CS257751B2 - Multicomponent membrane for gas separation - Google Patents

Multicomponent membrane for gas separation Download PDF

Info

Publication number
CS257751B2
CS257751B2 CS777473A CS747377A CS257751B2 CS 257751 B2 CS257751 B2 CS 257751B2 CS 777473 A CS777473 A CS 777473A CS 747377 A CS747377 A CS 747377A CS 257751 B2 CS257751 B2 CS 257751B2
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
membrane
separation
porous
membranes
gas
Prior art date
Application number
CS777473A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Jay Myls Stuart Henis
Mary K Tripodi
Original Assignee
Monsanto Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US05/832,481 external-priority patent/US4230463A/en
Application filed by Monsanto Co filed Critical Monsanto Co
Publication of CS257751B2 publication Critical patent/CS257751B2/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/12Composite membranes; Ultra-thin membranes
    • B01D69/1212Coextruded layers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D67/00Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0081After-treatment of organic or inorganic membranes
    • B01D67/0088Physical treatment with compounds, e.g. swelling, coating or impregnation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/22Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
    • B01D53/228Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion characterised by specific membranes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/08Hollow fibre membranes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/12Composite membranes; Ultra-thin membranes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06Organic material
    • B01D71/66Polymers having sulfur in the main chain, with or without nitrogen, oxygen or carbon only
    • B01D71/68Polysulfones; Polyethersulfones
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06Organic material
    • B01D71/76Macromolecular material not specifically provided for in a single one of groups B01D71/08 - B01D71/74

Abstract

Multicomponent membranes for gas separation are disclosed which are effective for separating at least one gas from gaseous mixtures by permeation wherein the multicomponent membranes are comprised of a coating in occluding contact with a porous separation membrane. The multicomponent membranes advantageously exhibit less resistance to permeate. gas flow for the at least one gas than for at least one remaining gas in the gaseous mixture. For at least one pair of gases the separation factor of the multicomponent membrane is significantly greater than the determined intrinsic separation factor of the material of the coating. Processes and apparatus for gas separation utilizing the multicomponent membranes are also disclosed.

Description

Vynález se týká vícesložkové membrány pro dělení plynů, zejména pro dělení plynů obsahujících vodík, helium, amoniak, oxid uhelnatý, oxid uhličitý, dusík, argon, fluorid sírový, methan a ethan, které sestává z povlakového materiálu a porézního nosiče.The invention relates to a multi-component gas separation membrane, in particular for the separation of gases containing hydrogen, helium, ammonia, carbon monoxide, carbon dioxide, nitrogen, argon, sulfur hexafluoride, methane and ethane, which consists of a coating material and a porous support.

Oddělovací postupy, včetně postupů, při kterých se zvyšuje koncentrace žádané složky a při kterých se odděluje alespoň jeden požadovaný plyn ze směsi plynů, jsou zvláště důležitými postupy, zejména s ohledem na skutečnost, že zásoby chemických surovin nejsou nevyčerpatelné. Vzhledem k výše uvedenému se v technické praxí vyskytuje stále častěji nutnost oddělování jednoho nebo více plynů ze směsi plynů za účelem jejich dalšího využití v procesu výroby. Z dosavadního stavu techniky jsou známy četné metody selektivního dělení jednoho nebo více plynů ze směsí plynů pomocí separačních membrán. Aby bylo dosaženo selektivního dělení musí membrána vykazovat menší odpor k průchodu jednoho nebo více plynů k průchodu alespoň jednoho jiného plynu obsaženého ve směsi. Při tomto selektivním dělení se takto dosáhne přednostního snížení nebo zvýšení koncentrace jednoho nebo více požadovaných plynů ve směsi vzhledem k alespoň jednomu jinému plynu a tudíž se získá produkt, který má jiný poměr jednoho nebo více požadovaných plynů k alespoň jednomu jinému plynu, než je poměr v původní plynné směsi. Aby se však selektivní dělení jednoho nebo více požadovaných plynů za použití separačních membrán bylo využitelné v průmyslovém měřítku musí být membrány schopné odolávat nejen podmínkám, kterým mohou být podrobeny t během provádění oddělovacího' postupu, ate také musí umožňovat odpovídající selektivní dělení jednoho nebo více požadovaných plynů při dostatečně vysoké rychlosti filtrace na jednotku plochy povrchu membrány, aby použití dělicího postupu bylo ekonomicky výhodné. Separační membrány, které vykazují poměrně vysoké hodnoty selektivity oddělování, ale nepřijatelné nízké hodnoty rychlosti filtrace, vyžadují tak velké pov-rchové plochy separační membrány, že použití těchto membrán by bylo z ekonomických důvodů v průmyslových podmínkách nepřijatelné. Podobně je možno uvést, že separační membrány, které vykazují vysoké rychlosti fíltr-ace, ale nízké hodnoty selektivity dělení, jsou rovněž průmyslově nepoužitelné. Při .vývoji separačních membrán je tedy cílem vyvinout nejen přeměřené selektivní membránu pro dělení jednoho nebo více požadovaných plynů ze směsi plynů, ale dosáhnout rovněž i dostatečně vysoké hodSeparation processes, including those in which the concentration of the desired component is increased and in which at least one desired gas is separated from the gas mixture, are particularly important, especially given the fact that stocks of chemical raw materials are not inexhaustible. In view of the above, there is an increasing need in technical practice for the separation of one or more gases from a gas mixture for further use in the production process. Numerous methods of selectively separating one or more gases from gas mixtures by means of separation membranes are known in the art. In order to achieve selective separation, the membrane must exhibit less resistance to the passage of one or more gases to the passage of at least one other gas contained in the mixture. In this selective separation, a preferential reduction or increase in the concentration of one or more desired gases in the mixture relative to the at least one other gas is thereby obtained, and thus a product having a different ratio of one or more desired gases to at least one other gas than the original gas mixture. However, to the selective separation of the one or more desired gases by using separation membranes have been utilized in industrial scale membrane should be capable of withstanding not only the conditions to which they may be subjected t during the separating "process, ATE must also permit adequate selective separation of the one or more desired gases at a sufficiently high filtration rate per unit surface area of the membrane to make economically advantageous to use the separation process. Separation membranes, which exhibit relatively high values of selectivity of separation but unacceptable low values of filtration rate, require such large surface areas of the separation membrane that the use of these membranes would be unacceptable for industrial reasons in industrial conditions. Similarly, separation membranes that exhibit high filtration rates but low selectivity selectivity are also industrially unusable. Thus, in the development of separation membranes, the aim is not only to develop a measured selective membrane for separating one or more desired gases from the gas mixture, but also to achieve a sufficiently high

2377S1 noty rychlosti filtrace tak, aby využití těchto separačních membrán bylo z ekonomických důvodů možné i v průmyslovém měřítku.2377S1 notes of filtration rate so that the use of these separation membranes is also possible on an industrial scale for economic reasons.

Obecně je možno uvést, že průchod plynu membránou se obvykle uskutečňuje průchodem skrz póry, tj. spojitými kanálky pro průchod tekutiny, které spojují vstupní a výstupní povrch membrány (přičemž tyto póry mohou nebo nemusí být vhodné pro dělení plynů Knudsenovým způsobem nebo difúzí). Podle jiného mechanizmu se podle současného názoru na teorii membrán může průchod plynu membránou uskutečnit interakcí plynu s materiálem membrány. V tomto druhém z uvedených mechanizmů se předpokládá, že při průchodu plynu membránou dochází к rozpouštění plynu v materiálu membrány а к difúzi plynu membránou. Konstanta permeability pro plyn je potom dána jako výsledek rozpustnosti a difuzivity plynu membránou. Daný membránový materiál má takto svoji konstantu permeability pro průchod daného plynu s materiálem membrány. Rychlost filtrace plynu, to> znamená průtok plynu membránou, závisí na konstantě permeability, ale je také ovlivněna dalšími faktory, jako jsou tloušťka membrány, fyzikální povaha membrány, rozdíl parciálních tlaků filtrovaného plynu membránou, teplota, atd.Generally, gas passage through a membrane is typically effected by passing through pores, i.e., continuous fluid passageways that connect the inlet and outlet surfaces of the membrane (which pores may or may not be suitable for gas separation by Knudsen or diffusion). According to another mechanism, in the present view of membrane theory, gas passage through the membrane can be accomplished by the interaction of gas with the membrane material. In the latter mechanism, it is believed that as gas passes through the membrane, gas dissolves in the membrane material and diffuses gas through the membrane. The gas permeability constant is then given as a result of the gas solubility and diffusivity through the membrane. Thus, the membrane material has its permeability constant for the passage of the gas with the membrane material. The gas filtration rate, i.e. the gas flow through the membrane, depends on the permeability constant, but is also influenced by other factors such as the membrane thickness, the physical nature of the membrane, the differential pressure of the filtered gas through the membrane, the temperature, etc.

Ve snaze vyřešit zvláštní problémy, ke kterým dochází při uskutečňování dělicích operací, byly až dosud vyvinuty různé modifikace membrán používaných pro dělení kapalin. V následujícím budou popsány specifické modifikace membrán, používaných pro dělení kapalin a řešících konkrétní problémy spojené s tímto dělením, přičemž z tohoto popisu bude patrný rozsah problematiky, který je třeba při navrhování těchto membrán zvládnout, a poté bude rozebrána problematika dělení plynů. Například je možno uvést celulózové membrány, které byly podle dosavadního stavu techniky vyvinuty a používány pro odsolování vody, přičemž tyto membrány mohou být obecně uvedeny jako „ husté“ neboli „kompaktní“ membrány. Tyto husté neboli kompaktní membrány jsou takové membrány, které v podstatě neobsahují póry, tzn., že oba povrchy membrány nemají žádné spojení prostřednictvím kanálků, kterými by mohla protékat tekutina a jsou v podstatě bez prázdných prostorů, tzn., že ve vlastním materiálu membrány nejsou obsaženy dutiny, které by obsahovaly materiál membrány. V případě kompaktních membrán je libovolný z obou povrchů vhodný jako vstupní povrch, protože vlastnosti kompaktní membrány jsou stejné bez ohledu na stranu povrchu, tzn., že membrána je symetrická. Jelikož je tato membrána v podstatě stejná v celé své struktuře, spadá do rozsahu definice izotropních membrán. Ačkoliv některé z těchto kompaktních membrán jsou velmi selektivní, jedna z jejich hlavních nevýhod je malá rychlost filtrace, která je způsobena relativně vyšší hustotou membrány. Z výše uvedeného důvodu je tudíž neekonomické budovat zařízení pro odsolování větších množství vody za použití kompaktních membrán. Ve snaze po zvýšení filtrační rychlosti membrán, používaných pro dělení kapalin, byla do těchto membrán například přidávána plnidla za účelem úpravy pórovitosti a výroby co možná nejtenčích membrán, čímž by se zvýšila rychlost filtrace. I když bylo dosaženo v určitém měřítku zlepšení rychlosti filtrace, obvykle byly tyto zlepšené výsledky dosaženy na úkor selektivity speciálních membrán.To address the particular problems encountered in performing separation operations, various modifications of membranes used for separating liquids have been developed to date. In the following, specific modifications of the membranes used for liquid separation and solving specific problems associated with such separation will be described, the description of which will need to be addressed in the design of these membranes, and the gas separation problems will be discussed. For example, cellulosic membranes which have been developed and used for desalination of water may be referred to generally as "dense" or "compact" membranes. These dense or compact membranes are membranes which are substantially free of pores, i.e. both membrane surfaces have no connection through channels through which fluid can flow and are substantially free of voids, i.e., they are not in the membrane material itself. cavities containing the membrane material. In the case of compact membranes, either of the two surfaces is suitable as an inlet surface, since the properties of the compact membrane are the same regardless of the side of the surface, i.e. the membrane is symmetrical. Since the membrane is substantially the same throughout its structure, it falls within the definition of isotropic membranes. Although some of these compact membranes are very selective, one of their major drawbacks is the low filtration rate due to the relatively higher membrane density. Therefore, it is uneconomical to build a plant for desalination of larger amounts of water using compact membranes. In order to increase the filtration rate of the membranes used to separate liquids, for example, fillers have been added to these membranes to adjust the porosity and make the membranes as thin as possible, thereby increasing the filtration rate. Although an improvement in the filtration rate has been achieved to some extent, these improved results have usually been achieved to the detriment of the selectivity of special membranes.

Ve snaze zlepšit účinnost membrány byla navržena výroba modifikované membrány pro odsolování vody z acetátové celulózy, viz Loeb a kol. patent USA č. 3 133 132. Při této metodě se nejdříve vytvo<ří odlitím roztoku acetátové celulózy tenká vrstva a potom se na této tenké vrstvě vytvoří hustý membránový povrch, což je možno provést různými technikami, jako je například odpaření rozpouštědla a následující máčení ve studené vodě. Tvorba těchto membrán s hustým povrchem zahrnuje obvykle i konečné zpracování „nabobtnáním“ v horké vodě. Membrány, které jsou vyrobeny metodou podle Loeba a kol. jsou složeny ze dvou různých vrstev, ale vyrobeny ze stejného acetátocelulózového materiálu, tzn. z tenké husté semipermeabilní povrchové vrstvy a méně husté, neselektivní nosné vrstvy, která obsahuje dutiny. Jelikož tyto membrány v podstatě nemají stejnou hustotu v celé své struktuře, spadají do rozsahu definice anizotropních membrán. Vzhledem к těmto rozdílným vrstvám a rozdílným vlastnostem jednotlivých částí membrány, které je možno pozorovat v závislosti na tom, na kterou stranu membrány je přiváděn zpracovávaný solný roztok, je možno tyto membrány podle Loeba a kol. charakterizovat jako membrány asymetrické.In an effort to improve membrane performance, it has been proposed to produce a modified membrane for desalting water from cellulose acetate, see Loeb et al. U.S. Pat. No. 3,133,132. In this method, a thin film is first formed by casting a cellulose acetate solution and then a dense membrane surface is formed on the film, which can be accomplished by various techniques such as solvent evaporation and subsequent dipping cold water. The formation of these dense surface membranes usually involves a final swelling process in hot water. Membranes produced by the method of Loeb et al. they are composed of two different layers, but made of the same cellulose acetate material, i. a thin dense, semi-permeable surface layer; and a less dense, non-selective carrier layer that contains cavities. Since these membranes do not have substantially the same density throughout their structure, they fall within the definition of anisotropic membranes. Because of these different layers and the different properties of the individual parts of the membrane, which can be observed depending on which side of the membrane the salt solution to be treated is supplied to, the membranes of Loeb et al. characterized as asymmetric membranes.

U těchto asymetrických membrán s hustou povrchovou vrstvou bylo například v praktických odsolovacích testech prokázáno, že mají vyšší filtrační rychlost než starší typy kompaktních membrán. Zlepšení filtrační rychlosti u membrán Loebova typu bylo připisováno snížení tloušťky husté selektivní vrstvy. Méně hustá vrstva v této membráně vytváří dostatečně pevný strukturální nosič, čímž se zabraňuje prasknutí membrány při operacích prováděných pod tlakem, přičemž má malý odpor к průtoku filtrátu. Dělení se tedy děje v podstatě na husté povrchové vrstvě, přičemž primární funkcí méně husté nosné vrstvy je vytvořit fyzikální nosič pro povrchovou hustou vrstvu. V těchto membránách L-oebova typu jsou však tyto méně husté nosičové vrstvy často zhutněny tlaky vyskytujícími se při odsolování vody.These asymmetric dense-coated membranes have, for example, been shown in practical desalination tests to have a higher filtration rate than older types of compact membranes. The improvement in the filtration rate of the Loeb-type membranes has been attributed to a reduction in the thickness of the dense selective layer. The less dense layer in this membrane forms a sufficiently strong structural support, thereby preventing the membrane from bursting in operations carried out under pressure while having low resistance to the filtrate flow. Thus, the separation takes place substantially on the dense surface layer, the primary function of the less dense carrier layer being to provide a physical carrier for the dense surface layer. However, in these L-Oeb-type membranes, these less dense carrier layers are often compacted by the pressures occurring during desalination of water.

Za těchto podmínek ztrácí méně hustá nosičové vrstva něco ze svého· původního ob jemu (tedy objemu, který je tvořen dutinami v membráně), v důsledku čehož je zabraňováno volnému odtoku filtrátu na výtokové straně husté povrchové vrstvy, což se projevuje ve snížené rychlosti filtrace. Navíc se acetátocelulózové membrány, vyvinuté Loebem a kol., ucpávají a podléhají různým chemickým degradacím. Pozornost byla proto obrácena na vývoj membrán Loebova typu, ale z jiných materiálů, než je acetátová celulóza, s cílem dosažení lepších strukturních vlastností a zvýšení chemické odolnosti membrán. Zpracování polymerních materiálů podle Loeba tak, aby se získala jednosložková membrána, která by vykazovala dobrou selektivitu a dobrou filtrační rychlost, se ukázalo být extrémně obtížné. Většina pokusů skončila získáním membrán, které jsou buď porézní, tj. mají kanálky v husté povrchové vrstvě pro průtok tekutiny pomocí nichž nelze provádět tudíž oddělování tekutin, nebo které mají hustou povrchovou vrstvu příliš silnou, na to, aby byly dosažené filtrační rychlosti využitelné v praxi. Tyto asymetrické membrány kromě toho obvykle selhávají v takových případech, kdy se dělení kapalin provádí reverzní osmozou. Jak bude dále uvedeno, ještě těžší je získat membrány Loebova typu, které mají dobrou selektivitu a filtrační rychlost pro dělení plynů.Under these conditions, the less dense carrier layer loses some of its original volume (i.e., the volume that is formed by the cavities in the membrane), thereby preventing free flow of filtrate on the outlet side of the dense surface layer, resulting in a reduced filtration rate. Moreover, the acetate-cellulose membranes developed by Loeb et al. Are clogged and subject to various chemical degradations. Attention has therefore been paid to the development of Loeb-type membranes, but from materials other than cellulose acetate, in order to achieve better structural properties and increase the chemical resistance of the membranes. The processing of the Loeb polymer materials to obtain a one-component membrane that exhibits good selectivity and good filtration rate has proven extremely difficult. Most experiments have resulted in membranes that are either porous, i.e., having channels in a dense surface layer for fluid flow through which fluid separation cannot be performed, or which have a dense surface layer too thick to make the filtration rates achievable in practice . Moreover, these asymmetric membranes usually fail in cases where liquid separation is performed by reverse osmosis. As will be discussed below, it is even more difficult to obtain Loeb-type membranes having good selectivity and filtration rate for gas separation.

Další vývoj získávání vhodných separačních membrán pro odsolování vody a vzájemné oddělování kapalin, jako například organických látek od kapalin, vedl ke složeným membránám, obsahujícím pórovitý nosič, kterým díky přítomnosti průtokových kanálků může lehce projít kapalina, ale který je dostatečně pevný, aby vydržel provozní podmínky oddělovacího postupu, a tenkou semipermeabílm membránu, která je uložena na tomto nosiči. Tylo složené membrány zahrnují tak zvané „dynamicky vzniklé“ membrány, které jsou vyráběny kontinuálním ukládáním polymerního materiálu z přiváděného roztoku na pórovitý nosič ve formě filmu. Toto kontinuální ukládání je nutné z toho důvodu, že polymerní film je vnášen do pórů a prochází pórovitým substrátem a potřebuje tudíž být doplňován. Kromě toho je film polymerního materiálu navíc obvykle dostatečně rozpustný v dělené kapalné směsi, takže podléhá také laterální erozi, tj. vymývání z nosiče.Further development of obtaining suitable separation membranes for water desalination and separation of liquids, such as organic substances from liquids, has resulted in composite membranes containing a porous carrier through which liquid can easily pass through the presence of flow channels but which is strong enough to withstand operating conditions of the separation process, and a thin semipermeable membrane that is supported on the support. These composite membranes include so-called &quot; dynamically formed &quot; membranes which are manufactured by continuously depositing polymeric material from the feed solution onto a porous carrier in the form of a film. This continuous deposition is necessary because the polymer film is introduced into the pores and passes through the porous substrate and therefore needs to be replenished. In addition, the film of polymeric material is usually sufficiently soluble in the divided liquid composition so that it also undergoes lateral erosion, i.e., washout from the carrier.

Z dosavadního stavu techniky jsou rovněž známy složené odsolovací membrány, které jsou vyráběny tak, že pórovitý nosič je opatřen v podstatě pevnou difúzní nebo separační membránou. V tomto směru je možno uvést například patent USA č. 3 676 203, autorů Sachse a kol., ve kterém je popisována separační membrána na bázi póly akrylové kyseliny na pórovitém nosiči, jako je například acetát celulózy, polysulfon, atd. Tloušťka této separační membrány je relativně velká, například až 60 nm, takže je tato separační membrána dostatečně pevná a nemá takovou tendencí vnikat do pórů pórovitého no siče nebo na nich praskat. Další návrhy zahrnují použití anizotropního nosiče, jehož povrch je hustší, jako přímého nosiče separační membrány, viz například Cabasso a kol., Research and Development od NS-1 and Related Polysulfone Hollow Fibers for Reverse Osmosis Desalination of Seawater“, Gulf Research Institute, červenec 1975, publikace National Technical Information Service, U. S. Department of Commerce, č. PB 248 666. Cabasso a kol. zde uvádí složené membrány pro odrolování vody, které sestávají z anizotropních polysulfonových dutých vláken, která jsou pokryta například polyethyleniminem, který je zesíťován in sítu, nebo furfurylalkoholem zpolymerovaným in šitu, čímž se získá superponovaná separační membrána. Jiný postu.p získávání reverzních osmotických membrán je uveden v patentu USA číslo 3 556 305, autor Shorr. V tomto patentu json uváděny třísložkové separační membrány pro reverzní osmozu, které sestávají z anizotropního pórovitého materiálu, ultratenké adhezní vrstvy na pórovitém substrátu a tenké semipermeabilní membrány, vázané na substrát adhezivní vrstvou. Tyto ultratenké polopr op ústné membrány se často při spojování s pórovitým nosičovým materiálem vyrábějí odděleně, přičemž odděleně vyrobená ultratenká membrána a pórovitý nosič se potom spojí povrchy jeden к druhému.Composite desalting membranes are also known from the prior art, which are manufactured such that the porous support is provided with a substantially rigid diffusion or separation membrane. For example, U.S. Pat. No. 3,676,203 to Sachs et al. Discloses an acrylic acid-based separation membrane on a porous support such as cellulose acetate, polysulfone, etc. Thickness of the separation membrane. it is relatively large, for example up to 60 nm, so that the separation membrane is sufficiently strong and does not tend to penetrate or crack on the pores of the porous carrier. Other suggestions include the use of an anisotropic carrier whose surface is denser as a direct carrier of a separation membrane, see, for example, Cabasso et al., Research and Development by NS-1 and Related Polysulfone Hollow Fibers for Reverse Osmosis Desalination of Seawater, Gulf Research Institute, July 1975, publication National Technical Information Service, US Department of Commerce, No. PB 248 666. Cabasso et al. discloses composite water stripping membranes which consist of anisotropic polysulfone hollow fibers which are coated, for example, with polyethyleneimine which is crosslinked in situ, or with furfuryl alcohol polymerized in situ, to provide a superimposed separation membrane. Another procedure for obtaining reverse osmotic membranes is disclosed in U.S. Patent 3,556,305 to Shorr. This patent discloses three-component reverse osmosis separation membranes consisting of anisotropic porous material, an ultra-thin adhesive layer on the porous substrate, and a thin semipermeable membrane bound to the substrate by the adhesive layer. These ultra-thin semi-opaque oral membranes are often produced separately when bonded to the porous carrier material, with the separately produced ultrathin membrane and porous carrier then joining surfaces to one another.

Dalšími typy membrán, které se používají pro zpracování kapalín, jsou tak zvané „uítrafiltrační membrány, ve kterých jsou vytvořeny póry požadovaného průměru. Těmito póry mohou projít dostatečně malé molekuly, zatímco větší neboli objemnější molekuly jsou zadržovány na přívodní straně membrány. Příklady různých typů ultrafiltračních membrán jsou uvedeny v patentu USA číslo 3 556 992, autor Massucco. Tyto membrány mají anizotropní nosič a na tento nosič je irreversibilně vlisován gel, čímž se získají membrány, které mají vhodnou velikost pórů pro dělení alkalických hydroxidů od hemicelulózy, přičemž ultrafiltrace probíhá na gelu.Other types of membranes that are used to process liquids are so-called &quot; ultrafiltration membranes in which pores of a desired diameter are formed. Sufficiently small molecules can pass through these pores, while larger or larger molecules are retained on the upstream side of the membrane. Examples of various types of ultrafiltration membranes are disclosed in U.S. Patent 3,556,992 to Massucco. These membranes have an anisotropic carrier and a gel is irreversibly pressed onto the carrier to obtain membranes having a suitable pore size for separating alkali hydroxides from hemicellulose, the ultrafiltration being carried out on a gel.

Výše uvedený rozbor dosavadního stavu techniky se vztahoval na membrány pro oddělování kapaliny z kapalné směsi, jako například pro odsolování vody. Teprve nedávno nabyl na významu vývoj separačních membrán, které by byly vhodné pro oddělování plynu z plynné směsi. Průchod plynů separačními membránami byl podroben různým studiím, přičemž je možno konstatovat, že dosud nebyly vyvinuty membrány pro dělení plynů, které by měly jak vysokou filtrační rychlost, tak využitelnou selektivitu při dělení plynů, alespoň ne pro průmyslové využití. V následujícím popisu jsou ilustrovány specifické modifikace membrán určených pro dělení plynů, přičemž z tohoto1 popisu je možno si určit představu o problematice v dané oblasti techniky a tím i o významu předmětného vynálezu.The foregoing analysis of the prior art relates to membranes for separating liquid from a liquid mixture, such as water desalination. Recently, the development of separation membranes suitable for separating gas from a gas mixture has gained importance. The passage of gases through the separation membranes has been subjected to various studies, and it has been noted that gas separation membranes have not been developed which have both a high filtration rate and a useful selectivity in gas separation, at least not for industrial use. In the following description illustrate specific modifications of membranes designed for gas separation, from which one can describe a sense of the problems in the art and thus of relevance to the present invention.

V oboru dělení plynů byly nejdříve snahy využít znalostí, které byly získány při vývoji membrán pro oddělování kapalin z kapalných směsí. Při vývoji vhodných separačních membrán pro plynné systémy existuje však mnoho rozdílných podmínek ve srovnání s vývojem vhodných membrán pro systémy kapalné. Například přítomnost malých pórů v membráně nemusí nepříznivě ovlivňovat výkon membrány určené pro dělení kapalin, jako je například odsolování vody, díky absorpci a bobtnání membrány a vysoké viskozitě a vysokým kohezivním vlastnostem kapalin.In the field of gas separation, efforts have first been made to exploit the knowledge gained in developing membranes for separating liquids from liquid mixtures. However, there are many different conditions when developing suitable separation membranes for gaseous systems as compared to developing suitable membranes for liquid systems. For example, the presence of small pores in the membrane may not adversely affect the performance of the liquid separation membrane, such as water desalination, due to the absorption and swelling of the membrane and the high viscosity and high cohesive properties of the liquids.

Jelikož plyny mají extrémně nízké absorpční·, viskozuí a kohezivní vlastnosti, neexistuje žádná překážka, která by zabránila snadnému pronikání póry v takové membráně, což by mělo za důsledek malé, pokud vůbec nějaké, dělení plynů. Velmi důležitý rozdíl mezi kapalinami a plyny, který může ovlivňovat selektivní dělení průchodem membránami, je obecně nižší rozpustnost plynů v membránách ve srovnání s rozpustností kapalin v těchto membránách, což má za následek nižší konstanty permeability pro plyny ve srovnání s konstantami permeabilitami pro kapalíny. Dalšími rozdíly mezi kapalinami a plyny, které mohou ovlivňovat selektivní dělení filtrací plynů membránou jsou hustota a vnitřní tlak, vliv teploty na viskozitu, povrchové napětí a stupeň uspořádání struktury materiálu.Since gases have extremely low absorption, viscosity and cohesive properties, there is no obstacle to the easy penetration of pores in such a membrane, resulting in little, if any, gas separation. A very important difference between liquids and gases that can affect selective partitioning through membranes is generally lower solubility of the gases in the membranes compared to the solubility of the liquids in these membranes, resulting in lower permeability constants for gases compared to the permeability constants for liquids. Other differences between liquids and gases that may affect selective separation by gas filtration through the membrane are density and internal pressure, the effect of temperature on viscosity, surface tension, and the degree of structure of the material structure.

Je známo, že materiály, které vykazují dobré dělicí schopnosti pro plyny mají často nižší konstanty permeability ve srovnání s materiály, které mají špatné dělicí schopnosti pro plyny. Všeobecně je možno konstatovat, že bylo úsilí v tomto oboru zaměřeno na získání materiálu pro vytvoření membrány na dělení plynů v co možná nejtenčí formě, neboť je třeba vzít v úvahu nízkou propustnost, za účelem dosažení odpovídající rychlosti filtrace s tím, že membrána bude pokud možno bez pórů, takže plyny by procházely membránou Interakcí s materiálem membrány. Jeden z možných přístupů к vývoji separačních membrán vhodných pro plynné systémy spočívá v získám složené membrány, která mu superponovanou membránu uloženou na anizotropním pórovitém nosiči, kde superponovaná membrána zajišťuje žádoucí dělení, to znamená, že superponovaná membrána je polopropustná. Superponované membrány jsou s výhodou dostatečně tenké, tzn. ultratenké, čímž se získají takové hodnoty rychlosti filtrace, které jsou využitelné v průmyslovém měřítku. Hlavní funkcí porézního nosiče je vytvářet podklad a chránit superponovanou membránu proti poškození jemné, tenké superponované struktury. Vhodné nosiče mají nízký odpor к průchodu filtrátu při provádění selektivního oddělování filtrované složky ze zpracovávané směsi na této superponované membráně. Tyto nosiče jsou výhodně porézní, neboť tako váto struktura má nízký odpor к procházejícímu filtrátu, přičemž jsou ještě dostatečně nosné, to znamená, že mají velikost pórů dostatečně malou, takže zabraňují prasknutí superponované membrány za podmínek provádění dělení. Příklady membrán, určených proi dělení plynů, se superponovanou membránou na porézním nosiči jsou uvedeny v patentu USA č. 3 616 607, autor Klass a kol., v patentu USA č. 3 657 113, autor Stancell a kol. a v patentu USA č. 3 775 303, autor Yasuda.It is known that materials that exhibit good gas separation properties often have lower permeability constants as compared to materials that have poor gas separation properties. In general, efforts in the art have been directed to obtaining a material for forming a gas separation membrane in as thin a form as possible, since low permeability must be considered to achieve an adequate filtration rate, with the membrane as preferably as possible. without pores so that the gases would pass through the membrane by interaction with the membrane material. One possible approach to the development of separation membranes suitable for gas systems consists in obtaining a composite membrane that superimposes on it an anisotropic porous support, where the superimposed membrane provides the desired separation, i.e. the superimposed membrane is semipermeable. The superimposed membranes are preferably thin enough; ultra-thin, thereby obtaining filtration rate values that are usable on an industrial scale. The main function of the porous support is to form the substrate and protect the superimposed membrane against damage to the fine, thin superimposed structure. Suitable carriers have a low resistance to the passage of the filtrate when selectively separating the filtered component from the mixture to be treated on this superimposed membrane. These carriers are preferably porous, since such a structure has a low resistance to the filtrate passing through and is still sufficiently supportive, i.e., having a pore size sufficiently small to prevent rupture of the superimposed membrane under partitioning conditions. Examples of gas separation membranes with a superimposed membrane on a porous support are disclosed in U.S. Patent 3,616,607 to Klass et al., U.S. Patent 3,657,113 to Stancell et al. and U.S. Patent 3,775,303 to Yasuda.

Tyto složené membrány pro' dělení plynů mají ovšem své nedostatky. Například v USA patentu č. 3 980 456, autor Browall, je popisovaná výroba složených membránových vrstev pro dělení kyslíku ze vzduchu skládajících se z nosiče tvořeného mikroporézní polykarbonátovou fólií a z odděleně vyrobené, tzn. předem vyrobené, superponované ultratenké separační membrány, která se skládá z 80 procent polyfenylenoixidu a 20 procent organopolysiloxanpolykarbonátového kopolymeru. Vyloučení přítomnosti nečistot ve formě extrémně malých částic, tzn. částic o velikosti pod asi 300 nm, z výrobní sféry při výrobě membrán je podle Browalla prakticky neuskutečnitelné nebo nemožné. Tyto jemné částice se mohou ukládat pod nebo mezi předem vytvořené ultratenké membránové vrstvy a z důvodů jejich velkých rozměrů v porovnání s ultratenkými membránami dochází к propíchnutí této ultratenké membrány. Tyto trhliny potom snižují účinnost membrány. Browallův patent popisuje použití předem vyrobeného organosiloxanopolykarbonátového kopolymeru jako těsnicího materiálu pro tyto ultratenké membrány. přičemž tento kopolymer utěsňuje trhliny způsobené jemnými částicemi. Browal také popisuje použití předem vyrobené vrstvy ru jako adheziva mezi ultratenkou membránou a porézním polykarbonátovým nosičem. Složené membrány podle Broiwala jsou pak složité, pokud jde o materiály i způsoby přípravy.However, these composite gas separation membranes have drawbacks. For example, U.S. Patent No. 3,980,456 to Browall discloses the production of composite membrane layers for separating oxygen from air, consisting of a carrier comprised of a microporous polycarbonate sheet and a separately manufactured, i.e., a &quot; a pre-made, superimposed ultra-thin separation membrane consisting of 80 percent polyphenylene oxide and 20 percent organopolysiloxane polycarbonate copolymer. Elimination of the presence of impurities in the form of extremely small particles; According to Browall, particles of a particle size below about 300 nm from the manufacturing sphere are practically impossible or impossible. These fine particles can be deposited under or between the preformed ultrathin membrane layers and, due to their large dimensions compared to ultrathin membranes, the ultrathin membrane is punctured. These cracks then reduce membrane efficiency. The Browall patent discloses the use of a preformed organosiloxanopolycarbonate copolymer as a sealing material for these ultra-thin membranes. the copolymer sealing the cracks caused by fine particles. Browal also discloses the use of a pre-fabricated ru layer as an adhesive between an ultra-thin membrane and a porous polycarbonate support. The composite membranes of Broiwal are then complex in terms of both materials and preparation methods.

Z výše uvedeného je zřejmé, že dosud nebyly vyvinuty vhodné anizotropní membrány pro dělení plynů, kromě superponovaných membrán, které by zajišťovaly selektivní dělení, a dále které by vykazovaly dostatečnou rychlost filtrace a zajišťovaly selektivitu dělení pro všeobecné průmyslové využití. Dále je z výše uvedeného zřejmé, že složené membrány pro dělení plynů, které mají superponovanou membránu pro zajištění selektivního^ dělení, dosáhly pouze nepatrného nebo mírného zlepšení v účinnosti, přičemž se ukázaly jako nevhodné pro různé účely v průmyslovém měřítku. Kromě toho je třeba uvést, že superponované membrány i přesto, že jsou pokud možno ultratenké, aby se dosáhlo požadované selektivity při dělení, mohou navíc podstatně snižovat průtok zfiltrovaného plynu složenou membránou v porovnání s průtokem poréz257751 ním nosičem, který na sobě nemá superponovanou membránu.From the foregoing, it is apparent that suitable anisotropic gas separation membranes have not yet been developed, except for superimposed membranes, which provide selective separation, and which exhibit a sufficient filtration rate and ensure separation selectivity for general industrial use. Furthermore, it is apparent from the above that composite gas separation membranes having a superimposed membrane to provide selective separation have achieved only slight or slight improvements in efficiency, and have proven unsuitable for various industrial scale purposes. In addition, although superimposed membranes are preferably ultra-thin in order to achieve the desired selectivity in separation, superposed membranes can significantly reduce the flow of filtered gas through the composite membrane as compared to the porous flow rate of a porous carrier that does not have a superposed membrane thereon.

Podstata vícesložkové membrány pro dělení plynů sestávající z povlakového materiálu, který je ve styku s porézním nosičem spočívá podle uvedeného vynálezu v tom, že porézním nosičem je porézní separační membrána o tloušťce v rozmezí od 200 do 500 mik-vimetrů, jejíž objem je z 10 až 80 % tvořen póry, a která sestává z polysulfonuThe principle of a multi-component gas separation membrane consisting of a coating material which is in contact with the porous support consists in that the porous support is a porous separation membrane having a thickness ranging from 200 to 500 microns and having a volume of 10 to 10 microns. 80% formed by pores, and which consists of polysulfone

kde n má hodnotu od 50 do 80, vykazujícího alespoň vzhledem к jedné dvojici plynů stanovený vnitřní separační faktor alespoň o 35 % větší, než je stanovený vnitřní separační'faktor povlakového materiálu, a materiál povlaku o tloušťce 0,001 až 50 mikrometrů, tvořený polysiloxanem, vykazujícím vzhledem к jedné dvojici plynů stanovený vnitřní separační faktor menší, než jo stanovený vnitřní separační faktor vícesložkové membrány, je v okluzním styku s porézní separační membránou.wherein n has a value of from 50 to 80, having at least about 35% greater than the determined internal separation factor of the coating material relative to at least one gas pair, and a coating material of 0.001 to 50 micrometer thick, consisting of a polysiloxane having with respect to one gas pair, the determined internal separation factor smaller than the determined internal separation factor of the multicomponent membrane is in occlusive contact with the porous separation membrane.

