and path length of the photo probe are completely submerged. Both the tip and the photo probe should be essentially equidistant from the bottom of the beaker and not touching. With minimal agitation (setting 1 on the Metrohm 728 shaker) the colorimeter is adjusted to 100% T before each blank and sample determination and the titration is started with the Aerosol OT® solution. The end point can be recorded as the volume (mL) of titrant at 150 mV.

[0066] Para preparação de amostra de teste, pesou-se aproximadamente 0,30 g de sílica em pó num recipiente de 50 mL contendo uma barra de agitação. Amostras de sílica granulada foram rapidamente examinadas (antes da moagem e pesagem) para obter uma sub amostra representativa. Um moedor do tipo usado em moagem de café foi usado para moer materiais granulados. Depois pipetou-se 30 mL da solução de CTAB com pH ajustado no recipiente de amostra contendo 0,30 g de sílica em pó. Depois, misturou-se a sílica e a solução de CTAB num misturador por 35 minutos. Quando se completou a misturação, a sílica e solução de CTAB foram centrifugadas por 20 minutos para separar a sílica e o excesso da solução de CTAB. Quando se completou a centrifugação, a solução de CTAB foi pipetada num recipiente limpo menos os sólidos separados, referidos como o “centrifugado”. Para análise de amostra, colocou-se 50 mL de água deionizada num béquer de 150 mL contendo uma barra de agitação. Depois, pipetou-se 10 mL do centrifugado de amostra para análise no mesmo béquer. A amostra foi analisada usando a mesma técnica e procedimento programado usados para a solução em branco.[0066] To prepare the test sample, approximately 0.30 g of silica powder was weighed into a 50 mL container containing a stir bar. Granulated silica samples were quickly examined (before grinding and weighing) to obtain a representative subsample. A grinder of the type used in coffee grinding was used to grind granulated materials. Then 30 mL of the pH-adjusted CTAB solution was pipetted into the sample container containing 0.30 g of silica powder. Then, the silica and the CTAB solution were mixed in a mixer for 35 minutes. When mixing was complete, the silica and CTAB solution were centrifuged for 20 minutes to separate the silica and excess CTAB solution. When centrifugation was complete, the CTAB solution was pipetted into a clean container minus the separated solids, referred to as the “centrifuge”. For sample analysis, 50 mL of deionized water was placed in a 150 mL beaker containing a stir bar. Then, 10 mL of the centrifuged sample was pipetted for analysis into the same beaker. The sample was analyzed using the same technique and programmed procedure used for the blank solution.

[0067] Para a determinação do teor de umidade, pesou-se aproximadamente 0,2 g de sílica no analisador de umidade HB43 de Mettler Toledo determinando simultaneamente o valor de CTAB. O analisador de umidade foi programado para 105 °C com os 5 critérios de secagem. Registrou-se a perda de umidade para o mais próximo de +0,1%.[0067] To determine the moisture content, approximately 0.2 g of silica was weighed in the Mettler Toledo HB43 moisture analyzer, simultaneously determining the CTAB value. The moisture analyzer was programmed at 105 °C with the 5 drying criteria. Moisture loss was recorded to the nearest +0.1%.

[0068] Calcula-se a área superficial externa usando a seguinte equação,na qual, V0 = volume em mL de Aerosol OT® usado na titulação de branco; V = volume em mL de Aerosol OT® usado na titulação de amostra; W = peso de amostra em gramas; Vol = % de perda de umidade (Vol representa “voláteis”).[0068] The external surface area is calculated using the following equation, in which, V0 = volume in mL of Aerosol OT® used in the blank titration; V = volume in mL of Aerosol OT® used in sample titration; W = sample weight in grams; Vol = % moisture loss (Vol represents “volatiles”).

[0069] Tipicamente, a área superficial de CTAB das partículas de sílica usadas na presente invenção varia de 120 a 500 m2/g. Frequentemente, a sílica demonstra uma área superficial de CTAB de 170-280 m2/g.[0069] Typically, the CTAB surface area of the silica particles used in the present invention ranges from 120 to 500 m2/g. Silica often demonstrates a CTAB surface area of 170-280 m2/g.

[0070] Em determinadas incorporações da presente invenção, o valor BET da sílica precipitada será um valor tal que o quociente da área superficial de BET em m2/g para a área superficial de CTAB em m2/g é maior ou igual a 1,0. Frequentemente, a razão BET/CTAB é de 1,0-1,5. Mais frequentemente a razão BET/CTAB é de 1,5-2,0.[0070] In certain embodiments of the present invention, the BET value of the precipitated silica will be a value such that the quotient of the surface area of BET in m2/g to the surface area of CTAB in m2/g is greater than or equal to 1.0 . Often the BET/CTAB ratio is 1.0-1.5. Most often the BET/CTAB ratio is 1.5-2.0.

[0071] Os valores de área superficial de BET relatados nos exemplos deste pedido de patente foram determinados de acordo com o método de Brunauer-Emmett-Teller (BET) de acordo com ASTM D 1993-03. A área superficial de BET pode ser determinada ajustando cinco pontos de pressão relativa de uma medida de isoterma de sorção de nitrogênio feita com um instrumento TriStar 3000™ de Micromeritics. Uma estação Prep-060™ de fluxo provê calor e um fluxo de gás contínuo para preparar amostras para análise. Antes da sorção de nitrogênio, as amostras de sílica são secadas aquecendo a uma temperatura de 160 °C em nitrogênio fluindo (grau P5) por pelo menos 1 hora.[0071] The BET surface area values reported in the examples of this patent application were determined according to the Brunauer-Emmett-Teller (BET) method in accordance with ASTM D 1993-03. BET surface area can be determined by fitting five relative pressure points from a nitrogen sorption isotherm measurement made with a Micromeritics TriStar 3000™ instrument. A Prep-060™ flow station provides heat and a continuous gas flow to prepare samples for analysis. Before nitrogen sorption, the silica samples are dried by heating at a temperature of 160 °C in flowing nitrogen (grade P5) for at least 1 hour.

[0072] As partículas de carga podem constituir de 10 a 90 por cento em peso do material microporoso. Por exemplo, tais partículas de carga podem constituir de 25 a 90 por cento em peso do material microporoso, tal como de 30 a 90 por cento em peso do material microporoso, ou de 40 a 90 por cento em peso do material microporoso, ou de 50 a 90 por cento em peso do material microporoso, e até de 60 a 90 por cento em peso do material microporoso. Tipicamente, a carga está presente no material microporoso da presente invenção numa quantidade de 25 por cento em peso a cerca de 85 por cento em peso do material microporoso. Frequentemente, a razão ponderal de carga para poliolefina no material microporoso é maior que 0,3, frequentemente de 1,4 a 3,5:1. Alternativamente, a razão ponderal de carga para poliolefina no material microporoso pode ser maior que 4:1, por exemplo, tão elevada quanto 10:1.[0072] Filler particles can constitute 10 to 90 percent by weight of the microporous material. For example, such filler particles may constitute from 25 to 90 percent by weight of the microporous material, such as from 30 to 90 percent by weight of the microporous material, or from 40 to 90 percent by weight of the microporous material, or from 50 to 90 weight percent microporous material, and up to 60 to 90 weight percent microporous material. Typically, the filler is present in the microporous material of the present invention in an amount of from 25 weight percent to about 85 weight percent of the microporous material. Often, the weight ratio of filler to polyolefin in the microporous material is greater than 0.3, often 1.4 to 3.5:1. Alternatively, the weight ratio of filler to polyolefin in the microporous material may be greater than 4:1, for example, as high as 10:1.

[0073] O material microporoso usado na membrana empregada no processo da presente invenção compreende ainda uma rede de interconexão de poros se comunicando através do material microporoso. Os poros têm um diâmetro médio volumétrico menor que 0,1 mícron, tal como um diâmetro médio volumétrico variando de 0,01 a 0,9 mícron, ou de 0,02 a 0,7 mícron, ou de 0,02 a 0,5 mícron, ou de 0,03 a 0,5 mícron. Além disso, pelo menos 50 por cento, tal como pelo menos 55 por cento, ou pelo menos 60 por cento, ou pelo menos 70 por cento dos poros têm um diâmetro médio menor que 0,35 mícron.[0073] The microporous material used in the membrane used in the process of the present invention further comprises an interconnection network of pores communicating through the microporous material. Pores have a volumetric mean diameter of less than 0.1 micron, such as a volumetric mean diameter ranging from 0.01 to 0.9 microns, or from 0.02 to 0.7 microns, or from 0.02 to 0. 5 microns, or from 0.03 to 0.5 microns. Furthermore, at least 50 percent, such as at least 55 percent, or at least 60 percent, or at least 70 percent of the pores have an average diameter of less than 0.35 microns.

[0074] Numa base livre de impregnante, tais poros podem compreender pelo menos 15 por cento em volume, por exemplo, de pelo menos 20 a 95 por cento em volume, ou de pelo menos 25 a 95 por cento em volume, ou de 35 a 70 por cento em volume do material microporoso. Frequentemente, os poros compreendem pelo menos 35 por cento em volume, ou mesmo pelo menos 45 por cento em volume do material microporoso. Tal porosidade elevada prover área superficial maior em todo o material microporoso, que por sua vez facilita a remoção de contaminantes de um fluxo de fluido e taxas de fluxo maiores de um fluxo de fluido através da membrana.[0074] On an impregnant-free basis, such pores may comprise at least 15 volume percent, for example, at least 20 to 95 volume percent, or at least 25 to 95 volume percent, or 35 to 70 percent by volume of the microporous material. Often, the pores comprise at least 35 volume percent, or even at least 45 volume percent of the microporous material. Such high porosity provides greater surface area throughout the microporous material, which in turn facilitates the removal of contaminants from a fluid stream and greater flow rates from a fluid stream across the membrane.

