IT201600112268A1 - Enthalpy heat exchangers with membrane of aromatic sulfonated polymeric type and process for the preparation of said membranes - Google Patents

Enthalpy heat exchangers with membrane of aromatic sulfonated polymeric type and process for the preparation of said membranes

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Vona Maria Luisa Di
Giorgio Baldinelli
Assunta Marrocchi
Riccardo Narducci
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Univ Degli Studi Di Perugia
Univ Degli Studi Di Roma Tor Vergata
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Description

"Scambiatori di calore entalpici a membrane di tipo polimerico aromatico solfonato e procedimento per la preparazione di dette membrane" "Enthalpy heat exchangers with membranes of the aromatic sulfonated polymeric type and procedure for the preparation of said membranes"

RIASSUNTO DELL'INVENZIONE SUMMARY OF THE INVENTION

La presente invenzione riguarda scambiatori di calore entalpie! per il ricambio dell'aria negli edifici, dotati di membrane di tipo polimerico aromatico solfonato, reticolate o non reticolate. L'invenzione riguarda inoltre un procedimento per la reticolazione, la preparazione di membrane di detti polimeri e il loro uso. The present invention relates to enthalpy heat exchangers! for air exchange in buildings, equipped with aromatic sulphonated polymeric membranes, cross-linked or non-cross-linked. The invention also relates to a process for crosslinking, preparing membranes of said polymers and their use.

CONTESTO DELL'INVENZIONE BACKGROUND OF THE INVENTION

Nella comunità internazionale l'interesse per il risparmio energetico è sicuramente significativo, al punto che l'Unione Europea ha emanato nel luglio 2014 il Regolamento 1253/2014 sulle specifiche per la progettazione ecocompatibile delle unità di ventilazione, che rappresenta uno dei pochi provvedimenti di attuazione della Direttiva 2009/125/CE relativa all'istituzione di un quadro per l'elaborazione di specifiche per la progettazione ecocompatibile dei prodotti connessi all'energia. In the international community, the interest in energy saving is certainly significant, to the point that the European Union issued in July 2014 the Regulation 1253/2014 on the specifications for the eco-compatible design of ventilation units, which represents one of the few implementation measures. of Directive 2009/125 / EC relating to the establishment of a framework for the development of specifications for the eco-design of energy-related products.

Il settore edile, a causa delle politiche di risparmio energetico citate, è dunque spinto sempre più alla riduzione dei consumi energetici, portando alla conseguente necessità di migliorare l'isolamento dell'involucro ("indoor") per evitare inutili consumi di energia. Tale isolamento può tuttavia portare all'aumento della tenuta all'aria, riducendo il ricambio d’aria negli ambienti interni e provocando effetti negativi per gli edifici e per gli utenti, con formazione di muffe e innalzamento dell'inquinamento indoor. The construction sector, due to the energy saving policies mentioned, is therefore increasingly pushed to reduce energy consumption, leading to the consequent need to improve the insulation of the envelope ("indoor") to avoid unnecessary energy consumption. However, this insulation can lead to an increase in air tightness, reducing the exchange of air in indoor environments and causing negative effects for buildings and users, with the formation of mold and increased indoor pollution.

Al fine di evitare gli effetti negativi della mancanza di aria di rinnovo, numerose aziende propongono efficienti sistemi di ventilazione meccanica controllata, che risultano solitamente associati a un sistema di recupero del calore (scambiatore o recuperatore di calore) per aumentare l'efficienza energetica del sistema di ventilazione stesso. In order to avoid the negative effects of the lack of fresh air, many companies offer efficient controlled mechanical ventilation systems, which are usually associated with a heat recovery system (heat exchanger or heat recovery) to increase the energy efficiency of the system. ventilation itself.

Infatti, il carico termico per i sistemi di ventilazione rappresenta ormai una percentuale rilevante del fabbisogno energetico complessivo, e pertanto ogni sforzo diretto verso l'incremento di efficienza della ventilazione stessa, porta significativi benefici per l'intero settore edilizio. In fact, the thermal load for the ventilation systems now represents a significant percentage of the overall energy requirement, and therefore any effort directed towards increasing the efficiency of the ventilation itself, brings significant benefits for the entire building sector.

Attraverso l'installazione di detti sistemi è possibile evitare l'azione arbitraria di apertura degli infissi, perseguendo l'obiettivo di risparmio energetico preriscaldando l'aria esterna fredda con l'aria interna calda in uscita (in condizioni invernali), o preraffreddando l'aria esterna calda con l'aria interna fredda in uscita (in condizioni estive). Through the installation of these systems it is possible to avoid the arbitrary action of opening the windows, pursuing the objective of energy saving by preheating the cold external air with the hot internal air coming out (in winter conditions), or by pre-cooling the hot outdoor air with cold indoor air exiting (in summer conditions).