Vícesložková neboli složená membrána pro dělení plynů je podle uvekmého vynálezu tvořena povlakem, který je v okluzním kontaktu s porézní separační membránou, přičemž dělicí vlastnosti této vícesložkové membrány jsou v principu dány porézní separační membránou a nikoliv materiálem povlaku. Tyto vícesložkové membrány pro dělení alespoň jednoho plynu ze směsi plynů mají požadovanou selektivitu,· přičemž stále ještě projevují využitelnou rychlost filtrace pro průmyslové využití. Podle uvedeného vynálezu se získají vícesložkové membrány, které mohou být vyrobeny z různých materiálů a tím poskytují větší volnost při výběru vhodných 'materiálů ve srovnání s dosavadním stavem techniky, což je při vlastním dělení plynů velmi výhodné. Podle uvedeného vynálezu je možno získat vícesložkové membrány, и kterých může být požadovaná kombinace filtrační rychlosti a selektivity dělení dosažena strukturou membrány, metodami výroby a kombinací složek tvořících tuto membránu. Tímto způsobem je možno využít materiál, který má vysokou selektivitu dělení, ale relativně nízkou konstantu permeabiHty, к získání vícesložkových membrán, které mají požadovanou filtrační rychlost a navíc požadovanou selektivitu dělení. Kromě toho je třeba uvést, že membrány podle tohoto^ vynálezu jsou navíc relativně necitlivé na vliv znečišťujících složek (tzn. jemných částic) během jejich výroby, což dříve způsobovalo těžkosti ve výrobě složených membrán, tvořených předem vyrobenou ultratenkou separační membránou superponovanou na nosiči. Využití adheziv ve výrobě vícesložkových membrán podle tohoto vynálezu s výhodou není nutné. Z výše uvedeného vyplývá, že postup výroby vícesložkové membrány podle uvedeného vynálezu není složitý a komplikovaný.The multicomponent gas separation membrane according to the present invention consists of a coating which is in occlusive contact with the porous separation membrane, the separation properties of the multicomponent membrane being in principle determined by the porous separation membrane and not by the coating material. These multi-component membranes for separating at least one gas from the gas mixture have the desired selectivity while still exhibiting a useful filtration rate for industrial use. According to the present invention, multi-component membranes are obtained which can be made of different materials and thus provide greater freedom in the selection of suitable materials compared to the prior art, which is very advantageous in the actual gas separation. According to the present invention, multi-component membranes can be obtained from which the desired combination of filtration rate and selectivity can be achieved by membrane structure, production methods and combinations of constituents forming the membrane. In this way, it is possible to use a material having a high selectivity of separation but a relatively low permeability constant to obtain multi-component membranes having a desired filtration rate and, in addition, the desired selectivity of separation. Furthermore, the membranes of the present invention are relatively insensitive to the influence of contaminants (i.e. fine particles) during their manufacture, which previously caused difficulties in manufacturing composite membranes consisting of a pre-fabricated ultra-thin separation membrane superimposed on a carrier. The use of adhesives in the manufacture of the multi-component membranes of the present invention is preferably not necessary. It follows from the foregoing that the process for manufacturing the multi-component membrane of the present invention is not complicated and complicated.

Vícesložkové membrány podle uvedeného vynálezu je možno vyrobit tak, aby měly dostatečně velkou strukturální pevnost, tuhost, odolnost vůči abrazi a chemickou odolnost, přičemž současně s těmito vlastnostmi ještě projevují výhodnou filtrační rychlost a selektivitu dělení, které jsou využitelné v průmyslovém měřítku. Tyto vícesložkové membrány podle uvedeného vynálezu jsou dále výhodné v tom, že se s nimi snadno manipuluje, například jsou málo; citlivé ke statickým elektrickým silám, mají malou adhezi к jiným vícesložkovým membránám vyskytujícím se v jejich blízkosti, a pod.The multicomponent membranes of the present invention can be made to have sufficiently high structural strength, stiffness, abrasion resistance, and chemical resistance, while at the same time exhibiting advantageous filtering speed and selectivity of separation that can be utilized on an industrial scale. The multi-component membranes of the present invention are further advantageous in that they are easy to handle, for example, few; susceptible to static electric forces, have little adhesion to other multi-component membranes occurring in their vicinity, and the like.

Podle uvedeného vynálezu se vícesložkové membrány pro dělení plynů skládají z porézní separační membrány se vstupním a výstupním povrchem a z krycího neboli povlakového materiálu, -který je v kontaktu s porézní separační membránou. Porézní separační membrána má v podstatě stejnoměrné složení, neboli stejnorodé rozložení materiálu v celé své struktuře, to znamená, že tato porézní separační membrána je v podstatě chemičky homogenní. Materiál porézní separační membrány projevuje schopnost selektivní filtrace alespoň jednoho plynu ze směsi plynů v porovnání к alespoň jednomu jinému plynu uvedené směsi a tato porézní separační membrána je tudíž definována jako „separační“ membrána. Výše uvedenou charakterizací separační membrány, která je uvedena jako porézní se míní to, že má tato membrána spojité kanálky pro průtok plynu, tzn. póry, které navzájem spojují vstupní a výstupní povrch této membrány. Tyto kontinuální spojité kanálky, je-li jich dostatečný počet a mají-li dostatečně veliký průřez, umožňují v podstatě celé směsi plynů protéci porézní separační membránou s malým, pokud vůbec nějakým, dělením, které by proběhlo v důsledku interakce s mate257751 riálem porézní separační membrány. Podle uvedeného vynálezu byly ale vyvinuty takové výhodné vícesložkové membrány, pomocí kterých je možno dosáhnout v důsledku interakce s materiálem poirézní separační membrány zvýšeného oddělování alespoň jednoho plynu ze směsi plynů v porovnání s dělením na porézní separační membráně samotné.According to the present invention, the multi-component gas separation membranes consist of a porous separation membrane with an inlet and outlet surface and a covering material which is in contact with the porous separation membrane. The porous separation membrane has a substantially uniform composition, or uniform distribution of material throughout its structure, i.e. the porous separation membrane is substantially homogeneous. The porous separation membrane material exhibits the ability to selectively filter at least one gas from the gas mixture as compared to at least one other gas of the gas mixture, and this porous separation membrane is therefore defined as a "separation" membrane. By the above characterization of the separation membrane, which is said to be porous, it is meant that this membrane has continuous channels for the flow of gas, i. pores that connect the inlet and outlet surfaces of the membrane to each other. These continuous continuous ducts, if sufficient and large enough, allow substantially the entire gas mixture to flow through the porous separation membrane with little, if any, separation that would result from interaction with the porous separation membrane material. . However, according to the present invention, advantageous multi-component membranes have been developed which, due to the interaction with the material of the poirous separation membrane, can achieve an increased separation of at least one gas from the gas mixture compared to the separation on the porous separation membrane itself.

Vícesložková membrána podle uvedeného vynálezu je tvořena, jak již bylo uvedeno, porézní separační membránou a povlakem, přičemž obě tyto části jsou ve zvláštním vzájemném vztahu.The multicomponent membrane according to the invention is formed, as already mentioned, by a porous separation membrane and a coating, both of which are in a special relationship with each other.

Některé chrakteristiky tohoto vzájemného vztahu mohou být vhodně ilustrovány pomocí relativních separačních faktorů, týkajících se dvou plynů, porézní separační membrány, povlaku a vícesložkové membrány jako celku. Separační faktor [aa b] pro membránu a danou dvojici plynů a a b je definován jako poměr konstanty permeability (PfI) membrány pro plyn a ke konstantě permeability (Pb) pro plyn b. Separační faktor je také roven poměru permeability [Pa/1] membrány o tloušťce 1 pro plyn a plynné směsi к permeabilitě stejné membrány pro plyn b [Pi/1), kde permeabilita pro> daný plyn je objem plynu za standardní teploty a tlaku (STP), který projde jedním čtverečním centimetrem plošného povrchu membrány za sekundu při poklesu parciálního tlaku o 1,3 kPa na jednotku tloušťky membrány a je vyjádřena jako P = cm3/cm2. s. 1,3 kPa.Some characteristics of this relationship can be appropriately illustrated by the relative separation factors relating to the two gases, the porous separation membrane, the coating, and the multi-component membrane as a whole. The separation factor [a and b ] for the membrane and given gas pair a and b is defined as the ratio of the permeability constant (P fI ) of the gas membrane to the permeability constant (P b ) for the gas b. The separation factor is also equal to the permeability ratio [P a / 1] membrane of thickness 1 for gas and gas mixtures to permeability of the same gas membrane b [Pi / 1), where permeability for> given gas is the volume of gas at standard temperature and pressure (STP), which passes through one square centimeter of membrane surface area per second at a partial pressure drop of 1.3 kPa per unit thickness of the membrane and is expressed as P = cm 3 / cm 2 . 1.3 kPa.

V praxi se separační faktor pro danou dvojici plynů a pro danou membránu určuje za pomoci různých metod, při kterých se zjišťuje dostatečný počet informací pro výpočet konstant permeability nebo permeabilit pro každý z dvojice plynů. Některé z mnoha metod, které jsou vhodné pro stanovení konstant permeability, permeabilit a separačuích faktorů jsou popsány Hwangem a kol. v „Techniques of Chemistry“, Volume VII, Membranes in Separation, John Wiley and Sons, 1975, kap. 12, str. 296—322.In practice, the separation factor for a given gas pair and for a given membrane is determined using a variety of methods, in which sufficient information is obtained to calculate permeability or permeability constants for each of the gas pairs. Some of the many methods that are suitable for determining permeability constants, permeability, and separation factor are described by Hwang et al. in Techniques of Chemistry, Volume VII, Membranes in Separation, John Wiley and Sons, 1975, Chap. 12, pp. 296-322.

Vnitřním separačním faktorem se v uvedeném popisu míní separační faktor materiálu, který nemá žádné kanálky pro průtok plynu tímto materiálem a je nejvyšším dosažitelným separačním faktorem pro daný materiál. O takovémto materiálu se může mluvit jako o materiálu spojitém, neboli neporézním. Vnitřní separační faktor materiálu může být přibližně stanoven změřením separačního faktoru kompaktní membrány z tohoto materiálu. Při stanovování vnitřního separačního faktoru se však mohou vyskytnout určité problémy, které například souvisí s vadami, které se vyskytnou při výrobě kompaktní membrány, jako je přítomnost pórů, přítomnost jemných částic v kompaktní membráně, neurčité molekulární uspořádání, což nastává v důsledku změn při výrobě membrány, a podobně. Z výše uvedeného vyplývá, že stanovený vnitřní separační faktor může mít hodnotu nižší, než je sku tečná hodnota vnitřního separačního faktoru. Takže termín „stanovený v nitřní separační faktor4, který je používán v popisu uvedeného vynálezu, se vztahuje na separační faktor suché kompaktní membrány z daného materiálu.By internal separation factor in the present description is meant the separation factor of a material which has no gas flow channels through the material and is the highest achievable separation factor for the material. Such material can be referred to as continuous or non-porous material. The intrinsic separation factor of the material can be approximately determined by measuring the separation factor of the compact membrane from the material. However, when determining the internal separation factor, some problems may arise, for example related to defects that occur in the manufacture of the compact membrane, such as the presence of pores, the presence of fine particles in the compact membrane, the indeterminate molecular arrangement resulting from changes in membrane production. , etc. It follows from the above that the determined internal separation factor may have a value lower than the actual value of the internal separation factor. Thus, the term &quot; determined in the intrinsic separation factor 4 &quot; used in the description of the present invention refers to the separation factor of the dry compact membrane from the material.

Vícesložkové membrány pro dělení plynů podle uvedeného vynálezu vykazují, pokud se týče alespoň jedné dvojice plynů, separační faktor, který je podstatně vyšší než stanovený vnitřní separační faktor povlakového materiálu, který je v okluzním kontaktu s porézní separační membránou. Termínem „podstatně vyšší44 při uvádění vzájemných vztahů separačního faktoru vícesložkové membrány a stanoveného vnitřního separačního faktoru povlakového materiálu se míní to, že rozdíl v separačních faktorech je velký, například obvykle je nejméně asi o 35 °/o vyšší. Pod termínem ,skluzní kontakt4 se míní takový kontakt povlaku s porézní separační membránou ve výsledné vícesložkové membráně, že podíl plynů, které procházejí materiálem porézní separační membrány, к podílu plynů, které procházejí póry, je větší ve srovnání s podílem v porézní separační membráně samotné. Takže tento kontakt je takového druhu, že v této vícesložkové membráně při dělení plynů materiál porézní separační membrány к separačnímu faktoru konečné vícesložkové membrány pro alespoň jednu dvojici plynů ve srovnání s dělením, které probíhá s použitím samotné porézní separační membrány. Vzhledem к uvedenému alespoň jednomu páru plynů bude pak separační faktor, který vykazuje vícesložková membrána, větší než separační faktor, který vykazuje porézní ceparační membrána samotná. Kromě toho. pokud se týče uvedené alespoň jedné dvojice plynů, vykazuje pak materiál porézní separační membrány větší stanovený vnitřní separační faktor, než je stanovený vnitřní separační faktor materiálu povlaku. Rovněž je třeba uvést, že pokud se týče alespoň jednoho páru plynů, je separační faktor vykazovaný vícesložkovou membránou obvykle roven nebo je menší než stanovený vnitřní separační faktor materiálu porézní separační membrány. Bez ohledu na uvažované použití vícesložkové membrány pro dělení plynů mohou být vzájemné vztahy separačních faktorů demonstrovány na alespoň jedné dvojici plynů, a sice jeden ze skupiny zahrnující helium, vodík, amoniak a οχιά uhličitý, a druhý ze skupiny zahrnující oxid uhelnatý, dusík, argon, fluorid sírový, methan a ethan. Vzájemné vztahy separačních faktorů v některých vícesložkových membránách podle uvedeného vynálezu mohou být demonstrovány na dvojici plynů, kde jedním z plynů je oxid uhličitý a druhý je vybrán ze skupiny zahrnující vodík, helium, a amoniak a nebo je z plynů je amoniak a další plyn je vybrán ζθ skupiny zahrnující oxid uhličitý, vodík a hélium.The multi-component gas separation membranes of the present invention exhibit, with respect to at least one gas pair, a separation factor that is substantially higher than the determined internal separation factor of the coating material in occlusive contact with the porous separation membrane. The term "significantly higher 44 when placing interrelationships separation factor of the multicomponent membrane and the determined intrinsic separation factor of the coating material is meant that the difference in separation factor is large, for example, usually at least about 35 ° / o higher. By slip contact 4 is meant such contact of the coating with the porous separation membrane in the resulting multicomponent membrane that the proportion of gases passing through the porous separation membrane material to the proportion of gases passing through the pores is greater than that in the porous separation membrane itself . Thus, this contact is of such a kind that in this multicomponent membrane, during the gas separation, the material of the porous separation membrane to the separation factor of the final multicomponent membrane for at least one gas pair as compared to the separation which occurs using the porous separation membrane alone. With respect to said at least one gas pair, the separation factor exhibited by the multicomponent membrane will then be greater than the separation factor exhibited by the porous ceparation membrane itself. Addition. with respect to said at least one gas pair, the porous separation membrane material exhibits a greater determined internal separation factor than the determined internal separation factor of the coating material. It should also be noted that with respect to at least one gas vapor, the separation factor exhibited by the multicomponent membrane is usually equal to or less than the determined internal separation factor of the porous separation membrane material. Regardless of the intended use of a multi-component gas separation membrane, the separation factor relationships may be demonstrated on at least one pair of gases, one of the group consisting of helium, hydrogen, ammonia and carbon dioxide, and the other of the group comprising carbon monoxide, nitrogen, argon, sulfur hexafluoride, methane and ethane. The interrelation of separation factors in some multicomponent membranes of the present invention can be demonstrated on a pair of gases wherein one of the gases is carbon dioxide and the other is selected from hydrogen, helium, and ammonia, or the gases are ammonia and the other gas is selected skupinyθ groups including carbon dioxide, hydrogen and helium.

Podle uvedeného vynálezu je vhodné, aby vícesložková membrána mola .pokud se týče alespoň jedné dvojice plynu separační faktor alespoň o 35 % větší, s výhodou alespoň o 50 procent větší, a v některých případech alespoň o 100 procent větší, než je stanovený vnitřní separační faktor materiálu povlaku. Často se volí separační faktor, pokud se týč.e alespoň jedné dvojice plynů uvedené výše, u uvedené vícesložkové membrány alespoň o 50 nebo o 100 procent větší než separačtu faktor porézní separační membrány.According to the present invention, it is desirable that the multi-component membrane of the mole is at least 35% greater, preferably at least 50% greater, and in some cases at least 100% greater than the determined internal separation factor for at least one gas pair. coating material. Often, a separation factor is selected when referring to at least one of the gas pairs mentioned above, for said multi-component membrane at least 50 or 100 percent greater than the porous separation membrane factor of the separator.

Vícesložková membrána podle uvedeného vynálezu jak již bylo uvedeno sestává z povlaku, který Je v okluzním kontaktu s porézní membránou z materiálu, který je selektivní pro filtraci alespoň jednoho plynu z plynné směsí vzhledem к alespoň jednomu jinému plynu z této plynné směsí. Uvedená porézní separační membrána má značný prázdný objem, přičemž konečná vícesložková membrána má vzhledem к alespoň jedné dvojici plynů separační faktor podstatně větší než stanovený vnitřní separační faktor materiálu povlaku. Uvnitř porézní separační membrány se vyskytují prázdné oblasti, které nejsou obsazené materiálem porézní separační membrány, Z výše uvedeného vyplývá, že v případě vytvoření těchto prázdných oblastí je hustota porézní separační membrány menší než hustota, materiálu porézní separační membrány. Pokud je uvedené, že prázdný objem je značný, potom to znamená, že v porézní separační membráně existuje dostatečně velký objem prázdných oblastí, např. alespoň 5 objemových procent prázdných oblastí, čímž dojde к pozorovatelnému zvýšení filtrační rychlosti membrány ve srovnání s filtrační rychlostí, kterou vykazuje kompaktní membrána ze stejného materiálu a o stejné tloušťce. Prázdný objem je s výhodou až asi 90 procent, prakticky asi 10 až 80 procent, vhodně asi 20 nebo 30 až 70 procent, vztaženo na povrchový objem, tj. na objem daný vnějšími rozměry porézní separační membrány. Jednou z metod pro určování prázdného objemu porézní separační membrány je srovnání hustoty s objemem samotného materiálu porézní separační membrány, přičemž tento objem odpovídá membráně o stejných fyzikálních vnějších rozměrech a stejné konfiguraci, jako má porézní separační membrána. Otvory a duté kanálky porézní separační membrány takto neovlivňují hustotu porézní separační membrány.The multicomponent membrane of the present invention, as mentioned above, comprises a coating that is in occlusive contact with the porous membrane of a material that is selective for filtering at least one gas from the gas mixture relative to the at least one other gas from the gas mixture. Said porous separation membrane has a considerable void volume, wherein the final multicomponent membrane has a separation factor substantially greater than the determined internal separation factor of the coating material relative to at least one gas pair. There are voids within the porous separation membrane that are not occupied by the porous separation membrane material. It follows that, when these voids are formed, the density of the porous separation membrane is less than the density of the porous separation membrane material. If it is stated that the void volume is significant, this means that there is a sufficiently large void volume volume in the porous separation membrane, e.g. at least 5 volume percent voids, thereby observing a noticeable increase in membrane filtration rate compared to has a compact membrane of the same material and thickness. The void volume is preferably up to about 90 percent, practically about 10 to 80 percent, suitably about 20 or 30 to 70 percent, based on the surface volume, i.e. the volume given by the external dimensions of the porous separation membrane. One method for determining the void volume of a porous separation membrane is to compare the density with the volume of the porous separation membrane material itself, and this volume corresponds to a membrane having the same physical outer dimensions and the same configuration as the porous separation membrane. Thus, the openings and hollow channels of the porous separation membrane do not affect the density of the porous separation membrane.

Hustota porézní separační membrány může být v podstatě stejná v celé své tloušťce, to znamená, že materiál je izotropní, nebo může být porézní separační membrána charakterizována tak, že má ve své tloušťce alespoň jednu relativně hustou oblast, která funguje jako bariéra pro průtok plynu při průchodu porézní separační membránou, to znamená, že porézní membrána je anizotropní. Povlak je ve výhodném provedení v ok luzním kontaktu s relativně hustou oblastí aaizetropní porézní separační membrány. J-elikož relativně hustá oblast může být pórovitá je možno ji snadno vyrobit zcela tenkou. ve srovnání s výrobou kompaktní membrány o stejné tloušťce. Použití porézních separačních membrán, které mají relativně husté oblasti, které jsou tenké, zajišťuje zvýšený průtok vícesložkovou membránou.The density of the porous separation membrane may be substantially the same throughout its thickness, that is, the material is isotropic, or the porous separation membrane may be characterized in that it has at least one relatively dense region in its thickness that acts as a gas flow barrier at passing through the porous separation membrane, that is, the porous membrane is anisotropic. The coating is preferably in ocular contact with the relatively dense region of the aisetropic porous separation membrane. Since the relatively dense region can be porous, it can easily be made quite thin. compared to making a compact membrane of the same thickness. The use of porous separation membranes having relatively dense regions that are thin provides increased flow through the multi-component membrane.

Vícesložkové membrány podle uvedeného vynálezu sestávající z povlaku, který je v okluzním kontaktu s porézní separační membránou, jsou z materiálu, který je selektivní pro filtraci alespoň jednoho plynu plynné směsi v porovnání s alespoň jedním nebo více jinými plyny směsi plynů, přičemž povlak je aplikován použitím v podstatě kapa mé substance vhodné pro výrobu povlaku, a dále pokud, se týče alespoň jedné dvojice plynů, vykazuje vícesložková membrána separační faktor podstatně větší, než stanovený vnitřní separační faktor materiálu povlaku.The multicomponent membranes of the present invention consisting of a coating in occlusive contact with the porous separation membrane are of a material that is selective for filtering at least one gas of the gas mixture compared to at least one or more other gases of the gas mixture, the coating being applied using and, in respect of at least one gas pair, the multicomponent membrane exhibits a separation factor substantially greater than the determined intrinsic separation factor of the coating material.

Látka, která se aplikuje na porézní separačrií membránu je označena jako v podstatě kapalina proto, že se tím míní látka, která je neschopná udržet si tvar v nepřítomnosti vnějšího nosiče. Materiál povlaku může být kapalina nebo látka rozpuštěná nebo suspendovaná v tomto kapalném rozpouštědle ve formě jemně separovaných částic '(například koloidní velikosti), čímž se získá v podstatě kapalná látka pro aplikaci na porézní separační membránu. Podle vynálezu je výhodné, jestliže je materiál povlaku nebo materiál povlaku v kapalném rozpouštědle smáčivý, to znamená jestliže má tendenci ulpívat na materiálu porézní separační membrány. Kontakt povlaku s porézní separační membránou je tak velmi usnadněn. Použití v podstatě kapalných látek na výrobu povlaku porézní separační membrány umožňuje použití jednodušších metod ve srovnání s metodami používanými pro výrobu složených membrán z odděleně vyrobených pevných materiálů podle dosavadního stavu techniky. Kromě toho může být pro povlak použit široký rozsah různých materiálů a metod aplikace, které je možno přizpůsobit podle různých konfigurací porézních separačních membrán.A substance that is applied to a porous separating membrane is designated as essentially a liquid because it is meant a substance that is unable to maintain its shape in the absence of an external carrier. The coating material may be a liquid or a substance dissolved or suspended in the liquid solvent in the form of finely separated particles (e.g. of a colloidal size) to provide a substantially liquid substance for application to a porous separation membrane. According to the invention, it is preferred that the coating material or coating material in a liquid solvent is wettable, i.e., if it tends to adhere to the porous separation membrane material. Thus, contact of the coating with the porous separation membrane is greatly facilitated. The use of substantially liquid substances to produce a coating of a porous separation membrane permits the use of simpler methods compared to methods used to produce composite membranes from separately manufactured solid materials of the prior art. In addition, a wide range of different materials and application methods can be used for the coating, which can be adapted to different porous separation membrane configurations.

Jak již bylo uvedeno, vícesložková membrána podle vynálezu sestává z povlaku, který je v okluzním kontaktu s porézní separační membránou vyrobenou z polysulfonu, přičemž tato vícesložková membrána vykazuje separační faktor podstatně větší, než je stanovený vnitřní separační faktor materiálu povlaku. Tato vícesložková membrána má v alternativním provedení povlak v okluzním kontaktu s porézní separační membránou z dutých vláken, přičemž materiál membrány je selektivní pnu filtraci alespoň jednoho plynu plynné směsi vůči jednomu jinému nebo více plynům plynné směsi. Pokud se týče alespoň jedné dvojice plynů, vykazuje vícesložková membrána separační faktor podstatně větší, než je stanovený vnitřní separační faktor materiálu povlaku. V dutých vláknech může být vnější povrch vstupním nobo výstupním povrchem porézní separační membrány a vnitřní povrch rovněž může být vstupním nebo výstupním povrchem. Dutá vlákna jsou výhodná v tom, že usnadňují konstrukci přístrojů pro dělení plynů, které mají za daného objemu aparatury к dispozici velkou povrchovou plochu pro dělení plynů. O dutých vláknech je známo, že jsou schopné odolávat větším tlakovým rozdílům, než filmové vrstvy bez nosičů, které mají v podstatě stejnou celkovou tloušťku a morfologii.As already mentioned, the multicomponent membrane according to the invention consists of a coating which is in occlusive contact with a porous separation membrane made of polysulfone, the multicomponent membrane having a separation factor substantially greater than the determined internal separation factor of the coating material. The multi-component membrane has, in an alternative embodiment, a coating in occlusive contact with the porous hollow fiber separation membrane, wherein the membrane material is selective for filtering at least one gas of the gas mixture against one or more of the gas of the gas mixture. With respect to the at least one gas pair, the multicomponent membrane exhibits a separation factor substantially greater than the determined internal separation factor of the coating material. In hollow fibers, the outer surface may be the entry nobo exit surface of the porous separation membrane, and the inner surface may also be the entry or exit surface. The hollow fibers are advantageous in that they facilitate the construction of gas separation devices having a large gas separation surface area over a given apparatus volume. Hollow fibers are known to be able to withstand greater pressure differences than non-carrier film layers having substantially the same overall thickness and morphology.

Při provádění oddělování pomocí vícesložkové membrány podle uvedeného vynálezu se alespoň jeden plyn ze směsi plynů odděluje od alespoň jednoho jiného plynu selektivní filtrací, čímž se získá zfiltrovaný produkt, který obsahuje alespoň jeden oddělený plyn. Při provádění tohoto postupu dochází ke kontaktu směsi plynů s jedním povrchem (to znamená se vstupním povrchem) vícesložkové membrány, přičemž pokud se týče alespoň jedné dvojice plynů ve směsi plynů vykazuje vícesložková membrána selektivní schopnost filtrace jednoho plynu z dvojice plynů. Opačný povrch (to znamená výstupní povrch) vícesložkové membrány se udržuje na nižším chemickém potenciálu pro alespoň jeden z filtrovaných plynů, než je chemický potenciál na uvedeném prvním povrchu. Při tomto postupu se alespoň jeden z filtrovaných plynů filtruje průchodem vícesložkovou membránou a z blízkosti uvedeného opačného povrchu se odstraňuje zfiltrovaný produkt, který má jiný podíl uvedeného alespoň jednoho plynu plynné směsi к uvedenému alespoň jednomu jinému plynu plynné směsi, než je podíl uvedeného alespoň jednoho plynu к uvedenému alespoň jednomu jinému plynu v původní směsi. Při provádění oddělování pomocí vícesložkové membrány podle vynálezu dochází ke zkoncentrování alespoň jednoho plynu na vstupní straně vícesložkové membrány, čímž se získá zkoncentrovaný produkt, a zfiltrování uvedeného alespoň jednoho plynu vícesložkovou membránou, čímž se získá zfiltrovaný produkt, ve kterém má uvedený odlišný vzájemný poměr plynů vyšší hodnotu.When performing the multi-component membrane separation of the present invention, at least one gas from the gas mixture is separated from the at least one other gas by selective filtration to obtain a filtered product containing at least one separate gas. In this process, the gas mixture contacts one surface (i.e., the inlet surface) of the multicomponent membrane, and with respect to at least one gas pair in the gas mixture, the multicomponent membrane has a selective ability to filter one gas from the gas pair. The opposite surface (i.e. the exit surface) of the multicomponent membrane is maintained at a lower chemical potential for at least one of the filtered gases than the chemical potential on said first surface. In this process, at least one of the filtered gases is passed through a multicomponent membrane and removed from the proximal opposite surface to a filtered product having a different fraction of said at least one gas mixture to said at least one other gas mixture than the fraction of said at least one gas said at least one other gas in the original mixture. In the multicomponent membrane separation of the present invention, at least one gas is concentrated at the inlet side of the multicomponent membrane to obtain a concentrated product, and the at least one gas is filtered through the multicomponent membrane to obtain a filtered product in which said different gas ratio has a higher value.

Vícesložková membrána podle vynálezu je charakteristická tím, že porézní separační membrána s povlakem, které jsou ve vzájemném okluzním kontaktu, má značný prázdný objem. Tato vícesložková membrána podle vynálezu je zejména vhodná к selektivnímu oddělování vodíku ze směsi plynů, která obsahuje kromě vodíku alespoň jeden z následujících plynů: oxid uhelnatý, oxid uhličitý, helium, dusík, kyslík, argon, sirovodík, oxid dusný, amoniak a uhlovodíky s 1 až 5 atomy uhlíku. Vícesložková membrána podle vynálezu se používá v zařízeních pro dělení plynů, přičemž tato zařízení ob sahují alespoň jednu tuto vícesložkovou membránu podle vynálezu. Uvedená vícesložková membrána podle vynálezu má vstupní povrch a opačný výstupní povrch, přičemž zařízení obsahuje dále jednotku pro přivádění zpracovávaného plynu do zařízení a pro odvádění plynů z blízkosti vstupního povrchu vícesložkové membrány a zfiltrovaného produktu z blízkosti výstupního povrchu vícesložkové membrány.The multi-component membrane according to the invention is characterized in that the porous coating separation membrane which is in occlusive contact with each other has a considerable void volume. The multicomponent membrane according to the invention is particularly suitable for selectively separating hydrogen from a gas mixture which contains, in addition to hydrogen, at least one of the following gases: carbon monoxide, carbon dioxide, helium, nitrogen, oxygen, argon, hydrogen sulphide, nitrous oxide, ammonia and hydrocarbons. up to 5 carbon atoms. The multicomponent membrane according to the invention is used in gas separation plants, the apparatus comprising at least one multicomponent membrane according to the invention. Said multicomponent membrane according to the invention has an inlet surface and an opposite outlet surface, the apparatus further comprising a unit for supplying process gas to the apparatus and for discharging gases from near the inlet surface of the multicomponent membrane and the filtered product near the outlet surface of the multicomponent membrane.

Podle uvedeného vynálezu bylo zcela neočekávatelně zjištěno, že jako povlakového materiálu je možno použít materiál, který může mít nízký stanovený vnitřní separační faktor, přičemž tento povlak je vytvořen na porézní separační membráně, která může mít rovněž nízký separační faktor, čímž se získá vícesložková membrána, která má separační faktor větší, než je separační faktor jak povlaku tak i porézní separační membrány. Tento výsledek je zcela neočekávaný a kontrastuje s předcházejícími návrhy na složené membrány pro dělení plynů podle dosavadního stavu techniky, které mají superponované membrány nesené na porézním nosiči, které v podstatě vyžadují, aby superponované membrány vykazovaly vysoký separační faktor, aby se dosáhlo požadované selektivity dělení na membráně. Podle uvedeného vynálezu bylo zjištěno-, že povlaky, které mají nízké separační faktory, se mohou využít ve spojení s porézními separačními membránami za vzniku vícesložkových membrán, které mají větší separační faktor, než má jak povlak tak i porézní separační membrána, což vede к získání vysoce výhodných vícesložkových membrán pro dělení plynů. Například materiály, které mají vhodné separační faktory, ale které byly až dosud těžko použitelné jako superponované membrány, mohou být využity jako materiál porézní separační membrány podle uvedeného vynálezu, přičemž materiál porézní separační membrány s danou selektivitou významně přispívá к vyššímu separačnímu faktoru vícesložkové membrány.It has surprisingly been found that a coating material having a low determined internal separation factor may be used as a coating material, the coating being formed on a porous separation membrane, which may also have a low separation factor, thereby obtaining a multi-component membrane, which has a separation factor greater than that of both the coating and the porous separation membrane. This result is totally unexpected and contrasts with previous designs of prior art composite gas separation membranes having superimposed membranes supported on a porous carrier that essentially require the superimposed membranes to exhibit a high separation factor in order to achieve the desired selectivity for separation. membrane. It has been found that coatings having low separation factors can be used in conjunction with porous separation membranes to form multi-component membranes having a larger separation factor than both the coating and the porous separation membrane, resulting in highly preferred multi-component gas separation membranes. For example, materials having suitable separation factors but which have hitherto been difficult to use as superimposed membranes can be used as the porous separation membrane material of the present invention, wherein the porous separation membrane material with a given selectivity contributes significantly to the higher separation factor of the multi-component membrane.

Z výše uvedeného vyplývá, že porézní separační membrána vícesložkové membrány může být anizotropní s tenkou, ale relativně hustou separační oblastí. Porézní separační membrány mají potom výhodu nízkého odporu к filtraci, který mají dosud známé anizotropní membrány, přičemž kromě toho vykazují takto připravené vícesložkové membrány požadované separační faktory. Kromě toho přítomnost průtokových kanálků, které způsobují nepoužitelnost jednosložkových [nesložených) anizotropních membrán pro dělení plynů, mohou být přijatelné, a dokonce vhodné jako porézní separační membrány ve vícesložkové membráně podle uvedeného vynálezu. Povlak má ve výhodném provedení nízký filtrační odpor a materiál povlaku má s výhodou nízký stanovený vnitřní separační faktor. V některých vícesložkových membránách může mít povlak tendenci к se2677^1 lektivnímu odporu., pokud se týče propouštění požadovaného plynu, presto může výsledná vícesložková membrána obsahující tento povlak vykazovat separační faktor větší než separační faktor, který vykazuje porézní separační membrána.Accordingly, the porous separation membrane of a multi-component membrane may be anisotropic with a thin but relatively dense separation region. The porous separation membranes then have the advantage of having a low resistance to filtration, which has hitherto known anisotropic membranes, and moreover the multicomponent membranes thus prepared exhibit the desired separation factors. In addition, the presence of flow channels that render the one-component (unfolded) anisotropic gas separation membranes unusable may be acceptable and even suitable as porous separation membranes in the multi-component membrane of the present invention. Preferably, the coating has a low filtration resistance and the coating material preferably has a low determined internal separation factor. In some multi-component membranes, the coating may have a tendency toward selective resistance in terms of permeation of the desired gas, yet the resulting multi-component membrane containing the coating may exhibit a separation factor greater than that of a porous separation membrane.

Vícesložková membrána podle vynálezu představuje kombinaci předem vyrobené porézní separační membrány, tj. porézní s-eparační membrány, která je vyrobena před aplikací povlaku, a povlaku. Vynález je zejména zaměřen n:i vícesložkové separační membrány pru ;’‘/ny, kde selektivita separačního nmtmuáh; porézní separační membrány významně přispívá к selektivitě a relativní filtrační rychlosti filtrovaného plynu vícesložkovou membránou. Vícesložkové membrány podle uvedeného vynálezu mohou obecně vykazovat vyšší rychlosti filtrace, než je tomu u složených membrán známých z dosavadního stavu techniky, které používají superponovaných membrán s vysokými separačními faktory. Kromě toho vícesložkové membrány podle uvedeného vynálezu vykazují navíc separační faktor, který je lepší než separační faktory povlaku a porézní separační membrány. Vícesložkové membrány podle vynálezu mohou být v některých směrech analogické, ale jenom zdánlivě, membránám pro dělení plynů podle dosavadního stavu techniky, které mají superponované membrány, vykazující vysoký separační faktor, na porézním nosiči. Tyto složené membrány podle dosavadního stavu techniky nepoužívají nosiče nebo substrátu, který přispívá podstatnou měrou к procesu oddělování.The multicomponent membrane according to the invention represents a combination of a pre-made porous separation membrane, i.e. a porous s-eparation membrane, which is produced before the coating is applied and the coating. In particular, the invention is directed to multi-component separation membrane membranes, wherein the selectivity of the separation nanoparticles; the porous separation membranes significantly contribute to the selectivity and relative filtration rate of the filtered gas through the multi-component membrane. Multicomponent membranes of the present invention may generally exhibit higher filtration rates than prior art composite membranes using superimposed membranes with high separation factors. Furthermore, the multi-component membranes of the present invention exhibit a separation factor that is superior to the coating and porous separation membranes. The multicomponent membranes of the invention may in some respects be analogous, but only seemingly, to prior art gas separation membranes having superimposed membranes having a high separation factor on a porous support. These prior art composite membranes do not use a carrier or substrate that contributes substantially to the separation process.

Vícesložkové membrány podle vynálezu umožňují velkou přizpůsobivost pro specifické druhy dělení, protože jak povlak tak i porézní separační membrána přispívají к celkovému dělicímu výkonu. Výsledkem je zvýšená možnost a schopnost těchto membrán přizpůsobit je specifickým separačním požadavkům, například dělení žádaného plynu nebo plynů z různých směsí plynů za úče’em dosažení žádoucích kombinací rychlosti a selektivity dělení, které je možno uplatnit v průmyslové praxi. Vícesložkové membrány podle vynálezu mohou být vyrobeny z různých materiálu používaných pro dělení plynů, což znamená větší možnosti při výběru vhodných membránových materiálů pro dě'ení daného plynu než tomu bylo až dosud. Tyto vícesložkové membrány jsou navíc schopné zajistit dobré fyzikální vlastnosti, jako je tuhost, odolnost vůči abrazi, pevno*st, trvanlivost a dobrou chemickou odolnost.The multi-component membranes of the invention allow for great adaptability to specific types of separation, since both the coating and the porous separation membrane contribute to the overall separation performance. The result is an increased ability and ability of these membranes to adapt them to specific separation requirements, for example, separation of desired gas or gases from different gas mixtures to achieve desirable combinations of separation speed and selectivity that can be applied in industrial practice. The multi-component membranes of the present invention can be made of a variety of materials used for gas separation, which means greater possibilities for selecting suitable membrane materials for gas separation than hitherto. Moreover, these multi-component membranes are capable of providing good physical properties such as stiffness, abrasion resistance, strength, durability and good chemical resistance.

Vynález je zvláště zaměřen na vícesložkové membrány pro dělení plynů, které jsou tvořeny povlakem, který je v kontaktu s porézní separační membránou, kde separační vlastnosti vícesložkové membrány jsou v principu určoivány porézní separační membránou, na rozdíl od dosavadního stavu techniky, kde je rozhodující částí povlak.The invention is particularly directed to multi-component gas separation membranes comprising a coating in contact with a porous separation membrane, wherein the separation properties of the multi-component membrane are in principle determined by the porous separation membrane, as opposed to the prior art where the coating is a critical part .