[0075] Tal como aqui usado e nas reivindicações, a porosidade (também conhecida como volume dos espaços vazios) do material microporoso, expressa como porcentagem em volume, é determinada de acordo com a seguinte equação:Porosidade = 100[1-d1/d2] na qual d1 é a densidade da amostra, que é determinada a partir do peso da amostra e do volume da amostra determinados a partir de medições das dimensões da amostra, e d2 é a densidade da porção sólida da amostra, que é determinada a partir do peso da amostra e do volume da porção sólida da amostra. O volume da porção sólida da mesma é determinado usando um estereopicnômetro Quantachrome™ (Quantachrome Corp.) de acordo com o manual de instruções que o acompanha.[0075] As used herein and in the claims, the porosity (also known as void volume) of the microporous material, expressed as a percentage by volume, is determined according to the following equation: Porosity = 100[1-d1/d2 ] where d1 is the density of the sample, which is determined from the weight of the sample and the volume of the sample determined from measurements of the dimensions of the sample, and d2 is the density of the solid portion of the sample, which is determined from the weight of the sample and the volume of the solid portion of the sample. The volume of the solid portion thereof is determined using a Quantachrome™ stereopycnometer (Quantachrome Corp.) in accordance with the accompanying instruction manual.

[0076] O diâmetro médio volumétrico, ou diâmetro médio de poro, dos poros do material microporoso pode ser determinado por porosimetria de mercúrio usando um porosímetro Auto Pore III (Micromeritics, Inc.) de acordo com o manual de instruções que o acompanha. O raio de poro médio volumétrico para uma única varredura é determinado automaticamente pelo porosímetro. Ao operar o porosímetro, faz-se uma varredura na faixa de alta pressão (de 138 kPa absoluto a 225 MPa absoluto). Se ocorrer aproximadamente 2 por cento ou menos do volume total interrompido na extremidade inferior (de 138 a 250 kPa absoluto) da faixa de alta pressão, o diâmetro médio de poro volumétrico é considerado como duas vezes o raio médio de poro volumétrico determinado pelo porosímetro. De outra forma, faz-se uma varredura adicional na faixa de baixa pressão (de 7 a 165 kPa absoluto) e se calcula o diâmetro médio de poro volumétrico de acordo com a equação:d = 2[v1r1/w1+v2r2/w2]/[v1/w1+v2/w2] na qual d é o diâmetro médio de poro volumétrico, v1 é o volume total de mercúrio interferido na faixa de alta pressão, v2 é o volume total de mercúrio interferido na faixa de baixa pressão, r1 é o raio médio de poro volumétrico determinado a partir de varredura de alta pressão, r2 é o raio médio de poro volumétrico determinado a partir de varredura de baixa pressão, w1 é o peso da amostra submetida à varredura de alta pressão e w2 é o peso da amostra submetida à varredura de baixa pressão. O diâmetro médio volumétrico dos poros é, tipicamente menor que 1,0 micrometro (mícron), e pode estar, por exemplo, na faixa de 0,001 a 0,7 mícron, tal como de 0,02 a 0,7 mícron, ou de 0,02 a 0,5 mícron, ou de 0,3 a 0,7 mícron. Igualmente, tal como se mencionou anteriormente, pelo menos 50 por cento dos poros podem ter um diâmetro médio de poro de pelo menos 0,35 mícron. No decurso da determinação do diâmetro médio de poro volumétrico usando o procedimento acima, o raio máximo de poro detectado é por vezes observado. Este é determinado da varredura de faixa de baixa pressão, se ocorrer; de outra forma ele é determinado da varredura de faixa de alta pressão. O diâmetro máximo de poro é duas vezes o raio máximo de poro. Na medida em que algumas etapas de produção ou tratamento, por exemplo, processos de revestimento, processos de impressão, processos de impregnação e/ou processos de ligação, podem resultar no enchimento de pelo menos alguns dos poros do material microporoso, e uma vez que alguns destes processos comprimem irreversivelmente o material microporoso, os parâmetros em relação à porosidade, diâmetro médio volumétrico dos poros, e diâmetro máximo de poro são determinados para o material microporoso antes da aplicação de uma ou mais de tais etapas de produção ou tratamento.[0076] The volumetric mean diameter, or mean pore diameter, of the pores of the microporous material can be determined by mercury porosimetry using an Auto Pore III porosimeter (Micromeritics, Inc.) in accordance with the accompanying instruction manual. The volumetric average pore radius for a single scan is automatically determined by the porosimeter. When operating the porosimeter, it scans the high pressure range (from 138 kPa absolute to 225 MPa absolute). If approximately 2 percent or less of the total volume shutoff occurs at the low end (138 to 250 kPa absolute) of the high pressure range, the volumetric mean pore diameter is considered to be twice the volumetric mean pore radius determined by the porosimeter. Otherwise, an additional scan is made in the low pressure range (from 7 to 165 kPa absolute) and the average volumetric pore diameter is calculated according to the equation: d = 2[v1r1/w1+v2r2/w2] /[v1/w1+v2/w2] where d is the average volumetric pore diameter, v1 is the total volume of mercury interfered in the high pressure range, v2 is the total volume of mercury interfered in the low pressure range, r1 is the mean volumetric pore radius determined from high-pressure scanning, r2 is the mean volumetric pore radius determined from low-pressure scanning, w1 is the weight of the sample subjected to high-pressure scanning, and w2 is the weight of the sample subjected to low pressure scanning. The volumetric average diameter of the pores is typically less than 1.0 microns (microns), and may be, for example, in the range of 0.001 to 0.7 microns, such as 0.02 to 0.7 microns, or 0.02 to 0.5 microns, or 0.3 to 0.7 microns. Also, as mentioned previously, at least 50 percent of the pores may have an average pore diameter of at least 0.35 microns. In the course of determining the volumetric mean pore diameter using the above procedure, the maximum detected pore radius is sometimes observed. This is determined from the low pressure range sweep, if it occurs; otherwise it is determined from high pressure range scanning. The maximum pore diameter is twice the maximum pore radius. To the extent that some production or treatment steps, for example coating processes, printing processes, impregnation processes and/or bonding processes, may result in the filling of at least some of the pores of the microporous material, and since Some of these processes irreversibly compress the microporous material, parameters regarding porosity, volumetric average pore diameter, and maximum pore diameter are determined for the microporous material before applying one or more of such production or treatment steps.

[0077] A porosidade também pode ser medida usando um densímetro Gurley, modelo 4340, fabricado por GPI Gurley Precision Instruments de Troy, Nova Iorque. Os valores de porosidade informados são uma medida da taxa de fluxo de ar através de uma amostra ou é a resistência a um fluxo de ar através da amostra. A unidade de medida para este método é um “segundo de Gurley” e representa o tempo em segundos para passar 100 cm3 de ar através de uma área de 2,54 cm2 (1 polegada quadrada) usando um diferencial de pressão de 12,40 cm (4,88 polegadas) de água. Valores menores equivalem a menos resistência ao fluxo de ar (permite-se passar livremente mais ar). Para os propósitos da presente invenção, as medições são completadas usando o procedimento listado no manual do densímetro automático modelo 4340.[0077] Porosity can also be measured using a Gurley densimeter, model 4340, manufactured by GPI Gurley Precision Instruments of Troy, New York. The porosity values reported are a measure of the rate of airflow through a sample or is the resistance to airflow through the sample. The unit of measurement for this method is a “Gurley second” and represents the time in seconds to pass 100 cm3 of air through an area of 2.54 cm2 (1 square inch) using a pressure differential of 12.40 cm (4.88 inches) of water. Lower values equate to less resistance to air flow (more air is allowed to pass freely). For purposes of the present invention, measurements are completed using the procedure listed in the model 4340 automatic densimeter manual.

[0078] Em determinadas incorporações da presente invenção, para preparar os materiais microporosos, carga, pó de polímero (polímero poliolefínico), plastificante de processamento e quantidades menores de lubrificante e antioxidante são misturadas até se obter uma mistura substancialmente uniforme. A razão ponderal de carga para pó de polímero empregado na formação da mistura é essencialmente a mesma que a do substrato de material microporoso a ser produzido. Introduz-se a mistura juntamente com plastificante de processamento adicional no barril aquecido de uma prensa de extrusão. Fixada à extrusora está uma matriz, tal como uma matriz de laminado, para formar a forma final desejada.[0078] In certain embodiments of the present invention, to prepare the microporous materials, filler, polymer powder (polyolefin polymer), processing plasticizer and smaller amounts of lubricant and antioxidant are mixed until a substantially uniform mixture is obtained. The weight ratio of filler for polymer powder employed in forming the mixture is essentially the same as that of the microporous material substrate to be produced. The mixture along with additional processing plasticizer is introduced into the heated barrel of an extrusion press. Attached to the extruder is a die, such as a laminate die, to form the desired final shape.