Da pochi anni si sono affacciati nel mercato sistemi che permettono, oltre al recupero di calore, di umidificare (in inverno) e deumidificare (in estate) l'aria esterna. Questi sistemi sono detti scambiatori o recuperatori di calore entalpici. In recent years, systems have appeared on the market that allow, in addition to heat recovery, to humidify (in winter) and dehumidify (in summer) the outside air. These systems are called enthalpy heat exchangers or recuperators.

Il recupero del vapore acqueo è particolarmente utile dal punto di vista energetico, in quanto contribuisce in modo passivo alla diminuzione del carico energetico che gli impianti di condizionamento (HVAC) devono sostenere per asportare vapore acqueo nella stagione calda e per incrementarne la presenza nella stagione fredda. Inoltre, gli scambiatori di calore entalpici sono utili per migliorare il benessere termoigrometrico degli ambienti interni. The recovery of water vapor is particularly useful from an energy point of view, as it contributes passively to the reduction of the energy load that air conditioning systems (HVAC) must sustain to remove water vapor in the hot season and to increase its presence in the cold season. . Furthermore, enthalpy heat exchangers are useful for improving the thermohygrometric well-being of indoor environments.

Gli scambiatori di calori entalpici esistono in due diverse configurazioni, ovvero rotativi e statici. Gli scambiatori di calore entalpici statici, rispetto a quelli di tipo rotativo, possiedono il notevole vantaggio dell'assenza di organi in movimento, portando così ad un risparmio energetico, e sono realizzati sovrapponendo matrici di forma, natura e funzioni diverse che, una volta sovrapposte, creano canali isolati per il passaggio deN'aria calda e umida e dell'aria fredda e secca. Enthalpy heat exchangers exist in two different configurations, namely rotary and static. The static enthalpy heat exchangers, compared to those of the rotary type, have the considerable advantage of the absence of moving parts, thus leading to energy savings, and are made by superimposing matrices of different shape, nature and functions which, once superimposed , they create isolated channels for the passage of hot and humid air and cold and dry air.

La maggior parte degli scambiatori di calore entalpici, per avere la funzionalità di scambio di vapore acqueo, si avvalgono dell'utilizzo di una membrana permeabile all'acqua. Questa membrana permette al calore e all'umidità di essere trasferiti attraverso correnti di fluido che fluiscono da parti opposte rispetto alla membrana. La deumidificazione sarà quindi ottenuta grazie alla membrana, e tale deumidificazione basata su membrana offre un sistema stabile e operante in continuo, che combina lunghi tempi di vita ad un basso consumo di energia. Most enthalpy heat exchangers, to have the functionality of water vapor exchange, make use of the use of a membrane permeable to water. This membrane allows heat and moisture to be transferred through fluid currents that flow from opposite sides to the membrane. Dehumidification will then be achieved thanks to the membrane, and this membrane-based dehumidification offers a stable and continuously operating system, which combines long life times with low energy consumption.

Le membrane presenti negli scambiatori di calore entalpici dello stato dell'arte sono essenzialmente a base di materiali perfluorurati, come ad esempio polimeri di acidi perfluorosolfonici (PFSA, come Nafion™). Questi materiali presentano tuttavia dei grossi limiti. The membranes present in state-of-the-art enthalpy heat exchangers are essentially based on perfluorinated materials, such as perfluorosulfonic acid polymers (PFSA, such as Nafion ™). However, these materials have major limitations.

Uno di questi limiti riguarda la loro sintesi che prevede l'impiego di sostanze tossiche e non ecocompatibili, portando uno svantaggio dal punto di vista della sicurezza e dell'impatto ambientale. One of these limits concerns their synthesis which involves the use of toxic and non-eco-compatible substances, bringing a disadvantage from the point of view of safety and environmental impact.

Un altro limite è il loro costo elevato (per esempio, 200-270 €/m<2>di Nafion™ in base allo spessore, da 50 a 125 pm). Another limitation is their high cost (for example, 200-270 € / m <2> of Nafion ™ depending on the thickness, from 50 to 125 pm).

Infine, questi materiali sono soggetti a forti rigonfiamenti in presenza di umidità, con conseguente deterioramento delle proprietà meccaniche, fino a rottura. Ciò comporta evidentemente ad una perdita delle prestazioni della membrana polimerica, che non sarà più in grado di scambiare efficientemente calore e vapore acqueo. Finally, these materials are subject to strong swelling in the presence of humidity, with consequent deterioration of the mechanical properties, up to breakage. This obviously leads to a loss of performance of the polymeric membrane, which will no longer be able to efficiently exchange heat and water vapor.