Vícesložkové membrány podle vynálezu jsou široce použitelné pro dělení plynů. Piynné směsi vhodné pro rozdělování pomocí vícesložkových membrán podle vynálezu jsou, plynné látky, 'nebo látky, které jsou normálně kapalné nebo pevné, ale jsou ve stavu plynném při teplotě, při které se dělení provádí. Vynález, tak jak je uveden v tomto textu, se týká hlavně dělení, například kyslíku od dusíku, vodíku od alespoň jednoho z následujících plynů vybraných ze skupiny zahrnující oxid uhelnatý, oxid uhličitý, hélium, dusík, kyslík, argon, sirovodík, oxid dusný, amoniak a uhlovodíky s 1 až 5 atomy uhlíku, zejména methan, ethan a ethylen; dále amoniaku od alespoň jednoho z plynů ze skupiny zahrnující vodík, dusík, argon a uhlovodíky s 1 až 5 atomy uhlíku, například methan; dále oxidu uhličitého od oxidu uhelnatého nebo uhlovodíků obsahujících 1 až 5 atomů uhlíku, například methanu; dále helia od uhlovodíku obsahujícího 1 až 5 atomů uhlíku, například methanu; dále· sirovodíku od uhlovodíku s 1 až '5 atomy uhlíku, například methanu, ethanu nebo ethylenu; a oxidu uhelnatého od alespoň jednoho ze skupiny plynu zahrnující vodík, helium, hošík a uhlovodíky obsahující 1 až 5 atoiiíů uhlíku. Je ovšem třeba zdůraznit, že vynalez není omezen na tyto konkrétní příklady oddělování uvedených plynů ani na suc:i?}fkd<é vícesložkové membrány uváděné v příkladech.The multi-component membranes of the present invention are widely applicable to gas separation. The gas mixtures suitable for separation by the multi-component membranes of the invention are gaseous substances or substances which are normally liquid or solid, but are in a gaseous state at the temperature at which the separation takes place. The invention, as disclosed herein, relates mainly to the separation of, for example, oxygen from nitrogen, hydrogen from at least one of the following gases selected from the group consisting of carbon monoxide, carbon dioxide, helium, nitrogen, oxygen, argon, hydrogen sulfide, nitrous oxide, ammonia and hydrocarbons having from 1 to 5 carbon atoms, in particular methane, ethane and ethylene; further ammonia from at least one of hydrogen, nitrogen, argon and C 1 -C 5 hydrocarbons such as methane; carbon dioxide from carbon monoxide or C 1 -C 5 hydrocarbons, such as methane; helium from a C 1 -C 5 hydrocarbon such as methane; hydrogen sulfide of a C 1 -C 5 hydrocarbon such as methane, ethane or ethylene; and carbon monoxide from at least one of the group consisting of hydrogen, helium, male, and hydrocarbons containing 1 to 5 carbon atoms. It is to be understood, however, that the invention is not limited to these specific examples of separation of said gases, nor to the multicomponent membranes mentioned in the examples.

Vícesložkové membrány pro dělení plynů podle uvedeného vynálezu mají formu filmu nebo dutého vlákna nebo vlákna, přičemž tyto vícesložkové membrány mají porézní separační membránu neboli substrát a povlak, který je v okluzním kontaktu s porézní separační membránou. Některé faktory, které ovlivňují chování vícesložkových membrán, jsou konstanta permeability povlaku a porézní separační membrány, celková plocha průřezu děr (tj. párů nebo průtokových kanálků) к celkové ploše povrchu porézní separační membrány, relativní tloušťka povlaku a porézní separační membrány vícesložkové membrány, morfologie poTézní separační membrány a nejdůležitějším faktorem je relativní odpor к průtoku filtrovaného plynu, a to jak povlaku tak i porézní separační membrány ve vícesložkové membráně.The multicomponent gas separation membranes of the present invention are in the form of a film or hollow fiber or fiber, the multicomponent membranes having a porous separation membrane or substrate and a coating in occlusive contact with the porous separation membrane. Some factors that affect the behavior of multicomponent membranes are the permeability constant of the coating and the porous separation membrane, the total cross-sectional area of the holes (ie pairs or flow channels) to the total surface area of the porous separation membrane, the relative thickness and porous separation membranes of the multi-component membrane. separation membrane and the most important factor is the relative resistance to the flow of filtered gas, both of the coating and of the porous separation membrane in the multi-component membrane.

Všeobecně je možno uvést, že stupeň dělení vícesložkovou membránou je obeeriě ovlivňován relativním odporem к průtoku plynu pro každý plyn směsi plynů jak povlakem ták porézní separační membránou, které jsou voleny podle toto, jaké jsou jejich vlastnosti, pokud jde o odpor к průtoku plynu.Generally, the degree of multicomponent membrane separation is generally influenced by the relative resistance to gas flow for each gas of the gas mixture as the coating also has a porous separation membrane, which are selected according to their gas resistance.

Materiálem vhodným pro zhotovení porézní separační membrány může být pevná přírodní nebo syntetická látka, která má vlastnosti použitelné pro dělení plynů. V případě polymerů se mezi materiály, které tvoří porézní separační membrány, řadí jak adiční tak i kondenzační polymery, které mohou být lité, vytlačované nebo jinak zpracované. Porézní separační membrány mohou být vyrobeny v porézní formě, například odléváním z roztoku, který obsahuje rozpouštědlo polymerního materiálu, do rozpouštědla, které rozpouští d-aný materiál jen málo nebo vůbec ne. Podmínky používané při zvlákňování a/nebo odlévání a/nebo následné zpracování po této výrobě mohou ovlivnit pórovitost a odpor к průtoku plynu porézní separační membránou.The material suitable for making the porous separation membrane may be a solid natural or synthetic material having gas separation properties. In the case of polymers, the materials that form the porous separation membranes include both addition and condensation polymers, which may be cast, extruded or otherwise processed. The porous separation membranes can be made in a porous form, for example by casting from a solution that contains a solvent of the polymeric material, into a solvent that dissolves the other material little or not at all. The conditions used in spinning and / or casting and / or subsequent processing after this manufacture can affect the porosity and resistance to gas flow through the porous separation membrane.

Pro výrobu porézních separačních membrán jsou obecně používány organické polymery smíchané s anorganickými filtračními materiály. Typickými polymery, vhodnými pro porézní separační membrány podle vynálezu jsou substituované nebo nesubstituované polymery a tyto látky jsou vybrány ze skupiny zahrnující polysulfony, polystreny, včetně kopolyméru obsahujících styren, například akrylonitrilstyrenových kopolymerů, styrenbutadienových kopolymerů a styrenvlnylbenzylhalogenidových kopolymerů; dále polykarbonáty, polymery celulózy, jako například acetátobutyrátové celulózy, propionátcelulózy, ethycelulózy, methylcelulózy, nitrocelulózy atd.; dále polyethery, polyarylenoxidy, jako například polyfenylenoxid a polyxylylenoxid; dále polyesteramiddiisokyanatany; dále polyurethany, polyestery, jako například polyethylentereftalát, polyalkylmethakrylát, polyalkylakryláty, polyfenylentereftalát, atd.; dále polysulfidy, polymery monomerů, které mají alfa-olefinickou nenasycenou vazbu, jiné než výše uvedené, jako například polyethylen, polypropylen, poly-1-buten, poly-4-methyl-l-penten, póly vinyly, například polyvinylchlorid, polyvinylfluorid, polyvinylidenchlorid, polyvinylidenfluorid, polyvinylalkohol, polyvinylestery, jako jsou například póly viny lac etát a polyvinylpropionát, polyvinylpyridíny, polyvinylpyrrolidony, polyvinylethery, polyvínylketony, polyvínylaldehydy, jako například polvinlformaldehyd a polyvinylbutyraldehyd, polyvinylamidy, polyvinylaminy, polyvinylurethany, pólyvinylmočoviny, polyvinylfosfáty a polyvinylsulfáty); dále polyallyly, polybenzobenzimidazol, polyhydrazidy, polyoxadiazoly, polytríazoly, polybenzímidazol, polykarbodíímídv, polyfosfazíny, atd., a dále kopolymery, včetně blokových kopolymerů, které obsahují opakující se jednotky výše zmíněné, jako například terpolymery akrylonitrílvinylbromidsodná sůl p-sulfofenylmethylallyletheru; a dále roubované a směsné kopolymery obsahující kterýkoliv z předchozích materiálů. Typickými substituenty substituovaných polymerů jsou halogeny, jako například fluor, chlor, brom, dále hydroxylové skupiny, nižší alkylové skupiny, nižší alkoxylové skupiny, monocyklícká arylová skupina, nižší acylové skupiny, a podobně.Organic polymers mixed with inorganic filter materials are generally used to produce porous separation membranes. Typical polymers suitable for the porous separation membranes of the invention are substituted or unsubstituted polymers and are selected from the group consisting of polysulfones, polystyrenes, including styrene-containing copolymers, for example acrylonitrile styrene copolymers, styrene-butadiene copolymers and styrene-vinyl benzyl halide copolymers; polycarbonates, cellulose polymers such as cellulose acetate butyrate, cellulose propionate, ethyl cellulose, methyl cellulose, nitrocellulose, etc .; polyethers, polyarylene oxides such as polyphenylene oxide and polyxylylene oxide; polyesteramide diisocyanates; further polyurethanes, polyesters such as polyethylene terephthalate, polyalkyl methacrylate, polyalkylacrylates, polyphenylene terephthalate, etc .; polysulfides, polymers of monomers having an alpha-olefinic unsaturation other than those mentioned above, such as polyethylene, polypropylene, poly-1-butene, poly-4-methyl-1-pentene, vinyl poles such as polyvinyl chloride, polyvinyl fluoride, polyvinylidene chloride polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, polyvinyl esters such as vinyl polyacetate and polyvinylpropionate, polyvinylpyridines, polyvinylpyrrolidones, polyvinyl ethers, polyvinyl ketones, polyvinyl aldehydes, polyvinylvinylamines, polyvinylvinylamines, polyvinylbutyraldehydes, polyvinylvinylamines, polyvinylvinylamides, polyvinylvinylamides, polyvinylvinylamines, polyvinylvinylamines; polyallyls, polybenzobenzimidazole, polyhydrazides, polyoxadiazoles, polytriazoles, polybenzimidazole, polycarbodiimides, polyphosphazines, etc., and copolymers, including block copolymers, containing the repeating units mentioned above, such as acrylonitrile-vinylmethyl-sulfomethylsulfonyl ether-phenylsulfonyl ether terpolymers; and graft and mixed copolymers comprising any of the foregoing materials. Typical substituents of substituted polymers are halogens such as fluorine, chlorine, bromine, hydroxyl groups, lower alkyl groups, lower alkoxy groups, monocyclic aryl groups, lower acyl groups, and the like.

Výběr porézních separačních membrán pro vícesložkové membrány podle uvedeného vynálezu pro dělení plynů může být pro veden na základě tepelné odolnosti, odolno ti vůči rozpouštědlům, mechanické pevnot ti porézní separační membrány a rovněž ta podle jiných faktorů, které jsou dány pra covními podmínkami selektivní filtrace, po kud povlak a porézní separační membrán* mají požadované relativní separační takto ry podle uvedeného vynálezu pro alespoč jednu dvojici plynů.The selection of porous separation membranes for multi-component membranes according to the present invention for gas separation can be made on the basis of heat resistance, solvent resistance, mechanical strength of the porous separation membrane, as well as according to other factors given by the selective filtration working conditions. wherein the coating and the porous separation membranes have the desired relative separation patterns of the present invention for at least one gas pair.

Porézní separační membrána je s výhodou alespoň částečně samonosná, přičemž v některých případech může být v podstatě samonosná. Porézní separační membrána může zajistit v podstatě veškerou strukturální nosnost pro membránu nebo může vícesložková membrána obsahovat jako svou součást strukturálně nosič, který má malý, nebo vůbec žádný, οάροτ к procházejícímu plynu.The porous separation membrane is preferably at least partially self-supporting, and in some cases may be substantially self-supporting. The porous separation membrane may provide substantially all of the structural load-bearing capacity of the membrane, or the multi-component membrane may comprise as a component a structural carrier having little, if any, gas passing through.

Porézní separační membrána, jak již bylo uvedeno, sestává z polysulfonu. Mezi polysulfony, které mohou být využity, patří ty, které mají polymerní kostru sestávající z opakujících se strukturálních jednotekThe porous separation membrane, as already mentioned, consists of polysulfone. Polysulfones that can be used include those having a polymer backbone consisting of repeating structural units

kdewhere

R a R‘ mohou být stejné nebo rozdílné substituenty a znamenají alifatické nebo aromatické uhlovodíkové zbytky s 1 až 40 atomy uhlíku, přičemž síra v sulfonové skupině je vázána na alifatické nebo aromatické uhlíkové atomy, a polysulfon má průměrnou molekulovou hmotnost vhodnou pro tvorbu filmu nebo vlákna, obvykle nejméně asi 10 000. Jestliže není polysulfon zesíťován, je jeho molekulární hmotnost obvykle menší než asi 500 000, obvykle je menší než asi 100 000. Opakované jednotky jsou navzájem spojeny, to znamená, že substituenty R a R‘ jsou navzájem spojeny vazbou uhlík-uhlík nebo různými jinými spojovacími skupinami, jako jsou napříkladR and R 'may be the same or different substituents and represent aliphatic or aromatic hydrocarbon radicals having 1 to 40 carbon atoms, the sulfur in the sulfone group being bound to the aliphatic or aromatic carbon atoms, and the polysulfone having an average molecular weight suitable for film or fiber formation typically, at least about 10,000. If the polysulfone is not crosslinked, its molecular weight is typically less than about 500,000, usually less than about 100,000. The repeating units are linked to each other, that is, the substituents R and R 'are linked to each other by a bond carbon-carbon or various other linking groups such as

-0-,-0-,

ОО

II —c-Ν—,II —c-Ν—,

IAND

Η оΗ о

II —Ν—С—Ν—, I I Η Η οII —Ν — С — Ν—, I I Η Η ο

li —О—C— atd.li —О — C— etc.

Zvláště výhodnými polysulfony jsou ty, v nichž alespoň jeden ze siibstituentů R a R‘ znamenají aromatický uhlovodíkový zbytek a sulfonylový zbytek je vázán na alespoň jeden aromatický uhlíkový atom. Obvykle zahrnují aromatické uhlovodíkové zbytky feny] en a substituované fenylenové zbytky, bifenyl a substituované bifenylové zbytky, bifenylmethan a substituované bifenylmethanové zbytky, které mají obecný vzorecParticularly preferred polysulfones are those in which at least one of the substituents R and R‘ is an aromatic hydrocarbon radical and the sulfonyl radical is bonded to at least one aromatic carbon atom. Typically, aromatic hydrocarbon radicals include phenylene and substituted phenylene radicals, biphenyl and substituted biphenyl radicals, biphenylmethane and substituted biphenylmethane radicals having the general formula

substituované a nesubstituované bifenylethcry obecného vzorce ’7substituted and unsubstituted biphenylethers of formula (7)

R R'R R '

V./ ~^O/—x {'A PV. (~ ^ O) —x {'A P

kdewhere

X znamená atom kyslíku nebo síry, a podobně. V uvedených bifenylmethanových a binfenyletherových zbytcích substituenty Rt až Rio znamenají substituenty, které mohou být stejné nebo odlišné, a které mají strukturu kdeX represents an oxygen or sulfur atom, and the like. In said biphenylmethane and biphenylether radicals, R 1 to R 10 are substituents which may be the same or different and which have the structure where:

Xi а X, jsou buďto stejné nebo rozdílné a znamenají atom vodíku nebo atom halogenu {například fluor, chlor a brom), p je nula nebo celé kladné číslo, například asi od 1 do 6, aX 1 and X are either the same or different and are hydrogen or halogen (e.g., fluorine, chlorine, and bromine), p is zero or an integer positive, e.g., from about 1 to 6, and

Z znamená vodíkový atom, atom halogenu (například fluor, chlor a brom),Z represents a hydrogen atom, a halogen atom (e.g. fluorine, chlorine and bromine),

Rl1 (kde q je nula nebo 1, Y znamenáR 11 (where q is zero or 1, Y represents

-0-,-0-,

-S-ss —0C-,-S-ss -0C-,

II oII o

neboor

a Rn znamená atom vodíku, substituovanou nebo nesubstituovanou alkylovou skupinu, obsahující například od 1 do asi 8 atomů uhlíku, nebo substituovanou nebo nesubstituovanou arylovou skupinu, například monocyklickou nebo bicyklickou, obsahující asi 6 až 15 atomů uhlíku), dále heterocyklickou skupinu, kde heteroatom je alespoň jeden z atomů ze skupiny zahrnující dusík, kyslík a síru, a to monocyklickou nebo bicyklickou s asi 5 až 15 atomy v kruhu, sulfátovou a sulfonovou skupinu, zvláště sulfátovou a sulfonovou skupinu obsahující nižší alkylovou skupinu nebo monocyklickou nebo bicyklickou arylovou skupinu, zbytek obsahující atom fosforu, jako například fosfinová, fosfátová a fosfonová skupina, zvláště fosfátová a fosfonová skupina, obsahující nižší alkylovou nebo monocyklickou nebo bicyklickou arylovou skupinu, aminovou skupinu a to primární, sekundární, terciární a kvarterní aminovou skupinu, obvykle obsahující nižší alkylový nebo monocyklický nebo bicyklický arylový zbytek, isothiomočovinovou skupinu, thiomočovinovou skupinu, guanidylovou skupinu, trialkylsilylovou skupinu, trialkylcínovou skupinu, trialkylolovnatou skupinu, dialkylantimonovou skupinu, atd. Substituenty nebo fenylenové skupiny bifenylmethanového a bifenyletherovéhO' zbytku jsou obvykle umístěny v ortho-poio4-- č -4z | Έ X2 ze, tj. substituenty R7 až R10 jsou vodíkové atomy. Polysulfony, které mají aromatický uhlovodíkový zbytek, mají obvykle dobrou tepelnou stabilitu, jsou odolné vůči chemickému působení a mají výtečnou kombinaci tuhosti a flexibility. Použitelné polysulfony jsou prodávány pod různými obchodními názvy, přičemž mají lineární řetězce obecného vzorce rand R 11 represents a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group containing, for example, from 1 to about 8 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aryl group (for example, a monocyclic or bicyclic group containing from about 6 to 15 carbon atoms); at least one of nitrogen, oxygen and sulfur, monocyclic or bicyclic having about 5 to 15 ring atoms, a sulfate and sulfone group, especially a lower alkyl group or a monocyclic or bicyclic aryl group; a phosphorus atom, such as a phosphine, phosphate and phosphone group, especially a phosphate and phosphone group, containing a lower alkyl or monocyclic or bicyclic aryl group, an amino group, namely a primary, secondary, tertiary and quaternary amine group, usually containing lower alkyl or a monocyclic or bicyclic aryl radical, an isothiourea group, a thiourea group, a guanidyl group, a trialkylsilyl group, a trialkyltin group, a trialkyl lead group, a dialkylantimmonium group, etc. -4z | Έ X 2 z, i.e., R 7 to R 10 are hydrogen atoms. Polysulfones having an aromatic hydrocarbon residue typically have good thermal stability, are resistant to chemical attack, and have an excellent combination of stiffness and flexibility. Useful polysulfones are sold under various trade names and have linear chains of formula r

kde n, které znamená stupeň polymerace, nabývá hodnot od asi 5° do 80.wherein n, which represents the degree of polymerization, is from about 5 ° to about 80.

Výhodnými jsou takto polyarylenethersulfony. Rovněž jsou použitelné i polyethersulfony, které mají strukturuPolyarylene ether sulfones are preferred. Also useful are polyethersulfones having a structure

Modifikací polymeru, například zesítěním, roubováním, kvarternizací a podobně, je možnou vyrobit další jiné použitelné polysulfony.By modifying the polymer, for example, by cross-linking, grafting, quaternizing, and the like, it is possible to produce other useful polysulfones.

Při výrobě porézních membrán ve formě dutých vláken může být zvlákňování provedeno za rozličných podmínek. Jedna z metod výroby polysulfonových dutých vláken je popsána Cabassem a kol., Research and Development of NS-1 and Related Polysulfone Hollow Fibers for Reverse Osmosis Desalination of Seawater, viz výše. Zvláště výhodná dutá vlákna z polysulfonů a polyethersulfonů mohou být vyrobena zvlákňováním polysulfonů v roztoku, který obsahuje rozpouštědlo polysulfonu. Typickými rozpouštědly jsou dimethylformamid, dimethylacetamid a N-methylpyrrolidon. Hmotnostní obsah polymeru v roztoku může být značně různý, ale musí být dostatečný к vyrobení dutých vláken za podmínek zvlákňování. Obsah polymeru v roztoku, vyjádřený v hmotnostních procentech, je obvykle od asi 15 do 50 procent, například od asi 20 do 35 procent. Jestliže obsahuje polysulfon a/nebo rozpouštědlo' znečištěniny, jako například vodu, částice, atd., množství těchto znečištěnin by mělo být dostatečně nízké, aby došlo ke zvlákňování. V případě nutnosti je možno znečištěniny v polysulfonu a/nebo rozpouštědla odstranit. Velikost zvlákňoivací trysky se bu de lišit v závislosti od požadovaného vnitřního a vnějšího průměru vyráběného dutého vlákna. Jeden z druhů zvlákňovacích trysek může mít například průměry trysky 0,38 až asi 0,88 milimetru a průměr hrotu trysky asi 0,2 až 0,38 milimetru s injekční kapilárou uvnitř hrotu. Průměr injekční kapiláry může být různý v rozmezích daných pro průměr hrotu. Zvlákňovací roztok je obvykle udržován pod v podstatě inertní atmosférou, aby se zabránilo znečištění a/nebo koagulaci polysulfonu před zvlákňováním a aby se předešlo nebezpečí vznícení těkavých a hořlavých rozpouštědel. Vhodnou atmosférou je suchý dusík. Přítomnost nadbytečného množství plynu ve zvlákňovacím roztoku může mít za následek vznik velkých děr.In the production of porous membranes in the form of hollow fibers, spinning can be carried out under various conditions. One method for producing polysulfone hollow fibers is described by Cabass et al., Research and Development of NS-1 and Related Polysulfone Hollow Fibers for Reverse Osmosis Desalination of Seawater, supra. Particularly preferred hollow fibers from polysulfones and polyethersulfones can be made by spinning the polysulfones in a solution containing the polysulfone solvent. Typical solvents are dimethylformamide, dimethylacetamide and N-methylpyrrolidone. The weight content of the polymer in the solution may vary considerably, but must be sufficient to produce the hollow fibers under spinning conditions. The polymer content of the solution, expressed as a percentage by weight, is usually from about 15 to 50 percent, for example from about 20 to 35 percent. If the polysulfone and / or solvent contains contaminants such as water, particles, etc., the amount of such contaminants should be low enough to spin. If necessary, contaminants in the polysulfone and / or solvent can be removed. The size of the spinneret may vary depending on the desired inner and outer diameter of the hollow fiber produced. For example, one of the types of spinnerets may have nozzle diameters of 0.38 to about 0.88 millimeters and a nozzle tip diameter of about 0.2 to 0.38 millimeters with an injection capillary inside the tip. The diameter of the injection capillary may vary within the ranges given for the tip diameter. The spinning solution is typically maintained under a substantially inert atmosphere to prevent contamination and / or coagulation of the polysulfone prior to spinning and to avoid the risk of ignition of volatile and flammable solvents. Dry nitrogen is a suitable atmosphere. The presence of excess gas in the spinning solution can result in large holes.

Zvlákňování může být prováděno technikou mokré trysky nebo technikou suché trysky, to znamená, že tryska může být v koagulační lázni anebo může být mimo tuto lázeň. Technika mokré trysky je obvykle využívána z důvodu její výhodnosti. Zvlákňovací podmínky jsou s výhodou takové, aby se předešlo nevhodnému napnutí vlákna. Zvlákňovací rychlost je obvykle v rozmezí od 5 do 100 litrů za minutu, ačkoliv se může použít i vyšší zvlákňovací rychlost za předpokladu, že vlákno není nevhodně napnuto a že je zajištěn dostatečně dlouhý časový interval zdržení v koagulační lázni. Pro koagulační lázeň mohou být použity v podstatě jakékoliv kapaliny, které nejsou rozpouštědly polysulfonů. V koagulační lázni se s výhodou jako hlavní složky používá vody. Tekutina je obvykle vstřikována dovnitř vlákna. Tekutinou může být například vzduch, isopropylalkohol, voda nebo podobné látky. Doba, po kterou je odváděné vlákno v koagulační lázni, je přinejmenším dostatečná к tomu, aby se zajistilo ztuhnutí vlákna. Teplota koagulační lázně se může pohybovat v širokém rozmezí, například od —15 °C do 90 °C nebo více, nejčastěji je asi 1° až 35 °C, obvykle asi 2° až 8° nebo· 10 °C. Dále je vhodné, aby zkoagulované duté vlákno bylo promyto vodou, čímž se odstraní rozpouštědlo. Při tomto zpracování se vlákno ponoří do vodní lázně, kde se ponechá po dobu ales poň asi dvou hodin. Vlákna jsou obvykle před aplikací povlaku a použitím v přístrojích na dělení plynů sušena. Vysušení může být provedeno při teplotě asi 0 až asi 90 °C, s výhnidou při asi pokojové teplotě, například asi 15 °C až 35 °C, a při asi 5%-ní až asi 95%-ní relativní vlhkosti, výhodně při asi 40%-ní až asi 60%-ní vlhkosti.The spinning may be carried out using a wet nozzle technique or a dry nozzle technique, i.e. the nozzle may be in a coagulation bath or may be outside the bath. The wet nozzle technique is usually used for its convenience. Preferably, the spinning conditions are such as to prevent inappropriate fiber tension. The spinning speed is usually in the range of 5 to 100 liters per minute, although a higher spinning speed can be used, provided that the fiber is not undesirably tensioned and that a sufficiently long residence time in the coagulation bath is ensured. In principle, any liquid that is not a polysulfone solvent can be used for the coagulation bath. Preferably, water is used as the main component in the coagulation bath. The fluid is usually injected inside the fiber. The fluid may be, for example, air, isopropyl alcohol, water or the like. The length of time the fiber is drawn off in the coagulation bath is at least sufficient to ensure the fiber solidifies. The temperature of the coagulation bath can be varied within a wide range, for example from -15 ° C to 90 ° C or more, most typically about 1 ° to 35 ° C, usually about 2 ° to 8 ° or · 10 ° C. It is further desirable that the coagulated hollow fiber be washed with water to remove the solvent. In this treatment, the fiber is immersed in a water bath for about two hours. Typically, the fibers are dried prior to application of the coating and use in a gas separation apparatus. The drying may be carried out at a temperature of about 0 to about 90 ° C, preferably at about room temperature, for example about 15 to 35 ° C, and at about 5% to about 95% relative humidity, preferably at about 40% to about 60% moisture.

Předcházející popis metody výroby porézních separačních membrán ve formě dutého vlákna z polysulfonu byl uveden z ilustrativních důvodů a za účelem uvedení příkladné metody použitelné pro výrobu porézních separačních membrán podle vynálezu, přičemž rozsah vynálezu se těmito příkladnými provedeními nijak neomezuje.The foregoing description of a method for producing porous hollow fiber separating membranes from polysulfone has been presented for illustrative purposes and to illustrate an exemplary method applicable to the production of the porous separation membranes of the present invention, without being limited thereto.

Povlak může být ve formě v podstatě nepřerušované kontinuální membrány, to znamená v podstatě neporézní membrány, přičemž tento povlak je v kontaktu s porézní separační membránou, nebo může být povlak diskontinuální neboli přerušovaný. Jestliže je povlak přerušovaný, označuje se někdy jako okluzní materiál, protože může okludovat kanálky pro průtok plynů, tzn. póry. Povlak není s výhodou tak silný, aby nepříznivě ovlivňoval účinnost vícesložkové membrány, například tím, že by způsoboval nežádoucí snížení průtoku plynu, nebo tím, že by způsoboval odpor к průtoku plynů natolik, že by separační faktor vícesložkové membrány byl v podstatě stejný jako separační faktor povlaku. Povlak má obvykle průměrnou tloušťku až asi 50 nanometrů. Jestliže je povlak přerušovaný, mohou existovat oblasti, ve kterých se nevyskytuje povlakový materiál. Povlak může mít často průměrnou tloušťku v rozmezí od asi 0,0001 do 50 nanometru. V některých případech je průměrná ťoušťka povlaku menší než 1 nm a dokonce může být i menší než asi 0,5 nm. Povlak se může skládat z jedné vrstvy nebo alespoň ze dvou oddělených vrstev, které mohou, ale nemusí být, ze stejného materiálu. Jestliže je porézní separační membrána anizotropní, tzn. že má ve své struktuře relativně hustou oblast, jež je bariérou pro průtok plynu, je žádoucí aplikovat povlak tak, aby byl v okluzním kontaktu s relativně hustou oblastí. Relativně hustá oblast může být na libovolném povrchu porézní separační membrány nebo může být ve středu vrstvy porézní separační membrány. Povlak se s výhodou aplikuje na alespoň jeden z povrchů, tzn. na vstupní nebOi výstupní povrch porézní separační membrány. Jestliže vícesložková membrána je ve tvaru dutého vlákna, potom může být povlak aplikován na vnějším povrchu, čímž takto dochází к chránění a/nebo uskladnění manipulace s vícesložkovou membránou.The coating may be in the form of a substantially continuous continuous membrane, i.e. a substantially non-porous membrane, the coating being in contact with the porous separation membrane, or the coating may be discontinuous or intermittent. If the coating is intermittent, it is sometimes referred to as occlusion material, because it can occlude the gas flow passages, i.e. the occlusion material. pores. The coating is preferably not thick enough to adversely affect the performance of the multicomponent membrane, for example by causing an undesired reduction in gas flow, or by causing resistance to the gas flow to such an extent that the separation factor of the multicomponent membrane is substantially the same as the separation factor. coating. The coating typically has an average thickness of up to about 50 nanometers. If the coating is intermittent, there may be areas in which there is no coating material. The coating can often have an average thickness ranging from about 0.0001 to 50 nanometers. In some cases, the average coating thickness is less than 1 nm and may even be less than about 0.5 nm. The coating may consist of one layer or at least two separate layers, which may or may not be of the same material. If the porous separation membrane is anisotropic, i. Since it has a relatively dense region in its structure that is a barrier to gas flow, it is desirable to apply the coating so that it is in occlusive contact with the relatively dense region. The relatively dense region may be on any surface of the porous separation membrane or may be in the center of the porous separation membrane layer. The coating is preferably applied to at least one of the surfaces, i. on the inlet or outlet surface of the porous separation membrane. If the multi-component membrane is in the form of a hollow fiber, then the coating may be applied to the outer surface, thereby protecting and / or storing the handling of the multi-component membrane.

Ačkoliv může být používána jakákoliv vhodná metoda na aplikování povlaku na porézní separační membránu je třeba uvést, že tato metoda má hlavní vliv na celkovou výkonnost vícesložkové membrány. Vícesložkové membrány podle vynálezu mohou být například vyráběny povlékáním porézní separační membrány látkami, které obsahují takový povlakový materiál, aby povlak vícesložkové membrány měl nízký odpor к průtoku plynu ve srovnání s celkovým odporem vícesložkové membrány.Although any suitable method may be used to apply a coating to a porous separation membrane, it should be noted that this method has a major effect on the overall performance of the multi-component membrane. For example, the multicomponent membranes of the invention may be manufactured by coating a porous separation membrane with a material comprising a coating material such that the multicomponent membrane coating has a low resistance to gas flow compared to the total multicomponent membrane resistance.

Povlak může být aplikován libovolným vhodným způsobem, například je toutoi povlékací operací rozprašování, glazování, ponoření do v podstatě kapalné látky, obsahující materiál povlaku, a podobně. Jak již bylo uvedeno dříve, materiál povlaku je při aplikaci s výhodou obsažen ve v podstatě kapalné látce a může být ve formě roztoku, přičemž se použije rozpouštědla povlakového materiálu, které však v podstatě nerozpouští porézní separační membránu. Ve výhodném provedení se látka obsahující materiál povlaku s výhodou aplikuje na jeden povrch porézní separační membrány a na druhý povrch porézní separační membrány se nechá působit nižší absolutní tlak. Jestliže uvedená v podstatě kapalná látka obsahuje perlymегоvatelný materiál a tento polymerovatelný materiál je po aplikaci zpolymerován na porézní separační membráně při vytváření povlaku, potom druhý povrch porázní separační membrány je během polymerace nebo před polymerací s výhodou vystaven nižšímu absolutnímu tlaku. Vynález jako takový však není omezen na určitou specifickou metodu, kterou je povlakový materiál aplikován na porézní separační membránu. Zvláště výhodné povlakové materiály mají relativně vysoké konstanty permeability pro plyny, takže přítomnost povlaku nesnižuje ve větší míře rychlost filtrace vícesložkovou membránou. Odpor povlaku к průtoku plynu je s výhodou relativně malý při srovnání s odporem vícesložkové membrány. Jak již bylo výše uvedeno, při přípravě vícesložkové membrány s požadovaným separačním faktorem podle vynálezu závisí výběr materiálů pro povlaky na vztahu stanoveného vnitřního separačního faktoru materiálu povlaku ke stanovenému vnitřnímu seperačnímu faktoru materiálu porézní separační membrány. Materiál povlaku by měl být schopen zajistit okluzní kontakt s porézní separační membránou. Například při aplikování by měl být tento povlak dostatečně smáčivý a adhezivní к porézní separační membráně, aby umožnil vytvoření okluzního kontaktu. Smáčecí vlastnosti povlakového materiálu mohou být zjištěny spojením povlakového materiálu, buď samotného nebo v rozpouštědle, s materiálem porézní separační membrány. Navíc může být povlakový materiál vybrán podle vhodné molekulární hmotnosti, přičemž se vezme v úvahu průměrný průměr pórů porézní separační membrány. Je-li molekulární velikost povlakového materiálu příliš velká к tomu, aby mohl tento povlakový materiál vniknout do pórů porézní separační membrány, není tento materiál použitelný pro vytvoření okluzního kontaktu.The coating may be applied in any suitable manner, for example, the coating operation is spraying, glazing, immersion in a substantially liquid substance containing the coating material, and the like. As mentioned previously, the coating material is preferably contained in a substantially liquid substance upon application and may be in the form of a solution using a coating material solvent that does not substantially dissolve the porous separation membrane. In a preferred embodiment, the coating material is preferably applied to one surface of the porous separation membrane and a lower absolute pressure is applied to the other surface of the porous separation membrane. If the substantially liquid substance comprises a peroxymageable material and the polymerizable material is polymerized on the porous separation membrane after application to form a coating after application, then the second surface of the defeating separation membrane is preferably subjected to a lower absolute pressure during or prior to polymerization. However, the invention as such is not limited to a specific method by which a coating material is applied to a porous separation membrane. Particularly preferred coating materials have relatively high permeability constants for gases, so that the presence of the coating does not greatly reduce the filtration rate of the multi-component membrane. The resistance of the coating to the gas flow is preferably relatively small compared to the resistance of the multi-component membrane. As mentioned above, when preparing a multi-component membrane with a desired release factor according to the invention, the choice of coating materials depends on the relationship of the determined internal separation factor of the coating material to the determined internal separation factor of the porous separation membrane material. The coating material should be able to provide occlusive contact with the porous separation membrane. For example, when applied, the coating should be sufficiently wettable and adhesive to the porous separation membrane to allow occlusive contact to be formed. The wetting properties of the coating material can be determined by combining the coating material, either alone or in a solvent, with the porous separation membrane material. In addition, the coating material may be selected according to a suitable molecular weight, taking into account the average pore diameter of the porous separation membrane. If the molecular size of the coating material is too large for the coating material to enter the pores of the porous separation membrane, the coating material is not usable for occlusive contact.

Jestliže je na druhé straně velikost molekul povlakového materiálu příliš malá, může tento materiál projít póry porézní separační membrány během povlékání a/nebo během dělící operace. Pro porézní separační membránu s většími póry na rozdíl od porézní separační membrány s menšími póry, je potom vhodné použít povlakového materiálu, který má větší velikost molekul. Jestliže jsou póry co do velikosti značně různorodé, je vhodné použít jako povlakového materiálu polymerovatelného materiálu, který je zpolymerován po aplikaci na porézní separační membráně, nebo? je vhodné použít dvou nebo více povlakových materiálů s různou molekulární velikostí, například je vhodné aplikovat materiály povlaku podle pořadí jejich zvětšujících se molekulárních velikostí.If, on the other hand, the size of the molecules of the coating material is too small, it may pass through the pores of the porous separation membrane during the coating and / or during the separating operation. For a porous separation membrane with larger pores as opposed to a porous separation membrane with smaller pores, it is then appropriate to use a coating material having a larger molecular size. If the pores are very diverse in size, it is appropriate to use as a coating material a polymerizable material that is polymerized after application to a porous separation membrane, or? it is desirable to use two or more coating materials of different molecular sizes, for example, to apply coating materials in order of increasing molecular sizes.