[0079] Num processo de fabricação exemplar, o material é moldado numa folha ou película, e uma folha ou película contínua formada por uma matriz é enviada para um par de cilindros de calandra aquecidos agindo cooperativamente para formar uma folha contínua de espessura menor que a da folha contínua que sai da matriz. A espessura final pode depender da aplicação de uso final desejada. O material microporoso pode ter uma espessura variando de 17,8 a 457,2 micra e demonstra um ponto de borbulhamento de 6,9 a 551,6 kPa (1 a 80 psi) baseado em etanol.[0079] In an exemplary manufacturing process, the material is shaped into a sheet or film, and a continuous sheet or film formed by a die is sent to a pair of heated calender rolls acting cooperatively to form a continuous sheet of thickness less than the of the continuous sheet coming out of the die. Final thickness may depend on the desired end-use application. The microporous material can have a thickness ranging from 17.8 to 457.2 microns and demonstrates a bubbling point of 6.9 to 551.6 kPa (1 to 80 psi) based on ethanol.

[0080] Em determinadas incorporações, a folha que sai dos cilindros de calandra é então estirada em pelo menos uma direção de estiramento acima do limite elástico. Alternativamente, o estiramento pode ocorrer durante ou após a saída da matriz de laminado ou durante a calandragem, ou várias vezes, mas tipicamente ele é feito após extração. O substrato de material microporoso estirado pode ser produzido estirando o produto intermediário ou final em pelo menos uma direção de estiramento acima do limite elástico. Usualmente, a razão de estiramento é de pelo menos cerca de 1,1. Em muitos casos, a razão de estiramento é de pelo menos cerca de 1,3, tal como de pelo menos cerca de 1,5. Frequentemente, a razão de estiramento está na faixa de cerca de 1,5 a cerca de 15. Frequentemente, a razão de estiramento está numa faixa de cerca de 1,7 a cerca de 10. Preferivelmente, a razão de estiramento está na faixa de cerca de 2 a cerca de 6.[0080] In certain embodiments, the sheet exiting the calender rolls is then stretched in at least one stretching direction above the elastic limit. Alternatively, stretching may occur during or after exit from the laminate die or during calendering, or several times, but typically it is done after extraction. The stretched microporous material substrate can be produced by stretching the intermediate or final product in at least one stretching direction above the elastic limit. Usually, the stretch ratio is at least about 1.1. In many cases, the stretch ratio is at least about 1.3, such as at least about 1.5. Often, the stretch ratio is in the range of about 1.5 to about 15. Often, the stretch ratio is in the range of about 1.7 to about 10. Preferably, the stretch ratio is in the range of about 2 to about 6.

[0081] As temperaturas nas quais se realiza o estiramento podem variar amplamente. Pode-se realizar o estiramento aproximadamente na temperatura ambiente, mas usualmente empregam-se temperaturas elevadas. O produto intermediário pode ser aquecido por qualquer uma de uma ampla variedade de técnicas antes, durante e/ou após o estiramento. Exemplos destas técnicas incluem aquecimento radiativo tal como aquele provido por aquecedores infravermelhos aquecidos eletricamente ou a gás, aquecimento convectivo tal como aquele provido pela recirculação de ar quente, e aquecimento condutivo tal como aquele provido por contato com cilindros aquecidos. As temperaturas que são medidas para fins de controle de temperatura podem variar de acordo com o aparelho usado e preferência pessoal. Por exemplo, dispositivos de medição de temperatura podem ser colocados para determinar as temperaturas da superfície dos aquecedores infravermelhos, dos interiores dos aquecedores infravermelhos, as temperaturas do ar dos pontos entre os aquecedores infravermelhos e o produto intermediário, as temperaturas de ar quente circulante em pontos dentro do aparelho, a temperatura do ar quente que entra ou sai do aparelho, as temperaturas das superfícies dos cilindros usados no processo de estiramento, a temperatura do fluido de transferência de calor que entra ou sai de tais cilindros, ou as temperaturas da superfície da película. Em geral, a temperatura ou temperaturas são controladas de tal modo que o produto intermediário seja estirado uniformemente de modo que as variações, se as houver, na espessura da película do material microporoso estirado, estejam dentro de limites aceitáveis e de modo que a quantidade de material microporoso estirado fora daqueles limites seja aceitavelmente baixo. Será óbvio que as temperaturas usadas para fins de controle podem ou não estar próximas daquelas do próprio produto intermediário, uma vez que elas dependem da natureza do aparelho usado, dos locais dos dispositivos de medição de temperatura e das identidades das substâncias ou objetos cujas temperaturas estão sendo medidas.[0081] The temperatures at which stretching takes place can vary widely. Stretching can be carried out at approximately room temperature, but elevated temperatures are usually used. The intermediate product can be heated by any of a wide variety of techniques before, during and/or after stretching. Examples of these techniques include radiative heating such as that provided by electrically or gas heated infrared heaters, convective heating such as that provided by recirculation of hot air, and conductive heating such as that provided by contact with heated cylinders. The temperatures that are measured for temperature control purposes may vary depending on the device used and personal preference. For example, temperature measuring devices can be placed to determine the surface temperatures of the infrared heaters, the interior temperatures of the infrared heaters, the air temperatures of points between the infrared heaters and the intermediate product, the temperatures of circulating hot air at points inside the apparatus, the temperature of the hot air entering or leaving the apparatus, the surface temperatures of the cylinders used in the stretching process, the temperature of the heat transfer fluid entering or leaving such cylinders, or the surface temperatures of the film. In general, the temperature or temperatures are controlled such that the intermediate product is stretched uniformly so that variations, if any, in the film thickness of the stretched microporous material are within acceptable limits and so that the amount of microporous material stretched outside those limits is acceptably low. It will be obvious that temperatures used for control purposes may or may not be close to those of the intermediate product itself, since they depend on the nature of the apparatus used, the locations of temperature measuring devices, and the identities of the substances or objects whose temperatures are being measured.

[0082] Em vista das localizações dos dispositivos de aquecimento e das velocidades de linha usualmente empregadas durante o estiramento, gradientes de temperaturas variáveis podem ou não estar presentes através da espessura do produto intermediário. Além disso, devido a essas velocidades de linha, é impraticável medir estes gradientes de temperatura. A presença de gradientes de temperaturas variáveis, quando ocorrem, torna não razoável a referência a uma temperatura de película singular. Consequentemente, as temperaturas de superfícies de películas, que podem ser medidas, são melhor utilizadas para caracterizar a condição térmica do produto intermediário.[0082] In view of the locations of the heating devices and the line speeds usually employed during stretching, varying temperature gradients may or may not be present across the thickness of the intermediate product. Furthermore, due to these line speeds, it is impractical to measure these temperature gradients. The presence of variable temperature gradients, when they occur, makes reference to a singular film temperature unreasonable. Consequently, film surface temperatures, which can be measured, are best used to characterize the thermal condition of the intermediate product.

[0083] Estes são normalmente iguais em toda a largura do produto intermediário durante o estiramento, embora possam ser intencionalmente variados, como por exemplo, para compensar o produto intermediário que tem uma seção transversal em forma de cunha ao longo da folha. As temperaturas da superfície da película ao longo do comprimento podem ser aproximadamente as mesmas ou podem ser diferentes durante o estiramento.[0083] These are normally equal across the entire width of the intermediate product during stretching, although they may be intentionally varied, such as to compensate for the intermediate product having a wedge-shaped cross section across the sheet. Film surface temperatures along the length may be approximately the same or may be different during stretching.

[0084] As temperaturas da superfície da película em que ocorre o estiramento podem variar amplamente, mas, em geral, elas são tais que o produto intermediário seja estirado aproximadamente de modo uniforme, tal como explicado acima. Na maioria dos casos, as temperaturas da superfície da película durante o estiramento estão na faixa de cerca de 20 °C a cerca de 220 °C. Frequentemente, tais temperaturas estão na faixa de cerca de 50 °C a cerca de 200 °C. Prefere-se uma faixa de cerca de 75 °C a cerca de 180 °C.[0084] The surface temperatures of the film at which stretching occurs can vary widely, but, in general, they are such that the intermediate product is stretched approximately uniformly, as explained above. In most cases, film surface temperatures during stretching are in the range of about 20°C to about 220°C. Often such temperatures are in the range of about 50°C to about 200°C. A range of about 75°C to about 180°C is preferred.