Vi è di conseguenza una crescente necessità di sviluppo di uno scambiatore di calore entalpico, che possegga una membrana a basso costo, caratterizzata da basso impatto ambientale, e che possegga le caratteristiche meccaniche e chimiche adeguate per un corretto trasferimento di calore e vapore acqueo che duri nel tempo, attraverso le diverse condizioni termoigrometriche alle quali è sottoposto. Consequently, there is a growing need for the development of an enthalpy heat exchanger, which possesses a low-cost membrane, characterized by low environmental impact, and which possesses the mechanical and chemical characteristics suitable for a correct transfer of heat and water vapor that lasts over time, through the different thermohygrometric conditions to which it is subjected.

SCOPI DELL'INVENZIONE AIMS OF THE INVENTION

È uno scopo della presente invenzione fornire uno scambiatore di calore entalpico che preveda l'uso di materiali non tossici e sintetizzabili mediante l'impiego di sostanze ecocompatibili, con notevoli vantaggi dal punto di vista della sicurezza e dell'impatto ambientale. It is an object of the present invention to provide an enthalpy heat exchanger that provides for the use of non-toxic materials that can be synthesized through the use of environmentally friendly substances, with considerable advantages from the point of view of safety and environmental impact.

Sempre scopo della presente invenzione è quello di fornire uno scambiatore di calore entalpico che risulti economico, pur mantenendo alte caratteristiche tecnico-meccaniche. Un altro scopo della presente invenzione è quello di fornire uno scambiatore di calore entalpico che risulti in grado di scambiare efficientemente calore e vapore acqueo con efficienza ed affidabilità immutate nel tempo. The object of the present invention is also to provide an enthalpy heat exchanger which is economical, while maintaining high technical-mechanical characteristics. Another object of the present invention is to provide an enthalpy heat exchanger which is capable of efficiently exchanging heat and water vapor with efficiency and reliability unchanged over time.

Ulteriore scopo della presente invenzione è quello di fornire uno scambiatore di calore entalpico che non risulti condizionato nella sua efficienza dalle diverse condizioni termo igrometriche alle quali è sottoposto. A further object of the present invention is to provide an enthalpy heat exchanger which is not conditioned in its efficiency by the different thermo-hygrometric conditions to which it is subjected.

È un ulteriore scopo della presente invenzione fornire un procedimento per la preparazione di una membrana per scambiatori di calore entalpici. It is a further object of the present invention to provide a process for the preparation of a membrane for enthalpy heat exchangers.

È infine uno scopo della presente invenzione l'uso di membrane che, applicate alla tecnologia degli scambiatori di calore entalpici, consenta a questi ultimi di raggiungere i vantaggi tecnici sopra elencati. Finally, an object of the present invention is the use of membranes which, when applied to the technology of enthalpy heat exchangers, allow the latter to achieve the technical advantages listed above.

DESCRIZIONE DELL'INVENZIONE DESCRIPTION OF THE INVENTION

La presente invenzione ha per oggetto uno scambiatore di calore entalpico comprendente almeno una membrana polimerica a base di polimeri aromatici solfonati (SAP). The present invention relates to an enthalpy heat exchanger comprising at least one polymeric membrane based on sulphonated aromatic polymers (SAP).

Nella presente invenzione, per "membrana" si intende uno strato di una qualsiasi forma e dimensione che consenta il trasferimento di energia (calore) e/o materia (vapore acqueo) tra due flussi di aria aventi temperatura e umidità diversi, in uno scambiatore di calore. La membrana della presente invenzione è prevista avere un qualsiasi spessore, e detto spessore può essere in funzione dell'area della membrana stessa e del volume dei due flussi di aria. Per una forma di realizzazione preferita, lo spessore della membrana va da 10 pm a 50 pm, vantaggiosamente 20 pm. In the present invention, by "membrane" is meant a layer of any shape and size that allows the transfer of energy (heat) and / or matter (water vapor) between two streams of air having different temperature and humidity, in a heat exchanger. heat. The membrane of the present invention is envisaged to have any thickness, and said thickness can be a function of the area of the membrane itself and the volume of the two air streams. For a preferred embodiment, the thickness of the membrane ranges from 10 µm to 50 µm, advantageously 20 µm.