Povlakovým materiálem mohou být přírodní nebcn syntetické látky, obvykle jsou to polymery, které s výhodou mají odpovídající vlastnosti umožňující vytvoření okluzního kontaktu s porézní separační membránou. Mezi syntetické látky patří jak adiční, tak kondenzační polymery. Typickými příklady materiálů, které je možno použít jako povlakových materiálů, jsou polymery, které mohou být substituované nebo nesuhstituované, pevné nebo kapalné za podmínek dělení plynů, a to syntetické kaučuky, přírodní kaučuky, relativně vysokomolekulární a/nebo vysokovroucí kapaliny, organické předpolymery, polysiloxany (silikonové polymery], polysilazany, polyurethany, polyapichlorhydrin, polyaminy, polyiminy, polyamidy, kopolymery, které obsahují akrylonitril, jako například póly (a-chlorakrylonitrilové] kopolymery, polyestery [včetně polylaktamů), například polyalkylakryláty a polyalkylmethakryláty, kde alkylová skupina obsahuje asi 1 až 8 atomů uhlíku, polysebakáty, polyjantarany a alkylové pryskyřice; dále terpenoidní pryskyřice, jako například lněný olej; dále celulózové polymery, polysulfony, zvláště alifatické polysulfony; dále polyallkylenglykoly, jako například polyethylenglykol, polypropylenglykol, atd.; dále polyalkylenpolysulfáty, polypyrrolidony,polymery monomerů, které mají α-olefinickou nenasycenou vazbu, jako například polyolefiny, například polyethylen, polypropylen, polybutadien, poly-2,3-dichlorbutadien, polyisopren, polystyren včetně polystyrénových kopolymerů, například styrenbutadienový kopolymer, polyvinyly, jako jsou například polyvlnylalkoboly, polyvinylaldehydy (například polyvinylformaldehyd a pólyvinylbutyraldehyd ], polyvinylketony (například polymethylvinylketon), polyvinylestery (například polyvinylbenzoát}, póly vinylhalogenidy (například polyvinylbromid), polyvinylidenhalogenidy, polyvinylidenkarbonáty, poly-N-vinylmaleinimid, atd., dále poly-l,5-cyklooktadien, polymethylisopropenylketon, fluorovaný ethylenový kopolymer; dále polyarylenoxidy, například polyxylylenoxid; dále polykarboná ty, polyfosfáty, například polyethylenmethylenfosfát a pod., a dále libovolné kopolymery včetně blokových kopolymerů, které obsahují opakující se jednotky výše uvedené, a roubované kopolymery a směsi obsahující libovolné látky z již uvedených látek. Po aplikaci na porézní separační membránu mohou nebo nemusí být tyto polymery polymerovány.The coating material may be a natural or synthetic material, usually polymers, which preferably have adequate properties to make occlusive contact with the porous separation membrane. Synthetic materials include both addition and condensation polymers. Typical examples of materials that can be used as coating materials are polymers, which may be substituted or unsubstituted, solid or liquid under gas separation conditions, namely synthetic rubbers, natural rubbers, relatively high molecular weight and / or high boiling liquids, organic prepolymers, polysiloxanes (silicone polymers), polysilazans, polyurethanes, polyapichlorohydrin, polyamines, polyimines, polyamides, copolymers containing acrylonitrile, such as polyesters (α-chloroacrylonitrile) copolymers, polyesters [including polylactams], for example polyalkylacrylates and polyalkyl methacrylates, where the alkyl alkyl group contains 1, up to 8 carbon atoms, polysebacates, polysuccinates and alkyl resins, terpenoid resins such as linseed oil, cellulose polymers, polysulfones, especially aliphatic polysulfones, polyallkylene glycols such as polyethylene glycol, polypropylene glycol polyalkylenepolysulphates, polypyrrolidones, monomer polymers having α-olefinic unsaturation, such as polyolefins, for example polyethylene, polypropylene, polybutadiene, poly-2,3-dichlorobutadiene, polyisoprene, polystyrene including polystyrene copolymers, for example styrene-butadiene polyvinyls such as polyvinyl alcobols, polyvinyl aldehydes (such as polyvinylformaldehyde and polyvinylbutyraldehyde], polyvinyl ketones (e.g. polymethylvinyl ketone), polyvinyl esters (e.g. polyvinylbenzoate), polyvinyl halides (e.g. polyvinylbromide, polyvinylbenzene halide), polyvinylidene halide, polyvinylbenzene halide, polyvinylidenide, polyvinylbenzene; -1,5-cyclooctadiene, polymethylisopropenyl ketone, fluorinated ethylene copolymer; polyarylene oxides such as polyxylylene oxide; polycarbonates, polyphosphates such as polyethylene methylene phosphate and the like; and any copolymers including block copolymers containing the repeating units of the above, and graft copolymers and mixtures containing any of the foregoing. When applied to a porous separation membrane, these polymers may or may not be polymerized.

Zvláště vhodnými povlakovými materiály jsou polysiloxany. Typické polysiloxany mohou obsahovat alifatické nebo aromatické zbytky a obvykle mají opakující se jednotky s 1 až asi 20 atomy uhlíku. Molekulární hmotnost polysiloxanů se může velice různit, ale obvykle je alespoň 1 000. Polysiloxany, které se aplikují na porézní separační membránu, mají obvykle molekulovou hmotnost od asi 1 000 do 300 000. Obvykle jsou alifatickými a aromatickými polysiloxany polymonosubstituované siloxany, například takové, kde substituenty jsou nižší alifatické skupiny, například nižší alkylová skupina, včetně cykloalkylových skupin, zvláště methylová skupina, ethylová skupina a propylová skupina; dále nižší alkoxylové skupiny, arylové skupiny, které zahrnují mono- a bicyklické arylové skupiny včetně bifenylenové skupiny, naftalenové skupiny, atd.; dále nižší tnonoa bicyklické aryloxy skupiny; dále acylové skupiny zahrnující nižší alifatické a nižší aromatické acylové skupiny, a pod. Alifatické a aromatické substituenty mohou být substituované, například halogeny, jako je fluor, chlor a brom, hydroxylovými skupinami, nižšími alkylovými skupinami, nižšími alkoxylovými skupinami, nižšími acylovými skupinami a podobně. Polysiloxany mohou být zesítěny účinkem zesilovacích činidel, čímž vznikne silikonový kaučuk. Polysiloxany mohou být takto kopolymery se zesíťovacím komonomerem, jako například a-methylstyrenem, který spolupůsobí při vzniku zesítěného produktu. Mezi typické katalyzátory, které podporují vznik zesítění patří organické a anorganické peroxidy. Zesítění může být provedeno před aplikací polysiloxanů na porézní separační membráně, ale s výhodou se provede po aplikaci na porézní separační membránu. Obvykle mají polysiloxany před zesítěním molekulovou hmotnost od asi 1 000 do 100 000. Zvláště výhodnými polysiloxany jsou polydimethylsiloxan, polyfenylmethylsiloxan, polytrifluorpropylmethylsiloxan, kopolymer of-methylstyrenu a dimethylsiloxanu a doidatečně vulkanizovaný silikonový kaučuk, obsahující polydimethylsiloxan, o molekulové hmotnosti před zesítěním od asi 1 000 do 50 000. Některé polysiloxany nesmáčejí polysulfonovou porézní separační membránu natolik, aby došlo к okluznímu kontaktu v požadované formě. Avšak rozpuštění nebo dispergování polysiloxanů v rozpouštědle, které v podstatě nepůsobí na polysulfon, může usnadnit vznik okluzního kontaktu. Mezi vhodná rozpouštědla patří obvyklé kapalnéParticularly suitable coating materials are polysiloxanes. Typical polysiloxanes may contain aliphatic or aromatic residues and usually have repeating units of 1 to about 20 carbon atoms. The molecular weight of the polysiloxanes may vary widely, but is usually at least 1000. Polysiloxanes that are applied to a porous separation membrane typically have a molecular weight of from about 1,000 to 300,000. Typically, the aliphatic and aromatic polysiloxanes are polymonosubstituted siloxanes, for example those where substituents are lower aliphatic groups, for example lower alkyl, including cycloalkyl groups, especially methyl, ethyl and propyl; further lower alkoxy groups, aryl groups which include mono- and bicyclic aryl groups including biphenylene, naphthalene, etc .; further lower mono and bicyclic aryloxy groups; furthermore acyl groups comprising lower aliphatic and lower aromatic acyl groups, and the like. Aliphatic and aromatic substituents may be substituted, for example, halogens such as fluorine, chlorine and bromine, by hydroxyl groups, lower alkyl groups, lower alkoxy groups, lower acyl groups, and the like. The polysiloxanes can be crosslinked by the action of crosslinking agents to form a silicone rubber. The polysiloxanes may thus be copolymers with a cross-linking comonomer, such as α-methylstyrene, which co-forms a cross-linked product. Typical catalysts that promote crosslinking include organic and inorganic peroxides. Crosslinking may be performed prior to application of the polysiloxanes on the porous separation membrane, but is preferably performed after application to the porous separation membrane. Typically, the polysiloxanes have a molecular weight of from about 1,000 to about 100,000 prior to cross-linking. Some polysiloxanes do not wet the polysulfone porous separation membrane enough to cause occlusive contact in the desired form. However, dissolving or dispersing polysiloxanes in a solvent that does not substantially affect the polysulfone may facilitate occlusive contact. Suitable solvents include conventional liquid solvents

2Э alkany, například pentan, cyklohexan, atd., dále alifatické alkoholy, například mothanol, dále některé halogenované alkany, dlalkylethery a podobné látky, a jejich směsi.2Э alkanes such as pentane, cyclohexane, etc., aliphatic alcohols such as mothanol, some halogenated alkanes, dialkyl ethers and the like, and mixtures thereof.

Dále uváděné materiály použité pro přípravu porézních separačních membrán a povlaků jsou reprezentativními použitelnými materiály, jejichž kombinací lze získat vícesložkové membrány podle uvedeného vynálezu, které mohou být použity pro dělení plynů. Tyto materiály, jejichž kombinace a aplikace jsou pouze reprezentativním výběrem z širokého okruhu materiálů použitelných podle vynálezu a tudíž neomezují nijak rozsah uvedeného· vynálezu, slouží pouze jako Ilustrativní příklady aplikovatelnosti a vhodnosti těchto· látek. Mezi typické materiály porézních separačních membrán pro dělení kyslíku od dusíku patří acetátové celulózy, například acetátová celulóza se stupněm substituce asi 2,5, dále polysulfon, styren-akrylonitrilový kopolymer, například takový, který má asi 20 až 70 hmotnostních procent styrenu a asi 30 až 80 hmotnostních procent akrylonltrilu, dále směsi styrenakrylonitrilových kopolymerů a podobně. Mezi vhodné povlakové materiály patří polysiloxany (polysilikony), například polydimethylsiloxan, poilyfenylmethylslloxan, polytrifluorpropylmethylsiloxan, předem vulkanizovaný a dodatečně vulkanizovaný silikonový kaučuk, atd., dále polystyren, například polystyren se stupněm polymerace od asi 2 do 20, dále polyisopren, například isoprenový předpolymer a poly-cis-l,4-isopren, dále sloučeniny obsahující alifatický uhlovodík s asi 14 až 30 atomy uhlíku, například hexadekan, lněný olej, zvláště surový lněný olej, atd.The following materials used to prepare porous separation membranes and coatings are representative useful materials whose combination can yield the multi-component membranes of the present invention that can be used for gas separation. These materials, whose combinations and applications are merely representative of a wide variety of materials useful in the present invention and therefore do not limit the scope of the invention, are merely illustrative of the applicability and suitability of these materials. Typical porous separation membrane materials for separating oxygen from nitrogen include acetate celluloses, for example acetate cellulose having a degree of substitution of about 2.5, polysulfone, a styrene-acrylonitrile copolymer, for example, having about 20 to 70 weight percent styrene and about 30 to 30 weight percent. 80 weight percent acrylonitrile, blends of styrene acrylonitrile copolymers and the like. Suitable coating materials include polysiloxanes (polysilicones), for example polydimethylsiloxane, poilyphenylmethylsloloxane, polytrifluoropropylmethylsiloxane, pre-cured and post-cured silicone rubber, etc., polystyrene, for example polystyrene with a degree of polymerization of from about 2 to 20, further polyopren, cis-1,4-isoprene, further containing aliphatic hydrocarbon containing from about 14 to 30 carbon atoms, for example hexadecane, linseed oil, especially crude linseed oil, etc.

Mezi typické materiály porézních separačních membrán pro oddělování vodíku ze směsi plynů obsahujících vodík, patří acetátové celulózy, například acetátová celulóza se stupněm substituce asi 2,5, dále polysulfon, styrenakrylonitrilový kopolymer, například s obsahem styrenu v rozmezí od asi 20 do 70 procent hmotnostních a s obsahem akryJonitrilu v rozmezí od asi 30 do 80 procent hmotnostních, dále směsi styrenakrylonitrilových kopolymeru, atd., dále polykarbonáty, polyakrylenoxidy, jako je například polyfenylenoxíd, polyxylenoxid, brómovaný polyxylylenoxid, brómovaný polyxylylenoxid dodatečně zpracovaný s trimethylaminem, thiomočovina, atd. Mezi vhodné povlakové materiály patří polysiloxany (polysilikony), například polydimethylsiloxan, předem vulkanizovaný a dodatečně vulkanizovaný silikonový kaučuk, atd., dále polyisopren, blokový kopolymer α-methylstyrenu a dimethylsiloxanu, sloučeniny obsahující alifatický uhlovodík s asi 14 až 30 atomy uhlíku, a podobně.Typical porous separation membrane materials for separating hydrogen from a hydrogen-containing gas mixture include acetate celluloses, such as acetate cellulose having a degree of substitution of about 2.5, polysulfone, a styrene acrylonitrile copolymer, such as having a styrene content ranging from about 20 to 70 percent by weight. an acrylonitrile in the range of about 30 to 80 percent by weight, styrene acrylonitrile copolymer blends, etc., polycarbonates, polyacrylene oxides such as polyphenylene oxide, polyxylene oxide, brominated polyxylylene oxide, brominated polyxylylene oxide post-treated with trimethylamine, thiourea, etc. include polysiloxanes (polysilicones), for example polydimethylsiloxane, pre-cured and post-cured silicone rubber, etc., polyisoprene, α-methylstyrene-dimethylsiloxane block copolymer, aliphatic carbon containing compounds a radical of about 14 to 30 carbon atoms, and the like.

Porézní separační membrány podle uvedeného vynálezu jsou ve výhodném provedení dostatečně porézní a mají tudíž dostatečnou plochu porézního separačního materiálu pro uskutečnění dělení v průmyslovém měřítku. Porézní separační membrány mají výrazný vliv na oddělovací proces prováděný s pomocí vícesložkových membrán podle uvedeného vynálezu a je tudíž vhodné dosáhnout velkého poměru celkové plochy povrchu к celkové ploše průřezu pórů porézní separační membrány. Tento výsledek se zcela liší od dosavadních poznatků v oboru výroby složených membrán, kde к dělení dochází v podstatě na superponované membráně a kde o nosičích platí, že mají být co možná nejvíce pórovité pokud si přitom zachovají svoji původní a hlavní funkci, tzn. funkci nosiče superponované membrány, a kde s výhodou nosič neovlivňuje průtok filtrovaného plynu, to znamená, že neinhlbuje průtok plynu superponovanou membránou.The porous release membranes of the present invention are preferably sufficiently porous and therefore have a sufficient area of porous release material to effect industrial scale division. The porous separation membranes have a significant effect on the separation process carried out using the multi-component membranes of the present invention and it is therefore desirable to achieve a large ratio of total surface area to total pore cross-sectional area of the porous separation membrane. This result differs completely from the prior art in the field of composite membrane production, where the separation takes place essentially on a superimposed membrane and where the carriers are said to be as porous as possible while maintaining their original and main function, i.e., in the process. the function of the carrier of the superimposed membrane, and wherein preferably the carrier does not affect the flow of filtered gas, that is, it does not inhibit the gas flow of the superimposed membrane.

Množství plynu, které prochází materiálem porézní separační membrány a vliv tohoto materiálu na výkon vícesložkových membrán podle uvedeného vynálezu je výrazně ovlivňován poměrem celkové plochy povrchu к celkové ploše pórů a/nebo průměrným průměrem pórů porézní separační membrány. Poměr celkové plochy к povrchu к celkové ploše průřezu pórů je obvykle u porézních separačních membrán alespoň asi 10 ; 1, s výhodou alespoň 103:1 až 108:1, přičemž některé porézní separační membrány mohou mít tento poměr 103:1 až 10®: 1 nebo 1012:1. Průměrná hodnota průměru pórů v příčném řezu se může pohybovat v širokých mezích, obvykle je v rozmezí od asi 0,5 do 2 000 nm, přičemž v některých porézních separačních membránách, zvláště v některých polysulfonových porézních separačních membránách, může být průměrná hodnota průměrů pórů v příčném řezu asi 0,5 až 100 nebo dokonce 500 nm, obvykle je v rozmezí od asi 0,5 do 20 nm.The amount of gas passing through the porous separation membrane material and its effect on the performance of the multicomponent membranes of the present invention is greatly influenced by the ratio of the total surface area to the total pore area and / or the average pore diameter of the porous separation membrane. The ratio of total surface area to surface area of total pore cross-sectional area is typically at least about 10 for porous separation membranes; 1, preferably at least 10 3 : 1 to 10 8 : 1, wherein some porous separation membranes may have this ratio of 10 3 : 1 to 10 ®: 1 or 10 12 : 1. The average pore diameter of the cross-section may be within wide limits, typically in the range of about 0.5 to 2000 nm, and in some porous separation membranes, particularly some polysulfone porous separation membranes, the average pore diameter of the a cross-section of about 0.5 to 100 or even 500 nm, usually in the range of about 0.5 to 20 nm.

Podstatným znakem uvedeného vynálezu je to, aby povlak byl v okluzním kontaktu s porézní separační membránou, přičemž je možno uvést, že u vzorků, které byly vyvinuty na základě pozorování funkce vícesložkových membrán podle uvedeného vynálezu a u kterých bylo· použito porézní separační membrány bez povlaku, se zvýšil odpor při průtoku plynů póry a také poměr plynů prošlých materiálem porézní separační membrány к plynům prošlým póry byl vyšší.It is an essential feature of the present invention that the coating is in occlusive contact with the porous separation membrane, wherein samples developed by observing the function of the multi-component membranes of the present invention and in which a non-coated porous separation membrane is used. the flow resistance through the pores increased, and the ratio of the pores through the porous separation membrane material to the pores through the pores was higher.

Pokud jde o membrány pro dělení plynů, je užitečnou charakteristikou efektivní separační tloušťka. Efektivní separační tloušťka v popisu uvedeného, vynálezu znamená tloušťku spojité (neporézní) a kompaktní membrány vytvořené z materiálu porézní separační membrány, která by měla stejnou filtrační rychlost pro daný plyn jako vícesložková membrána, to znamená, že efektivní separační tloušťka je kvocient permeability materiálu porézní separační memrány pro plyn dělený permeabilitou vícesložkové membrány pro daný plyn. Získáním nižší efektivní separační tloušťky se zvýší fil257751 trační rychlost daného plynu. Efektivní separační tloušťka vícesložkových membrán je často podstatně nižší než celková tloušťka membrány, zvláště jestliže jsou vícesložkové membrány anizotropní. Efektivní separační tloušťka vícesložkových membrán se vztahuje к plynu, přičemž tímto plynem může být například alespoň jeden plyn ze skupiny zahrnující oxid uhelnatý, oxid uhličitý, dusík, argon, fluorid sírový, methan a ethan. Tato efektivní separační tloušťka je obvykle menší než asi 10 000 nm, s výhodou menší než asi 1 500 nm, tzn. v rozmezí od asi 10 do 1 500 nm. Ve vícesložkových membránách obsahujících například polysulfonové porézní separační membrány je efektivní separační tloušťka vícesložkové membrány alespoň pro jeden z uvedených plynů menší než asi 500 nm. Efektivní separační tloušťka některých vícesložkových membrán, zvláště pokud se týče alespoň jednoho výše uvedeného plynu, je menší než asi 50 nm, s výhodou menší než asi 20 % tloušťky vícesložkové membrány.For gas separation membranes, an effective separation thickness is a useful characteristic. Effective separation thickness in the description of the present invention means the thickness of a continuous (non-porous) and compact membrane formed of a porous separation membrane material having the same gas filtration rate as a multi-component membrane, i.e. the effective separation thickness is the permeability quotient of the porous separation material gas membranes divided by the permeability of the multi-component membrane for the gas. By obtaining a lower effective separation thickness, the gas flow rate of the gas is increased. The effective separation thickness of the multicomponent membranes is often substantially lower than the total thickness of the membrane, especially if the multicomponent membranes are anisotropic. The effective separation thickness of the multi-component membranes refers to the gas, which gas may be, for example, at least one of carbon monoxide, carbon dioxide, nitrogen, argon, sulfur hexafluoride, methane and ethane. This effective separation thickness is usually less than about 10,000 nm, preferably less than about 1,500 nm, i. in the range of about 10 to 1500 nm. In multi-component membranes containing, for example, polysulfone porous separation membranes, the effective separation thickness of the multi-component membrane for at least one of said gases is less than about 500 nm. The effective separation thickness of some multicomponent membranes, particularly with respect to at least one of the above-mentioned gas, is less than about 50 nm, preferably less than about 20% of the thickness of the multicomponent membrane.

Podle dosavadního stavu techniky se při jedné z metod výroby membrán pro dělení plynů u membrán obsahujících póry zpracovává alespoň jeden z povrchů membrány obsahující póry, čímž dojde ke zhutnění povrchu a tudíž ke zmenšení výskytu pórů, které samy o sobě snižují selektivitu separační membrány. Zhutnění se provádí například chemickým zpracováním rozpouštědly nebo čínidiy vytvářejícími nabobtnání materiálu membrány nebo žíháním, což může být prováděno za kontaktu nebo bez kontaktu materiálu membrány s kapalinou. Takovéto zhutnovací postupy mají obvykle za následek podstatné snížení průtoku plynu membránou. Některé zvláště výhodné vícesložkové membrány podle uvedeného vynálezu vykazují větší permeabilitu než membrána v podstatě stejná jako uvedená porézní separační membrána používaná ve vícesložkové membráně podle vynálezu s tím rozdílem, že alespoň jeden z povrchů membrány byl zpracován tak, že došlo к dostatečnému zhutnění membrány к dostatečnému vyžíhání za přítomnosti nebo bez přítomnosti kapaliny, čímž se získá, pokud se týče alespoň jedné dvojice plynů, separační faktor rovný nebo větší, než je separační faktor vícesložkové membrány. Jinou metodou jak zvýšit selektivitu dělení membrány je úprava výrobních podmínek, přičemž se získá membrána méně porézní než membrána vyrobená za nezměněných výrobních podmínek. Zvýšení selektivity dělení v důsledku úprav podmínek výroby je obvykle spojeno s podstatně nižším průtokem plynů membránou. Některé zvláště výhodné vícesložkové membrány podle uvedeného vynálezu, např. membrány, ve kterých je porézní separační membrána ve tvaru dutého vlákna, mají větší permeabilitu než anizotropní membrána ve formě dutého vlákna vytvořeného z materiálu porézní separační membrány, přičemž tato membrána je schopná udržovat konfiguraci dutého vlákna za podmínek dělení plynů, například při absolutním tlakovém rozdílu 1 MPa, a tato anizotropní membrána ve formě dutého vlákna má pokud se týče alespoň jedné dvojice plynů separační faktor rovný nebo větší, než je separační faktor vícesložkové membrány.According to the prior art, in one method of manufacturing gas separation membranes for pores containing pores, at least one of the pores of the porous membrane is treated, thereby compacting the surface and thereby reducing the occurrence of pores, which themselves reduce the selectivity of the separation membrane. The compaction is effected, for example, by chemical treatment with solvents or agents to swell the membrane material or by annealing, which can be carried out with or without contacting the membrane material with the liquid. Such compaction processes usually result in a significant reduction in the gas flow through the membrane. Some particularly preferred multicomponent membranes of the present invention exhibit greater permeability than a membrane substantially the same as the porous separation membrane used in the multicomponent membrane of the invention, except that at least one of the membrane surfaces has been treated to sufficiently compact the membrane to sufficiently anneal in the presence or absence of a liquid, thereby obtaining, with respect to at least one gas pair, a separation factor equal to or greater than the separation factor of the multi-component membrane. Another method to increase the selectivity of membrane separation is to adjust the manufacturing conditions, thereby obtaining a membrane less porous than a membrane produced under unchanged manufacturing conditions. An increase in the selectivity of the partition due to the modification of the manufacturing conditions is usually associated with a substantially lower gas flow through the membrane. Some particularly preferred multicomponent membranes of the present invention, e.g., membranes in which the porous hollow fiber membrane is more permeable than an anisotropic hollow fiber membrane formed from the porous separation membrane material, are capable of maintaining the hollow fiber configuration under the conditions of gas separation, for example at an absolute pressure difference of 1 MPa, and the hollow fiber anisotropic membrane has a separation factor equal to or greater than the separation factor of the multi-component membrane with respect to at least one gas pair.

Porézní separační membrána je s výhodou natolik dostatečně silná, že není potřeba žádné speciální aparatury pro manipulaci s ní. Porézní separační membrána má tloušťku •obvykle asi 20 až 500 nm, tzn. asi 50 až 200 nebo 300 nm. Jestliže vícesložková membrána má tvar dutého vlákna, potom toto vlákno má obvykle vnější průměr asi 200 až 1 000 mikrometrů, to znamená asi 200 až 800 mikrometrů, a tloušťka stěny je asi 50 až 200 nebo 300 mikrometrů.Preferably, the porous separation membrane is sufficiently thick that no special apparatus is needed to handle it. The porous separation membrane typically has a thickness of about 20 to 500 nm; about 50 to 200 or 300 nm. If the multicomponent membrane is in the form of a hollow fiber, the fiber typically has an outer diameter of about 200 to 1000 microns, i.e. about 200 to 800 microns, and a wall thickness of about 50 to 200 or 300 microns.

Při dělení plynů, včetně procesů zkoncentrovávání plynů za použití vícesložkových membrán podle uvedeného vynálezu je výstupní strana vícesložkové membrány udržována na nižším chemickém potenciálu pro alespoň jeden filtrovaný plyn, než je chemický potenciál vstupní strany. Hnací silou pro požadovaný průběh filtrace prováděné s pomocí vícesložkové membrány podle vynálezu je rozdíl chemických potenciálů u této vícesložkové membrány, viz například Olaf A. Hougen а К. M. Watson: Chemical Process Principles, díl II., John Wiley, New York (1947], čímž dochází к rozdílům v parciálních tlacích. Filtrovaný plyn vniká do vícesložkové membrány, prochází jí a je odstraňován z blízkosti výstupní strany vícesložkové membrány tak, aby se udržovala požadovaná hnací síla v daném procesu. Fungování vícesložkové membrány podle vynálezu nezávisí na směru toku plynu nebo na tom, který povrch membrány je vstupním povrchem, tzn., který přichází do styku se zpracovávanou plynnou směsí.In gas separation, including gas concentration processes using multicomponent membranes of the present invention, the exit side of the multicomponent membrane is maintained at a lower chemical potential for at least one filtered gas than the chemical potential of the inlet side. The driving force for the desired filtration process using the multicomponent membrane according to the invention is the difference in chemical potential of this multicomponent membrane, see for example Olaf A. Hougen а К. M. Watson: Chemical Process Principles, Volume II, John Wiley, New York (1947), resulting in differences in partial pressures The filtered gas enters, passes through, and is removed from near the exit side of the multicomponent membrane so that The operation of the multicomponent membrane according to the invention does not depend on the direction of gas flow or which surface of the membrane is the inlet surface, i.e., which comes into contact with the gas mixture to be treated.

Kromě toho, že proces dělení alespoň jednoho plynu ze směsi plynů s použitím vícesložkové membrány podle uvedeného vynálezu nevyžaduje nákladné chlazení a/nebo jiné energeticky nákladné opatření, poskytuje tento postup četné výhody ve vysokém stupni variabilnosti v provedení selektivních filtračních operací. Vícesložkové separační membrány pro plyny podle uvedeného vynálezu, ať již ve formě fólie nebo- dutého vlákna, jsou použitelné pro dělení průmyslových plynů, zkoncentrovávání kyslíku pro lékařské použití, pro zařízení kontrolující znečišťování a pro jakýkoliv jiný postup, při kterém je třeba provést oddělování alespoň jednoho plynu ze směsi plynů. Relativně méně často mají jednosložkové membrány jak dostatečně vysoký stupeň selektivity dělení, tak i dobré charakteristiky pokud jde o filtrační rychlost, a dokonce i potom jsou tyto jednosložkové membrány vhodné pro dělení jenom několika specifických plynů. Naproti tomu vícesložkové membrány pro dělení ply nů podle uvedeného vynálezu mohou využívat rozmanitých materiálů pro zhotovení porézní separační membrány, tzn. materiálů, které nebyly dříve u jednosložkových membrán vhodné, vzhledem к nepřijatelné kombinaci filtrační rychlosti a separačního faktoru. Jelikož výběr materiálů pro zhotovení porézní separační membrány může být podle vynálezu prováděn podle jeho selektivity a konstanty permeability pro dané plyny a ne podle jeho schopnosti, tvořit tenké a dostatečně neporézní membrány, mohou být vícesložkové membrány podle uvedeného vynálezu s výhodou přizpůsobeny pro dělení rozmanitých plynů ze směsí plynů.In addition to the fact that the process of separating at least one gas from the gas mixture using the multi-component membrane of the present invention does not require costly cooling and / or other energy costly measures, this process provides numerous advantages in high degree of variability in performing selective filtration operations. The multicomponent gas separation membranes of the present invention, whether in the form of foil or hollow fiber, are useful for separating industrial gases, concentrating oxygen for medical use, for pollution control devices, and for any other process requiring separation of at least one gas from the gas mixture. Relatively less often, single-component membranes have both a sufficiently high degree of selectivity of separation and good filtration rate characteristics, and even then, these single-component membranes are suitable for separating only a few specific gases. In contrast, the multi-component gas separation membranes of the present invention can utilize a variety of materials to form a porous separation membrane, i. materials that were previously unsuitable for mono-component membranes due to the unacceptable combination of filtration rate and separation factor. Since the selection of materials for making the porous separation membrane can be made according to the invention according to its selectivity and permeability constant for the gases and not its ability to form thin and sufficiently non-porous membranes, the multicomponent membranes of the present invention can advantageously be adapted to separate various gases from gas mixtures.

V průřezu může být průměr pórů poré/Zní separační membrány řádu desetin nanometru a tudíž póry porézní separační membrány a povrch mezi povlakem a porézní separační membránou nemohou být za použití v současné době dostupných optických mikroskopů přímo pozorován. V současné době jsou dostupné technické prostředky, které umožňují větší zvětšení vzorku, jako jsou například skanovací elektronová mikroskopie a transmisní elektronová mikroskopie, které však vyžadují zvláštní přípravu vzorků, což omezuje jejich použitelnost při přesném zobrazování obrysů vzorků, zvláště vzorku organického. Například skanovací elektronová mikroskopie vyžaduje, aby byl organický vzorek povlečen například nejméně 4 až 5 nanometrů silnou vrstvou zlata za účelem získání odrazu, kterým se získá snímatelný obraz. Dokonce i způsob, kterým je povlak aplikován může ovlivnit snímaný obraz. Kromě toho pouhá přítomnost povlaku vyžadovaná při skanovací elektronové mikroskopií může dále znejasnitelně nebo zjevně měnit obrysy vzorku. Navíc jak ve srovnávací. elektronové mikroskopii tak i v transmisní elektronové mikroskopii mohou metody, které jsou používány pro získání dostatečně malého vzorku, podstatně změnit obrysy vzorku. Kompletní struktura vícesložkové membrány nemůže být tudíž vizuálně zjištěna dokonce ani s pomocí nejlepší dostupné mikroskopové techniky.In cross-section, the pores / pores of the separation membrane pore diameter can be of the order of tenths of a nanometer, and thus pores of the porous separation membrane and the surface between the coating and the porous separation membrane cannot be directly observed using currently available optical microscopes. Currently, technical means are available which allow greater sample magnification, such as scanning electron microscopy and transmission electron microscopy, but which require special sample preparation, which limits their usefulness in accurately imaging the contours of the samples, especially the organic sample. For example, scanning electron microscopy requires that the organic sample be coated with, for example, at least 4 to 5 nanometers a thick layer of gold to obtain reflection to obtain a readable image. Even the way the coating is applied can affect the scanned image. In addition, the mere presence of the coating required by scanning electron microscopy can furthermore obscure or obviously change the contours of the sample. Plus both in comparative. In electron microscopy and transmission electron microscopy, the methods used to obtain a sufficiently small sample can substantially change the contours of the sample. Thus, the complete structure of a multi-component membrane cannot be visually detected even with the best available microscope technique.

Vícesložkové memrány podle uvedeného vynálezu mají jedinečné vlastnosti, což je možno demonstrovat pomocí různých metod a matematických modelů, jejichž výsledky souhlasí s obecně pozorovanými účinky vícesložkových membrán podle uvedeného vynálezu. Tyto matematické modely však nijak neomezují rozsah vynálezu, ale slouží jako další ilustrace nových a výhodných vlastností vícesložkové membrány podle vynálezu.The multi-component membranes of the present invention have unique properties, which can be demonstrated by various methods and mathematical models whose results are consistent with the generally observed effects of the multi-component membranes of the present invention. However, these mathematical models do not limit the scope of the invention, but serve as further illustrations of the novel and advantageous properties of the multi-component membrane of the invention.

Na připojených výkresech je na obrázcích 1, 2, 3, 4, 6 a 7 znázorněna vícesložková membrána podle uvedeného vynálezu, přičemž tyto obrázky jsou uvedeny za účelem bližšího ilustrování následujícího* matematického modelu. Na obr. 5 je ilustrována analogie mezi představou odporů к průtoku filtrátu vícesložkovou membránou podle vynálezu v souvislosti s následujícím matematickým modelem a představou odporu к průtoku elektrického proudu.1, 2, 3, 4, 6 and 7, a multicomponent membrane according to the present invention is shown in order to illustrate the following mathematical model in more detail. FIG. 5 illustrates an analogy between the concept of flow resistances to the filtrate flow through the multi-component membrane of the invention in connection with the following mathematical model and the concept of flow resistances.

Ilustrované modely mají za účel pouze usnadnit pochopení představ souvisících s následujícím matematickým modelem, přičemž ovšem tyto obrázky neilustrují a ani není jejich účelem ilustrovat skutečnou strukturu vícesložkových membrán podle vynálezu. Za účelem bližšího· vysvětlení představy matematického modelu ilustrují tyto modely charakteristické znaky zahrnuté v tomto matematickém modelu. Za účelem zjednodušení znázornění těchto modelů jsou jednotlivé znaky a rozměrové vztahy značně nadsazeny.The illustrated models are only intended to facilitate understanding of the concepts associated with the following mathematical model, but are not illustrative of, nor intended to illustrate the true structure of the multi-component membranes of the invention. In order to explain the concept of the mathematical model in more detail, these models illustrate the features included in the mathematical model. To simplify the representation of these models, individual features and dimensional relationships are greatly overstated.

Za účelem vysvětlení dále uvedeného matematického modelu jsou na obrázcích č. 1, 2 a 4 znázorněny modely, které ilustrují rozhraní mezi povlakem a porézní separační membránou, tzn. zvětšenou oblast označenou na obr. č. 6 jako oblast mezi čarami А—А а R—B, ale ne nutně ve stejném měřítku. Na obr. č. 3 je ilustrován zvětšený model oblasti označené na obr. č. 7 jako oblast mezi čarami С—C a D—D. U ilustrovaných modelů se podobná označení jednotlivých částí, respektive stejné vztahové značky, vztahují na stejné znaky.For the purpose of explaining the mathematical model below, Figures 1, 2 and 4 show models which illustrate the interface between the coating and the porous separation membrane, i. the magnified area indicated in FIG. 6 as the area between the lines A-A and R-B, but not necessarily on the same scale. Fig. 3 illustrates an enlarged model of the region designated in Fig. 7 as the region between lines C-C and D-D. In the illustrated models, similar designations of the parts or the same reference numerals refer to the same features.

Na obr. č. 1 je znázorněn zvětšený pohled na příčný řez vícesložkovou membránou obsahující v podstatě spojitou kontinuální povrchovou vrstvu 1 povlakového materiálu X, která je v kontaktu s materiálem Y porézní separační membrány, a pevnou část 2, která obsahuje póry 3 vyplněné nebo částečně vyplněné materiálem X.Fig. 1 shows an enlarged cross-sectional view of a multi-component membrane comprising a substantially continuous continuous surface layer 1 of coating material X in contact with the material Y of the porous separation membrane and a solid part 2 comprising pores 3 filled or partially filled with material X.

Na obr. č. 2 je ve zvětšeném měřítku ilustrován jiný typ vícesložkové membrány, kde materiál Y porézní separační membrány vytváří povrchové rozhraní ve formě zakřivené plochy, přičemž tyto plochy jsou odděleny mezerami nebo jsou částečně vyplněné materiálem X povlaku a vytváří stejnoměrný kontakt.FIG. 2 is an enlarged illustration of another type of multicomponent membrane where the material Y of the porous separation membrane forms a surface interface in the form of a curved surface, the surfaces being separated by gaps or partially filled by the coating material X and making a uniform contact.

Na obr. č. 3 je ve zvětšeném měřítku ilustrována jiná vícesložková membrána, u které je materiál uvnitř pórů 3, ale nevytváří spojitou povrchovou vrstvu.FIG. 3 illustrates on a larger scale another multi-component membrane in which the material is within the pores 3 but does not form a continuous surface layer.

Na obr. č. 4 je ilustrována další vícesložková membrána usnadňující představu dále uvedeného popisu matematického modelu. Tento obr. č. 4 společně s obr. 5 představuje analogii dobře známého obvodu elektrického proudu s odpory.Fig. 4 illustrates another multicomponent membrane to facilitate understanding of the mathematical model described below. This Fig. 4, together with Fig. 5, represents the analogy of a well-known resistor electrical circuit.

Na obr. č. 6 je další pohled na příčný průřez znázorněným modelem, kde materiál povlaku X je opatřen filmovou vrstvou blokující póry, odlitou na hustém povrchu porézní separační membrány, která je charakterizována tím, že má postupně se zvětšující hustotu a porézní strukturu v celá vrstvě membrány.Fig. 6 is a further cross-sectional view of the illustrated model, wherein the coating material X is provided with a pore blocking film cast on a dense surface of a porous separation membrane characterized in that it has progressively increasing density and porous structure throughout membrane layer.

A konečně na obr. 7 je ilustrován příčný průřez modelem s okludovanod anizotropní separační membránou, která nevyžaduje nutně spojitou povrchovou vrstvu 1.Finally, FIG. 7 illustrates a cross-section of an occluded-anodotropic separation membrane model that does not necessarily require a continuous surface layer 1.

Následující rovnice ilustrují matematický model, který byl navržen za účelem objasnění dosažených účinků vícesložkových membrán podle vynálezu. Při vhodném použití tohoto matematického modelu je možno zvolit takové separační membrány a povlakové materiály, pomocí kterých je možno získat výhodné vícesložkové membrány podle vynálezu.The following equations illustrate a mathematical model that was designed to elucidate the effects of the multi-component membranes of the invention. When using this mathematical model appropriately, separation membranes and coating materials can be selected to obtain the preferred multicomponent membranes of the invention.