[0085] O estiramento pode ser realizado em uma única etapa ou em várias etapas, conforme desejado. Por exemplo, quando o produto intermediário for estirado numa única direção (estiramento uniaxial), o estiramento pode ser realizado numa única etapa de estiramento ou numa sequência de etapas de estiramento até se atingir a razão de estiramento final desejada. Semelhantemente, quando o produto intermediário for estirado em duas direções (estiramento biaxial), o estiramento pode ser executado por uma única etapa de estiramento biaxial ou por uma sequência de etapas de estiramento biaxial até se atingir a razão de estiramento final desejada. O estiramento biaxial também pode ser realizado por uma sequência de uma ou mais etapas de estiramento uniaxial em uma direção e uma ou mais etapas de estiramento uniaxial em outra direção. Etapas de estiramento biaxial onde o produto intermediário é estirado simultaneamente em duas direções e etapas de estiramento uniaxial podem ser executadas em sequência em qualquer ordem. O estiramento em mais de duas direções está dentro dos limites de contemplação. Pode-se observar que as várias permutações de etapas são bastante numerosas. Outras etapas, tais como resfriamento, aquecimento, sinterização, recozimento, bobinagem, desenrolamento e similares, podem ser opcionalmente incluídas no processo global conforme desejado.[0085] Stretching can be carried out in a single step or in several steps, as desired. For example, when the intermediate product is stretched in a single direction (uniaxial stretching), the stretching may be carried out in a single stretching step or in a sequence of stretching steps until the desired final stretch ratio is achieved. Similarly, when the intermediate product is stretched in two directions (biaxial stretching), the stretching can be carried out by a single biaxial stretching step or by a sequence of biaxial stretching steps until the desired final stretch ratio is reached. Biaxial stretching can also be performed by a sequence of one or more uniaxial stretching steps in one direction and one or more uniaxial stretching steps in another direction. Biaxial stretching steps where the intermediate product is stretched simultaneously in two directions and uniaxial stretching steps can be performed sequentially in any order. Stretching in more than two directions is within the limits of contemplation. It can be seen that the various permutations of steps are quite numerous. Other steps, such as cooling, heating, sintering, annealing, winding, unwinding and the like, can optionally be included in the overall process as desired.

[0086] Vários tipos de aparelhos de estiramento são bem conhecidos e podem ser usados para executar o estiramento do produto intermediário. O estiramento uniaxial é usualmente realizado por estiramento entre dois cilindros, sendo que o segundo cilindro ou cilindro a jusante gira numa velocidade periférica maior que a do primeiro cilindro ou cilindro a montante. O estiramento uniaxial também pode ser executado por estiramento simultâneo em duas direções diferentes numa râmula. No entanto, mais comumente, o estiramento biaxial é executado estirando uniaxialmente entre dois cilindros girando diferentemente tal como descrito acima, seguido ou por estiramento uniaxial numa direção diferente usando uma râmula ou por estiramento biaxial usando uma râmula. O tipo mais comum de estiramento biaxial é onde as duas direções de estiramento são aproximadamente em ângulo reto entre elas. Na maioria dos casos onde a folha contínua está sendo estirada, uma direção de estiramento é pelo menos aproximadamente paralela ao eixo longo da folha (direção de máquina) e a outra direção de estiramento é pelo menos aproximadamente perpendicular à direção de máquina e está no plano da folha (direção transversal).[0086] Various types of stretching apparatus are well known and can be used to perform stretching of the intermediate product. Uniaxial stretching is usually carried out by stretching between two cylinders, with the second cylinder or downstream cylinder rotating at a peripheral speed greater than that of the first cylinder or upstream cylinder. Uniaxial stretching can also be performed by simultaneously stretching in two different directions in a ramula. However, more commonly, biaxial stretching is performed by uniaxial stretching between two differently rotating cylinders as described above, followed by either uniaxial stretching in a different direction using a tumbler or by biaxial stretching using a tumbler. The most common type of biaxial stretching is where the two stretching directions are approximately at right angles to each other. In most cases where the web is being stretched, one direction of stretching is at least approximately parallel to the long axis of the sheet (machine direction) and the other direction of stretching is at least approximately perpendicular to the machine direction and is in the plane of the sheet (transverse direction).

[0087] O estiramento de folhas antes ou após a extração do plastificante de processamento permite tamanhos de poros maiores que em materiais microporosos convencionalmente processados, tornando assim o material microporoso particularmente apropriado para uso nas membranas de microfiltração da presente invenção. Acredita-se também que o estiramento das folhas antes da extração do plastificante de processamento minimiza a retração térmica após processamento.[0087] Stretching sheets before or after extraction of the processing plasticizer allows for larger pore sizes than in conventionally processed microporous materials, thus making the microporous material particularly suitable for use in the microfiltration membranes of the present invention. It is also believed that stretching the sheets before extracting the processing plasticizer minimizes thermal shrinkage after processing.

[0088] O produto passa por uma primeira zona de extração onde o plastificante de processamento é substancialmente removido por extração com um líquido orgânico que é um bom solvente para o plastificante de processamento, um mau solvente para o polímero orgânico, e mais volátil que o plastificante de processamento. Usualmente, mas não necessariamente, tanto o plastificante de processamento como o líquido de extração orgânico são substancialmente imiscíveis com água. Depois, o produto passa por uma segunda zona de extração onde o líquido de extração orgânico residual é substancialmente removido por vapor e/ou água. Depois, o produto passa através de um secador de ar forçado para remoção substancial de água residual e do líquido de extração orgânico residual restante. Do secador, o material microporoso pode passar por um cilindro tensor, quando está na forma de uma folha.[0088] The product passes through a first extraction zone where the processing plasticizer is substantially removed by extraction with an organic liquid that is a good solvent for the processing plasticizer, a poor solvent for the organic polymer, and more volatile than the processing plasticizer. Usually, but not necessarily, both the processing plasticizer and the organic extraction liquid are substantially immiscible with water. The product then passes through a second extraction zone where the residual organic extraction liquid is substantially removed by steam and/or water. The product then passes through a forced air dryer to substantially remove residual water and remaining organic extraction liquid. From the dryer, the microporous material can pass through a tension cylinder, when it is in the form of a sheet.

[0089] O plastificante de processamento tem pouco efeito solvatante sobre o polímero orgânico termoplástico a 60 °C, apenas um efeito solvatante moderado em temperaturas elevadas da ordem de cerca de 100 °C, e um efeito solvatante significativo em temperaturas elevadas da ordem de cerca de 200 °C. Ele é um líquido em temperatura ambiente e usualmente é um óleo de processamento tal como óleo parafínico, óleo naftênico ou óleo aromático. Óleos de processamento apropriados incluem aqueles que satisfazem as exigências de ASTM D 2226-82, Tipos 103 e 104. Aqueles óleos que têm um ponto de fluidez menor que 22 °C, ou menor que 10 °C, de acordo com ASTM D 97-66 (reaprovado em 1978) são usados com maior frequência. Exemplos de óleos apropriados incluem os óleos Shellfex® 412 e Shellfex® 371 (Shell Oil Co.) óleos refinados solventes e hidrotratados derivados de naftênicos bruto. Espera-se que outros materiais, incluindo os plastificantes de éster ftalato tais como ftalato de dibutila, ftalato de bis(2-etil-hexila), ftalato de diisodecila, ftalato de diciclo-hexila, ftalato de butil benzila e ftalato de ditridecila funcionarão satisfatoriamente como plastificantes de processamento.[0089] The processing plasticizer has little solvating effect on the thermoplastic organic polymer at 60 ° C, only a moderate solvating effect at elevated temperatures of the order of about 100 ° C, and a significant solvating effect at elevated temperatures of the order of about of 200°C. It is a liquid at room temperature and is usually a processing oil such as paraffinic oil, naphthenic oil or aromatic oil. Suitable processing oils include those that meet the requirements of ASTM D 2226-82, Types 103 and 104. Those oils that have a pour point less than 22°C, or less than 10°C, in accordance with ASTM D 97- 66 (reapproved in 1978) are used more frequently. Examples of suitable oils include Shellfex® 412 and Shellfex® 371 (Shell Oil Co.) solvent refined and hydrotreated oils derived from crude naphthenics. It is expected that other materials, including phthalate ester plasticizers such as dibutyl phthalate, bis(2-ethylhexyl phthalate), diisodecyl phthalate, dicyclohexyl phthalate, butyl benzyl phthalate and ditridecyl phthalate will function satisfactorily. as processing plasticizers.

[0090] Há muitos líquidos de extração orgânicos que podem ser usados. Exemplos de líquidos de extração orgânicos apropriados incluem 1,1,2-tricloroetileno, percloroetileno, 1,2-dicloroetano, 1,1,1-tricloroetano, 1,1,2-tricloroetano, cloreto de metileno, clorofórmio, álcool isopropílico, éter dietílico e acetona.[0090] There are many organic extraction liquids that can be used. Examples of suitable organic extraction liquids include 1,1,2-trichloroethylene, perchloroethylene, 1,2-dichloroethane, 1,1,1-trichloroethane, 1,1,2-trichloroethane, methylene chloride, chloroform, isopropyl alcohol, ether diethyl and acetone.

[0091] No processo descrito acima para produzir substrato de material microporoso, extrusão e calandragem são facilitadas quando a carga carrega muito do plastificante de processamento. A capacidade das partículas de carga de absorver e manter o plastificante de processamento é uma função da área superficial da carga. Portanto, a carga tem, tipicamente, uma área superficial elevada, conforme discutido acima. Na medida em que é desejável reter essencialmente a carga no substrato de material microporoso, a carga deve ser substancialmente insolúvel no plastificante de processamento e substancialmente insolúvel no líquido de extração orgânico quando o substrato de material microporoso é produzido pelo processo acima.[0091] In the process described above for producing microporous material substrate, extrusion and calendering are facilitated when the load carries a lot of the processing plasticizer. The ability of the filler particles to absorb and hold the processing plasticizer is a function of the surface area of the filler. Therefore, the filler typically has a high surface area, as discussed above. To the extent that it is desirable to essentially retain the filler in the microporous material substrate, the filler must be substantially insoluble in the processing plasticizer and substantially insoluble in the organic extraction liquid when the microporous material substrate is produced by the above process.