Nella presente invenzione, per "polimeri aromatici solfonati" o "polimero aromatico solfonato" o "SAP", si intende polimeri che presentano gruppi solfonici legati ad anelli aromatici. Tra i SAP, sono compresi ad esempio il poli-(eter eter chetone) solfonato (SPEEK), il poli-(fenil solfone) solfonato (SPPSU), il poli-(eter solfone) solfonato (SPES) e il polistirene solfonato (SPS). In the present invention, by "sulphonated aromatic polymers" or "sulphonated aromatic polymer" or "SAP", it is meant polymers having sulphonic groups linked to aromatic rings. SAPs include for example poly- (ether ether ketone) sulfonate (SPEEK), poly- (phenyl sulfone) sulfonate (SPPSU), poly- (ether sulfone) sulfonate (SPES) and polystyrene sulfonate (SPS ).

I polimeri SAP sono noti alla tecnica ed esempi delle loro strutture chimiche sono illustrati in Formula 1. SAP polymers are known in the art and examples of their chemical structures are illustrated in Formula 1.

Secondo una forma di realizzazione particolarmente preferita, la presente invenzione ha per oggetto uno scambiatore di calore entalpico comprendente almeno una membrana polimerica a base di poli-(eter eter chetone) solfonato (SPEEK). According to a particularly preferred embodiment, the present invention relates to an enthalpy heat exchanger comprising at least one polymeric membrane based on poly- (ether ether ketone) sulfonate (SPEEK).

Il polimero SPEEK è noto alla tecnica e la sua struttura chimica è riportata nella seguente Formula 2. The SPEEK polymer is known in the art and its chemical structure is reported in the following Formula 2.

Formula 2 Formula 2

Nella presente invenzione, per SPEEK si intende un polimero a base di poli-(eter eter chetone) solfonato, che abbia un qualsiasi peso molecolare, una qualsiasi capacità di scambio ionico, un qualsiasi peso equivalente, un qualsiasi indice di polidispersione, una qualsiasi microstruttura e un qualsiasi grado di solfonazione (da qui in poi DS, "degree of sulfonation"), owero un qualsiasi numero di gruppi -SO3H per unità ripetitiva. In the present invention, SPEEK refers to a polymer based on poly- (ether ether ketone) sulfonate, which has any molecular weight, any ion exchange capacity, any equivalent weight, any polydispersion index, any microstructure and any degree of sulfonation (hereinafter DS, "degree of sulfonation"), that is, any number of -SO3H groups per repetitive unit.

Nella presente invenzione, per "capacità di scambio ionico" o "IEC" (Ionie Exchange Capacity) si intende i milliequivalenti di gruppi ionici, nel caso specifico della invenzione, di gruppi solfonici, su grammo di polimero. In the present invention, by "ion exchange capacity" or "IEC" (Ionie Exchange Capacity) is meant the milliequivalents of ionic groups, in the specific case of the invention, of sulphonic groups, per gram of polymer.

Nella presente invenzione, per "peso equivalente" o "EW" (Equivalent Weight) si intende il reciproco di IEC; ovvero l/l EC. In the present invention, by "equivalent weight" or "EW" (Equivalent Weight) is meant the reciprocal of IEC; or l / l EC.

Nella presente invenzione, per "indice di polidispersione" o "polidispersione" si intende, come ben noto all'esperto del ramo, la misura dell'uniformità di distribuzione dei pesi molecolari in un determinato polimero, espressa tramite un indice calcolato dal rapporto tra la massa molare media ponderale e la massa molare media numerica del polimero. Un esempio non limitante di polimero SPEEK particolarmente idoneo agli scopi della presente invenzione ha le seguenti caratteristiche: EW di 369 g/eq, polidispersione di 2, microstruttura con canali di 5-10 nm, DS di 1 e IEC di 2,71 meq/g. In the present invention, by "polydispersion index" or "polydispersion" is meant, as is well known to those skilled in the art, the measure of the uniformity of distribution of molecular weights in a given polymer, expressed through an index calculated from the ratio between the weight average molar mass and the numerical average molar mass of the polymer. A non-limiting example of SPEEK polymer particularly suitable for the purposes of the present invention has the following characteristics: EW of 369 g / eq, polydispersity of 2, microstructure with channels of 5-10 nm, DS of 1 and IEC of 2.71 meq / g.

Oggetto della presente invenzione sono anche scambiatori di calore entalpico comprendenti almeno una membrana polimerica a base di co-polimeri che contengono SAP oppure SPEEK come sopra definiti. È stato sorprendentemente trovato che membrane a base di polimero SAP, in particolare a base di polimero SPEEK come sopra definiti, possono essere efficacemente utilizzate come scambiatori di calore e vapore acqueo in scambiatori di calore entalpici, come sarà ampiamente descritto e dimostrato in seguito. Object of the present invention are also enthalpy heat exchangers comprising at least one polymeric membrane based on co-polymers containing SAP or SPEEK as defined above. It has surprisingly been found that membranes based on SAP polymer, in particular based on SPEEK polymer as defined above, can be effectively used as heat and water vapor exchangers in enthalpy heat exchangers, as will be fully described and demonstrated below.