Jak bude dále uvedeno, může být průtok Qr,a plynu vícesložkovou membránou uveden jako funkce odporu к průtoku plynu každou částí (viz například ilustrovaný model na obr. č. 4) vícesložkové membrány analogicky к matematickému ekvivalentu průtoku elektrického proudu podle obr. č. 5As will be discussed below, the flow rate Qr, and the gas through the multicomponent membrane can be reported as a function of resistance to the gas flow through each part (see, for example, the illustrated model in Fig. 4) of the multicomponent membrane analogously to the mathematical equivalent of the electrical flow of Fig. 5.

QT.a = ApT,aQT.a = ApT, and

fya R3,afya R3 , a

- (1) kde pTa je tlakový rozdíl plynu u vícesložkové membrány, a- (1) where p Ta is the differential pressure of gas at the multi-component membrane, and

RVn, R2,a а Кз,а jsou odpory к průtoku plynu povrchovou vrstvou 1, odpor pevných částí 2 porézní separační membrány к průtoku plynu a odpor pórů 3 porézní separační membrány к průtoku plynu.R Vn , R 2 , and а Кз, а are the resistances to the gas flow through the surface layer 1, the resistance of the solid portions 2 of the porous separation membrane to the gas flow and the pore resistance 3 of the porous separation membrane to the gas flow.

Průtok QT h druhého plynu b stejnou vícesložkovou membránou může být vyjádřen stejným způsobem, ale s příslušnými označeními pro rozdíl tlaků plynu b a pro odpor povrchové vrstvy 1 к průtoku plynu b, pevných částí 2 porézní separační membrány к průtoku plynu a pórů 3 к průtoku plynu b. Každý z těchto odporů pro plyn b se může lišit od odporu pro plyn a. Tímto způsobem je možno dosáhnout selektivní filtrace vícesložkovou memránou. Výhodné vícesložkové membrány mohou být modelovány vzájemným měněním hodnot Ri, Rz a R3 pro každý z plynů a a b, čímž se získají požadované průtoky pro každý z plynů a a b, a měněním odporu к průtoku plynu a vzhledem к plynu b se zajistí vypočtená selektivní filtrace plynu a od plynu b.The flow Q T h of the second gas b through the same multicomponent membrane can be expressed in the same way, but with the appropriate gas pressure difference ba for the surface layer resistance 1 k of the gas flow b, the solid portions 2 of the porous separation membrane k the gas flow and pores 3 k of the gas flow b. Each of these resistors for gas b may differ from the resistors for gas a. In this way, selective filtration through a multi-component membrane can be achieved. Preferred multicomponent membranes can be modeled by varying the values of R1, R2 and R3 for each of the gases a and b to give the desired flow rates for each of the gases a and b, and varying the resistance to the gas flow and gas b.

Další rovnice, které jsou vhodné к objasnění uvedeného matematického modelu jsou uvedeny níže.Other equations that are useful to elucidate the mathematical model are given below.

Separační faktor dvou plynů a a b ab a je pro jakýkoliv dělicí materiál definován rovnicí (2) pro membránu ъ materiálu n o dané tloušťce 1 a povrchové ploše A:The two gas separation factor a and b a is defined for any separating material by equation (2) for the membrane ú of the material at a given thickness 1 and surface area A:

a . Pfl.n Qa Apb h ~ Pn,b “ QbAPa (2) kde a . Pfl.n Qa APb P h ~ n b 'QbAPa (2) where

Pn a a Pn.b jsou konstanty permeability materiálu n pro plyny a a b, aPn a and Pn.b are permeability constants n for gases a and b, a

Qa a Qb jsou průtoky plynu a a b membránou, přičemžQ a and Q b are the gas flows a and b through the membrane, wherein

Apa а Арь představují hnací sílu procesu, to znamená parciální tlakové rozdíly plynů a a b membránou. Průtok Qa plynu membránou z materiálu n pro plyn a může být vyjádřen jako _ ApaP n,aAn _ APa Ча~ 1,. ~ Rn.a (3) kde .Ap and а Арь represent the driving force of the process, that is, the partial pressure differences of the gases a and b through the membrane. And gas flow rate Q membrane of a material gas and N can be expressed as _ APAP n and A n _ .DELTA.Pa Ча ~ 1 ,. ~ Rn.a (3) where.

A„ je plocha povrchu membrány z materiálu n, ln je tloušťka membrány z materiálu n, a R„,a je odpor membrány z materiálu n к průtoku plynu a.A "is the surface area of the membrane of material n, l n is the thickness of the membrane of material n, and R", and is the resistance of the membrane of material n to the gas flow a.

Z uvedené rovnice (3) je patrné, že odpor R,1H je možno matematicky vyjádřit rovnicí (4):It can be seen from equation (3) that the resistance R, 1H can be expressed mathematically by equation (4):

(4)(4)

Tento odpor je z matematického hlediska analogický elektrickému odporu materiálu к průtoku proudu.This resistance is mathematically similar to the electrical resistance of the material to the current flow.

Tento matematický model lze ilustrovat modelem znázorněným například na obr. č. 4. Porézní separační membránu si lze představit tak, že obsahuje pevné části 2 z materiálu Y a póry nebo díry 3. Materiál X je na ilustrovaném modelu přítomen jako povrchová vrstva 1 a jako materiál, který je přítomen v pórech 3 porézní separační membrány. Každá z těchto oblastí, tzn. povrchová vrstva 1, pevné části 2 porézní separační membrány a póry 3 obsahující materiál X, má odpor к průtoku plynu, takže celková vícesložková membrána může být srovnána s analogickým elektrickým obvodem, který je zobrazen na obr. č. 5, a na kterém je odpor Rt v sérii s dvěma odpory Rz a R3, které jsou к sobě paralelní.This mathematical model can be illustrated by the model shown, for example, in Fig. 4. A porous separation membrane can be conceived as comprising solid portions 2 of material Y and pores or holes 3. Material X is present in the illustrated model as surface layer 1 and as a material which is present in the pores 3 of the porous separation membrane. Each of these areas, i. the surface layer 1, the solid part 2 of the porous separation membrane and the pores 3 containing material X has a resistance to the gas flow so that the total multicomponent membrane can be compared to an analogous electrical circuit shown in FIG. Rt in series with two resistors Rz and R3 which are parallel to each other.

Jestliže je- materiál X vytvořen ve formě spojité kompaktní povrchové vrstvy 1, potom odpor Rt к průtoku daného plynu může být vyjádřen rovnicí (4) a bude funkcí tloušťky It povrchové vrstvy, plochy povrchu Ai povrchové vrstvy a konstanty permeability Px materiálu X.If the material X is formed in the form of a continuous compact surface layer 1, then the flow resistance Rt to the gas flow can be expressed by equation (4) and will be a function of the surface thickness It, the surface area Ai and the permeability constant P x .

Porézní separační membránu vícesložkové membrány podle uvedeného vynálezu lze modelově vyjádřit jako dva odpory zapojené к sobě paralelně. Podle rovnice (4) je odpor R2 pevných částí 2 porézní separační membrány obsahující materiál Y funkcí tloušťky 12 těchto pevných částí; celkové plochy povrchu Аг pevných částí 2. a konstanty permeability PY materiálu Y. Odpor R3 pórů 3 porézní separační membrány je paralelní к Rž. Odpor pórů- R3 je dán rovnicí (4), to znamená tloušťku 1з. dělenou konstantou permeability P;í a celkovou plochou povrchu průřezu pórů Аз. Pro účely matematického modelu se předpokládá, že 1з je dána průměrném hloubkou pronikání materiálu X do pórů 3, jak je znázorněno 11a namalovaném modelu na obr. č. 4, a konstanta permeability Рз je dána konstantou permeability Px materiálu X přítomnému v pórech.The porous separation membrane of the multi-component membrane of the present invention can be modeled as two resistors connected in parallel. According to equation (4), the resistance R2 of the solid portions 2 of the porous separation membrane containing material Y is a function of the thickness 12 of these solid portions; the total surface area Ag of the solids 2 and the permeability constant P Y of the material Y. The pore resistance R3 of the porous separation membrane 3 is parallel to Rz. The pore resistance of R3 is given by equation (4), i.e. a thickness of 1з. divided by the permeability constant P i and the total surface area of the pore cross-section Аз. For the purposes of the mathematical model, it is assumed that 1з is given by the average penetration depth of material X into the pores 3, as shown in Figure 11a of the painted model in Fig. 4, and the permeability constant Рз is given by the permeability constant P x of X.

Konstanta permeability Px a PY jsou měřitelnými vlastnostmi materiálů. Plocha povrchu Ai může být zjištěna 11a základě konfigurace a velikosti vícesložkové membrány, plochy povrchů А· а Аз mohou být stanoveny použitím běžného skanovacího elektronového mikroskopu v kombinaci s postupy založenými na měření průtoku plynu porézní separační membránou. Tloušťky li, I2 а 1з mohou být stanoveny stejným způsobem. Hodnota Qru pro vícesložkovou membránu může být vypočtena z rovnic (1) a (4) za použití hodnot Арт.л, li, I2, 13, Px, Ai, Až, Аз, které mohou být stanoveny experimentálně. Separační faktor h u může být stanoven podobným způsobem z rovnic (1) a (2).The permeability constant P x and P Y are measurable properties of materials. The surface area A 1 can be determined based on the configuration and size of the multi-component membrane, the surface areas A 1 and A 2 can be determined using a conventional scanning electron microscope in combination with procedures based on gas flow measurement through the porous separation membrane. The thicknesses Ii, I2 and 1з can be determined in the same way. The Q ru value for a multicomponent membrane can be calculated from equations (1) and (4) using the values A, I, I, I2, 13, P x , Ai, Up, Аз, which can be determined experimentally. The separation factor h u can be determined in a similar manner from equations (1) and (2).

Matematický model usnadňuje navržení výhodných vícesložkových membrán podle uvedeného vynálezu. Například, jelikož dělení alespoň jednoho plynu plynné směsi od alespoň jednoho» jiného plynu probíhá pomocí výhodných vícesložkových membrán v podstatě na porézní separační membráně, může být materiál porézní separační membrá ny podle jeho stanoveného vnitřního separačního faktoru pro uvedené plyny a rovněž tak podle jeho fyzikálních a chemických vlastností, jako je například pevnost, tuhost, trvanlivost, chemická odolnost a jiné. Tvar porézní separační membrány může pak být vytvořen z daného materiálu použitím libovolné vhodné metody. Porézní separační membrána může být, jak již bylo» výše uvedeno, charakterizována pomocí skanovací elektronové mikroskopie s výhodou v kombinaci s měřením průtoku plynu, jak je uvedeno například H. Yasudou a kol., viz Journal of Applied Science, Vol. 18, str. 805—819 (1974).The mathematical model facilitates the design of the preferred multicomponent membranes of the present invention. For example, since the separation of the at least one gas of the gaseous mixture from the at least one other gas is effected by means of preferred multi-component membranes substantially on the porous separation membrane, the porous separation membrane material may be according to its determined internal separation factor for said gases as well as its physical and chemical properties such as strength, stiffness, durability, chemical resistance, and others. The shape of the porous separation membrane can then be formed from the material using any suitable method. As noted above, the porous separation membrane may be characterized by scanning electron microscopy, preferably in combination with gas flow measurement, as exemplified by H. Yasudou et al., See Journal of Applied Science, Vol. 18, pp. 805-819 (1974).

Porézní separační membrána může být modelové znázorněna jako dva paralelní odpory к průtoku plynu, a sice odpor pevných částí 2 a odpor pórů 3. Odpor pórů R3 závisí na průměrné velikosti pórů, které určují zda průtok plynu bude tokem laminárním nebo difuznřm. Knudsenovým (viz například Hwang a kok, Techniques of Chemistry, Vol. VII, Membranes in Separations, John Wiley and So»ns, 1975, kap. 12.) a na počtu pórů. Jelikož rychlost difúze plynů otevřenými póry je mnohem větší než pevným materiálem, jo vypočtený odpor R3 к průtoku plynu póry obvykle podstatně menší než vypočtený odpor R? pevných částí porézní separační membrány, i když celková plocha příčného průřezu pórů je mnohem menší než celková plocha povrchu pevných částí. Za účelem zvýšení podílu filtrovaného plynu pevnými částmi 2 vzhledem к průtoku plynu póry 3 musí být odpor R3 pórů zvýšen v poměru к odporu R2 pevných částí. To je možno u uvedeného modelu provést umístěním materiálu X do pórů, čímž se sníží difuzní rychlost plynů póry.The porous separation membrane can be modeled as two parallel resistances to the gas flow, namely the resistance of the solids 2 and the pore resistance 3. The pore resistance R3 depends on the average pore size, which determines whether the gas flow will be laminar flow or diffusion flow. Knudsen (see, for example, Hwang et al., Techniques of Chemistry, Vol. VII, Membranes in Separations, John Wiley &amp; Sons, 1975, Chapter 12.) and pore numbers. Since the rate of diffusion of gases through open pores is much higher than the solid material, then the calculated resistance R3 to the pore gas flow is usually considerably less than the calculated resistance R? of the porous separation membrane, although the total pore cross-sectional area is much smaller than the total surface area of the solids. In order to increase the proportion of filtered gas through the solids 2 relative to the gas flow through the pores 3, the pore resistance R3 must be increased in proportion to the resistance R2 of the solids. This can be done in the model by placing X material in the pores, thereby reducing the diffusion velocity of the gases through the pores.

Vícesložková membrána s požadovaným separačním faktorem se získá z údajů týkajících se požadovaného zvýšení odporu pórů к průtoku plynu po získání odhadu odporu pórů к průtoku plynu a odporu materiálu porézní separační membrány к průtoku plynu. Pro usnadnění je výhodné, ale nikoliv bezpomínečn-é, předpokládat, že hloubka materiálu povlaku v pórech (1з) a vzdálenost (I2) minimálního proniknutí plynu do materiálu porézní separační membrány, jsou stejné. Potom může být na základě znalostí hodnot konstant permeability materiálů povlaku vybrán materiál pro povlak, který má požadovaný odpor. Materiál pro povlak může být také vybrán podle jiných vlastností (kromě zvýšení hodnoty R3) jak bude popsáno níže. Jestliže materiál povlaku tvoří povrchovou vrstvu na porézní separační membráně, tak jak je to ilustrováno na obr. č. 4, může způsobit snížení průtoku. Matematický model této situace popisuje rovnice (1). V takovém případě by měly být vlastnosti materiálu povlaku takové, aby průtok nebyl tímto povlakem nevhodně zmenšen.The multi-component membrane with the desired separation factor is obtained from the data relating to the desired increase in pore resistance to gas flow after obtaining an estimate of the pore resistance to gas flow and the resistance of the porous separation membrane to gas flow material. For convenience, it is preferable, but not unforgettable, to assume that the depth of the coating material in the pores (1з) and the distance (I2) of the minimum gas infiltration into the porous separation membrane material are the same. Then, based on the knowledge of the permeability constants of the coating materials, the coating material having the desired resistance can be selected. The coating material may also be selected according to other properties (in addition to increasing the R 3 value) as described below. If the coating material forms a surface layer on the porous separation membrane, as illustrated in Fig. 4, it may cause a flow reduction. The mathematical model of this situation is described in equation (1). In such a case, the properties of the coating material should be such that flow through the coating is not unduly reduced.

Výběr materiálu pro povlak závisí na jeho stanoveném vnitřním separačním faktoru ve vztahu ke stanovenému vnitřnímu separačnímu faktoru materiálu porézní separační membrány a jeho schopnosti vytvořit žádoucí odpor ve vícesložkové membráně. Materiál povlaku by měl být schopen vytvořit okluzní kontakt s porézní separační membránou. Povlakový materiál o příslušné velikosti molekul může být vybrán podle průměrné velikosti pórů porézní separační membrány. Jestliže je velikost molekul povlakového materiálu příliš veliká, nebo jestliže povlakový materiál spojuje póry povrchu můstky, vyplývá z modelu, že odpor R3 pórů by neměl být zvýšen vzhledem к odporu R2 pevných částí porézní separační membrányThe choice of coating material depends on its determined internal separation factor relative to the determined internal separation factor of the porous separation membrane material and its ability to produce the desired resistance in the multi-component membrane. The coating material should be able to make occlusive contact with the porous separation membrane. The coating material of the appropriate molecular size may be selected according to the average pore size of the porous separation membrane. If the size of the coating material molecules is too large, or if the coating material connects the pores of the bridge surface, it follows from the model that the R3 resistance of the pores should not be increased relative to the R2 resistance of the solid portions of the porous separation membrane.

2S7751 a v takovém případě by se poměr plynů zfiltrovaných pevnými částmi 2 ve vztahu к plynům, které prošly póry difúzí, neměl zvýšit proti poměru v porézní separační membráně samotné. Jestliže na druhé straně je velikost molekul materiálu povlaku příliš malá, může být povlak vtažen do pórů během povlékání a/nebo při dělicích operacích.2S7751, in which case the ratio of the gases filtered through the solids 2 relative to the gases that have passed through the pores of diffusion should not increase against the ratio in the porous separation membrane itself. If, on the other hand, the size of the molecules of the coating material is too small, the coating may be drawn into the pores during the coating and / or during the separation operations.

Povlékání se obvykle provádí ve formě vytvoření povrchové vrstvy 1 (viz ilustrovaný model na obr. č. 4) a kromě toho je materiál povlaku obsažen i v pórech. V těchto případech představuje povrchová vrstva 1 odpor к průtoku plynu Ri, který je v sérii s kombinací odporů porézní separační membrány. Jestliže nastává tato situace, měl by být materiál povlaku s výhodou vybrán tak, aby povrchová vrstva vícesložkové membrány nekladla příliš velký odpor průtoku plynu (zatímco má dostatečný odpor v pórech), aby pomocí této porézní separační membrány bylo možno účinným způsobem podstatně ovlivňovat dělení alespoň jedné dvojice plynů plynné směsi. To by mohlo být například dosaženo při použití povlakového materiálu vykazujícího vysoké konstanty permeability plynů a nízkou selektivitu.The coating is usually carried out in the form of a surface layer 1 (see the illustrated model in FIG. 4) and, moreover, the coating material is also contained in the pores. In these cases, the surface layer 1 represents the resistance to the flow of gas Ri, which is in series with the combination of resistors of the porous separation membrane. If this situation occurs, the coating material should preferably be selected such that the surface layer of the multicomponent membrane does not impose excessive resistance to the gas flow (while having sufficient resistance in the pores) to effectively effect the separation of at least one of the porous separation membrane. Pair of gaseous gas mixtures. This could be achieved, for example, by using a coating material exhibiting high gas permeability constants and low selectivity.

Rovněž tloušťka li povrchové vrstvy, jak je znázorněna na uvedeném modelu, může sama ovlivňovat průtok a selektivitu vícesložkové membrány, jelikož odpor Ri povrchové vrstvy 1 je funkcí její tloušťky li.Also, the thickness L1 of the surface layer, as shown in said model, can itself influence the flow and selectivity of the multicomponent membrane, since the resistance R1 of the surface layer 1 is a function of its thickness L1.

Po zvolení vhodných materiálů X a Y je možno z těchto materiálů modelovat různé formy vícesložkových membrán za použití rovnic (1), (2) a (4). Z tohoto matematického modelu můžeme získat například informace, týkající se vhodných poměrů celkové plochy průřezu pórů Аз к celkové ploše povrchu Аз 4-Аз porézní separační membrány a vhodné tloušťky separační vrstvy 12 porézní separační membrány. Tyto informace mohou být například užitečné při určování postupu výroby porézní separační membrány, která má mít požadovaný poměr ploch Α5/Α2ΨΑ3, požadovanou separační tloušťku I2 a rovněž i požadovanou tloušťku li povrchové vrstvy. V případě porézních separačních membrán z anizotropního materiálu ve formě dutého vlákna mohou být uvedené parametry dosaženy výběrem podmínek zvlákňování a/nebo dodatečným zpracováním.After selecting the appropriate materials X and Y, various forms of multi-component membranes can be modeled from these materials using equations (1), (2) and (4). From this mathematical model, for example, we can obtain information regarding the appropriate ratios of the total pore cross-sectional area з to the total surface area з 4-А of the porous separation membrane and the appropriate thickness of the separation layer 12 of the porous separation membrane. For example, this information may be useful in determining the production process of a porous separation membrane to have a desired surface area ratio of Α5 / Α2ΨΑ3, a desired separation thickness I2 as well as a desired thickness of the surface layer. In the case of porous hollow fiber anisotropic separation membranes, said parameters can be achieved by selecting spinning conditions and / or post-processing.

Ve výše uvedeném rozboru je ilustrován způsob, kterým je možno matematicky modelovat různé konfigurace vícesložkových membrán. Rovněž zde byly uvedeny některé metody, kterými je možno měnit vzhledem к alespoň jedné dvojici plynů hodnoty relativních odporů povrchové vrstvy 1, pevných částí 2 a pórů 3 porézní separační membrány, čímž se získají výhodné vícesložkové membrány, které mají vysoký průtok a rovněž i vysokou selektivitu pro alespoň jednu dvojici plynů.The above analysis illustrates the way in which different configurations of multicomponent membranes can be mathematically modeled. Also, some methods have been disclosed whereby relative resistance values of the surface layer 1, solid portions 2 and pores 3 of the porous separation membrane can be varied relative to at least one gas pair, thereby obtaining advantageous multi-component membranes having high flow rates as well as high selectivity for at least one gas pair.

V následujícím bude proveden matematický rozbor, který spojením rovnic (3) a (4) poskytne výslednou rovnici (1).In the following, a mathematical analysis will be performed which, by combining equations (3) and (4), yields the resulting equation (1).

Z dobře známého Ohmová zákona pro· elektrický odpor je možno získat matematický výraz pro celkový odpor RT elektrického obvodu, který je ilustrován na obr. č. 5:From the well-known Ohm law for · electrical resistance, it is possible to obtain a mathematical expression for the total resistance R T of the electrical circuit, which is illustrated in Figure 5:

R,= Rl + R!3 = R1+^R 1 = R 1 + R 13 = R 1+ ^

15) kde15) where

R23 je spojený odpor R2 a R3 pokud jsou oba poslední odpory zapojeny paralelně, přičemž tato hodnota odpovídá poslednímu členu rovnice (5).R23 is a connected resistor R2 and R3 when both last resistors are connected in parallel, this value corresponds to the last term of equation (5).

Matematický model popsaný ve výše uvedeném textu analogicky využívá stejných matematických rovnic к vyjádření celkového odporu к průtoku daného plynu vícesložkovou membránou, jak je to ve zvětšeném měřítku ilustrováno na modelu na obr. č. 4. Odpor R23 představuje společný odpor obou částí porézní separační membrány, tzn. pevných částí 2 a pórů 3 vyplněných materiálem X. Jestliže povlak netvoří v podstatě spojitou povrchovou vrstvu 1, ale tento materiál X pouze vstupuje do pórů 3, potom dochází к situaci, která je ilustrována na obr. č. 3, kde odpor povrchové vrstvy Ri je potom nulový, přičemž tento člen vypadává z rovnice (5) a ze všech následujících rovnic odvozených z rovnice (5).Similarly, the mathematical model described above uses the same mathematical equations to express the total resistance to the gas flow through the multicomponent membrane, as illustrated on an enlarged scale in the model of Fig. 4. The resistance R23 represents the common resistance of both portions of the porous separation membrane. ie. If the coating does not form a substantially continuous surface layer 1, but this material X only enters the pores 3, then there is a situation as illustrated in Fig. 3 where the resistance of the surface layer Ri is then zero, and this term falls out of Equation (5) and all subsequent equations derived from Equation (5).

Celkový průtok daného plynu vícesložkovou membránou je rovný toku elektrického proudu a za ustáleného stavu je dán rovnicí (6) :The total flow of a given gas through a multicomponent membrane is equal to the flow of electric current and at steady state is given by Equation (6):

Qr.u = Ql,a = Q23,a (6) kdeQr.u = Q1, a = Q23, and (6) where

Ql<a je průtok plynu povrchovou vrstvou 1, aQ 1 < a is the gas flow through the surface layer 1, a

Q?3,a ίθ spojený průtok jak pevnými částmi 2 tak i póry 3 (vyplněnými materiálem X) porézní separační membrány.Q? 3, and θ combined flow through both solid portions 2 and pores 3 (filled with material X) of the porous separation membrane.

Q23,a = Q2,a Ь Оз,а (7)Q23, a = Q2, and Ь Оз, а (7)

Celkový pokles parciálního tlaku plynu ve vícesložkové membráně je součtem parciální tlakové ztráty povrchovou vrstvou 1, hodnota Лр1,а, a parciální tlakové ztráty pevnými částmi 2 a vyplněnými póry 3 porézní separační membrány, hodnota Др2з,а:The total partial pressure drop of gas in the multicomponent membrane is the sum of the partial pressure loss of the surface layer 1, the value Лр1, а, and partial pressure losses solid portions 2 and the pores 3 filled with the porous separation membrane, the value of 2 з Др, а:

Apr.a = Δρι,α + Др23(а (8)Apr.a = ,ρι, α + Д 23 ( а (8)

Průtok plynu každou částí vícesložkové membrány je možno vyjádřit rovnicí (3), přičemž se vyjádří dále uvedeným způsobem odpory a parciální tlakové ztráty každé uvedené části membrány:The gas flow through each part of the multi-component membrane can be expressed by Equation (3), expressing the resistances and partial pressure losses of each part of the membrane as follows:

(9)Italy (9)

Язз, аЯзз, а

Арзз.а ( R?,a R3.a L (10]Арзз.а (R,, and R 3.a L (10)

Z rovnic (6), (8), (9) a (10) může být odvozen výraz p23,a, vyjádřený pomocí odporů a celkové parciální tlakové ztráty:From equations (6), (8), (9) and (10), the expression p 23 , a , expressed in terms of resistances and total partial pressure loss, can be derived:

Лр23.а = ΑΡτ,ηЛр23.а = ΑΡτ, η

(11)Italy (11)

Rovnice (11) spolu s rovnicí (6) a s rovnicí (10) poskytují pak rovnici (1).Equation (11) together with equation (6) and equation (10) provide equation (1).

Podle uvedeného vynálezu je povlak v okluzním kontaktu s porézní separační membránou, čímž se získá vícesložková membrána. Popsaný matematický model, který byl uveden za íičelem vysvětlení některých jevů, které souvisí s vícesložkovými membránami podle vynálezu, ukazuje, že póry 3 porézní separační membrány obsahují materiál X. Odpor к průtoku p’ymi Rs péry, které obsahují materiál X, je mnohem větší než odpor к průtoku plynu póry, které nejsou vyplněny materiálem X, jelikož permeabilita plynů kterýmkoliv materiálem je nižší než permeabilita plynů otevřenými kanálky. Z toho plyne, že hodnota Rs je ve vícesložkové membráně zvýšena a podle rovnice (10) platí, že R? má potom méně významný vliv na R?3. Jelikož Rs je oproti R? ve vícesložkové membráně vyšší, plyne z toho, že ve vícesložkové membráně je podíl části plynu, který prochází pevnými částmi porézní separační membrány, к části plynu, který prochází póry 3 vyplněnými materiálem X, vyšší než tento podíl v porézní separační membráně samotné. Separační faktor alespoň jedné dvojice plynů ve vícesložkové membráně je tedy interakcí s materiálem Y zvýšen ve srovnání se separačním faktorem v porézní separační membráně samotné.According to the present invention, the coating is in occlusive contact with the porous separation membrane to obtain a multi-component membrane. The mathematical model described, which has been presented in order to explain some of the phenomena associated with the multi-component membranes of the invention, shows that the pores 3 of the porous separation membrane contain material X. The flow resistance of the five springs containing material X is much greater. than the resistance to the gas flow through pores that are not filled with material X, since the permeability of gases by any material is lower than the permeability of gases through open channels. Consequently, the Rs value in the multicomponent membrane is increased and, according to equation (10), R? then has a less significant effect on R? 3. Since Rs is opposite R? In the multi-component membrane, the proportion of part of the gas passing through the solid portions of the porous separation membrane to the part of the gas passing through the pores 3 filled with material X is higher than that in the porous separation membrane itself. Thus, the separation factor of at least one gas pair in the multi-component membrane is increased by interaction with the material Y compared to the separation factor in the porous separation membrane itself.

Následující příklady ilustrují vícesložkové membrány podle uvedeného vynálezu, aniž by rozsah vynálezu omezovaly. Všechny díly a procenta týkající se plynů jsou objemová a všechna procenta týkající se kapalín a pevných látek jsou hmotnostní, pokud nebude výslovně uvedeno jinak.The following examples illustrate the multi-component membranes of the present invention without limiting the scope of the invention. All parts and percentages pertaining to gases are by volume and all percentages pertaining to liquids and solids are by weight unless otherwise indicated.

Příklady 1 až 3Examples 1 to 3

V příkladech 1 až 3 a v tabulce 1 jsou uvedeny vícesložkové membrány sestávající z porézní separační membrány z acetátové celulózy a z povlaku. V příkladech 2 a 3 jsou uvedeny složené membrány ve formě dutého vlákna pro dělení dvou různých směsí plynů. Na těchto dvou případech je vidět, že membrána z porézního substrátu dělí do jiného stupně směsi plynů dokonce za nepřítomnosti povlaku, ale v obou případech je separační faktor mnohem menší než stanovený vnitřní separační faktor acetátové celulózy. V takových porézních separačních membránách prochází většina plynu póry, přičemž acetátovou celulózou prochází jen relativně malé množství filtrátu.Examples 1 to 3 and Table 1 show multicomponent membranes consisting of a porous acetate cellulose separation membrane and a coating. Examples 2 and 3 show composite hollow fiber membranes for separating two different gas mixtures. In these two cases, it is seen that the membrane from the porous substrate divides to another stage the gas mixture even in the absence of coating, but in both cases the separation factor is much smaller than the determined internal separation factor of the acetate cellulose. In such porous separation membranes, most of the gas passes through the pores, with only a relatively small amount of filtrate passing through the cellulose acetate.

Po povlečení uvedených separačních membrán je potom separační faktor pro plyny, který se vztahuje к vícesložkovým membránám z příkladů 2 a 3, větší než je stanovený vnitřní separační faktor povlakového materiálu i sepavsční faktor porézní separační membrány. Srovnáme-li pak ve vícesložkové membráně průtok plynu acetátovou celulózou s průtokem plynu póry, potom průtok plynu acetátovou celulózou je větší. Separační faktor vícesložkové membrány je tedy mnohem bližší stanovenému vnitřnímu separačnímu faktoru acetátové celulózy.After coating of the separation membranes, the gas separation factor relating to the multi-component membranes of Examples 2 and 3 is greater than the determined internal separation factor of the coating material and the separation factor of the porous separation membrane. If we then compare the gas flow through the cellulose acetate with the pore gas flow in the multi-component membrane, then the gas flow through the cellulose acetate is greater. Thus, the separation factor of the multi-component membrane is much closer to the determined internal cellulose acetate separation factor.

V příkladu 1 jsou uvedeny různé vzorky dutého vlákna z acetátové celulózy s poněkud odlišnými vlastnostmi vzorku s povlakem a bez povlaku, přičemž tento příklad může být porovnán s výsledky podle příkladu 2. Ačkoliv porézní separační membrána má vyšší permeabilitu pro kyslík a nižší separační faktor, má vícesložková membrána vyšší separační faktor v porovnání s jak materiálem povlaku, tak i s materiálem porézní separační membrány, pokud je uvažujeme odděleně.Example 1 shows various hollow fiber samples of acetate cellulose with somewhat different properties of the coated and uncoated sample, which example can be compared to the results of Example 2. Although the porous separation membrane has a higher oxygen permeability and a lower separation factor, it has multi-component membrane higher separation factor compared to both the coating material and the porous separation membrane material when considered separately.

Tabulka č. 1 “Permeabilita vícesložkových membrán, které používají porézní separační membrány z acetátové celulózyb při oddělování kyslíku ze vzduchu a vodíku ze směsi oxidu uhelnatého a vodíkuTable 1 “Permeability of multi-component membranes using porous acetate cellulose separation membranes b to separate oxygen from air and hydrogen from carbon monoxide / hydrogen

Příklad č. Example # 1 1 2 2 3 3 povlak c coating c polydimethyl- polydimethyl- polydimethyl- polydimethyl- polydimethyl- polydimethyl- siloxan siloxane siloxan siloxane siloxan siloxane viskozita 0,1 Pa . s viscosity 0.1 Pa. with viskozita 0,1 Pa . s viscosity 0.1 Pa. with viskozita 0,1 Pa . s viscosity 0.1 Pa. with postup povlékání d coating process d A AND В В C C zpracovávaný plyn process gas vzduch air vzduch air CO/H2 CO / H2 zkoncentrovaný plyn (filtrát) concentrated gas (filtrate) O2 O2 O2 O2 H2 H2 povlékací materiál, stanovený vnitřní separační faktor e, dělení O2 od N2 nebo Ha od COcoating material, determined internal separation factor e , separation of O2 from N2 or Ha from CO 2,33 2.33 2,33 2.33 1,9 1.9 porézní separační membrána, permeabilita a (dělení O2 nebo H2)porous separation membrane, permeability a (O2 or H2 separation) 5,9.106 5,9.10 6 4,4.10 4.4.10 2,7. ÍO'5 2.7. 5 porézní separační membrána, separační faktor e, (dělení O2 od N2 nebo H2 od CO)porous separation membrane, separation factor e , (separation of O2 from N2 or H2 from CO) 2,2 2.2 1,6 1.6 9,2 9.2 vícesložková membrána, separační faktor e (dělení Osod N2 nebo H2 od CO)multi-component membrane, separation factor e (separation of Osod N2 or H2 from CO) 4,09 4.09 5,03 5.03 22,0 22.0 vícesložková membrána, permeabilita a (dělení O2 nebo H2)multi-component membrane, permeability a (O2 or H2 separation) 2,2.106 2,2.10 6 1,6.10'6 1.6.10 ' 6 1,5.10-5 1,5.10-5 acetátová celulóza, stanovený vnitřní separační faktor e (dělení O2 od N2 nebo H2 od CO)cellulose acetate, determined internal separation factor e (separation of O2 from N2 or H2 from CO) 5,9 5.9 5,9 5.9 asi 50 about 50

“permeabilita membrány pro daný plyn je množství plynu v cm3 za normálních podmínek (tlak a teplota), které projde cm2 plochy povrchu membrány za sekundu při parciálním tlakovém rozdílu 1,3 kPa mezi vstupní a výstupní stranou membrány na jednotku tloušťky (jednotka cm3/cm2. s . 1,3 kPa) bacetátová celulóza (stupeň substituce asi 2,5) zvlákněná metodou OSW Finál Report č. 14— —30—3066, Development of High Flux Hollox Osmosis For Brackish Water Softeníng, 1973. Vlákno v příkladu 2 bylo dodatečně zpracováno teplou vodou Cvšechny povlaky byly při aplikaci kapalné a nebyly po povlečení dále vulkanizovány, polymerovány nebo zesítěny dzpůsoby povlékání viz tabulka č. 16 ‘separační faktor membrány pro dvojici plynů je definován jako permeabilita membrány pro první plyn dělená permeabilitou membrány pro druhý plyn této dvojice plynů."Membrane permeability for a given gas is the volume of gas in cm 3 in normal conditions (pressure and temperature) which passes cm 2 membrane surface area per second at a partial pressure difference of 13 mbar between the input and output side of the membrane per unit of thickness (unit cm 3 / cm 2 ( 1.3 kPa) b acetate cellulose (substitution degree about 2.5) spun by OSW Final Report No. 14—30-3030, Development of High Flux Hollox Osmosis For Brackish Water Softening, 1973. The fiber in Example 2 was post-treated with warm water C All coatings were liquid when applied and were not further vulcanized, polymerized or crosslinked after coating d Coating methods See Table 16 'The membrane separation factor for a gas pair is defined as membrane permeability for the first gas divided the permeability of the membrane to the second gas of the gas pair.

Příklady 4 až 10Examples 4 to 10

V příkladech 4 až 10 jsou ilustrovány různé kapalné povlaky pro porézní separační membrány z polysulfonu ve formě dutého vlákna pro selektivní dělení kyslíku ze vzduchu, které jsou uvedeny v tabulce č. 2. Tyto porézní separační membrány neoddělují kyslík od dusíku. Použité povlakové membrány představují vysokomolekulární organické a silikonové kapaliny, které mají dostatečně nízkou tenzi par, takže se neodpaří snadno z povlečeného povrchu a mají sepa rační faktory pro dělení kyslíku od dusíku obvykle nižší než asi 2,5. Velikost molekul povlakového materiálu je dostatečně malá nato, aby bylo dosaženo okluzního kontaktu s porézní separační membránou, ale není nevhodně malá natolik, aby při povlékání a/nebo dělený povlakový materiál procházel póry. Pozorované separační faktory těchto vícesložkových membrán jsou vyšší, než je separační faktor porézní separační membrány (1,0 ve všech příkladech) i povlakového materiálu (2,5 nebo menší pro všechny povlakové materiály uvedené v příkladech).Examples 4 to 10 illustrate various liquid coatings for porous separation membranes of polysulfone in the form of a hollow fiber for selective separation of oxygen from air, which are shown in Table 2. These porous separation membranes do not separate oxygen from nitrogen. The coating membranes used are high molecular weight organic and silicone fluids that have a sufficiently low vapor pressure such that they do not evaporate readily from the coated surface and have separation factors for separating oxygen from nitrogen typically less than about 2.5. The size of the coating material molecules is small enough to achieve occlusive contact with the porous separation membrane, but is not unsuitably small enough to pass through the pores during coating and / or split coating material. The observed separation factors of these multi-component membranes are higher than that of the porous separation membrane (1.0 in all examples) and the coating material (2.5 or less for all of the coating materials shown in the examples).