[0092] O teor de plastificante de processamento residual é usualmente menor que 15 por cento em peso do material microporoso resultante e este pode ser reduzido ainda mais para níveis, tais como menores que 5 por cento em peso, por extrações adicionais usando o mesmo líquido de extração orgânico ou líquidos de extração orgânicos diferentes.[0092] The residual processing plasticizer content is usually less than 15 weight percent of the resulting microporous material and this can be further reduced to levels, such as less than 5 weight percent, by additional extractions using the same liquid of organic extraction or different organic extraction liquids.

[0093] Os materiais microporosos resultante podem ser ainda processados dependendo da aplicação desejada. Por exemplo, um revestimento hidrofílico ou hidrofóbico pode ser aplicado na superfície do material microporoso para ajustar a energia superficial do material. Igualmente, pode-se aderir o material microporoso numa camada-suporte tal como uma camada de fibra de vidro para prover integridade estrutural adicional, dependendo do uso final particular. O estiramento opcional adicional da folha contínua em pelo menos uma direção de estiramento, também pode ser feito durante ou imediatamente após qualquer uma das etapas após extrusão na etapa (II). Na produção de uma membrana de microfiltração, tipicamente, a etapa de estiramento ocorre após a extração do plastificante.[0093] The resulting microporous materials can be further processed depending on the desired application. For example, a hydrophilic or hydrophobic coating can be applied to the surface of the microporous material to adjust the surface energy of the material. Likewise, the microporous material can be adhered to a support layer such as a fiberglass layer to provide additional structural integrity, depending on the particular end use. Additional optional stretching of the web in at least one stretching direction may also be done during or immediately after any of the steps following extrusion in step (II). In the production of a microfiltration membrane, typically, the stretching step occurs after extracting the plasticizer.

[0094] Os materiais microporosos preparados conforme se descreveu acima são apropriados para uso como membranas nos processos da presente invenção, e são capazes de remover particulados de um fluxo de fluido variando em tamanho de 0,05 a 1,5 micra. As membranas servem também para remover contaminantes moleculares de um fluxo de fluido por adsorção e/ou por rejeição física devida ao tamanho molecular, permitindo a separação de um fluxo de resíduos contendo hidrocarbonetos em um retentado contendo hidrocarbonetos e em um permeado aquoso.[0094] Microporous materials prepared as described above are suitable for use as membranes in the processes of the present invention, and are capable of removing particulates from a fluid flow ranging in size from 0.05 to 1.5 microns. Membranes also serve to remove molecular contaminants from a fluid stream by adsorption and/or physical rejection due to molecular size, allowing separation of a hydrocarbon-containing waste stream into a hydrocarbon-containing retentate and an aqueous permeate.

[0095] As membranas podem estar na folha ou alojadas (isto é, como um componente) num conjunto filtrante. Pode-se usar qualquer conjunto filtrante apropriado conhecido na técnica com a membrana descrita acima usada como o meio de separação.A membrana alojada dentro do conjunto filtrante pode estar em qualquer configuração prática; tipicamente, ela está configurada para maximizar o contato da área superficial com o fluido que estiver sendo tratado, tal como dobrando. Exemplos não limitativos de conjuntos filtrantes apropriados incluem filtros de contracorrente em espiral descritos na patente U.S. n° 8.454.829, Figuras 1-8 e coluna 4, linha 49 até coluna 8, linha 47 da referência que aqui se incorporam por referência. O método da presente invenção compreende contatar um fluxo de resíduos contendo hidrocarbonetos com a membrana, tipicamente passando o fluxo através da membrana, para formar um retentado contendo hidrocarbonetos. O retentado tem uma concentração maior de hidrocarbonetos que a do fluxo de resíduos contendo hidrocarbonetos que está sendo tratada. Forma-se também um permeado aquoso que está substancialmente livre de hidrocarbonetos. Quando aqui usado com respeito ao permeado aquoso produzido pelo método da presente invenção, “substancialmente livre de hidrocarbonetos” significa que o permeado aquoso contém menos que 50 partes por milhão (ppm) de hidrocarbonetos, por exemplo, menos que 45 ppm, ou menos que 40 ppm, ou menos que 30 ppm, ou menos que 25 ppm, ou menos que 20 ppm de hidrocarbonetos. O permeado aquoso produzido pelo método da presente invenção está suficientemente purificado de hidrocarbonetos dissolvidos ou emulsionados,[0095] The membranes can be in the sheet or housed (that is, as a component) in a filter assembly. Any suitable filter assembly known in the art may be used with the membrane described above used as the separation means. The membrane housed within the filter assembly may be in any practical configuration; Typically, it is configured to maximize surface area contact with the fluid being treated, such as bending. Non-limiting examples of suitable filter assemblies include spiral countercurrent filters described in U.S. Patent No. 8,454,829, Figures 1-8 and column 4, line 49 through column 8, line 47 of the reference which are incorporated herein by reference. The method of the present invention comprises contacting a hydrocarbon-containing waste stream with the membrane, typically passing the stream through the membrane, to form a hydrocarbon-containing retentate. The retentate has a higher concentration of hydrocarbons than the hydrocarbon-containing waste stream being treated. An aqueous permeate is also formed which is substantially free of hydrocarbons. When used herein with respect to the aqueous permeate produced by the method of the present invention, "substantially hydrocarbon-free" means that the aqueous permeate contains less than 50 parts per million (ppm) hydrocarbons, e.g., less than 45 ppm, or less than 40 ppm, or less than 30 ppm, or less than 25 ppm, or less than 20 ppm of hydrocarbons. The aqueous permeate produced by the method of the present invention is sufficiently purified from dissolved or emulsified hydrocarbons,

[0096] O fluxo de resíduos contendo hidrocarbonetos pode passar através de várias tais membranas em série; entretanto, um único passe é suficiente para produzir as purezas notadas acima, tornando assim o processo da presente invenção superior aos processos de separação convencionais que usam filtros e membranas convencionais.[0096] The hydrocarbon-containing waste stream can pass through several such membranes in series; however, a single pass is sufficient to produce the purities noted above, thus making the process of the present invention superior to conventional separation processes using conventional filters and membranes.

[0097] Os fluxos de resíduos contendo hidrocarbonetos a serem tratados pelo processo da presente invenção contêm fase de hidrocarbonetos e fase aquosa. Exemplos incluem efluente de poço de petróleo bruto (tanto efluentes de produção de petróleo no continente como em alto-mar) tais como efluentes de fraturação hidráulica e efluentes de perfuração de poços de petróleo convencionais. Outros efluente de poços de petróleo bruto tais como fluxos de águas residuais de produção de petróleo incluindo lamas de perfuração de petróleo e gás, aditivos de perfuração, polímeros de poliacrilamida e outros aditivos de poços a base de hidrocarbonetos e salmouras de produção de petróleo também são emulsões fluidas apropriadas. O método da invenção pode ser usado para tratar fluxos de resíduos contendo hidrocarbonetos compreendendo qualquer porcentagem em peso de hidrocarbonetos e/ou água. Por exemplo, o processo da invenção pode ser usado para tratar fluxo de resíduos compreendendo hidrocarbonetos e água, com os hidrocarbonetos compreendendo pelo menos 0,1 por cento em peso do fluxo de resíduos, por exemplo, pelo menos 0,2 por cento em peso, ou pelo menos 0,5 por cento em peso, por exemplo, pelo menos 1 por cento em peso, por exemplo, pelo menos 2 por cento em peso, por exemplo, pelo menos 5 por cento em peso. Por exemplo, o processo da invenção pode ser usado para tratar fluxos de resíduos contendo hidrocarbonetos compreendendo mais que 0 até 2 por cento em peso de hidrocarbonetos e pelo menos 98 por cento em peso de água. Por exemplo, o método da presente invenção pode ser usado no tratamento de um fluxo de resíduos contendo hidrocarbonetos compreendendo de 0,1 a 2,0 por cento de hidrocarbonetos, tal como de 0,1 a 1,5 por cento de hidrocarbonetos, ou de 0,1 a 1,0 por cento de hidrocarbonetos, ou de 0,2 a 0,75 por cento de hidrocarbonetos.[0097] The waste streams containing hydrocarbons to be treated by the process of the present invention contain a hydrocarbon phase and an aqueous phase. Examples include crude oil well effluent (both inland and offshore oil production effluents) such as hydraulic fracturing effluents and conventional oil well drilling effluents. Other crude oil well effluents such as petroleum production wastewater streams including oil and gas drilling muds, drilling additives, polyacrylamide polymers and other hydrocarbon-based well additives and petroleum production brines are also appropriate fluid emulsions. The method of the invention can be used to treat hydrocarbon-containing waste streams comprising any weight percentage of hydrocarbons and/or water. For example, the process of the invention can be used to treat waste streams comprising hydrocarbons and water, with the hydrocarbons comprising at least 0.1 weight percent of the waste stream, e.g., at least 0.2 weight percent. , or at least 0.5 weight percent, for example, at least 1 weight percent, for example, at least 2 weight percent, for example, at least 5 weight percent. For example, the process of the invention can be used to treat hydrocarbon-containing waste streams comprising more than 0 to 2 weight percent hydrocarbons and at least 98 weight percent water. For example, the method of the present invention can be used in treating a hydrocarbon-containing waste stream comprising from 0.1 to 2.0 percent hydrocarbons, such as from 0.1 to 1.5 percent hydrocarbons, or from 0.1 to 1.0 percent hydrocarbons, or from 0.2 to 0.75 percent hydrocarbons.

[0098] Para os fins da presente invenção, as taxas de fluxo podem ser expressas em galões/(pé2 x psi x dia) (GFD/psi). O fluxo de resíduos contendo hidrocarbonetos fluido a ser tratado passa, usualmente, através da membrana numa taxa de fluxo de 125 a 50000 (l/m2/h)/kPa (0,05 a 20 GFD/psi). Novamente, o fluxo de resíduos a ser tratado passa através de várias membranas em série, mas por causa da alta eficácia das membranas usadas no método da presente invenção, tipicamente, um único passe é suficiente para atingir purezas de permeado aquoso que estão em conformidade com os padrões da indústria, descritos quantitativamente acima. Além disso, em determinadas incorporações, o fluxo de resíduos contendo hidrocarbonetos não sofre quaisquer processos de separação tal como sedimentação em um ou mais tanques em série, destilação ou centrifugação antes de passar através da membrana. Não necessários processos de separação preliminares.[0098] For the purposes of the present invention, flow rates can be expressed in gallons/(ft2 x psi x day) (GFD/psi). The hydrocarbon-containing waste stream fluid to be treated usually passes through the membrane at a flow rate of 125 to 50000 (l/m2/h)/kPa (0.05 to 20 GFD/psi). Again, the waste stream to be treated passes through several membranes in series, but because of the high efficiency of the membranes used in the method of the present invention, typically a single pass is sufficient to achieve aqueous permeate purities that are in accordance with industry standards, described quantitatively above. Furthermore, in certain embodiments, the hydrocarbon-containing waste stream does not undergo any separation processes such as sedimentation in one or more tanks in series, distillation or centrifugation before passing through the membrane. No preliminary separation processes required.

[0099] No método da presente invenção, o fluxo de resíduos contendo hidrocarbonetos a ser tratado é contatado com a membrana descrita acima. A fase aquosa do fluxo de resíduos passa através da membrana formando um permeado aquoso. A fase de hidrocarbonetos não passa através da membrana e forma um retentado contendo hidrocarbonetos. O retentado contendo hidrocarbonetos pode ser recirculado através da membrana pelo menos uma vez, que por si só para purificação adicional ou por mistura com alimentação adicional de fluxo de resíduos contendo hidrocarbonetos não tratado.[0099] In the method of the present invention, the hydrocarbon-containing waste stream to be treated is contacted with the membrane described above. The aqueous phase of the waste stream passes through the membrane forming an aqueous permeate. The hydrocarbon phase does not pass through the membrane and forms a retentate containing hydrocarbons. The hydrocarbon-containing retentate may be recirculated through the membrane at least once, either by itself for further purification or by mixing with additional feed of untreated hydrocarbon-containing waste stream.

[0100] Pode-se usar uma pluralidade de membranas configuradas em conjuntos filtrantes paralelos no método da presente invenção para atingir uma taxa de fluxo desejada, tal como uma taxa de fluxo de pelo menos 473,12 litros (125 galão/min). Observou-se que ocorre incrustação mínima da membrana durante a operação quando usada para tratar efluentes de poços de petróleo, em contraste com tecnologias convencionais de separação usadas para efluente de poços de petróleo. As membranas usadas no processo da presente invenção são significativamente mais resistentes à incrustação que sistemas convencionais de separação. Portanto, em determinadas incorporações da presente invenção, a taxa de fluxo do fluxo de resíduos contendo hidrocarbonetos durante o processo é de pelo menos 473,12 litros (125 galões/min) durante pelo menos 168 horas de tempo de serviço da membrana de microfiltração.[0100] A plurality of membranes configured in parallel filter assemblies may be used in the method of the present invention to achieve a desired flow rate, such as a flow rate of at least 473.12 liters (125 gallons/min). Minimal membrane fouling has been observed to occur during operation when used to treat oil well effluent, in contrast to conventional separation technologies used for oil well effluent. The membranes used in the process of the present invention are significantly more resistant to fouling than conventional separation systems. Therefore, in certain embodiments of the present invention, the flow rate of the hydrocarbon-containing waste stream during the process is at least 473.12 liters (125 gallons/min) during at least 168 hours of service time of the microfiltration membrane.

[0101] É particularmente digno de nota que a membrana pode demonstrar uma taxa de retenção de hidrocarbonetos, e o retentado e permeado aquoso produzidos pelo método da presente invenção têm uma pureza que, de modo geral, independem (I) da taxa de fluxo da fase aquosa que passa através da membrana e (II) do tamanho de poro da membrana. Embora não pretendendo estar limitado pela teoria, acredita- se que as interações superficiais entre as várias fases do fluxo de resíduos fluido e os respectivos componentes hidrofílicos e hidrofóbicos da membrana contribuem para a taxa de retenção de hidrocarbonetos da membrana e as purezas do permeado aquoso produzido pelo método da presente invenção. A presente invenção está mais particularmente descrita nos exemplos seguintes que têm apenas a intenção de serem ilustrativos, uma vez que numerosas modificações e variações serão evidentes para os peritos na técnica.[0101] It is particularly noteworthy that the membrane can demonstrate a hydrocarbon retention rate, and the aqueous retentate and permeate produced by the method of the present invention have a purity that is generally independent (I) of the flow rate of the aqueous phase that passes through the membrane and (II) the pore size of the membrane. While not intending to be bound by theory, it is believed that surface interactions between the various phases of the fluid waste stream and the respective hydrophilic and hydrophobic components of the membrane contribute to the rate of hydrocarbon retention of the membrane and the purities of the aqueous permeate produced. by the method of the present invention. The present invention is more particularly described in the following examples which are intended to be illustrative only, as numerous modifications and variations will be apparent to those skilled in the art.

ExemplosExamples Parte I: Preparação de materiais microporosos em folhas estiradasPart I: Preparation of microporous materials in stretched sheets

[0102] As membranas microporosas usadas nos exemplos seguintes foram preparadas em duas etapas. Primeiramente, as membranas foram preparadas de acordo com os procedimentos descritos anteriormente. Preparou-se a Membrana Microporosa A de acordo com o Exemplo 2 de US 2014/0069862. Preparou-se a Membrana Microporosa B de acordo com o Exemplo 3 de US 2014/0069862. Preparou-se a Membrana Microporosa C de acordo com o procedimento do Exemplo 3 de US 2014/0069862, usando 1000 partes de sílica e 1330 partes de TUFFLO® 6056 (obtenível comercialmente de PPC Lubricants).[0102] The microporous membranes used in the following examples were prepared in two steps. First, the membranes were prepared according to the procedures described previously. Microporous Membrane A was prepared according to Example 2 of US 2014/0069862. Microporous Membrane B was prepared according to Example 3 of US 2014/0069862. Microporous Membrane C was prepared according to the procedure of Example 3 of US 2014/0069862, using 1000 parts of silica and 1330 parts of TUFFLO® 6056 (commercially obtainable from PPC Lubricants).

[0103] As membranas descritas acima foram então estiradas para produzir membranas com as propriedades e tamanhos de poros desejados. O estiramento foi executado por Parkinson Technologies, Inc., usando o sistema de processamento de plástico de orientação biaxial de Marshall e Williams. O estiramento orientado na direção de máquina (MDO) dos materiais, onde indicado, foi executado aquecendo o material de membrana especificado e estirando-o na direção de máquina por uma série de cilindros mantidos nas temperaturas listadas na Tabela 1.[0103] The membranes described above were then stretched to produce membranes with the desired properties and pore sizes. Stretching was performed by Parkinson Technologies, Inc., using the Marshall and Williams biaxial orientation plastic processing system. Machine direction oriented stretching (MDO) of materials, where indicated, was performed by heating the specified membrane material and stretching it in the machine direction through a series of cylinders maintained at the temperatures listed in Table 1.

[0104] Após estiramento MDO e onde indicado, executou-se o estiramento com orientação na direção transversal (TDO) aquecendo as folhas resultante de acordo com as condições de temperatura listadas na Tabela 1, e estirando na direção transversal (ou cruzada) numa estrutura tensora, consistindo de dois trilhos de corrente horizontais, nos quais os conjuntos se clipe e corrente mantinham o material no devido lugar.Tabela 1. Preparação de membrana microporosa estirada [0104] After MDO stretching and where indicated, stretching was carried out with orientation in the transverse direction (TDO) by heating the resulting sheets according to the temperature conditions listed in Table 1, and stretching in the transverse (or crossed) direction in a structure tensioner, consisting of two horizontal chain rails, in which the clip and chain assemblies held the material in place. Table 1. Preparation of stretched microporous membrane

Exemplos comparativos de membranas:Comparative examples of membranes:

[0105] CE-5 foi a membrana estirada preparada na Tabela 1 acima.[0105] CE-5 was the stretched membrane prepared in Table 1 above.

[0106] CE-6 foi a membrana ULTRAFILIC® GE-Osmonics, uma membrana de poliacrilonitrila tratada vendida comercialmente por Sterlitech Corporation para separação de petróleo/água.[0106] CE-6 was the ULTRAFILIC® GE-Osmonics membrane, a treated polyacrylonitrile membrane sold commercially by Sterlitech Corporation for oil/water separation.

[0107] CE-7 foi HFM® 180, uma membrana de ultrafiltração de poli(difluoreto de vinilideno), obtenível comercialmente de Sterlitech Corporation.[0107] CE-7 was HFM® 180, a poly(vinylidene difluoride) ultrafiltration membrane, commercially obtainable from Sterlitech Corporation.