1 σΓ 1 σΓ

co^ co ^ O O ϊ-Ч ϊ-Ч TtT TtT LO C\f LO C \ f

Permeabilita3 vícesložkové membrány používající polysulfonovoub porézní separační membránu a kapalný povlak při oddělo vání kyslíku ze vzduchuPermeability of 3 multicomponent membranes using polysulfone b porous separation membrane and liquid coating to separate oxygen from air

cowhat

TJ ¢0 t—<TJ ¢ 0 t— <

>£<> £ <

P-4P-4

J4 '>> CD J4 '>> CD 1 o 1 o Ф o < Ф o < τ—( τ— ( CD CD 4 Q. O ф a 4 Q. O ф and OJ σΓ OJ σΓ Г-Г Г-Г

o rHo rH

СЭ τ—IСЭ τ — I

Й CO Й CO -Φ i -Φ and 4tí 4tí O O CD TJ CO X CD TJ CO X < < •ГЧ Ю • ГЧ Ю O rH O rH Φ Φ of of

.Л Д й 54 СО .Л Д й 54 СО 1 О 1 О £ о о Й ~ а § ω он£ о о Й ~ а § ω он гЧ CD • гЧ °0 гЧ гЧ CD • гЧ ° 0 гЧ

L>L>

4tí 03 > o Й44t 03> o Й4

>4 > 4 to 1 it 1 й >Ф 4-* й> Ф 4- * О О Ф Ф rH rH гЧ гЧ N N гЧ гЧ д д СО СО со со ю ю >> Й 'СО > О 54 Ф >> Й 'СО > О 54 Ф O O 1 о гЧ 1 о гЧ S >4 S> 4 О О i and т-Г т-Г to | to | Й 'СО > О N й Й 'СО > О N й О О £0 £ 0 гЧ гЧ 4tí 4tí г-Ч г-Ч 3 3 CD CD > > •Ф • Ф > ч со со Д Ф Й •f—1 Д Ф Й • f — 1 1 1 ω ω О О со со О О гЧ гЧ 4tí 4tí ι—4 ι — 4 йч йч со со со со о CU о CU

cowhat

Й Й 1 1 СО СО 4tí 4tí гЧ Ю гЧ Ю й й 2 й й 2 Q СО Q СО со со 4tí 4tí Ф Ф О О Д Д ТЗ ТЗ Дч Дч ’й ’Й > ф «0 «0 д д Д Д со 4-» со 4- » ТЗ Q ТЗ Q 4ч Й 4ч Й > > Д Q Д Q § § О О Д Д 8 8 4tí 4tí О О ¢0 ·»—Ч ¢ 0 · »—Ч > Ф > Ч 6 СО 6 СО Й >Ф Д Й > Ф Д 4tí СО > 4tí СО > тЧ >ω тЧ > ω Й N Й N Й О Й О о л о л «О «О > > 04 04 / > ч й й '>Ч Й •г—л '> Ч Й • г — л Д >> Д >> й д о й д о Д S Д WITH ф ф г*Н г * Н Ф Ф N N 4-1 4-1 О О >СЛ > СЛ • Г-Н • Г-Н со «в со «в Й4 X» Й4 X » > о > о > Ό > Ό

Příklady 11 až 15Examples 11 to 15

V příkladech 11 až 15 jsou ilustrovány různé povlaky, které jsou na porézní separační membránu aplikovány buď jako kapalíny a Ihned zpracovány na pevné polymerní povlaky (dodatečná vulkanizace) nebo jako normální pevné polymery rozpuštěné v roz pouštědle. Wýsledky jsou uvedeny v tabulce č. 3. V těchto příkladech je pomocí uvedených vícesložkových membrán oddělován ze vzduchu kyslík. V uvedených příkladech jsou použity různě zpracované porézní separační membrány z polysulfonu ve formě dutého vlákna.Examples 11-15 illustrate various coatings that are applied to the porous separation membrane either as liquids and immediately processed into solid polymer coatings (post-vulcanization) or as normal solid polymers dissolved in a solvent. The results are shown in Table 3. In these examples, oxygen is separated from the air by means of the multi-component membranes. In the above examples, variously processed porous polysulfone separation membranes are used in the form of a hollow fiber.

Tabulka č. 3Table 3

Permeabilita8 vícesložkových membrán, které používají polysulfonovoub porézní separační membránu a polymerované povlaky při oddělování kyslíku ze vzduchuPermeability of 8 multi-component membranes that use a polysulfone b porous separation membrane and polymerized coatings to separate oxygen from air

Příklad č. Example # 11 11 12 12 13 13 14 14 15 15 Dec povlak coating dodatečně additionally dodatečně additionally poly(cis- poly (cis- dodatečně additionally dodatečně additionally vulkani- vulkani- vulkani- vulkani- -1,4-iso- -1,4-iso- vulkani- vulkani- vulkani- vulkani- zovaný zovaný zovaný zovaný pren) pren) zovaný zovaný zovaný zovaný silikonový silicone silikonový silicone silikonový silicone siliko- siliko- kaučuk rubber kaučuk rubber kaučuk rubber nový kaučuk new rubber postup povlékáníc stanovený vnitřní separačnícoating process c determined by internal separation E E E E D D F F F F faktor povlékacího materiálu permeabilitaa porézní sepa-coating material factor permeability and porous sepa- 2,3 2.3 2,3 2.3 2,5-2,7 2,5-2,7 2,3 2.3 2,3 2.3 rační membrány (vzduch) separační faktord,e porézníseparation membranes (air) separation factor d, e porous 1,8.1ο-4 1,8.1ο- 4 1,8 . ΙΟ4 1,8. ΙΟ 4 6,2 . ΙΟ’4 6.2. 4 ' 4 2,1. ΙΟ4 2.1. ΙΟ 4 1,2. ΙΟ'5 1,2. 5 ' 5 separační membrány (dělení Chod N2) separační faktord vícesložkové membrányseparation membranes (division Chod N2) separation factor d of multicomponent membrane 1,0 1.0 1,0 1.0 1,0 1.0 1,0 1.0 asi 1 about 1 (dělení O2 od N2) permeabilita3 vícesložkové(separation of O2 from N2) permeability 3 multicomponent 4,8 4.8 3,4 3.4 4,6 4.6 5,9 5.9 5,4 5.4 membrány (O2) membranes (O2) 1,2 . ΙΟ3 1,2. ΙΟ 3 1,4 . ΙΟ'5 1.4. 5 ' 5 5,8 . ΙΟ“8 5.8. 88 8,9.10-6 8,9.10-6 9,7.10-6 9,7.10-6 aviz tabulka č. 1 bviz tabulka č. 2 and see Table 1b see Table 2

cviz tabulka č. 1 poznámka d dviz tabulka č. 1 poznámka e eviz tabulka č. 2 poznámka g c see table 1 note d d see table 1 note e e see table 2 note g

Příklady 16 až 18Examples 16 to 18

V příkladech 16 až 18 je prokázáno, že vícesložkové membrány, které používají porézní separační membránu z polysulfonu a které jsou ve formě dutého vlákna, mohou také účinně oddělovat vodík ze směsi CO/H2. V příkladech 16 a 18 nebyl separační faktor porézní separační membrány měřen před povlékáním, ale pokusy s podobnými porézními separačními membránami naznačují, že lze očekávat, že separační faktory budou mít hodnotu asi mezi 1,3 a 2,5. Tento předpoklad je ověřen v příkladu 17, kde změřený separační faktor porézní separační membrány pro dělení H2 od CO byl 1,3. V některých případech probíhá dělení H2 od CO byl 1,3. V některých případech probíhá dělení H2 od CO pomocí těchto porézních separačních membrán Knudsenovou difúzí. Tyto příklady ilustrují možnosti použití různých povlaků, postupů povlékání, permeabillt a separačních faktorů vícesložkových porézních separačních membrán. V příkladech 14 a 17 a v příkladech 15 a 18 bylo použito stejných vícesložkových membrán. Ze srovnání těchto příkladů vyplývá, že . použití vícesložkové membrány při jednom dělení nebo pří dělení jedné směsi plynů nezabraňuje tomu, aby byla membrána použita později pro dělení jiné směsi plynů. Získané výsledky jsou uvedeny v tabulce č. 4.Examples 16 to 18 show that multi-component membranes that use a porous polysulfone separation membrane and which are in the form of a hollow fiber can also effectively separate hydrogen from the CO / H2 mixture. In Examples 16 and 18, the separation factor of the porous separation membrane was not measured prior to coating, but experiments with similar porous separation membranes indicate that the separation factors can be expected to have a value between about 1.3 and 2.5. This assumption is verified in Example 17, where the measured separation factor of the porous separation membrane for separating H2 from CO was 1.3. In some cases the separation of H2 from CO was 1.3. In some cases, the separation of H 2 from CO takes place by these porous separation membranes by Knudsen diffusion. These examples illustrate the possibilities of using various coatings, coating processes, permeability and separation factors of multi-component porous separation membranes. The same multi-component membranes were used in Examples 14 and 17 and in Examples 15 and 18. A comparison of these examples shows that. the use of a multi-component diaphragm in one or more gas mixtures does not prevent the diaphragm from being used later to separate another gas mixture. The results obtained are shown in Table 4.

Tabulka č. 4 ’·'·Table 4 ’· '·

Permeabilita vícesložkových membrán, ve kterých je použito polysulfotiových'1 porézních separačních membrán při dělení vodíku ze směsí CO/H2Permeability of multi-component membranes in which polysulfothic- 1 porous separation membranes are used in the separation of hydrogen from CO / H2 mixtures

Příklad č. Example # 16 16 17 17 18 18 postup povlékání0 coating procedure 0 D D F F F F stanovený vnitřní separační faktor povlékacího materiálu (dělení H2/CO) determined internal separation factor of the coating material (H2 / CO separation) 3,5 3.5 1,9 1.9 1,9 1.9 permeabilita3 porézní separační membrány (Hz)permeability of 3 porous separation membranes (Hz) 9. ΙΟ*5 9. * 5 separační faktord,e vícesložkové membrány (dělení H2/CO)separation factor d, e multicomponent membranes (H2 / CO separation) 15,4 15.4 30,2 30.2 31 31 permeabilita1 vícesložkové membrány (H2)permeability of 1 multicomponent membrane (H2) 3,4.105 3,4.10 5 5,9.10-5 5,9.10-5 6,0.10-5 6,0.10- 5

aviz tabulka Č. 1 bviz tabulka č. 2 ' viz tabulka č. 1 poznámka d viz tabulka č. 1 poznámka e “stanovený vnitřní separační polysulfou ve formě spojitého kompaktního filmu pro dělení vodíku od CO je asi 40 and see Table No. 1b see Table No. 2 'see Table No. 1 note d see Table No. 1 note e “determined by an internal separation polysulf in the form of a continuous compact film for separating hydrogen from CO is about 40

Příklady 19 až 21Examples 19 to 21

V příkladech 19 až 11, jejichž výsledky jsou uvedeny v tabulce č. 5, jsou ilustrovány filtrační vlastnosti vícesložkových membrán podle vynálezu sestavených z různých povlakových materiálů na porézní separační membráně z kopolystyrenakrylonitrilu ve formě dutého vlákna pro dělení vzduchu a CO/H2. V každém příkladu měla vícesložková membrána vyšší separační faktor než povlak i porézní separační membrána samotná. V příkladu 21 je uvedena porézní separační membrána, která má separační faktor 15 pro dělení vodíku od CO a to před aplikací po vlaku, tzn. porézní separační membrána má relativně málo pórů a průměrný průměr pórů musí být malý. Ze srovnání příkladů 20 a 21 plyne, že vícesložková membrána v příkladu 20 má vyšší rychlost filtrace a vyšší separační faktor než porézní separační membrána z příkladu 21, i když tato membrána má větší separační faktor, než má porézní separační membrána podle příkladu 20. Z toho vyplývá, že vícesložkové membrány podle vynálezu mají lepší filtrační rychlost než membrána o stejném nebo větším separačním faktoru, která sestává v podstatě z materiálu porézní separační membrány.Examples 19 to 11, the results of which are shown in Table 5, illustrate the filtration properties of multicomponent membranes of the invention assembled from various coating materials on a porous hollow fiber separating membrane of copolystyrene acrylonitrile in the form of a hollow fiber for air separation and CO / H2. In each example, the multi-component membrane had a higher separation factor than both the coating and the porous separation membrane itself. In Example 21, a porous separation membrane having a separation factor 15 for separating hydrogen from CO prior to post-train application is shown. the porous separation membrane has relatively few pores and the average pore diameter must be small. Comparison of Examples 20 and 21 shows that the multicomponent membrane in Example 20 has a higher filtration rate and a higher separation factor than the porous separation membrane of Example 21, although this membrane has a larger separation factor than the porous separation membrane of Example 20. From this It follows that the multicomponent membranes of the invention have a better filtration rate than a membrane having the same or greater separation factor, which consists essentially of a porous separation membrane material.

Tabulka č. 5Table 5

Permeabilita3 vícesložkových membrán, ve kterých bylo použito kopolystyrenakrylonitrilové separační membrány1“ při dělení vodíku ze směsi CO/H2 a kyslíku ze vzduchuPermeability of 3 multi-component membranes in which 1 ”copolystyrenacrylonitrile separation membrane was used when separating hydrogen from CO / H2 and oxygen from air

Přiklad Č. Example # 19 19 Dec 20 20 May 21 21 povlak coating dodatečně vulka- additionally vulka- polydimethyl- polydimethyl- polydimethylsiloxan polydimethylsiloxane nlzovaný slllko- nlzovaný slllko- siloxan, visko- siloxane, visco- viskozita 0,lPa. s viscosity 0.1Pa. with postup povlékáníb coating process b nový kaučuk F new rubber F zita 0,1 Pa . s В zita 0.1 Pa. s В В В vstupní plyn feed gas vzduch air Ha/CO Ha / CO Ha/CO Ha / CO zkoncentrovaný plyn (filtrát) concentrated gas (filtrate) 0202 / Hz Hz Hz Hz stanovený vnitrní separační faktorc povlakového materiálu [děleni U2/№nebo H2/CO)determined internal separation factor c of coating material (U2 / № or H2 / CO division) 2,3 2.3 1,9 1.9 1,9 1.9 permeabilita3 porézní separační membrány (vzduch nebo H2Ipermeability of 3 porous separation membranes (air or H2I 6,5.10'6 6,5.10 ' 6 6,5.10-5 6,5.10-5 5,6. ΙΟ'6 5.6. 6 ' 6 separační faktor porézní separační membrány (dělení O2/N2 nebo Ш/С0) separation factor of porous separation membrane (O2 / N2 or Ш / С0 division) 1,0 1.0 3,9 3.9 15 15 Dec separační faktor' vícesložkové membrány (dělení O2/N2 nebo H2/CO) separation factor 'of multicomponent membranes (O2 / N2 or H2 / CO separation) 3,8 3.8 25 25 45 45 permeabilita3 vícesložkové membrány (dělení O2 nebo H2)permeability of 3 multicomponent membranes (O2 or H2 separation) 3,4.10'6 3.4.10 ' 6 6,2.10-6 6,2.10-6 2,3.10-6 2,3.10-6 stanovený vnitřní separační faktor6' materiálu porézní separační membránythe determined internal separation factor 6 'of the porous separation membrane material 7,0 7.0 80 80 80 80

aviz tabulka č. 1 bviz tabulka č. 1 poznámka d cviz tabulka č. 1 poznámka e ^stanovený vnitřní separační faktor substrátu je separační faktor spojitého kompaktního filmu z daného materiálu ekopolymery sestávající z 33 % akrylonitrilu a 67 % styrenu, v příkladech 21 a 20 o vyšší molekulové hmotnosti než v příkladu 19; všechny byly zvlákněny clo tvaru dutého vlákna ze zvlákňovacího roztoku obsahujícího 27,5 % pevného podílu v dimethylformamidu do vodného koagulantu při teplotě 0—10 °C a see table 1 b see table 1 note d c see table 1 note e ^ the determined internal separation factor of the substrate is the separation factor of the continuous compact film of the material e copolymers consisting of 33% acrylonitrile and 67% styrene, in Examples 21 and 20 of higher molecular weight than Example 19; all were spun by hollow fiber-shaped duty from a spinning solution containing 27.5% solids in dimethylformamide to an aqueous coagulant at 0-10 ° C

Příklad 22Example 22

V tomto příkladu bylo použito vícesložkové membrány podle příkladů 15 a 18 pro dělení proudu plynu, který sestával z pěti složek. Zpracovávaný proud plynu obsahoval vodík, oxid uhličitý, oxid uhelnatý, dusík a methan s podílem vody a methanolu až do hodnot nasycení. Zpracovávaný vstupní proud byl přiváděn za tlaku 0,45 MPa a při teplotě 40 °C na vnější povrch vícesložkové membrány. Vnitřní tlak byl 0,1 MPa. V tomto příkladu byly zjištěny následující hodnoty permeability a separačních faktorů pro jednotlivé plyny vzhledem к vodíku:In this example, the multi-component membranes of Examples 15 and 18 were used to divide the gas stream, which consisted of five components. The gas stream to be treated contained hydrogen, carbon dioxide, carbon monoxide, nitrogen and methane with water and methanol up to saturation. The feed stream to be treated was fed at 40 psi at 40 ° C to the outer surface of the multicomponent membrane. The internal pressure was 0.1 MPa. In this example, the following values of permeability and separation factors for individual gases relative to hydrogen were found:

permeabilita+ pro:permeability + for: separační faktor Hz od: separation factor Hz from: H2 (8,5.10'5)H 2 (8,5.10'5) CO2 (3,7.10'5)CO 2 (3.7.10 ' 5 ) CO2 CO2 2,3 2.3 CO (0,27.10'5) CO (0.27.10'5) CO WHAT 31,0 31.0 N2 (0,68.10'5) N2 (0.68.10'5) Nz Nz 12,4 12.4 СШ (0,23 . ΙΟ'5)СШ (0.23 ΙΟ ' 5 ) CH< CH < 36,9 36.9

+v jednotkách cm3/cm2. s . 1,3 kPa za standardní teploty a tlaku + in cm 3 / cm 2 units. p. 1.3 kPa at standard temperature and pressure

Z uvedených výsledků je zřejmé, že vodík je možno snadno oddělit ze směsi plynů, která obsahuje alespoň jeden z plynů ze skupiny CO, N2 -а CH4. Přítomnost jednoho nebo více dalších plynů ve směsi, jako například vodní a methanové páry, nebrání v uskutečnění dělení na vícesložkové membráně podle uvedeného vynálezu. Z výše uvedeného je rovněž zřejmé, že je možno oddělit i jiné další plyny z uvedené směsi, například separační faktor pro dělení oxidu uhličitého od oxidu uhelnatého by byl poměrem permeabilit, tj. asi 14. Příklad 22 také ilustruje vliv porézní separační membrány, pokud jde o relativní rychlost filtrace vícesložkovou membránou. Povlakový materiál má stanovený vnitřní separační faktor pro dělení vodíku od oxidu uhličitého asi 0,3 až 0,4 (tzn., že oxid uhličitý prochází rychleji než vodík) a přesto má vícesložková membrána separační faktor pro dělení vodíku od oxidu uhličitého 2,3. Tato hodnota je v podstatě shodná, v rozmezí experimentální chyby, se stanoveným vnitřním separačním faktorem polysulfonu pro dělení vodíku od oxidu uhličitého.From the above results, it can be seen that hydrogen can be readily separated from a gas mixture containing at least one of the CO, N 2 - and CH 4 gases. The presence of one or more other gases in the mixture, such as water and methane vapor, does not prevent separation on the multi-component membrane of the present invention. It is also apparent from the above that other gases can be separated from the mixture, for example, the separation factor for separating carbon dioxide from carbon monoxide would be a permeability ratio of about 14. Example 22 also illustrates the effect of a porous separation membrane with respect to o the relative filtration rate of the multi-component membrane. The coating material has a determined internal separation factor for separating hydrogen from carbon dioxide of about 0.3 to 0.4 (i.e., carbon dioxide passes faster than hydrogen) and yet the multi-component membrane has a separation factor for separating hydrogen from carbon dioxide of 2.3. This value is substantially the same, within the range of the experimental error, with the determined internal polysulfone separation factor for the separation of hydrogen from carbon dioxide.

Příklad 23Example 23

V příkladu 23 (tabulka č. 6) jsou uvedeny hodnoty permeability vícesložkové membrány (P/l) pro řadu plynů, přičemž porézní separační membrána z polysulfonu má formu dutého vlákna. Příklad 23 uvádí rovněž hodnoty permeability pro tytéž plyny při průchodu kontinuálním (tzn. spojitým) kompaktním filmem z polysulfonového materiálu. Poměr libovolných dvou hodnot P nebo P/l definuje přibližný separační faktor pro tyto plyny při průchodu kompaktním filmem nebo vícesložkovou membránou. Tento příklad ilustruje jasnou tendenci toho, že permeability vícesložkových membrán se obvykle mění od plynu к plynu ve stejném poradí, jako je tomu u permeabilit polysulfonového kompaktního filmu. Tato tendence naznačuje, že materiál porézní separační membrány význačně přispívá к dělení plynů pomocí vícesložkové membrány. Tento příklad ukazuje, že vícesložková membrána může být použita ke vzájemnému dělení libovolných plynů. Z dále uvedené tabulky je například zřejmé, že za pomoci vícesložkové membrány podle vynálezu je možno snadno oddělovat amoniak od vodíku nebo dusíku, helium od methanu, oxid dusný od dusíku, kyslík od dusíku nebo sirovodík od methanu. Přednosti těchto vícesložkových membrán podle uvedeného* vynálezu spočívají ve vysokých filtračních rychlostech, což potvrzují hodnoty uvedené v následující tabulce č. 6.Example 23 (Table 6) shows the permeability values of a multi-component membrane (P / L) for a number of gases, the porous polysulfone separation membrane being in the form of a hollow fiber. Example 23 also shows permeability values for the same gases when passing through a continuous (i.e., continuous) compact film of polysulfone material. The ratio of any two P or P / L values defines the approximate separation factor for these gases when passing through a compact film or multi-component membrane. This example illustrates a clear tendency that the permeability of multi-component membranes usually varies from gas to gas in the same order as the permeability of a polysulfone compact film. This tendency suggests that the material of the porous separation membrane contributes significantly to gas separation by means of a multi-component membrane. This example shows that a multi-component membrane can be used to separate any gases from one another. The table below shows, for example, that ammonia from hydrogen or nitrogen, helium from methane, nitrous oxide from nitrogen, oxygen from nitrogen or hydrogen sulphide from methane can easily be separated using the multi-component membrane according to the invention. The advantages of these multicomponent membranes according to the invention reside in the high filtration rates, which is confirmed by the values given in Table 6 below.

Tabulka č. 6Table 6

Permeability3 vícesložkové membrány, která sestává z polysulfono.vé porézní separační membrány5 a kompaktního polysulfonového0 filmu pro různéplynyPermeability 3 of a multi-component membrane consisting of a polysulfone porous separation membrane 5 and a compact polysulfone 0 film for various gases

Plyn Vícesložková Polysulfonový0 membrána5 spojitý kompaktníGas Multicomponent Polysulfone 0 membrane 5 continuous compact

P/l (. 106) a film, P (. 1011) a P / l (.10 6 ) and film, P (.10 11 ) and

NH3 NH3 210 210 530 530 Hs Hs 55 55 130+ 130+ Не Не 55 55 50 50 N2O N2O 45 45 82 82 CO.2 CO.2 38 38 69 69 H2S H2S 31 31 31 31 02 02 / 8,3 8.3 11 11 Ar Ar 3,3 3.3 4.5 4.5 CH4 CH4 2,3 2.3 2,5 2.5 CO WHAT 2,4 2.4 3,2 3.2 N2 N2 1.4 1.4 1,8 1,8 C2H4 C2H4 1,7 1.7 2,2 2.2

apermeabilita vícesložkové membrány je hodnota P/l vyjádřená v jednotkách uvedených v tabulce č. 1, viz. poznámka a. Permeabilita polysulfonového kompaktního filmu je hodnota P, jelikož 1 neboli tloušťka kompaktního filmu je snadno změřitelná. Jednotkou P je cm3/cm2. s 1,3 kPa. and the permeability of the multicomponent membrane is the P / L value expressed in units given in Table 1, cf. note a. The permeability of the polysulfone compact film is a P value, since 1 or the thickness of the compact film is readily measurable. The unit P is cm 3 / cm 2 . with 1.3 kPa.

•'vícesložkovou membránou je v tomto příkladu porézní polysulfonová separační membrána povlečená dodatečně vulkanizovaným silikonovým kaučukem, jako například v příkladu 15, za použití postupu povlékání F, který je popsán v tabulce č. 16 cviz tabulka č. 2, poznámka b +pro stanovení permeability vodíku byl použit jiný kompaktní film, než jaký byl použit pro stanovení permeabilit ostatních plynů.The multicomponent membrane in this example is a porous polysulfone separation membrane coated with post-cured silicone rubber, such as in Example 15, using the coating procedure F described in Table 16c see Table 2, note b + for assay a hydrogen film other than that used to determine the permeability of the other gases was used.

Příklady 24 až 26Examples 24 to 26

Tyto příklady jsou porovnávací a nespadají do rozsahu uvedeného vynálezu.These examples are comparative and do not fall within the scope of the present invention.

V dále uvedené tabulce č. 7 jsou uvedeny výsledky příkladu 24 až 26, přičemž tyto výsledky ilustrují, že ne všechny složené membrány spadají do rozsahu uvedeného vynálezu, tzn., že nepředstavují vícesložkové membrány, které mají separační faktor podstatně větší, než je stanovený vnitřní separační faktor povlakového materiálu, i když jsou složeny z porézních separačních membrán a povlakových materiálů, které mohou být použity spolu s jinými povlakovými materiály nebo porézními separačními membránami к vyrobení vícesložkových membrán podle uvedeného vynálezu.Table 7 below shows the results of Examples 24-26, which illustrate that not all composite membranes are within the scope of the present invention, i.e., they do not represent multi-component membranes having a separation factor substantially greater than the stated internal the separation factor of the coating material, although they are composed of porous separation membranes and coating materials, which may be used together with other coating materials or porous separation membranes to produce multi-component membranes of the present invention.

V příkladu 24 je uvedena vícesložková membrána z porézní polysulfonové separační membrány s povlakem z předem vulkanizovaného silikonového kaučuku. Jelikož předem vulkanizovaný silikonový kaučuk má příliš velké rozměry molekul, takže nelze očekávat vytvoření okluzního kontaktu podle vynálezu, například molekuly mohou pouze spojovat póry můstky, dojde к tomu, že povlak nezmění odpor v pórech к průtoku plynu. V příkladu 24 je povlakovým materiálem předem vulkanizovaný polymer se stejným základním polymerním skeletem jako dodatečně vulkanizovaný silikonový kaučuk, viz například příklady 11, 14 a 15 a tabulku č. 3. Předem vulkanizovř^yý silikonový kaučuk má však mnohem vyšší molekulovou hmotnost a velikost molekul díky předem provedené vulkanizaci ve srovnání s uvedeným dodatečně vulkanizovahým si-Example 24 shows a multi-component membrane of a porous polysulfone separation membrane coated with a pre-vulcanized silicone rubber. Since the pre-vulcanized silicone rubber has too large a molecular size to form an occlusive contact according to the invention, for example, the molecules can only link the pores of the bridge, the coating will not change the resistance in the pores to the gas flow. In Example 24, the coating material is a pre-cured polymer with the same polymer backbone as the post-cured silicone rubber, see for example Examples 11, 14 and 15 and Table 3. However, the pre-cured silicone rubber has a much higher molecular weight and molecular size due to pre-vulcanization in comparison with said post-vulcanized silica.

Tabulka č. 7 likanovým kaučukem a zřejmě tudíž nemůže vyplnit póry, z čehož plyne, že složená membrána má separační faktor rovný (v rámci experimentální chyby) separačnímu faktoru povlakového materiálu.Table 7 with lean rubber and apparently cannot fill the pores, suggesting that the composite membrane has a separation factor equal (within the experimental error) to the separation factor of the coating material.

V příkladu 25 je ilustrována vícesložková membrána, kde povlakovým materiálem je dodatečně vulkanizovaný silikonový kaučuk a kde porézní separační membrána je z polyakrylonitrilu. Polyakrylonitril ve spojité neporézní formě má velmi nízkou permeabilitu pro plyny. Pokud se týče tohoto· modelu, bude mít tato porézní separační membrána velmi vysoký odpor к průtoku plynu pevnými částmi (viz pevné části 2 obr. č. 1), takže je-li s ní v okluzním kontaktu povlakový materiál o vysoké permeabilitě, jako je například dodatečně vulkanizovaný silikonový kaučuk, průtok plynu se děje převážně povlakem a zaplněnými póry. Vícesložková membrána má potom separační faktor roven nebo nižší než separační faktor povlaku membrány.Example 25 illustrates a multi-component membrane wherein the coating material is additionally vulcanized silicone rubber and wherein the porous separation membrane is of polyacrylonitrile. Polyacrylonitrile in a continuous non-porous form has a very low gas permeability. With respect to this model, the porous separation membrane will have a very high resistance to the flow of gas through the solids (see solids 2 of Fig. 1), so that occlusal contact with a high permeability coating material such as for example, post-cured silicone rubber, the gas flow is predominantly through the coating and the filled pores. The multi-component membrane then has a separation factor equal to or less than the membrane coating separation factor.

Vícesložková membrána, která je ilustrována v příkladu 26, má separační faktor nižší, než je stanovený vnitřní separační faktor materiálu povlaku. Tato situace je podobná situaci v příkladu 24 v tom, že polyvinylbutyraldehyd, který je použit jako povlakový materiál, má velkou molekulovou hmotnost. Navíc nesmáčí polysulfon stejně jako mnohé silikony a jiné výhodné povlaky. A dále ještě má polyvinylbutyraldehyd relativně nízkou permeabilitu. Zjištění, že separační faktor vícesložkové membrány je nižší než očekávaný separační faktor povlakového materiálu předpokládá nedokonalosti v povlaku samém.The multicomponent membrane, illustrated in Example 26, has a separation factor lower than the determined internal separation factor of the coating material. This situation is similar to that in Example 24 in that the polyvinyl butyraldehyde used as a coating material has a high molecular weight. In addition, it does not wet the polysulfone as well as many silicones and other preferred coatings. Furthermore, polyvinyl butyraldehyde has a relatively low permeability. The finding that the separation factor of the multi-component membrane is lower than the expected separation factor of the coating material presupposes imperfections in the coating itself.

Příklad 24 (nespadá do rozsahu vynálezu) povlak: předem vulkanizovaný silikonový kaučuk porézní membrána ve formě dutého vlákna:běžně obchodně dostupný polysulfon zpracovávaný plyn zkoncentrovaný plyn (filtrát) postup povlékání3 stanovený vnitřní separační faktorb povlakového materiálu permeabilitac porézní separační membrány separační faktorb porézní separační membrány separační faktorb vícesložkové membrány permeabilitac vícesložkovou membránou vzduch kyslík E dělení 02 od N2: 1,7 pro vzduch: 1,8.10“4 dělení O2 od N2: 1,0 dělení O2 od N2: 1,61 pro O2: 4,1.10 ~5 Example 24 (not within the scope of the invention) coating: pre-cured silicone rubber porous hollow fiber membrane: commercially available polysulfone treated gas concentrated gas (filtrate) coating process 3 determined internal separation factor b coating material permeability c porous separation membrane separation factor b porous separation membranes separation factor b multicomponent membranes permeability c multicomponent membrane air oxygen E separation 02 from N2: 1,7 for air: 1,8.10 “ 4 O2 separation from N2: 1,0 O2 separation from N2: 1,61 for O2: 4.1.10 ~ 5

257751 ' 257751 ' 55 Tabulka č. 7 (pokračování) 55 Table 7 (continued) 56 56

Příklad 25 (nespadá do rozsahu vynálezu)povlak: dodatečně vulkanizovaný silikonový kaučuk porézní membrána ve formě dutého vlákna: polyakrylonitrilExample 25 (not within the scope of the invention) coating: post-vulcanized silicone rubber porous hollow fiber membrane: polyacrylonitrile

zpracovávaný plyn zkoncentrovaný plyn (filtrát) postup povlékání8 stanovený vnitřní separační faktor*3 povlakového materiálu permeabilita* porézní separačníProcessed gas Concentrated gas (filtrate) Coating process 8 Determined internal separation factor * 3 Coating material Permeability * Porous separation vzduch kyslík F dělení O2 od N2: 2,3 air oxygen F O2 split from N2: 2.3 membrány separační faktor 13 poréznímembrane separation factor 13 porous pro vzduch: 2,3.10~3 for air: 2.3.10 ~ 3 separační membrány separační faktor*3 vícesložkové membrány permeabilita* vícesložkové membrányseparation membranes separation factor * 3 multicomponent membranes permeability * multicomponent membranes dělení O2 od N2: 1,0 dělení O2 od N2: 1,9 pro kyslík: 1,7.10~s O2 split from N2: 1,0 O2 split from N2: 1,9 for oxygen: 1,7.10 ~ s

Příklad 26 (nespadá do rozsahu uvedeného vynálezu) povlak: polyvinylbutyraldehyd porézní membrána ve formě dutého vlákna: běžně obchodně dostupný polysulfon zpracovávaný plyn zkoncentrovaný plyn (filtrát) postup povlékání8 stanovený vnitrní separační faktorb povlakového materiálu permeabilita* porézní separační membrány separační faktor*3 porézní separační membrány separační faktor*3 vícesložkové membrány permeabilita* vícesložkové membrány aviz tabulka č. 1, poznámka d *’viz tabulka č. 1, poznámka e eviz tabulka č. 1, poznámka a vzduch kyslíkExample 26 (not within the scope of the present invention) coating: polyvinyl butyraldehyde porous membrane in the form of a hollow fiber: commercially available polysulfone treated gas concentrated gas (filtrate) coating process 8 determined internal separation factor b coating material permeability * porous separation membranes separation factor * 3 porous separation membranes separation factor * 3 multicomponent membranes permeability * multicomponent membranes and see table 1, note d * 'see table 1, note e e see table 1, note and air oxygen

C dělení O2 od N2: 4,7 pro vzduch: 1,8 . 10~4 dělení O2 od N2: 1,0 dělení O2 od N2: 4,0 pro O2: 1,4.10C separation of O2 from N2: 4.7 for air: 1.8. 10 ~ 4 O2 split from N2: 1,0 O2 split from N2: 4,0 for O2: 1,4.10

Příklady 2 7 až 3 4Examples 2 7 to 3 4

Výsledky příkladů 27 až 34 jsou uvedeny v tabulce č. 8. Tyto příklady ilustrují řadu porézních separačních membrán, které byly po zvláknění dodatečně zpracovány, a dále metody, kterými je možno při tomto zpracování ovlivnit dělicí vlastnosti vícesložkových membrán vyrobených z takto dodatečně zpracovaných porézních separačních membrán. Povlakový materiál a metody aplikace uvedené v tabulce č. 8 jsou v podstatě shodné, přičemž účelem je potvrdit, že změny ve filtrační rychlosti a separačním faktoru vícesložkových membrán (jak pro zpracovávaný vzduch, tak i pro směs plynů СО/Нг) byly dosaženy v důsledku změn v relativně hustých oblastech porézní separační membrány. Předpokládá se, že zpracováváním je možno ovlivnit přístupnou plochu průřezu pórů (As) vzhledem к celkové ploše povrchu (A2 + A3) porézní separační membrány. Snížení hodnoty Аз vzhledem к celkové ploše povrchu způsobí zvýšení relativního odporu pórů porézních separačních a vícesložkových membrán к průtoku plynu. Toto bude naopak nutit filtrovaný plyn к tomu, aby více procházel materiálem porézní separační membrány a separační faktor vícesložkové membrány se bude blížit vnitřnímu separačnímu faktoru materiálu porézní separační membrány.The results of Examples 27-34 are shown in Table 8. These examples illustrate a series of porous separation membranes that have been post-treated after spinning, and methods for influencing the separation properties of multi-component membranes made of post-treated porous separation membranes. membranes. The coating material and application methods shown in Table 8 are substantially identical, in order to confirm that changes in the filtration rate and separation factor of the multicomponent membranes (both for treated air and for the СО / Нг gas mixture) were due to changes in the relatively dense regions of the porous separation membrane. It is believed that the processing can affect the accessible pore cross-sectional area (As) relative to the total surface area (A2 + A3) of the porous separation membrane. Decreasing the value of Аз relative to the total surface area will increase the relative pore resistance of the porous separation and multi-component membranes to the gas flow. This in turn will force the filtered gas to pass more through the porous separation membrane material and the separation factor of the multi-component membrane will approach the internal separation factor of the porous separation membrane material.

; Ve všech příkladech v tabulce č. 8 je porézní separační membránou porézní polysulfonová membrána ve formě dutého vlákna, které bylo zvlákněno za mokra ze zvlákňcvacího roztoku obsahujícího 25 % pevného podílu v dimethylformamidu jako rozpouštědla do vodného koagulantu při teplotě přibližně 3 °C za použití trysky s trubicí, do které byla vstřikována voda a vlákno bylo navíjeno rychlostí 21,4 m/min. Porézní separační membrána, používaná v každém z příkladů, byla pro zvláknění až do dalšího zpracovávání uchovávána v deionizované vodě za pokojové teploty. ; In all the examples in Table 8, the porous separation membrane is a porous hollow fiber polysulfone membrane that has been wet-spun from a dope containing 25% solids in dimethylformamide as solvent to an aqueous coagulant at a temperature of about 3 ° C using a nozzle with a tube into which water was injected and the fiber was wound at a speed of 21.4 m / min. The porous separation membrane used in each of the examples was kept in deionized water at room temperature for spinning until further processing.

‘ ‘Τ 2 57 7 51 ’2 57 7 51

Tabulka č. 8Table 8

Dodatečné zpracování membrány ve formě dutého vláknaPost-processing of the hollow fiber membrane

Vícesložkové membrány podle příkladů 27 až 34 obsahovaly povlak z dodatečně vulkanízovaného silikonového kaučuku, aplikovaný postupem povlékání F, viz tabulka č. 16. Dodatečné zpracování membrány ve tvaru dutého vlákna bylo· provedeno po zvláknění, ale před aplikací povlaku.The multicomponent membranes of Examples 27-34 contained a post-vulcanized silicone rubber coating applied by coating method F, see Table 16. The post-spinning of the hollow fiber membrane was performed after spinning but before the coating was applied.

Příklad 27 dodatečné zpracování zpracovávaný plyn zkoncentrovaný plyn (filtrát) permeabilita* vícesložkové membrány separační faktor6 vícesložkové membrány permeabilita'· porézní separační membrány po dodatečném zpracování separační faktor6 porézní separační membrány po dodatečném zpracováníExample 27 post-treatment process gas concentrated gas (filtrate) permeability * multi-component membranes separation factor 6 multi-component membranes permeability · porous separation membranes after post-treatment separation factor 6 porous separation membranes after post-treatment

Příklad 28 dodatečné zpracování zpracovávaný plyn zkoncentrovaný plyn (filtrát) permeabilita1 vícesložkové membrány separační faktor6 vícesložkové membrány permeabilita3 porézní separační membrány po dodatečném zpracování separační faktor6 porézní separační membrány po dodatečném zpracováváníExample 28 post-treatment process gas concentrated gas (filtrate) permeability 1 multi-component membranes separation factor 6 multi-component membranes permeability 3 porous separation membranes after post-treatment separation factor 6 porous separation membranes after post-treatment

Příklad 29 dodatečné zpracování zpracovávaný plyn zpracovávaný plyn (filtrát) permeabilita3 vícesložkové membrány separační faktor6 vícesložkové membrány permeabilita3 porézní separační membrány po dodatečném zpracování separační faktor6 porézní separační membrány po dodatečném zpracování odpaření vody na vzduchu vzduch kyslík pro kyslík: 1,5.105 dělení O2 od N2: 4,7 pro vzduch: 3,7.10*4 dělení O2 od N2: 1,0 odpaření vody na vzduchuExample 29 post-treatment process gas process gas (filtrate) permeability 3 multi-component membranes separation factor 6 multi-component membranes permeability 3 porous separation membranes after post-treatment separation factor 6 porous separation membranes after post-treatment evaporation of water in air air oxygen for oxygen: 1.5.10 5 O2 division from N2: 4.7 for air: 3.7.10 * 4 O2 division from N2: 1.0 water evaporation in air

СО, H2 H2 pro H2: 7,6.10*5 dělení H2 od CO: 23,1 pro H2: asi 2,0.10*4 dělení H2 od CO: asi 2,6 , odpaření vody na vzduchu; následovalo vystavení vlákna působení acetonových par při teplotě 25 °C při vnitřním vakuu v dutém vlákně; potom střídavé ponořování do vody a methanolu při vnitřním vakuu v dutém vláknu (3 cykly); potom střídavé ponořování do vody a isopropylalkoholu (2 cykly) vzduch kysHk pro kyslík: 7,7.10*6 dělení O2 od N2: 5,3 pro kyslík: 3,5.10*5 dělení O2 od N2: 1,0СО, H2 H2 for H2: 7,6.10 * 5 H2 separation from CO: 23,1 for H2: about 2,0.10 * 4 H2 separation from CO: about 2,6, evaporation of water in air; followed by exposure of the fiber to acetone vapor at 25 ° C under internal vacuum in the hollow fiber; then alternating immersion in water and methanol under internal vacuum in the hollow fiber (3 cycles); then alternating immersion in water and isopropyl alcohol (2 cycles) air oxygen for oxygen: 7.7.10 * 6 O2 separation from N2: 5.3 for oxygen: 3.5.10 * 5 O2 separation from N2: 1.0

Tabulka č. 8 (pokračování)Table 8 (continued)

Příklad 30 dodatečné zpracování zpracovávaný plyn zkoncentrováný plyn (filtrát) permeabilita vícesložkové membrány separační faktor vícesložkové membrány'3 permeabilita porézní separační membrány po dodatečném zpracování separační faktor11 porézní separační membrány po dodatečném zpracováníExample 30 post-treatment process gas concentrated gas (filtrate) multi-component membrane permeability multi-component membrane separation factor 3 permeability of the porous separation membrane after post-treatment separation factor 11 of the porous separation membrane after post-treatment

Příklad 31 dodatečné zpracování zpracovávaný plyn zkoncentrovaný plyn (filtrát) permeabilita11 vícesložkové membrány separační faktor11 vícesložkové membrány permeabilita“ porézní separační . membrány po dodatečném zpracování separační faktor11 porézní separační membrány po dodatečném zpracováníExample 31 aftertreatment process gas concentrated gas (filtrate) permeability 11 of multi-component membrane separation factor 11 multi-component membrane permeability "porous separation". after the post-treatment membrane, the separation factor 11 of the porous post-treatment membrane

Příklad 32 dodatečné zpracování zpracovávaný plyn zkoncentrovaný plyn (filtrát) permeabilita vícesložkové membrány separační faktorb vícesložkové membrány permeabilita porézní separační membrány po dodatečném zpracování separační faktor11 dodatečně zpracovávané porézní separační membrány odpaření vody na vzduchu; následovalo vystavení vlákna působení acetonových par . při teplotě 25 °C při vnitřním vakuu v dutém vlákně; potom střídavé ponořování do vody a methanolu při vnitřním vakuu v dutém vlákně (3 cykly); potom střídané ponořování do vody a isopropylalkoholu (2 cykly)Example 32 post-treatment process gas concentrated gas (filtrate) multicomponent membrane permeability separation factor b multicomponent membrane permeability of the porous separation membrane after post-treatment separation factor 11 of post-treated porous water-air evaporation separation membranes; followed by exposure of the fiber to acetone vapors. at 25 ° C under internal vacuum in the hollow fiber; then alternating immersion in water and methanol under internal vacuum in the hollow fiber (3 cycles); then alternate immersion in water and isopropyl alcohol (2 cycles)

CO, НгCO, Нг

H2 pro Нг: 4,5.10~5 dělení H2 od CO: 30,4 pro H2: 1,5 . 10’4 dělení H2 od CO: 5,1 odpaření vody na vzduchu; následovalo zahřívání v peci s horkým vzduchem při teplotě 80—95 °C po dobu přibližně 3 hodin vzduch kyslík pro kyslík: 1,6,10-5 dělení O2 od N2: 5,0 pro vzduch: 3,7.10 ~4 dělení O2 od N2: 1,0 odpaření vody na vzduchu; potom zahřívání v peci s horkým vzduchem při teplotě 80—95 °C po dobu přibližně 3 hodin CO, H2H2 for Нг: 4,5.10 ~ 5 division of H2 from CO: 30,4 for H2: 1,5. 10 ' 4 H2 separation from CO: 5.1 evaporation of water in air; followed by heating in a hot air furnace at 80-95 ° C for approximately 3 hours air oxygen for oxygen: 1,6,10 -5 O2 separation from N2: 5,0 for air: 3,7.10 ~ 4 O2 separation from N2: 1.0 water evaporation in air; then heating in a hot air oven at 80-95 ° C for approximately 3 hours CO 2, H 2

Нг pro Нг: 9,8 . 10~5 dělení H2 od CO: 23 pro H2: asi 2,5 : 10-4 dělení Нг od CO: asi 1,3Ngg for Ngg: 9.8. 10 ~ 5 separation of H2 from CO: 23 for H2: about 2.5: 10 -4 division Нг from CO: about 1.3

Příklad 33 dodatečné zpracování zpracovávaný plyn zkoncentrovaný plyn (filtrát] permeablita vícesložkové membrány separační faktorb vícesložkové membrány permeabilita3 dodatečně zpracovávané porézní separační membrány separační faktor6 dodatečně zpracovávané porézní separační membrányExample 33 aftertreatment process gas concentrated gas (filtrate) multi-component membrane permeability separation factor b multi-component membranes permeability 3 post-treated porous separation membranes separation factor 6 post-treated porous separation membranes

Příklad 34 dodatečné zpracování zpracovávaný plyn zkoncentrovaný plyn (filtrát] permeabilita* vícesložkové membrány separační faktor6 vícesložkové membrány permeabilita3 dodatečně zpracované porézní separační membrány separační faktor6 dodatečně zpracovávané porézní separační membrány aviz tabulka č. 1, poznámka a 6viz tabulka č. 1, poznámka e.Example 34 aftertreatment process gas concentrated gas (filtrate) permeability * multi-component membranes separation factor 6 multi-component membranes permeability 3 post-treated porous separation membranes separation factor 6 post-treated porous separation membranes and see Table 1, Note and 6 See Table 1 , note e.

vysušení výměnou vody za isopropylalkohol, potom výměna isopropylalkoholu za pentan, potom odpaření pentanu na vzduchu vzduch kyslík pro kyslík: 2,0.10'5 dělení O2 od №:4,2 pro vzduch: 1,5 . 103 dělení O2 od N2: 1,0 vysušení výměnou vody za isopropylalkohol, potom výměna isopropylalkoholu za pentan, potom odpaření pentanu na vzduchudrying by exchanging water with isopropyl alcohol, then exchanging isopropyl alcohol with pentane, then evaporating pentane in air air oxygen for oxygen: 2,0.10 ' 5 division O2 from №: 4,2 for air: 1,5. 10 3 separation of O2 from N2: 1,0 drying by exchange of water with isopropyl alcohol, then exchange of isopropyl alcohol with pentane, then evaporation of pentane in air

СО, H2СО, H2

H2 pro H?: 1,2 . ΙΟ“4 dělení H2 od CO: 15,9 pro H2: asi 2,5 . 10-4 dělení H2 od CO: asi 1,3H2 for H2 = 1.2. 44 division of H 2 from CO: 15.9 for H2: about 2.5. 10 -4 H2 separation from CO: about 1.3

Příklad 35 až 39Examples 35 to 39

Výsledky příkladů 35 až 39 jsou uvedeny v tabulce č. 9, přičemž tyto výsledky ilustrují účinek přísad obsažených v povlakovém materiálu na separační faktor vícesložkové membrány při dělení dvou plynných směsí vzduch а CO/H2). Tyto přísady byly к povlakovému materiálu přidány v malých množstvích před aplikací povlaku na porézní separační membránu. Tyto přísady mohou změnit dělicí vlastnosti vícesložkových membrán, například změnou smáčecích vlastností povlakového materiálu. Tím se ovlivní jeho schopnost vytvořit okluzní kontakt s porézní separační membránou. Jestliže přísada zlepšuje okluzní kontakt, potom separační faktor vícesložkové membrány, která obsahuje tuto přísadu, by se měl blížit vnitřnímu separačnímu faktoru materiálu porézní separační membrány více než separační faktor podobné vícesložkové membrány, která neobsahuje tuto přísadu.The results of Examples 35-39 are shown in Table 9, which illustrate the effect of the additives contained in the coating material on the separation factor of the multi-component membrane when separating the two gas mixtures (air and CO / H2). These additives were added to the coating material in small amounts prior to application of the coating to the porous separation membrane. These additives may alter the separation properties of the multicomponent membranes, for example by changing the wetting properties of the coating material. This affects its ability to make occlusive contact with the porous separation membrane. If the additive improves occlusal contact, then the separation factor of the multi-component membrane containing the additive should approach the internal separation factor of the porous separation membrane material more than the separation factor of a similar multi-component membrane that does not contain the additive.

Všechny porézní separační membrány, ve formě dutého vlákna, které byly použity v příkladech 35 až 39 pocházely ze stejné navinovací cívky a byly vyrobeny z polysulfonu, běžně obchodně dostupného, ve vysoce porézní formě (viz poznámka aj, přičemž zvlákňovací postup byl stejný jako u dutých vláken z příkladů 27 až 34. Stanovený vnitřní separační faktor polysulfonu pro dělení kyslíku od dusíku ze vzduchu je asi 6,0 a pro- dělení vodíku od oxidu uhelnatého ze směsi CO/H2 je asi 40.All porous hollow fiber separating membranes used in Examples 35 to 39 originated from the same winding coil and were made of commercially available polysulfone in highly porous form (see note et al., Wherein the spinning process was the same as the hollow spinning process). The internal separation factor of polysulfone for the separation of oxygen from nitrogen from air is about 6.0 and the partition of hydrogen from carbon monoxide from the CO / H2 mixture is about 40.

СОСО

Tabulka б. 9Table б. 9

Účinek přísad v povlakovém materiálu na separační faktor vícesložkové membrányEffect of additives in coating material on separation factor of multicomponent membrane

Příklad č. Example # 35 35 36 36 37 37 38e 38 e 39e 39 e povlak coating polydi- polydi- polydi- polydi- polydi- polydi- předem in advance předem in advance methyl- methyl- methyl methyl methyl methyl vulkani- vulkani- vulkani- vulkani- siloxan siloxane siloxan siloxane siloxan siloxane zovaný si- zovaný si- zovaný si- zovaný si- likonový likonový likonový likonový kaučuk rubber kaučuk rubber přísada povlakového coating additive - 0,2 % g-al- 0.2% g-al- 0,4 % fe- 0,4% fe- - 4,3 % vul- 4,3% vul- materiálu1material 1 ' vinoxylového zbytkud vinoxyl residue d nanthrenu nanthrenu mizačního inidla (silikonový oředpolymer) of the lubricating agent (silicone polymer) separační faktor” vícesložkové membrány (dělení Ozod N2) separační faktor” separation factor ”multicomponent membranes (separation Ozod N2) separation factor” 3,0 až 3,3 3.0 to 3.3 4,9 4.9 4,8 4.8 3,9 3.9 4,4 4.4 vícesložkové membrány (dělení H2od CO) multi-component membranes (H2od CO division) 3,8 3.8 16,5 16.5 10,7 10.7 14,6 14.6 20,5 20.5

avšechny vícesložkové membrány v příkladech 35 až 39 obsahovaly polysulfonovou separační membránu, která byla před povlékáním vysoce porézní ‘‘všechna uvedená procenta jsou procenta hmotnostní cviz tabulka č. 1, poznámka e dgalvinoxylový zbytek je běžné obchodně dostupnou surovinou, přičemž jeho struktura je následující: and all multicomponent membranes in Examples 35-39 contained a polysulfone separation membrane that was highly porous prior to coating. All percentages are percentages by weight c see Table 1, Note e d The galvinoxyl residue is a commercially available raw material and its structure is following:

ro>bě složky ze silikonového kaučuku mají stanovené vnitřní separační faktory 2,3 pro dělení kyslíku od dusíku a 1,1 pro dělení od oxidu uhelnatého. The components of the silicone rubber component have determined internal separation factors of 2.3 for the separation of oxygen from nitrogen and 1.1 for the separation of carbon monoxide.

Příklady 40 až 43Examples 40 to 43

Výsledky příkladů 40 až 43, které jsou uvedeny v tabulce č. 10, ilustrují vícesložkové membrány, jejichž porézní separační membrány byly vyrobeny za různých podmínek zvlákňování. Vícesložkové membrány podle příkladů 40 až 43 byly vytvořeny z porézní polysulfonové separační membrány, na které byl povlak z dodatečně vulkanizovaného silikonového kaučuku (viz postup póvlekání F, tabulka č. 16). Porézní membrány z polysulfonu ve formě dutého vlákna byly zvlákňovány za mokra z uvedených zvlákňovacích roztoků do vodného koagulantu za uvedené teploty a za uvedené zvlákňovací rychlosti, přičemž bylo použito zvlákňovací trysky s hubicí pro vstřikování koagu lantu do dutiny vlákna během jeho1 vytváření. Rozsah permeabilit (Оз а H2) a separačních faktorů vícesložkových membrán pro dělení kyslíku od dusíku a pro dělení vodíku od oxidu uhelnatého, jak jsou uvedeny v příkladech 40 až 43, buď pro zpracovávaný vzduch nebo pro směs CO/H2, odpovídá proměnlivosti relativních odporů pórů a materiálu porézní separační membrány к průtoku plynu. Charakteristiky pórovitosti a efektivních separačních ttouštěk,které má substrát, jsou do značné míry určeny podmínkami, za kterých byl materiál zvlákňován. Tyto charakteristiky se mohou měnit podle dodatečného zpracovávání porézního substrátu po zvláknění (viz příklady 27 až 34).The results of Examples 40-43, which are shown in Table 10, illustrate multi-component membranes whose porous separation membranes were produced under various spinning conditions. The multicomponent membranes of Examples 40 to 43 were formed from a porous polysulfone separation membrane on which an additionally vulcanized silicone rubber coating was applied (see the pilling procedure F, Table 16). Porous membranes of polysulfone hollow fiber were spun by wet spinning said solution into an aqueous coagulant, said temperature and said rate of spinning, using a spinneret having a nozzle for injecting into the cavity Lanta coagulation, the fiber 1 during its formation. The range of permeability (Оз and H2) and the separation factors of the multi-component membranes for separating oxygen from nitrogen and separating hydrogen from carbon monoxide, as shown in Examples 40 to 43, either for treated air or for CO / H2 mixture, and a porous separation membrane material to the gas flow. The characteristics of the porosity and the effective separation thicknesses of the substrate are largely determined by the conditions under which the material was spun. These characteristics may vary depending on the post-spinning processing of the porous substrate (see Examples 27-34).

Zvlákňovací podmínky pro porézní separační membrány z polysulfonu ve formě dutého vláknaSpinning conditions for porous hollow fiber polysulfone separation membranes

Příklad 40Example 40

Tabulka č. 10 rozpouštědlo koagulační teplota (°C) rychlost zvlákňování koncentrace zvlákňovacího roztoku (hmotnostní % polymeru) separační fakt»orb vícesložkové membrány (dělení O2 od N2) permeabilita* pro· O2 separační faktorb vícesložkové membrány (dělení Ha od CO) permeabilita* pro H2 permeabilita* porézní separační membrány pro vzduchTable 10 Solvent Coagulation Temperature (° C) Spinning Rate Spinning Solution Concentration (wt% Polymer) Separation Factor » b Multicomponent Membrane (O2 separation from N2) permeability * for · O2 Separation Factor b Multicomponent Membrane (separation Ha from CO) permeability * for H2 permeability * porous air separation membranes

Příklad 41 rozpouštědlo koagulační teplota rychlost zvlákňování koncentrace zvlákňovacího roztoku (% hmotnostní polymeru) separační faktorb vícesložkové membrány (dělení O2 od N2) permeabilita* pro kyslík separační faktorb vícesložkové membrány (dělení H2 od CO] permeabilita* pro vodík permeabilita3 porézní separační membrány pro vzduchExample 41 solvent coagulation temperature spinning rate spinning solution concentration (% by weight of polymer) separation factor b multicomponent membrane (O2 separation from N2) permeability * for oxygen separation factor b multicomponent membrane (H2 separation from CO) permeability * for hydrogen permeability 3 porous separation membranes for air

Příklad 42 dimethylformamidExample 42 dimethylformamide

21,4 m/min %21.4 m / min%

4,54,5

7,7.10-°7.7.10- °

16,716.7

5,0 . ΙΟ’5 5.0. 5 ' 5

6.ΙίΓ4 dimethylformamid CC6.ΙΙΓ 4 Dimethylformamide C C

21,4 m/min %21.4 m / min%

5,09 .5.09.

6,2 . 10~6 6.2. 10 ~ 6

4,9 . 10-54.9. 10-5

9.ΙΟ4 rozpouštědlo koagulační teplota rychlost zvlákňování koncentrace zvlákňovacího roztoku (% hmotnostní polymeru) separační faktorb vícesložkové membrány (dělení O2 od N2) permeabilita* pro kyslík separační faktorb vícesložkové membrány (dělení H? od CO) permeabilita* pro vodík permeabilita* porézní separační membrány pro vzduch9.ΙΟ 4 solvent coagulation temperature spinning rate spinning solution concentration (% by weight of polymer) separation factor b of multicomponent membrane (separation of O2 from N2) permeability * for oxygen separation factor b of multicomponent membrane (separation of H? From CO) permeability * for hydrogen permeability * porous air separation membranes

Příklad 43 rozpouštědlo koagulační teplota rychlost zvlákňování koncentrace zvlákňovacího roztoku (% hmotnostní polymeru) separační faktorb vícesložkové membrány (dělení O?od N2) permeabilita* pro kyslík separační faktorb vícesložkové membrány (dělení H2 od CO) permeabilita* pro vodík permeabilita* porézní separační membrány pro vzduch *viz tabulka č. 1, poznámka a bviz tabulka č. 1, poznámka e.Example 43 solvent coagulation temperature spinning rate spinning solution concentration (% by weight of polymer) separation factor b multicomponent membrane (O 2 separation from N2) permeability * for oxygen separation factor b multicomponent membrane (H2 separation from CO) permeability * for hydrogen permeability * porous separation air membranes * See Table 1, Note a b See Table 1, Note e.

dimethylformamiddimethylformamide

4°C m/min %5 ° C m / min%

5,95.9

8,0.10’β 8,0.10 ' β

5,9 . ΙΟ* . 10 “4 dimethylformamid CC m/min %5.9. ΙΟ *. 10 ' 4 dimethylformamide C C m / min%

5,65.6

6,0.10G 6,0.10 G

3,8.10'5 3.8.10 ' 5

4,5 . ΙΟ“4 4,5. 44

Příklady 44 až 51Examples 44 to 51

V příkladech 44 až 51, jejichž výsledky jsou uvedeny v tabulce č. 11, jsou ilustrovány vícesložkové membrány podle vynálezu, kde porézní separační membrány ve tvaru anizotropního filmu z akrylonitrilstyrenového· kopolymerů měly vnitřní separační faktor pro dělení vodíku od oxidu uhelnatého 76. Filmy byly odlity z rozpouštědel, obsahujících dimethylformamid a nerozpouštějící se složku, jak je uvedeno v tabulce, naExamples 44 to 51, the results of which are shown in Table 11, illustrate multi-component membranes of the invention wherein the porous separation membranes in the shape of an anisotropic acrylonitrile styrene copolymer had an internal separation factor for separating hydrogen from carbon monoxide 76. The films were cast from solvents containing dimethylformamide and an insoluble component as indicated in the table to

Tabulka č. 11Table 11

Vícesložkové membrány ve tvaru filmů Příklad 44 povlak porézní separační membrána zpracovávaný plyn postup povlékání® stanovený vnitřní separační faktorb povlakového materiálu (dělení Нг od CO) separační faktorb porézní separační membrány (dělení Hz od CO) separační faktorb vícesložkové membrány (H2)Film-shaped multicomponent membranes Example 44 Coating porous separation membrane Process gas Coating process® Determined internal separation factor b of coating material (Нг separation from CO) Separation factor b Porous separation membrane (Hz from CO) Separation factor b of multi-component membrane (H2)

Příklad 45 povlak :Example 45 Coating:

porézní seiparační membrána zpracovávaný plyn pustup povlékání'1 stanovený vnitrní separační faktor1’ povlakového materiálu (dělení H2 od CO) separační faktor1’ porézní separační membrány , (dělení Hzod CO) separační faktor'1 vícesložkové membrány (dělení Hzod CO)porous seiparation membrane process gas pustup coating 1 determined internal separation factor 1 'of coating material (H2 separation from CO) separation factor 1 ' porous separation membranes, (separation from Hz from CO) separation factor ' 1 from multi-component membranes (separation from Hz from CO)

Příklad 46 povlak porézní separační membrána zpracovávaný plyn postup povlékání“ stanovený vnitřní separační faktorb povlakového materiálu (dělení Hzod CO) separační faktorb porézní separační membrány (dělení Hz od CO) separační faktorb vícesložkové membrány (dělení Hz od CO) desku, dále desolvatovány na vzduchu po dobu 5 až 45 sekund, koagulovány postupem uvedeným níže a potom byly ponořeny do vody o teplotě 25 aC, promyty, vyjmuty a vysušeny. V příkladech 48 až 51 jsou ilustrovány vícesložkové membrány ve tvaru hustých filmů. Tyto příklady ilustrují vícesložkové membrány podle vynálezu, které jsou ve tvaru filmů a mohou zahrnovat i porézní separační membrány, které mají povlaky na obou površích.Example 46 Coating Porous Separation Membrane Process Gas Coating Procedure Determined Internal Separation Factor b of Coating Material (H2-CO Separation) Separation Factor b of Porous Separation Membrane (Hz-CO Separation) Separation Factor b of Multicomponent Membranes (Hz-CO Separation) Plate Desolvated in air for 5 to 45 seconds, coagulated as described below and then immersed in water at 25 and C, washed, removed and dried. Examples 48 to 51 illustrate multicomponent membranes in the form of dense films. These examples illustrate multicomponent membranes of the invention that are film-shaped and may also include porous release membranes having coatings on both surfaces.

dodatečně vulkanizovaný silikonový kaučuk kopolymer akrylonitrilu a styrenu v poměru 32 : 68 (hmotnostní %)c H2, COadditionally vulcanized silicone rubber copolymer acrylonitrile and styrene in a ratio of 32: 68 (weight%) c H2, CO

ВВ

1,91.9

34,8 polydimethylsiloxan kopolymer akrylonitrilu a styrenu v poměru 32:68 (hmotnostní %)d 34.8 polydimethylsiloxane copolymer of acrylonitrile and styrene in a ratio of 32:68 (w / w) d

Hz, COHz, CO

ВВ

1,91.9

12,212.2

23,8 dodatečně vulkanizovaný silikonový kaučuk kopolymer akrylonitrilu a styrenu v poměru 32 : 68 (hmotnostní %)e Hz, CO23.8 additionally cured silicone rubber copolymer acrylonitrile and styrene in a ratio of 32: 68 (weight%) e Hz, CO

ВВ

1,91.9

4,04.0

23,5 polydimethylšiloxan kopolymer akrylonltrilu a styrenu v poměru 32:68 (hmotnostní °/o]ř polydimethylšiloxan23.5 Polydimethylsiloxane akrylonltrilu copolymer and styrene in a ratio of 32:68 (weight ° / o] of polydimethylsiloxane

H2, COH2, CO

ВВ

1,91.9

Příklad 47 povlak porézní separační membrána povlak zpracovávaný plyn postup povlékání stanovený vnitřní separační faktor6 povlakového materiálu separační faktor6 porézní separační membrány (dělení Hz od CO) separační faktor6 vícesložkové membrány s povlakem na jedné straně (dělení №od CO] separační faktor6 vícesložkové membrány s povlakem na obou stranách (dělení H2 od CO)Example 47 Coating Porous Separation Membrane Coating Process Gas Coating Method Determined Internal Separation Factor 6 Coating Material Separation Factor 6 Porous Separation Membranes (Hz-CO Separation) Separation Factor 6 Multicomponent Membrane Coated on One Side (Separation №od CO) Multicomponent Separation Factor 6 membranes coated on both sides (separation of H2 from CO)

Příklad 48 povlak porézní separační membrána zpracovávaný plyn /koncentrovaný plyn postup povlékání* stanovený vnitřní separační faktor6 povlakového materiálu separační faktor6 porézní separační membrány separační faktor6 vícesložkové membrányExample 48 Coating Porous Separation Membrane Process Gas / Concentrated Gas Coating Procedure * Determined Internal Separation Factor 6 of Coating Material Separation Factor 6 Porous Separation Membrane Separation Factor 6 of Multicomponent Membrane

Příklad 49 povlak porézní separační membrána zpracovávaný plyn /koncentrovaný plyn (filtrát] postup povlékání3 stanovený vnitřní separační faktor6 povlakového materiálu separační faktor6 porézní separační membrány separační faktor6 vícesložkové membrány .EXAMPLE 49 Coated Gas / Concentrated Gas (Filtrate) Porous Separation Membrane Coating Procedure 3 Determined Internal Separation Factor 6 of Coating Material Separation Factor 6 Porous Separation membrane Separation Factor 6 of a multi-component membrane.

Příklad 50 povlak porézní separační membrána zpracovávaný plyn zkoncentrovaný plyn (filtrát) postup povlékání3 stanovený vnitrní separační faktor6 povlakového materiálu separační faktor6 porézní separační membrány separační faktor6 vícesložkové membrányExample 50 Coating Porous Separation Membrane Processed Gas Concentrated Gas (filtrate) Coating Procedure 3 Determined Internal Separation Factor 6 of Coating Material Separation Factor 6 Porous Separation Diaphragm Separation Factor 6 of Multicomponent Membrane

3,43.4

7,6 dodatečně vulkanizovaný silikonový kaučuk kopolymer akrylonitrilu a styrenu v poměru 25 : 75 (hmotnostní % ] vzduch kyslík7.6 additionally cured silicone rubber 25: 75 acrylonitrile: styrene copolymer (weight%) air oxygen

EE

2,3 dělení O2 od N2: 3,6 dělení O2 od N2: 5,4 polydimethylšiloxan polymerní směs dvou akrylonitrilstyrenových kopolymerů vzduch kyslík2.3 O2 separation from N2: 3.6 O2 separation from N2: 5.4 polydimethylsiloxane polymer blend of two acrylonitrile styrene copolymers air oxygen

AAND

2,3 dělení O2 od N2: 4,9 dělení O2 od N2: 6,1 polydimethylšiloxan kopolymer akrylonitrilu a styrenu v poměru 32 : 68 (hmotnostní %], suspenzní polymerace vzduch kyslík2.3 O2 separation from N2: 4.9 O2 separation from N2: 6.1 polydimethylsiloxane acrylonitrile: styrene copolymer in a ratio of 32: 68 (weight%), suspension polymerization air oxygen

AAND

2,3 dělení O2 od N2: 1,0 dělení O2 od N2: 6,32.3 O2 splits from N2: 1.0 O2 splits from N2: 6.3

Příklad 51 povlak porézní separační membrána zpracovávaný plyi. zkoncentrovaný plyn (filtrát) postup povlékánía stanovený v nitřní separační faktor1’ povlakového materiálu separační faktorb porézní separační membrány separační faktor1’ vícesložkové membrány iJviz tabulka č. 16 bviz tabulka č. 1, poznámka e polydimethylsiloxan kopolymer akrylonitrilu a styrenu v poměru 32 : 68 (hmotnostní %); polymerace v bloku vzduch kyslíkExample 51 Coating of a gas-treated porous separation membrane. concentrated gas (filtrate) coating process and provided for in he internal separation factor 1 'coating material separation factor b of the porous separation membrane separation factor of 1' multicomponent membrane iJ see table no. 16 b see Table no. 1, note e polydimethylsiloxane copolymer of acrylonitrile and styrene in ratio 32: 68 (weight%); polymerization in air oxygen block

AAND

2,3 dělení O2 od N21: 3,6 dělení O2 od N2: 4,9 Lkoagulace provedena ve směsi ethylenglykol-voda v poměru 50 : 50 objemových dílů po dobu 30 minut při teplotě 25 °C ‘'koagulace provedena ve směsi isopropylalKohol-voda v poměru 90 : 10 objemových dílů po dobu 30 minut při teplotě 25 °C ekoagulace provedena ve směsi isopropylalkohol-voda v poměru 10 : 90 objemových dílů po dobu 30 minut při teplotě 25 °C 'koagulace prováděna ve vodě při teplotě 25fJC.2.3 O2 separation from N21: 3.6 O2 separation from N2: 4.9 L coagulation carried out in 50:50 by volume ethylene glycol-water for 30 minutes at 25 ° C coagulation carried out in isopropyl alcohol mixture - water in a ratio of 90: 10 parts by volume for 30 minutes at 25 ° C e coagulation carried out in isopropanol / water in a ratio of 10: 90 parts by volume for 30 minutes at 25 ° C coagulation carried out in water at 25 ° C fJ C.

Příklady 52 až 57Examples 52 to 57

V příkladech 52 až 57 je ilustrováno několik vícesložkových membrán ve tvaru dutého vlákna. Porézní dutá vlákna mohou být vyrobena zvlákňováním za mokra, jak to bylo uvedeno výše. Polykarbonátové vlákno z příkladů 52 a 53 bylo zvlákňováno metodou mokré trysky ze zvlákňovacího roztoku, který sestával z 27,5 % hmotnostních polykarbonátu v N-methylpyrrolidinu, do vodného koagulantu při teplotě 25 °C rychlostí 21,4 metrů/min. Polysulfonové duté vlákno z příkladu 54 bylo zvlákňováno ze zvlákňovacího roztoku, který sestával z 27,5 % hmotnostních polysulfonu ve směsi rozpouštědel (dimethylacetamid — aceton v poměru 80 : 20), do vodného koagulantu při teplotě 2 °C rych lostí 21,4 m/min. Vlákno z kopolymeru akrylonitrilu a styrenu z příkladu 55 bylo, zvlákňováno ze zvlákňovacího roztoku, který sestával z 27,5 % hmotnostních kopolymeru ve směsi rozpouštědel (dimethylformamid-foirmamid v poměru 80 : 20), do vodného koagulantu při teplotě 3 CC rychlostí 21,4 metrů/min. Vlákno z kopolymeru akrylonitrilu a styrenu z příkladů 56 a 57 bylo zvlákňováno ze zvlákňovacího roztoku, který sestával z 25 °/o hmotnostních kopolymeru ve stejné směsi rozpouštědel jako^ v příkladu 55, do vodného koagulantu při teplotě asi 20 °C rychlostí 21,4 m/min. Výsledky testování vícesložkových dutých vláken při dělení směsi vodíku a oxidu uhelnatého jsou uvedeny v tabulce č. 12, která následuje.Examples 52-57 illustrate several multi-component hollow fiber membranes. The porous hollow fibers can be produced by wet spinning as mentioned above. The polycarbonate fiber of Examples 52 and 53 was spun by a spinning solution method of a spinning solution consisting of 27.5% by weight of polycarbonate in N-methylpyrrolidine, into an aqueous coagulant at 25 ° C at a rate of 21.4 meters / min. The polysulfone hollow fiber of Example 54 was spun from a spinning solution consisting of 27.5% by weight of polysulfone in a solvent mixture (dimethylacetamide-acetone 80:20) to an aqueous coagulant at 2 ° C at a speed of 21.4 m / m. min. The fiber of the acrylonitrile-styrene copolymer of Example 55 was spun from a spinning solution consisting of 27.5% by weight of the copolymer in a mixture of solvents (dimethylformamide-foirmamide in a ratio of 80:20) to an aqueous coagulant at 3 ° C at a rate of 21 ° C. 4 meters / min. The acrylonitrile-styrene copolymer fiber of Examples 56 and 57 was spun from a spinning solution consisting of a 25% w / w copolymer in the same solvent mixture as in Example 55 into an aqueous coagulant at about 20 ° C at a speed of 21.4 m. / min. The results of the testing of multi-component hollow fibers in the separation of the hydrogen-carbon monoxide mixture are shown in Table 12 below.

Tabulka č. 12Table 12

Příklad č. Example # 52 52 53 53 54 54 zpracovávaný plyn process gas dodatečně vulkanizo-vaný silikonový kaučuk polykarbonát Hz, CO additionally vulcanized silicone rubber polycarbonate Hz, CO blokový kopolymer a-methylstyrenu a dimethylsiloxanu polykarbonát Hz, CO block copolymer of α-methylstyrene and dimethylsiloxane polycarbonate Hz, CO blokový kopolymer a-methylstyrenu a dimethylsiloxanu polysulfon Hz, CO block copolymer of α-methylstyrene and dimethylsiloxane polysulfone Hz, CO postup povlékáníc coating process c F F D D D D stanovený vnitrní separační faktor0 povlakového materiálu (dělení Hz od CO]determined internal separation factor 0 of coating material (separation of Hz from CO) 1,9 1.9 2,1 2.1 2,1 2.1 separační faktor porézní separační membrány (dělení Hz od CO) separation factor of porous separation membrane (separation of Hz from CO) 3,29 3.29 1,3 1.3 3,0 3.0 separační faktord vícesložkové membrány (dělení H2 od CO)separation factor d of multicomponent membrane (separation of H2 from CO) 7,5 7.5 9,4 9.4 15,6 15.6 permeabilita“ vícesložkové membrány (Hz) permeability ”of multi-component membrane (Hz) 4,41 · 10’5 4.41 · 10 ' 5 9,95.10 5 9,95.10 5 6,7.10~5 6.7.10 ~ 5 permeabilita3 porézní separační membrány (pro Hz)permeability of 3 porous separation membranes (for Hz) 2,58.1СГ4 2,58.1СГ 4 5,3 . 10 ~4 5.3. 10 ~ 4 4,8. ΙΟ4 4.8. ΙΟ 4 stanovoený vnitřní separační faktorb materiálu porézní separační membrány (dělení H2 od CO)determined internal separation factor b of porous separation membrane material (separation of H2 from CO) 23,2 23.2 23,2 23.2 40 40 aviz tabulka č. 1, poznámka a, and see Table 1, Note a, dviz tabulka č. 1, poznámka e, “viz tabulka č. 1, poznámka a d see Table 1, Note e, 'see Table 1, Note a ,Jseparační faktor spojitého filmu z daného materiálu Příklad 55 56 , J continuous film separation factor from a given material Example 55 56 57 57 zpracovávaný plyn process gas dodatečně vulkanizovaný silikonový kaučuk kopolymer akrylonit-rilu a styrenu (33 : 67), dodatečně zpracovaný metha.nolem, vysušený Hz, CO post-cured silicone rubber acrylonitrile-styrene copolymer (33: 67), post-treated with methanol, dried Hz, CO dodatečně vulkanizovaný silikonový kaučuk kopolymer akrylonitrilu a styrenu (44 : 56), dodatečně zpracovaný methanolem, vysušený Hz, CO post-cured silicone rubber acrylonitrile-styrene copolymer (44: 56), post-treated with methanol, dried Hz, CO dodatečně vulkanizovaný silikonový kaučuk kopolymer akrylonitrilu a styrenu (44 : 56) bez dodatečného zpracování Hz, CO additionally cured silicone rubber acrylonitrile-styrene copolymer (44: 56) without additional processing Hz, CO postup povlékání1 coating procedure 1 F F F F F F stanovený vnitřní separační faktord povlakového materiálu (dělení H2 od CO)determined internal separation factor d of coating material (separation of H2 from CO) 1,9 1.9 1,9 1.9 1,9 1.9 separační faktor0 porézní separační membrány (dělení H2 od CO)separation factor 0 of porous separation membrane (separation of H2 from CO) 3,0 3.0 3,2 3.2 separační faktord vícesložkové membrány (dělení H2 od CO)separation factor d of multicomponent membrane (separation of H2 from CO) 32 32 67,5 67.5 17 17 permeabilita3 vícesložkové membrány (Hz)permeability of 3 multi-component membranes (Hz) 3,2.10-5 3,2.10-5 1,9.1O~5 1.9.1O ~ 5 4,46.10'5 4,46.10'5 permeabilita3 porézní separační membrány (pro H2Jpermeability of 3 porous separation membranes (for H2J 2,9 . ΙΟ“4 2.9. 44 __ __ 3,4.10-4 3,4.10-4 stanovený vnitřní separační faktor6 materiálu porézní separační membrány (dělení Hz od CO)determined internal separation factor 6 of porous separation membrane material (separation of Hz from CO) 85 85 asi 100 about 100 asi 100 about 100 3viz tabulka č. 1, poznámka a, 3 see Table 1, Note a, cviz tabulka č.16 , c see Table 16, bviz tabulka č. 1, poznámka e b see Table 1, Note e

bseparační faktor spojitého filmu z daného materiálu b a continuous film separation factor from said material

СЕСЕ

Příklad 58Example 58

V tomto příkladu je ilustrována vícesložková membrána podle vynálezu, která má za účelem dosažení požadovaného separačního faktoru vícenásobný povlak. Porézní separační membrána ve formě dutého vlákna (kopolymer 63% akrylonitrilu a 37% styrenu) byla vyrobena zvlákněním za mokra z roztoku s obsahem 27,5 % hmotnostních kopolymeru ve směsi rozpouštědel dimethylformamid/formarnid (93:7) do vody při teplotě 2°C rychlostí 21,4 m/min. Toto vlákno bylo nejdříve zpracováno ponořením do methanolu za současného působení vakua v dutině vlákna, potom bylo vysušeno a znovu zpracováno methanolem a vysušeno. Vysušené vlákno bylo potom povleče no podle postupu D (viz tabulka č. 16) póly (cis-isoprenem) v pentanu, vytvrzováno po dobu 30 minut při teplotě 85 °C a potom povlečeno 10%-ním roztokem dodatečně vulkanizovaného silikonového kaučuku v pentanu podle postupu F (viz tabulka č. 16). Povlečený substrát byl potom znovu povlečen póly(cis-isoprenovým)roztokem, vysušen. a znovu povlečen roztokem dodatečně vulkanizovaného silikonového kaučuku, a potom byl vytvrzován 30 minut při teplotě 90 °C, 30 minut při teplotě 100 °C a nakonec 35 minut při teplotě 105 °C. Výsledky testování nepovlečené porézní vícesložkové membrány a vícenásobně povlečené vícesložkové membrány jsou uvedeny v následující tabulce č. 13.This example illustrates a multi-component membrane of the invention having a multiple coating to achieve the desired separation factor. A hollow fiber porous separation membrane (63% acrylonitrile and 37% styrene copolymer) was made by wet spinning from a solution containing 27.5% by weight of the copolymer in dimethylformamide / formamide (93: 7) to water at 2 ° C. at 21.4 m / min. This fiber was first treated by immersion in methanol under vacuum under vacuum in the fiber cavity, then dried and reprocessed with methanol and dried. The dried fiber was then coated according to procedure D (see Table 16) with poles (cis-isoprene) in pentane, cured for 30 minutes at 85 ° C and then coated with a 10% post-vulcanized silicone rubber solution in pentane according to Procedure F (see Table 16). The coated substrate was then re-coated with a (cis-isoprene) solution, dried. and re-coated with a solution of post-cured silicone rubber, and then cured for 30 minutes at 90 ° C, 30 minutes at 100 ° C and finally 35 minutes at 105 ° C. The results of the testing of uncoated porous multi-component membranes and multi-coated multi-component membranes are shown in Table 13 below.