Parte II: Materiais de membranas e propriedades físicasPart II: Membrane materials and physical properties

[0108] As propriedades físicas dos materiais de membranas mencionados nos exemplos e exemplos comparativos estão resumidas na Tabela 2.Tabela 2. Propriedades físicas de materiais de membranas1Determinou-se a espessura usando calibrador de espessura EG- 225 de Ono Sokki. A espessura informada é uma média de 9 medições. 2Mediu-se a porosidade com um densímetro Gurley, modelo 4340, fabricado por GPI Gurley Precision Instruments de Troy, Nova Iorque de acordo com instruções operacionais. 3Seguiu-se ASTM F316-03, usando um porosímetro 3G fabricado por Quantachrome Instruments. Usou-se fluido de umedecimento POROFEL®, obtenível de Quantachrome Instruments, para umedecer a membrana antes do teste.4Tal como informado na literatura do produto.[0108] The physical properties of the membrane materials mentioned in the examples and comparative examples are summarized in Table 2. Table 2. Physical properties of membrane materials 1The thickness was determined using Ono Sokki's EG-225 thickness gauge. The reported thickness is an average of 9 measurements. 2Porosity was measured with a Gurley densimeter, model 4340, manufactured by GPI Gurley Precision Instruments of Troy, New York in accordance with operating instructions. 3ASTM F316-03 followed, using a 3G porosimeter manufactured by Quantachrome Instruments. POROFEL® Wetting Fluid, available from Quantachrome Instruments, was used to moisten the membrane prior to testing.4As stated in the product literature.

Parte III: Teste de separação de fluxo cruzado de petróleo/águaPart III: Oil/Water Crossflow Separation Test

[0109] Executou-se o teste de fluxo de água usando um aparelho de célula de teste de fluxo cruzado, modelo CF-042 obtenível de Sterlitech Corporation, WA, tal como descrito nos exemplos abaixo. Executou-se o teste em preparações de petróleo bruto/água com 0,125%, 0,25%, 0,5% e 0,75% em peso de teor de petróleo bruto. Os resultados de teste de fluxo cruzado de petróleo bruto em água para cada concentração de petróleo estão apresentados, respectivamente, nas Tabelas 4, 5, 6, 7 e 8.[0109] The water flow test was performed using a cross flow test cell apparatus, model CF-042 obtainable from Sterlitech Corporation, WA, as described in the examples below. The test was performed on crude oil/water preparations with 0.125%, 0.25%, 0.5% and 0.75% by weight crude oil content. The cross-flow test results of crude oil in water for each oil concentration are presented, respectively, in Tables 4, 5, 6, 7 and 8.

Parte IIIA: Preparações aquosas de petróleo bruto modelosPart IIIA: Aqueous Preparations of Model Crude Oil

[0110] Para cada concentração de petróleo, carregou-se 30,28 litros (8 galões) de água deionizada no tanque de alimentação e se agitou com uma lâmina de 12,7 cm (5 polegadas) acionada por uma pressão de ar comprimido de 206,84 kPa (30 psi). Quantidades designadas dos sais listados na Tabela 3 abaixo foram lentamente adicionadas ao tanque de alimentação. A água e os sais foram misturados agitando constantemente durante 30 min até se formasse uma solução homogênea.Tabela 3. Composição de sal em preparações aquosas [0110] For each oil concentration, 30.28 liters (8 gallons) of deionized water was charged into the feed tank and stirred with a 12.7 cm (5 inch) blade driven by a compressed air pressure of 206.84 kPa (30 psi). Designated amounts of the salts listed in Table 3 below were slowly added to the feed tank. The water and salts were mixed by stirring constantly for 30 min until a homogeneous solution was formed. Table 3. Salt composition in aqueous preparations

[0111] Depois, quantidades designadas de petróleo bruto do Texas (“Texas Raw Crude Oil”, obtido de Texas Raw Crude, Midland, TX) foram adicionadas lentamente ao tanque de alimentação para atingir, respectivamente 0,125%, 0,25%,0,50% e 0,75% de teor de petróleo bruto. A preparação foi mantida por agitação contínua com um motor pneumático durante o teste de separação de fluxo cruzado descrito abaixo.[0111] Then, designated amounts of Texas Raw Crude Oil (“Texas Raw Crude Oil”, obtained from Texas Raw Crude, Midland, TX) were slowly added to the feed tank to reach, respectively 0.125%, 0.25%,0 .50% and 0.75% crude oil content. The preparation was maintained by continuous stirring with a pneumatic motor during the cross-flow separation test described below.

Parte IIIB: Teste de separação de fluxo cruzadoPart IIIB: Crossflow Separation Test

[0112] Executou-se o teste de fluxo cruzado nas membranas microporosas com as quatro concentrações de preparação de petróleo bruto/água descritas acima. Para cada teste, a área efetiva da membrana foi de 42 cm2. O aparelho continha 4 células em linhas de teste paralelas. Cada célula foi equipada com uma válvula para abrir e fechar o fluxo de alimentação e regular a taxa de fluxo, que foi ajustada para 5,67 litros/min (1,5 GPM (galão por minuto)) em todos os testes. Manômetros foram localizados na entrada e na saída do aparelho. Manteve-se a pressão em pressão transmembrana (TMP) de 103,43 kPa (15 psi). O aparelho de teste foi equipado com um controlador de temperatura para manter a temperatura de (25 ± 2)°C e os resultados foram informados como galões/(pé2 x psi x dia), isto é, 24 horas (GFD/psi). Coletou-se a amostra de permeado após 30 min de teste. O teor de petróleo no permeado foi medido seguindo o método EPA 413.2. A taxa de retenção de petróleo (R) foi determinada usando a seguinte fórmula: R = 100*(Calimentação – Cpermeado)/Calimentaçãona qual Calimentação é a concentração de petróleo no fluxo de alimentação e Cpermeado é a concentração de petróleo no permeado. Os resultados para testes de separação de fluxo cruzado em cada concentração de petróleo bruto estão mostrados, respectivamente, nas Tabelas 4, 5, 7 e 8 a seguir.Tabela 4. Separação de fluxo cruzado de petróleo aquoso a 0,125%2Mediu-se a turbidez usando um turbidímetro de laboratório modelo 2100AN adquirido de Hach Company. Tabela 5. Separação de fluxo cruzado de petróleo aquoso a 0,25%Tabela 6. Separação de fluxo cruzado de petróleo aquoso a 0,50%Tabela 7. Separação de fluxo cruzado de petróleo aquoso a 0,75%5Permeado insuficiente coletado.[0112] The cross-flow test was performed on microporous membranes with the four crude oil/water preparation concentrations described above. For each test, the effective membrane area was 42 cm2. The apparatus contained 4 cells in parallel test lines. Each cell was equipped with a valve to open and close the feed flow and regulate the flow rate, which was set to 5.67 liters/min (1.5 GPM (gallon per minute)) in all tests. Pressure gauges were located at the inlet and outlet of the device. The pressure was maintained at transmembrane pressure (TMP) of 103.43 kPa (15 psi). The test apparatus was equipped with a temperature controller to maintain a temperature of (25 ± 2)°C and results were reported as gallons/(ft2 x psi x day), i.e., 24 hours (GFD/psi). The permeate sample was collected after 30 min of testing. The oil content in the permeate was measured following the EPA method 413.2. The oil retention rate (R) was determined using the following formula: R = 100*(Feed – Cpermeate)/Feed where Feed is the concentration of oil in the feed stream and Cpermeate is the concentration of oil in the permeate. The results for cross-flow separation tests at each crude oil concentration are shown, respectively, in Tables 4, 5, 7, and 8 below. Table 4. Cross-flow separation of 0.125% aqueous crude oil 2Turbidity was measured using a model 2100AN laboratory turbidimeter purchased from Hach Company. Table 5. Cross-flow separation of 0.25% aqueous petroleum Table 6. Cross-flow separation of 0.50% aqueous petroleum Table 7. Cross-flow separation of 0.75% aqueous petroleum 5Insufficient permeate collected.

Parte IV: Teste de separação de cartucho de petróleo/águaPart IV: Oil/Water Cartridge Separation Test

[0113] O teste de fluxo de água também foi executado usando cartuchos em espiral 8040 fabricados com uma membrana experimental e com uma membrana de poliacrilonitrila tal como descrito abaixo. Um cartucho 8040 foi fabricado com a membrana do Exemplo 1, compreendendo uma área ativa de membrana efetiva de 25,55 m2 (275 pé2), usando um espaçador de alimentação de diamante e envoltório de rede termoplástica. Este é apresentado como Exemplo 8. Para o Exemplo Comparativo CE-9, adquiriu-se um cartucho GE MW 8040C1066 de Lenntech BV. Este cartucho utiliza a membrana ULTRAFILIC demonstrada acima como CE-6. Executou-se o teste numa preparação de petróleo bruto/água partindo em 0,25% em peso de teor de petróleo bruto.[0113] The water flow test was also performed using 8040 spiral cartridges manufactured with an experimental membrane and a polyacrylonitrile membrane as described below. An 8040 cartridge was manufactured with the membrane of Example 1, comprising an effective membrane active area of 25.55 m2 (275 ft2), using a diamond feed spacer and thermoplastic mesh wrap. This is presented as Example 8. For Comparative Example CE-9, a GE MW 8040C1066 cartridge was purchased from Lenntech BV. This cartridge utilizes the ULTRAFILIC membrane demonstrated above as CE-6. The test was performed on a crude oil/water preparation starting at 0.25% by weight crude oil content.