Tabulka č. 13 stanovený vnitřní separační faktor povlakového materiálu (dělení H2 od CO) separační faktorb porézní separační membrány (dělení № od CO) separační faktor*5 vícesložkové membrány (dělení H2 od CO) separační faktorb vícesložkové membrány (dělení H2 od CO) permeabilitaa porézní separační membrány (pro H2) permeabilitaa vícesložkové membrány (pro- H2) stanovený vnitřní separační faktor0 materiálu porézní separační membrány (dělení H2 od CO) cis-isopren 3,5 dodatečně vulkanizovaný silikonový kaučuk 1,9Table 13 determined internal separation factor of coating material (separation of H2 from CO) separation factor b of porous separation membrane (separation of CO from CO) separation factor * 5 multicomponent membranes (separation of H2 from CO) separation factor b multicomponent membranes (separation of H2 from CO ) permeability and porous separation membranes (for H2) permeability and multi-component membranes (for H2) determined internal separation factor 0 of porous separation membrane material (H2 separation from CO) cis-isoprene 3.5 additionally cured silicone rubber 1.9

5,095.09

2,65 . 10-52.65. 10-5

6,5 . ΙΟ7 6.5. ΙΟ 7

320 aviz tabulka č. 1, poznámka a bviz tabulka č. 1, poznámka e csepara6ní faktor spojitého filmu z daného materiálu320 a see Table 1, Note a b See Table 1, Note e c Separation factor of continuous film from given material

Příklady 59 a 60Examples 59 and 60

V příkladech 59 a 60 jsou ilustrovány vícesložkové membrány, které mají porézní separační membránu z brómovaného polyxylylenoxidu a tato porézní separační membrána má formu dutého vlákna a je opatřená povlakem. Toto duté vlákno bylo vyrobeno zvlákňováním za mokra ze zvlákňovacího roztoku, který sestával z 30 % hmotnostních polymeru v N-methylpyrrolidonu, do vodného koagulantu při teplotě 85 °C rych lostí 14,8 111/min. Podle příkladu 59 byl hromovaný polyxylylenoxid, u kterého byly brómovány v podstatě methylové skupiny, povlečen bez dalšího zpracovávání po zvláknění. V příkladu 60 byl brómovaný polyxylylenoxid dodatečně zpracován máčením 20 hodin v 10% vodném roztoku trimethylaminu. V obou příkladech byl použit povlak ze silikonového kaučuku, který byl aplikován postupem В (viz tabulka č. 16). Získané výsledky jsou uvedeny v tabulce č. 1'4.Examples 59 and 60 illustrate multi-component membranes having a porous separation membrane of brominated polyxylylene oxide, and the porous separation membrane is hollow fiber coated and coated. This hollow fiber was produced by wet spinning from a spinning solution consisting of 30% by weight polymer in N-methylpyrrolidone to an aqueous coagulant at 85 ° C at a rate of 14.8 L / min. According to Example 59, the thickened polyxylylene oxide in which substantially methyl groups were brominated was coated without further processing after spinning. In Example 60, the brominated polyxylylene oxide was post-treated by soaking for 20 hours in a 10% aqueous solution of trimethylamine. In both examples, a silicone rubber coating was applied and applied by the V process (see Table 16). The results obtained are shown in Table 1-4.

2:5 77 512: 5 77 51

S7S7

Tabulka č. 14Table 14

PříkladExample

dodatečně vulkanizovaný silikonový kaučuk additionally vulcanised silicone rubber dodatečně vulkanizovaný silikonový kaučuk additionally vulcanised silicone rubber stanovený vnitřní separační faktor6 povlakového materiáludetermined internal separation factor 6 of the coating material hromovaný polyxylylenoxid thickened polyxylylene oxide brómovaný polyxylylenoxid, dodatečně zpracovaný s (CH3J3N brominated polyxylylene oxide, post - treated with (CH3J3N (dělení Hz od CO) seperační faktor6 porézní separační membrány(Hz-CO separation) Separation Factor 6 of the porous separation membrane 1,9 1.9 1,9 1.9 (dělení H2 od CO) separační faktor vícesložkové (separation of H2 from CO) multicomponent separation factor 1,48 1.48 2,85 2.85 membrány (dělení H2 od CO) permeabilita3 vícesložkovémembrane (separation of H2 from CO) permeability 3 multicomponent 11,1 11.1 9,59 9.59 membrány (pro H2) permeabilita3 porézní separačnímembrane (for H2) permeability 3 porous separation 9,58.10~5 9.58.10 ~ 5 1,27.10 5 1,27.10 5 membrány (pro H2) stanovený vnitřní separační faktor0 materiálu porézní separační membrány [dělenímembrane (for H2) the determined internal separation factor 0 of the porous separation membrane material [division] 1,25.1СГ3 1,25.1СГ 3 3,83 . ΙΟ'5 3.83. 5 ' 5 H2 od CO) 3viz tabulka č. 1, poznámka a 6viz tabulka č. 1, poznámka eH2 from CO3 3 see Table 1, Note and 6 See Table 1, Note e 15 15 Dec 34 34 cseparační faktor spojitého filmu z daného materiálu c a continuous film separation factor from the material

Příklad 61Example 61

V tomto příkladu je ilustrována vícesložková membrána podle vynálezu, u které byla různě upravena porézní separační membrána z brómovaného polyxylylonoxidi.i ve tvaru dutého vlákna. Duté vlákno z hromovaného polyxylylenoxidu z příkladu 59 bylo dodatečně zpracováno máčením po dobu asi 70 hodin při teplotě 50 °C v 5% roztoku (% hmotnostní) thiomočoviny ve směsi voda-methanol (v poměru 95 : 5 objemovým dílům). Po vysušení byla membrána ve tvaru dutého vlákna povlečena 5% roztokem silikonového kaučuku v pentanu postupem F (viz tabulka 16). Testováním dodatečně zpracované porézní separační membrány ve formě dutého vlákna a povlečené vícesložkové membrány byly zjištěny následující výsledky: t stanovený vnitřní separační faktor6 povlakového materiálu (dělení H2 od CO)1,9 separační faktor6 porézní separační membrány (dělení)*In this example, a multicomponent membrane according to the invention is illustrated in which a porous hollow fiber-shaped brominated polyxylylonoxide-like porous separation membrane has been provided in various ways. The hollow fiber of polyoxylylene oxide of Example 59 was post-treated by soaking for about 70 hours at 50 ° C in a 5% (w / w) solution of thiourea in water-methanol (95: 5 by volume). After drying, the hollow fiber membrane was coated with a 5% solution of silicone rubber in pentane by Procedure F (see Table 16). By testing the post-treated hollow fiber porous separation membrane and the coated multi-component membrane, the following results were found: t determined internal separation factor 6 of coating material (H2 separation from CO) 1.9 separation factor 6 porous separation membrane (separation) *

H2 od CO)5,6 separační faktor6 vícesložkové membrány (dělení № od CO)46,1 permeabilita3 vícesložkové membrány pro H2 ’ 7,2.106 permeabilita3 porézní separační membrány pro H2 3,9.10~5 stanovený vnitřní separační faktor0 materiálu porézní separační membrány (dělení H2 do CO) asi 150 aviz tabulka č. 1, poznámka a bviz tabulka č. 1, poznámka e ^separační faktor spojitého filmu z daného materiáluH2 from CO) 5,6 separation factor 6 multicomponent membranes (division from CO) 46,1 permeability 3 multicomponent membranes for H2 '7,2.10 6 permeability 3 porous separation membranes for H2 3,9.10 ~ 5 determined internal separation factor 0 of material porous separation membranes (H2 to CO separation) of about 150 and see Table 1, Note a b See Table 1, Note e ^ Continuous film separation factor from the material

Příklady 62 a 63 • V těchto příkladech je ilustrována široká využitelnost vícesložkových membrán podle vynálezu, přičemž při tomto řešení je ukázáno, že povlak může být vytvořen na vnějším nebo na vnitřním i vnějším povrchu porézní separační membrány ve formě dutého vlákna. V těchto příkladech je také ilustrován postup oddělování plynů, kde zpracovávanou plynnou směsí byla směs vodíku a oxidu uhelnatého a tato směs byla uváděna do styku s opačným povrchem vícesložkové membrány, než na které byl vytvořen povlak. V příkladu 62 byla porézní polysulfonová separační membrána ve formě dutého vlákna povlečena na vnitřním povrchu tříprocetním roztokem silikonového kaučuku v pentanu, což bylo provedeno pomalým čerpáním tohoto roztoku otvorem dutého vlákna a ponecháním tohoto vlákna vy257751 tokem silikonového kaučuku postupem F (viz tabulka č. 16). Výsledky těchto dvou příkladů jsou uvedeny v následující tabulce č. 15.Examples 62 and 63 These examples illustrate the broad applicability of the multi-component membranes of the invention, showing that the coating can be formed on the outer or inner and outer surfaces of the porous hollow fiber membrane. These examples also illustrate a gas separation process wherein the gas mixture to be treated was a mixture of hydrogen and carbon monoxide and the mixture was contacted with the opposite surface of the multicomponent membrane to which the coating was formed. In Example 62, a porous hollow fiber polysulfone separation membrane was coated on the inner surface with a three-percent solution of silicone rubber in pentane by slowly pumping the solution through the hollow fiber opening and leaving the fiber to flow through the silicone rubber flow by F (see Table 16). . The results of these two examples are shown in Table 15 below.

schnout na vzduchu. Permeabilita byla stanovena na základě filtrace směsi H2/CO z vnějšího povrchu do dutiny výsledné membrány. V příkladu 63 bylo duté vlákno z příkladu 62 dodatečně povlečeno stejným rozTa bulka č. 15air dry. Permeability was determined by filtering the H 2 / CO mixture from the outer surface into the cavity of the resulting membrane. In Example 63, the hollow fiber of Example 62 was additionally coated with the same blank No. 15

Příklad stanovený vnitřní separační farktor0 povlakového materiálu (dělení H2 od CO) separační faktorc porézní separační membrány (dělení H2 od CO) separační faktor0 vícesložkové membrány (dělení H2 od CO) permeabilita1' vícesložkové membrány (pro I-I2) permeabilita6 porézní separační membrány (pro H2) dodatečně vulkanizovaný silikonový kaučuk polysulfon3 (povlak pouze v dutině vlákna)Example determined internal separation factor 0 of coating material (separation of H2 from CO) separation factor c of porous separation membrane (separation of H2 from CO) separation factor 0 of multicomponent membrane (separation of H2 from CO) permeability 1 'multicomponent membrane (for I-I2) permeability 6 porous separation membranes (for H2) additionally vulcanized silicone rubber polysulfone 3 (coating only in the fiber cavity)

2,32.3

3,233.23

22,022.0

3,6 . 10~5 3.6. 10 ~ 5

2,06.10 dodatečně vulkanizovaný silikonový kaučuk polysulfon3 (povlak jak v dutině, tak na vnějším povrchu vlákna]2,06.10 additionally cured silicone rubber polysulfone 3 (coating both in the cavity and on the outer surface of the fiber)

2,32.3

3,233.23

21,221.2

2,31. ΙΟ'5 2.31. 5 ' 5

2.06 . ΙΟ’4 “polysulfon běžně obchodně dostupný zvlákňovaný za mokra ze zvlákňovacího roztoku, který obsahoval 30 % hmot, polysulfonu ve směsi rozpouštědel dimethylform>amid/N-methylpyrrolidon (v poměru 50:50), do vody při teplotě 2 °C rychlostí 21,4 m/min a odebíraný po promytí a napnutí rychlostí 33 m/min bviz tabulka, č. 1, poznámka a cviz tabulka č. 1, poznámka e2.06. 4 4 pol polysulfone commercially available wet-spun from a spinning solution containing 30% by weight of polysulfone in a dimethylformamide / N-methylpyrrolidone (50:50) solvent mixture to water at 2 ° C at a rate of 21, 4 m / min and taken after washing and tensioning at 33 m / min b see Table 1, Note a c See Table 1, Note e

Příklad 64Example 64

Tento příklad ilustruje způsob výroby vícesložkové membrány ve tvaru dutého vlákna, která sestává z polysulfonové porézní separační membrány a povlaku z dodatečně vulkanizovaného silikonového kaučuku. Polysulfonový polymer běžně obchodné dostupný byl sušen asi 25 hodin při teplotě 100 °C a tlaku asi 16,4 kPa. Vysušený polysulfon byl při teplotě asi 65 až 70 °C smísen s dimethylacetamidem (obsah vlhkosti menší než asi 0,1 % hmot.), čímž byl získán roztok, který obsahoval 27,5 % hmot, polysulfonu. Tento roztok byl potom přenesen do zásobní nádoby pod dusíkovou atmosférou o tlaku asi 0,14 MPa. Roztok nebyl v nádrži zahříván, takže se ochladil na pokojovou teplotu.This example illustrates a method for manufacturing a multi-component hollow fiber membrane comprising a polysulfone porous separation membrane and a coating of post-cured silicone rubber. The commercially available polysulfone polymer was dried for about 25 hours at a temperature of 100 ° C and a pressure of about 20 psi. The dried polysulfone was mixed with dimethylacetamide (moisture content less than about 0.1 wt%) at a temperature of about 65-70 ° C to provide a solution containing 27.5 wt% polysulfone. This solution was then transferred to a storage vessel under a nitrogen atmosphere at a pressure of about 1 bar. The solution was not heated in the tank, so it was cooled to room temperature.

Roztok polymeru byl potom přečerpán ze* zásobní nádoby do zvlákňovací trysky pro výrobu dutého vlákna, která byla po-nořena do vodní lázně o teplotě asi 4°C. Zvlákňovací tryska měla průměr vnější trysky 0,0559 centimetru, průměr vniřní trubice 0,0229 cm a průměr injekční trysky 0,0127 cm. Roztok polymeru byl čerpán do zvlákňovací trysky za současného měření rychlosti tak, aby rychlost byla asi 7,2 mm/min, a vlákno* postupovalo od zvlákňovací trysky rychlostí asi 33 m/min. Roztok polymeru při styku s vodní lázní zkoaguloval do tvaru dutého vlákna. Injekční tryskou zvlákňovací trysky byla přiváděna destilovaná voda, která způsobila zkoagulování vnitřku dutého vlákna. Vlákno bylo vedeno· vodní lázní po dráze asi jednoho metru. Vodní lázeň byla neustále čištěna, aby se udržela koncentrace dimethylacetamidu v lázni menší, než asi 4 % hmot.The polymer solution was then pumped from a storage vessel into a hollow fiber spinneret which was immersed in a water bath at about 4 ° C. The spinneret had an outer nozzle diameter of 0.0559 centimeter, an inner tube diameter of 0.0229 cm, and a nozzle diameter of 0.0127 cm. The polymer solution was pumped into the spinneret while measuring the velocity to a speed of about 7.2 mm / min, and the fiber advanced from the spinneret at a rate of about 33 m / min. The polymer solution coagulated into a hollow fiber upon contact with a water bath. Distilled water was fed through the spinneret nozzle to coagulate the interior of the hollow fiber. The fiber was passed through a water bath on a path of about one meter. The water bath was continuously cleaned to keep the concentration of dimethylacetamide in the bath less than about 4 wt%.

Vlákno bylo potom ponořeno do druhé vodní lázně, jejíž teplota byla udržována na asi 4 °C. Touto lázní bylo vlákno vedeno po dráze asi pěti metrů. Po opuštění druhé vodní lázně obsahovalo vlákno ještě určité množství dimethylacetamidu.The fiber was then immersed in a second water bath maintained at about 4 ° C. The fiber was routed through the bath for about five meters. After leaving the second water bath, the fiber still contained some dimethylacetamide.

Vlákno, které bylo odvedeno z druhé vodní lázně, bylo· ponořeno do dvou dalších vodních lázní o teplotě okolí, přičemž v každé z nich bylo vedeno po dráze asi pěti metrů. Vlákno bylo navinuto na cívku, ale pouze za takového pnutí, které bylo· právě postačující к navinutí. Vlákno bylo při navíjení smáčeno vodou, přičemž po navinutí vlákna byla cívka ponořena do nádrže s vodou, kde byla ponechána za teploty okolí. Potom bylo vlákno vysušeno za teploty okolí, s výhodou při asi 20 °C a 50% relativní vlhkosti. Vysušené vlákno bylo povlečeno asi 5% roztokem silikonového kaučuku ve formě předpolymeru obsahujícího dimethylsiloxan a vytvrzo-vacího činidla v n-pentanu. Aplikace povlaku byla provedena ponořením vlákna do roztoku předpolymeru, přičemž byl roztok udržován pod tlakem. Vlákno bylo ponecháno na vzduchu vysušit aThe fiber that was discharged from the second water bath was immersed in two other water baths at ambient temperature, each of which was guided along a path of about five meters. The fiber was wound on a spool, but only under a tension that was just sufficient to wind. The fiber was wetted with water during winding, and after winding the fiber, the bobbin was immersed in a water tank, where it was left at ambient temperature. The fiber was then dried at ambient temperature, preferably at about 20 ° C and 50% relative humidity. The dried fiber was coated with an approximately 5% solution of silicone rubber in the form of a prepolymer containing dimethylsiloxane and a curing agent in n-pentane. The coating was applied by dipping the fiber into a prepolymer solution while keeping the solution under pressure. The fiber was allowed to air dry in a

5 775 1 zesíťovat, čímž vznikl povlak ze silikonového kaučuku.5,775 l cross-linked to form a silicone rubber coating.

Tabulka č. 16Table 16

Postupy povlékáníCoating procedures

A — porézní membrána ve tvaru dutého vlákna byla ponořena do neředěného kapalného povlakového materiálu. Nadbytek kapaliny byl ponechán odkapat.The A-hollow fiber porous membrane was immersed in undiluted liquid coating material. The excess liquid was allowed to drip.

В — porézní membrána ve tvaru.dutého vlákna byla ponořena do neředěného kapalného povlakového materiálu, přičemž v dutině porézního dutého vlákna bylo vytvořeno vakuum. Po vyjmutí vlákna bylo zrušeno vakuum a nadbytek kapaliny byl ponechán odkapat.The porous hollow fiber-shaped membrane was immersed in undiluted liquid coating material and a vacuum was created in the porous hollow fiber cavity. After removal of the fiber, vacuum was removed and excess liquid was allowed to drip.

C — porézní membrána ve formě dutého vlákna byla ponořena do kapalného povlakového materiálu zředěného uhlovodíkovým rozpouštědlem. Rozpouštědlo bylo ponecháno odpařit.The C-porous hollow fiber membrane was immersed in a liquid coating material diluted with a hydrocarbon solvent. The solvent was allowed to evaporate.

D — porézní membrána ve tvaru dutého vlákna byla ponořena do kapalného povlakového materiálu s uhlovodíkovým rozpouštědlem za současného vytváření vakua v dutině dutého vlákna. Po vyjmutí vlákna bylo zrušeno vakuum a rozpouštědlo bylo ponecháno odpařit.The hollow fiber shaped porous membrane was immersed in a liquid hydrocarbon solvent coating material while creating a vacuum in the hollow fiber cavity. After removal of the fiber, vacuum was removed and the solvent was allowed to evaporate.

E — porézní membrána ve tvaru dutého vlákna byla ponořena do roztoku obsahujícího povlakový materiál ve formě polymerovatelného předpolymeru, příslušného vytvrzovacího činidla a uhlovodíkového rozpouštědla. Rozpouštědlo bylo odpařeno a membránový předpolymer byl vytvrzen.The hollow fiber-shaped porous membrane was immersed in a solution comprising a coating material in the form of a polymerizable prepolymer, an appropriate curing agent, and a hydrocarbon solvent. The solvent was evaporated and the membrane prepolymer was cured.

F — povlékací postup byl shodný s postupem popsaným ad E s tím rozdílem, že se po dobu, po kterou bylo duté vlákno ponořeno v povlékacím roztoku, bylo v dutině dutého vlákna vytvořeno vakuum.The F-coating process was identical to that described in E, except that a vacuum was created in the hollow fiber cavity for as long as the hollow fiber was immersed in the coating solution.

Claims (6)

1. Vícesložková membrána pro dělení plynů, zejména pro dělení plynů obsahujících vodík, helium, amoniak, oxid uhelnatý, oxid uhličitý, dusík, argon, fluorid sírový, methan a ethan, sestávající z povlakového materiálu, který je ve styku s porézním nosi čem, vyznačující se tím, že porézním nosičem je porézní separační membrána o tloušťce 200 až 500 ,μπι, jejíž objem je z 10 až 80 % tvořen póry a která sestává z polysulfonu obecného vzorce v němž n nabývá hodnot 50 až 80, vykazujícího alespoň vzhledem к jedné dvojici plynů stanovený vnitřní separační faktor alespoň o 35 % větší, než je stanovený vnitřní separační faktor povlakového materiálu, a materiálu povlaku o tloušťce 0,0001 až 50 ^m, tvořený polysiloxanem, vykazujícím vzhledem к jedné dvojici plynů stanovený vnitřní separační faktor menší, než je stanovený vnitřní separační faktor vícesložkové membrány, je v okluzním styku s porézní separační membránou.Multi-component membrane for the separation of gases, in particular for the separation of gases containing hydrogen, helium, ammonia, carbon monoxide, carbon dioxide, nitrogen, argon, sulfur hexafluoride, methane and ethane, consisting of a coating material in contact with a porous carrier; characterized in that the porous support is a porous separation membrane having a thickness of 200 to 500 μπι, the volume of which is 10 to 80% pores, and which consists of a polysulfone of the formula wherein n is 50 to 80 having at least k an internal gas separation factor of at least 35% greater than the internal gas separation factor of the coating material, and a polysiloxane thickness of 0.0001 to 50 µm of a coating material having an internal gas separation factor of less than is the determined internal separation factor of the multicomponent membrane, it is occlusive with a porous separation membrane. 2. Vícesložková membrána podle bodu 1, vyznačující se tím, že porézní separační membrána je anizotropní.Multicomponent membrane according to claim 1, characterized in that the porous separation membrane is anisotropic. 3. Vícesložková membrána podle bodu 1, vyznačující se tím, že povlak je tvořen alifatickým nebo aromatickým polysiloxanem, který má opakující se jednotky s 1 až 20 atomy uhlíku.Multicomponent membrane according to Claim 1, characterized in that the coating consists of an aliphatic or aromatic polysiloxane having repeating units of 1 to 20 carbon atoms. 4. Vícesložková membrána podle bodu 3, vyznačující se tím, že povlak je tvořen polysiloxanem, který je zesítěný ve formě silikonového kaučuku a má před zesíťováním molekulovou hmotnost 1 000 až 100 000.Multicomponent membrane according to claim 3, characterized in that the coating consists of a polysiloxane which is crosslinked in the form of a silicone rubber and has a molecular weight of 1,000 to 100,000 before crosslinking. 5. Vícesložková membrána podle bodu 1, vyznačující se tím, že vzhledem к alespoň jednomu z plynů, který je vybrán ze skupiny zahrnující oxid uhelnatý, oxid uhliči257751Multicomponent membrane according to claim 1, characterized in that, with respect to at least one of the gases selected from the group consisting of carbon monoxide, carbon dioxide 73 74 tý, dusík, argon, fluorid sírový, methan a ethan, je efektivní separační tloušťka vícesložkové membrány menší než 1500 nanometrů pro uvedený plyn a poměr celkové plochy povrchu к celkové ploše průřezu pórů porézní separační membrány je alespoň 103 : 1.The nitrogen, argon, sulfur hexafluoride, methane and ethane are effective multi-component membrane thicknesses of less than 1500 nanometers for said gas and the ratio of total surface area to total pore cross-sectional area of the porous separation membrane is at least 10 3 : 1. 6. Vícesložková membrána podle bodu 1, vyznačující se tím, že povlak je ve styku s oběma povrchy porézní separační membrány a povlak, který je ve styku s každým povrchem, má průměrnou tloušťku až 50 nanometrů.6. The multi-component membrane of claim 1, wherein the coating is in contact with both surfaces of the porous separation membrane and the coating in contact with each surface has an average thickness of up to 50 nanometers.
CS777473A 1976-11-15 1977-11-14 Multicomponent membrane for gas separation CS257751B2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US74215976A 1976-11-15 1976-11-15
US05/832,481 US4230463A (en) 1977-09-13 1977-09-13 Multicomponent membranes for gas separations

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS257751B2 true CS257751B2 (en) 1988-06-15

Family

ID=27113975

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS777473A CS257751B2 (en) 1976-11-15 1977-11-14 Multicomponent membrane for gas separation

Country Status (28)

Country Link
JP (1) JPS5951321B2 (en)
AR (1) AR224102A1 (en)
AT (1) AT374375B (en)
AU (1) AU504016B2 (en)
BE (1) BE860811A (en)
BR (1) BR7707583A (en)
CA (1) CA1107203A (en)
CS (1) CS257751B2 (en)
DD (1) DD133298A5 (en)
DE (1) DE2750874C2 (en)
DK (1) DK148735C (en)
EG (1) EG13082A (en)
ES (3) ES464048A1 (en)
FI (1) FI61636C (en)
FR (1) FR2410501A1 (en)
GB (1) GB1590813A (en)
IL (1) IL53379A (en)
IT (1) IT1089058B (en)
MX (2) MX148173A (en)
NL (1) NL175387C (en)
NO (1) NO149019C (en)
PH (1) PH14682A (en)
PL (1) PL125022B1 (en)
PT (1) PT67269B (en)
RO (1) RO76391A (en)
SE (1) SE440744B (en)
TR (1) TR19886A (en)
YU (1) YU41572B (en)

Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5416378A (en) * 1977-07-08 1979-02-06 Asahi Chem Ind Co Ltd Polysulfone semipermeable membrane
CA1127472A (en) * 1977-11-25 1982-07-13 Robert L. Riley Gas separation membranes and process for the preparation thereof
US4181675A (en) * 1978-09-19 1980-01-01 Monsanto Company Process for methanol production
IL59581A0 (en) * 1979-03-28 1980-06-30 Monsanto Co Methods for preparing anisotropic membranes and membranes prepared therefrom
DE3061132D1 (en) * 1979-04-03 1982-12-30 Monsanto Co Gas recovery process
US4238204A (en) * 1979-06-18 1980-12-09 Monsanto Company Selective adsorption process
EP0024718A3 (en) * 1979-09-04 1981-10-14 Friedrich Wolff Device for increasing or decreasing the oxygen content of air, and method of producing and of operating it
DE3006880C2 (en) * 1980-02-23 1986-10-09 Akzo Gmbh, 5600 Wuppertal Plasmaphoresis membrane
FR2478482A1 (en) * 1980-03-21 1981-09-25 Lidorenko Nikolai Supported gas-permeable membranes - for use in blood oxygenator(s)
FR2482468A1 (en) * 1980-05-19 1981-11-20 Bend Res Inc Reverse osmosis composite membrane is hollow fibre - whose inner surface is coated with interfacial salt rejecting membrane
JPS5794304A (en) * 1980-12-03 1982-06-11 Sumitomo Chem Co Ltd Gas separating membrane made of polysulfone hollow fiber and its manufacture
JPS57104007A (en) * 1980-12-19 1982-06-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Oxygen-enriched gas supplying equipment for combustion
US4367135A (en) * 1981-03-12 1983-01-04 Monsanto Company Processes
US4362613A (en) * 1981-03-13 1982-12-07 Monsanto Company Hydrocracking processes having an enhanced efficiency of hydrogen utilization
JPS588514A (en) * 1981-07-08 1983-01-18 Ube Ind Ltd Preparation of composite separation film
JPS58132111A (en) * 1982-01-29 1983-08-06 Asahi Chem Ind Co Ltd Polysulfone hollow fiber
US4428776A (en) * 1982-06-23 1984-01-31 The Standard Oil Company Cellulosic semipermeable membranes containing silicon compounds
JPS59160506A (en) * 1983-02-28 1984-09-11 Kuraray Co Ltd Composite hollow yarn separating membrane and its production
JPS59169509A (en) * 1983-03-14 1984-09-25 Toray Ind Inc Hollow yarn membrane for separating gas and preparation thereof
EP0131559B1 (en) * 1983-06-30 1987-12-02 Monsanto Company Amorphous aryl substituted polyarylene oxide membranes
US4530703A (en) * 1983-06-30 1985-07-23 Monsanto Company Cross-linked polyarylene oxide membranes
EP0141793A1 (en) * 1983-06-30 1985-05-15 Monsanto Company Asymmetric gas separation membranes having increased selectivy, and process for their production
GB2151597B (en) * 1983-12-16 1987-09-30 Petrocarbon Dev Ltd Recovery of carbon dioxide from gas mixtures
US4639257A (en) * 1983-12-16 1987-01-27 Costain Petrocarbon Limited Recovery of carbon dioxide from gas mixture
GB2154600A (en) * 1984-02-23 1985-09-11 British Gas Corp Producing and purifying methane
US4749487A (en) * 1984-04-11 1988-06-07 Syrinx Research Pty. Ltd. High flux membrane
JPS61408A (en) * 1984-06-11 1986-01-06 Toyobo Co Ltd Hollow yarn composite membrane
EP0191209B1 (en) * 1985-02-14 1989-01-25 Uop Inc. Thin-film semipermeable membranes, a method for their preparation and hydrogen-sensing and-separating devices including them
DE3525235C1 (en) * 1985-07-15 1986-11-27 Gkss - Forschungszentrum Geesthacht Gmbh, 2054 Geesthacht Process for producing and increasing the selectivity of an integral asymmetrical membrane
JPH0822373B2 (en) * 1986-02-10 1996-03-06 旭化成工業株式会社 Method for forming polysulfone-based composite membrane
EP0242069A3 (en) * 1986-04-14 1988-08-03 Dow Corning Corporation Semipermeable composite membranes produced from silicone water based emulsions applied to porous substrates
US4894068A (en) * 1988-12-27 1990-01-16 Permea, Inc. Process for capturing nitrogen from air using gas separation membranes
DE4242806A1 (en) * 1992-12-17 1994-06-23 Siemens Ag Sensor hose
US5286280A (en) * 1992-12-31 1994-02-15 Hoechst Celanese Corporation Composite gas separation membrane having a gutter layer comprising a crosslinked polar phenyl-containing - organopolysiloxane, and method for making the same -
US5514413A (en) * 1994-03-31 1996-05-07 Air Products And Chemicals, Inc. Process for producing composite membranes
US5443728A (en) * 1994-04-28 1995-08-22 Praxair Technology, Inc. Method of preparing membranes from blends of polyetherimide and polyimide polymers
US6315968B1 (en) * 1995-01-18 2001-11-13 Air Products And Chemicals, Inc. Process for separating acid gases from gaseous mixtures utilizing composite membranes formed from salt-polymer blends
US6085549A (en) * 1998-04-08 2000-07-11 Messer Griesheim Industries, Inc. Membrane process for producing carbon dioxide
US6128919A (en) * 1998-04-08 2000-10-10 Messer Griesheim Industries, Inc. Process for separating natural gas and carbon dioxide
US20090223229A1 (en) * 2006-12-19 2009-09-10 Hua Wang Method and System for Using Low BTU Fuel Gas in a Gas Turbine
ITUB20159436A1 (en) * 2015-12-28 2017-06-28 Medica S P A USE OF A MEMBRANE FOR BIOGAS PURIFICATION

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL126633C (en) * 1958-02-24 1900-01-01
US3350844A (en) * 1964-09-21 1967-11-07 Gen Electric Process for the separation or enrichment of gases
AU412451B1 (en) * 1966-02-21 1971-04-21 E. I. Dupont De Nemours And Company Process and apparatus for separation of fluid mixtures
FR1566272A (en) * 1968-01-19 1969-05-09
NL158087B (en) * 1968-01-30 1978-10-16 Universal Oil Prod Co PROCESS FOR SEPARATING GASES USING A MEMBRANE FROM A CELLULOSE ESTER.
FR2082095A5 (en) * 1970-03-03 1971-12-10 Rhone Poulenc Sa
US3926798A (en) * 1974-10-17 1975-12-16 Us Interior Reverse osmosis membrane
JPS5255719A (en) * 1975-10-31 1977-05-07 Daicel Chem Ind Ltd Hollow fibers having selective gas permeability and production thereof
US3980456A (en) * 1975-03-31 1976-09-14 General Electric Company Method for sealing breaches in multi-layer ultrathin membrane composites

Also Published As

Publication number Publication date
NL175387B (en) 1984-06-01
DK148735C (en) 1986-02-03
FI773439A (en) 1978-05-16
BR7707583A (en) 1978-08-22
FI61636B (en) 1982-05-31
PL125022B1 (en) 1983-03-31
DK148735B (en) 1985-09-16
PL202124A1 (en) 1979-01-02
ATA812477A (en) 1983-09-15
MX148173A (en) 1983-03-24
FR2410501A1 (en) 1979-06-29
SE440744B (en) 1985-08-19
ES466474A1 (en) 1979-06-01
AU504016B2 (en) 1979-09-27
DD133298A5 (en) 1978-12-27
NL7712432A (en) 1978-05-17
PT67269B (en) 1979-04-18
NL175387C (en) 1984-11-01
AU3060777A (en) 1979-05-24
RO76391A (en) 1981-05-30
FI61636C (en) 1982-09-10
NO149019C (en) 1984-02-01
YU272277A (en) 1982-10-31
DK503277A (en) 1978-05-16
NO149019B (en) 1983-10-24
FR2410501B1 (en) 1982-12-10
YU41572B (en) 1987-10-31
PT67269A (en) 1977-12-01
NO773882L (en) 1978-05-18
JPS5386684A (en) 1978-07-31
IL53379A0 (en) 1978-01-31
DE2750874A1 (en) 1978-05-18
BE860811A (en) 1978-05-16
AT374375B (en) 1984-04-10
DE2750874C2 (en) 1986-04-30
ES464048A1 (en) 1978-08-01
CA1107203A (en) 1981-08-18
EG13082A (en) 1980-10-31
SE7712818L (en) 1978-05-16
ES475666A1 (en) 1979-05-16
PH14682A (en) 1981-11-10
MX172537B (en) 1993-12-17
TR19886A (en) 1980-04-09
GB1590813A (en) 1981-06-10
IL53379A (en) 1980-05-30
IT1089058B (en) 1985-06-10
AR224102A1 (en) 1981-10-30
JPS5951321B2 (en) 1984-12-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CS257751B2 (en) Multicomponent membrane for gas separation
US4230463A (en) Multicomponent membranes for gas separations
KR940006394B1 (en) Composite membrane and their manufacture and use
Ochoa et al. Effect of hydrophilicity on fouling of an emulsified oil wastewater with PVDF/PMMA membranes
Khulbe et al. The art of surface modification of synthetic polymeric membranes
JP6438012B2 (en) Microporous polyvinylidene fluoride membrane
JPH05212255A (en) Hollow fiber membrane
KR20160012148A (en) Composite semipermeable membrane
JPH09136985A (en) Polymer solution for asymmetrical single film, asymmetrical single film made thereof and production thereof
JPS63116723A (en) Method of forming hollow fiber irregular gas separating film
KR20150060732A (en) Composite semipermeable membrane
CA1141510A (en) Methods for preparing anisotropic membranes and membranes prepared therefrom
JPH04310225A (en) Film for filtration, gas or liquid separation, and evaporation device, and manufacture of the same
Prihandana et al. Polyethersulfone membrane coated with nanoporous Parylene for ultrafiltration
KR102302236B1 (en) Hollow fiber type Forward Osmosis filtration membrane and the manufacturing method thereby
JP2688882B2 (en) Method for producing composite membrane for gas separation
JPS5825371B2 (en) Anisotropic membrane and its manufacturing method
JP5569393B2 (en) Method for producing porous membrane
US20210275974A1 (en) Reverse osmosis membrane and manufacturing method therefor
JP5473215B2 (en) Method for producing porous membrane for water treatment
JPH0451220B2 (en)
JP2002126479A (en) Porous membrane, gas separating membrane and method of manufacturing for the same
KR101414979B1 (en) Forward osmosis membrane containing aramid based hollow fiber as a support and manufacturing method thereof
KR20210033277A (en) Base resistant Nanomembrane, manufacturing method thereof
WO1994004253A2 (en) Polyazole polymer-based membranes for fluid separation