Parte IVA: Preparação de fluxo de resíduos de petróleo em águaPart IVA: Preparation of petroleum waste stream in water

[0114] A preparação de petróleo aquoso para o teste de separação de cartucho foi preparada nas mesmas proporções descritas na Parte IIIA para obter 1.135 litros (300 galões) de solução e 0,25% em peso de teor de petróleo bruto. Manteve-se a preparação por agitação contínua com um motor pneumático durante o teste de separação de cartucho descrito abaixo.[0114] The aqueous petroleum preparation for the cartridge separation test was prepared in the same proportions described in Part IIIA to obtain 1,135 liters (300 gallons) of solution and 0.25% by weight crude oil content. The preparation was maintained by continuous stirring with a pneumatic motor during the cartridge separation test described below.

Parte IVB: Teste de separação de cartuchoPart IVB: Cartridge Separation Test

[0115] Realizou-se o teste de fluxo de água em membranas microporosas com o cartuxo experimental (Exemplo 8) e com o cartucho comparativo (CE-9) descritos acima. Controlou-se a entrada de fluxo de alimentação em 340,65-397,42 litros/min (90-105 galão/min), e a pressão transmembrana de cartucho (TMP) foi mantida entre 55,15 a 82,73 kPa (8-12 psi). Registrou-se a taxa de fluxo de permeado com o tempo e se informou como galão/min. O teste foi executado aproximadamente em 12 horas contínuas de cada vez, desligando durante a noite. Durante o teste, tanto a solução no permeado como a solução da saída de fluxo retornaram diretamente para o tanque de 1.135 litros (300 galões). Adicionou-se mais 340 g de petróleo no tanque a cada 8 horas de serviço. Os resultados para a taxa de permeado de cartucho e a concentração de petróleo no permeado estão mostrados nas Figuras 1 e 2.[0115] The water flow test on microporous membranes was carried out with the experimental cartridge (Example 8) and the comparative cartridge (CE-9) described above. The incoming feed flow was controlled at 340.65-397.42 liters/min (90-105 gallons/min), and the cartridge transmembrane pressure (TMP) was maintained between 55.15 to 82.73 kPa ( 8-12 psi). The permeate flow rate over time was recorded and reported as gallons/min. The test was run for approximately 12 continuous hours at a time, shutting down overnight. During the test, both the solution in the permeate and the solution from the flow outlet were returned directly to the 1,135 liter (300 gallon) tank. An additional 340 g of oil was added to the tank every 8 hours of operation. The results for the cartridge permeate rate and the oil concentration in the permeate are shown in Figures 1 and 2.

[0116] Os dados nas Tabelas 4 a 7 demonstram a capacidade das membranas microporosas da presente invenção para efetuar boa remoção de petróleo do permeado mantendo, ao mesmo tempo, boas taxas de fluxo comparadas com as membranas de poli(difluoreto de vinilideno) e de poliacrilonitrila obteníveis comercialmente. A robustez das membranas inventivas é demonstrada ainda em configurações de cartucho do tipo comercial na Fig. 1 e Fig. 2, onde o conjunto de cartucho de poliacrilonitrila comercial CE-9 mostra fluxo reduzido e eficácia diminuída na remoção de petróleo do permeado com o tempo quando se compara com o Exemplo 8, o cartucho configurado com a membrana do Exemplo 1.[0116] The data in Tables 4 to 7 demonstrate the ability of the microporous membranes of the present invention to effect good oil removal from the permeate while maintaining good flow rates compared to polyvinylidene difluoride and polyvinylidene difluoride membranes. commercially obtainable polyacrylonitrile. The robustness of the inventive membranes is further demonstrated in commercial-type cartridge configurations in Fig. 1 and Fig. 2, where the CE-9 commercial polyacrylonitrile cartridge assembly shows reduced flux and decreased effectiveness in removing oil from the permeate over time. when compared to Example 8, the cartridge configured with the membrane of Example 1.

[0117] Embora incorporações particulares desta invenção tenham sido descritas acima com fins ilustrativos, tornar-se- á evidente para os peritos na técnica que numerosas variações dos detalhes da presente invenção podem ser feitas sem se afastar da abrangência da invenção definida nas reivindicações anexas.[0117] Although particular embodiments of this invention have been described above for illustrative purposes, it will become apparent to those skilled in the art that numerous variations of the details of the present invention can be made without departing from the scope of the invention defined in the appended claims.

Claims (14)

1. Método para tratar um fluxo de resíduos contendo hidrocarbonetos, compreendendo mais que 0 até 2 por cento em peso de hidrocarbonetos para formar um permeado aquoso que contém menos do que 50 parte por milhão (ppm) de hidrocarbonetos e um retentado contendo hidrocarbonetos, o método caracterizado pelo fato de compreender passar o fluxo de resíduos contendo hidrocarbonetos através de uma membrana microporosa para produzir o permeado aquoso e o retentado contendo hidrocarbonetos, sendo que a membrana compreende uma matriz polimérica hidrofóbica e carga particulada finamente dividida hidrofílica distribuída por toda a dita matriz, sendo que a matriz polimérica tem poros com um diâmetro médio volumétrico de 0,3 mícron a 0,7 mícron, e sendo que pelo menos 50 por cento dos poros têm um diâmetro médio menor que 0,35 mícron.1. Method for treating a hydrocarbon-containing waste stream comprising greater than 0 to 2 weight percent hydrocarbons to form an aqueous permeate containing less than 50 parts per million (ppm) hydrocarbons and a hydrocarbon-containing retentate, the method characterized by the fact that it comprises passing the flow of hydrocarbon-containing waste through a microporous membrane to produce the aqueous permeate and the hydrocarbon-containing retentate, the membrane comprising a hydrophobic polymer matrix and hydrophilic finely divided particulate filler distributed throughout said matrix , wherein the polymer matrix has pores with a volumetric average diameter of 0.3 microns to 0.7 microns, and wherein at least 50 percent of the pores have an average diameter of less than 0.35 microns. 2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a membrana compreender pelo menos 35 em volume de uma rede de interconexão de poros se comunicando através da membrana.2. Method according to claim 1, characterized in that the membrane comprises at least 35 in volume of an interconnecting network of pores communicating through the membrane. 3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a membrana estar na forma de uma folha.3. Method according to claim 1, characterized in that the membrane is in the form of a sheet. 4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a matriz polimérica ter poros com um diâmetro médio volumétrico variando de 0,03 a 0,5 mícron.4. Method according to claim 1, characterized in that the polymeric matrix has pores with an average volumetric diameter ranging from 0.03 to 0.5 microns. 5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a carga particulada finamente dividida compreender um material de carga inorgânico selecionado do grupo consistindo de sílica, alumina, óxido de cálcio, óxido de zinco, óxido de magnésio, óxido de titânio, óxido de zircônio e misturas dos mesmos.5. Method according to claim 1, characterized in that the finely divided particulate filler comprises an inorganic filler material selected from the group consisting of silica, alumina, calcium oxide, zinc oxide, magnesium oxide, titanium oxide , zirconium oxide and mixtures thereof. 6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de a carga particulada finamente dividida compreender sílica.6. Method according to claim 5, characterized in that the finely divided particulate filler comprises silica. 7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de a carga particulada finamente dividida compreender sílica precipitada presente na matriz polimérica numa quantidade variando de 10 a 90 por cento em peso.7. Method according to claim 6, characterized in that the finely divided particulate filler comprises precipitated silica present in the polymeric matrix in an amount ranging from 10 to 90 percent by weight. 8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a matriz polimérica compreender poliolefina.8. Method according to claim 1, characterized in that the polymeric matrix comprises polyolefin. 9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a carga ter sido modificada superficialmente com grupos funcionais que reagem com ou adsorvem um ou mais materiais no fluxo de fluido.9. Method according to claim 1, characterized in that the filler has been superficially modified with functional groups that react with or adsorb one or more materials in the fluid flow. 10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de a carga ter sido modificada superficialmente com grupos funcionais hidrofílicos.10. Method according to claim 9, characterized in that the filler has been superficially modified with hydrophilic functional groups. 11. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o fluxo de resíduos contendo hidrocarbonetos compreender de 0,1 a 1,0 por cento em peso de hidrocarbonetos.11. The method of claim 1, wherein the hydrocarbon-containing waste stream comprises 0.1 to 1.0 percent by weight of hydrocarbons. 12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de o fluxo de resíduos contendo hidrocarbonetos compreender de 0,2 a 0,75 por cento em peso de hidrocarbonetos.12. Method according to claim 11, characterized in that the hydrocarbon-containing waste stream comprises from 0.2 to 0.75 weight percent hydrocarbons. 13. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a dita membrana estar alojada num conjunto de filtros.13. Method, according to claim 1, characterized by the fact that said membrane is housed in a set of filters. 14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de o conjunto de filtros ser selecionado do grupo consistindo de um filtro plissado e um filtro de contracorrente espiral.14. Method according to claim 13, characterized in that the set of filters is selected from the group consisting of a pleated filter and a spiral countercurrent filter.
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