In particolare, il polimero SPEEK, costituente principale della membrana dello scambiatore di calore entalpico secondo una delle forme di realizzazione preferite della presente invenzione, è ottenibile, per esempio, a partire da polimero poli-(eter eter chetone) (PEEK) commercialmente disponibile, secondo la reazione seguente (Schema 1) e descritta in dettaglio nella parte sperimentale: In particular, the SPEEK polymer, main constituent of the membrane of the enthalpy heat exchanger according to one of the preferred embodiments of the present invention, can be obtained, for example, starting from commercially available poly- (ether ether ketone) polymer (PEEK), according to the following reaction (Scheme 1) and described in detail in the experimental part:

Questa reazione è eco-compatibile, richiede reagenti a basso costo e non dà luogo alla formazione di sottoprodotti tossici, né prevede l'impiego di prodotti tossici. Per la persona esperta del ramo saranno quindi chiari i vantaggi che offre questo materiale rispetto alle alternative perfluorurate disponibili al momento nello stato dell'arte. This reaction is eco-friendly, requires low-cost reagents and does not give rise to the formation of toxic by-products, nor does it involve the use of toxic products. The advantages offered by this material with respect to the perfluorinated alternatives currently available in the state of the art will therefore be clear to the person skilled in the art.

Tramite questa reazione è inoltre possibile modulare il numero dei gruppi solfonici acidi -SO3H presenti sullo scheletro del polimero SPEEK, permettendo quindi di variare facilmente il DS in funzione delle varie esigenze climatiche. Through this reaction it is also possible to modulate the number of acid sulphonic groups -SO3H present on the skeleton of the SPEEK polymer, thus allowing to easily vary the DS according to the various climatic needs.

La presenza dei gruppi acidi solfonati, nel polimero SPEEK così come in tutti i polimeri SAP, consente al materiale di avere una grande sensibilità alle variazioni di umidità relativa in base al DS raggiunto: maggiore è il DS, maggiore è la sensibilità alle variazioni di umidità relativa, in quanto la tendenza ad assorbire acqua da parte del polimero è proporzionale al numero di gruppi solfonici per unità ripetitiva. Ciò rende il polimero SAP, in particolare il polimero SPEEK, estremamente efficace e versatile quando usato in membrane per scambiatori di calore entalpici. The presence of sulfonated acid groups, in the SPEEK polymer as well as in all SAP polymers, allows the material to have a great sensitivity to changes in relative humidity based on the DS reached: the higher the DS, the greater the sensitivity to changes in humidity. relative, since the tendency of the polymer to absorb water is proportional to the number of sulphonic groups per repetitive unit. This makes the SAP polymer, especially the SPEEK polymer, extremely effective and versatile when used in enthalpy heat exchanger membranes.

Questa efficacia di scambio di calore e vapore acqueo della membrana polimerica di SPEEK è stata dimostrata sperimentalmente. Inoltre, è stato osservato che le membrane secondo l'invenzione offrono un più efficiente scambio di umidità alle interfacce nelle condizioni ambientali ricorrenti per la maggior parte dell'anno, rispetto alle membrane perfluorurate attualmente utilizzate. L'efficacia delle membrane secondo l'invenzione sarà trattata e dimostrata nella sezione sperimentale qui di seguito riportata. This heat and water vapor exchange efficacy of the SPEEK polymer membrane has been experimentally demonstrated. Furthermore, it has been observed that the membranes according to the invention offer a more efficient exchange of humidity at the interfaces in the recurring environmental conditions for most of the year, compared to the perfluorinated membranes currently used. The effectiveness of the membranes according to the invention will be discussed and demonstrated in the experimental section reported below.

Un ulteriore vantaggio derivante dall'utilizzo del polimero SAP, in particolare del polimero SPEEK secondo l'invenzione, è rappresentato dal suo costo, di molto inferiore rispetto ai polimeri utilizzati negli scambiatori di calore entalpici secondo lo stato dell'arte; per esempio, il costo di SPEEK è di circa 4-6 €/m<2>per una membrana di spessore 20 pm e fino ai 20-30 €/m<2>per spessori di circa 100 pm, mentre il costo di Nafion™, ovvero un polimero correntemente utilizzato in scambiatori di calore entalpia, è di circa 200-270 €/m<2>per spessori che vanno dai 50 ai 125 pm. A further advantage deriving from the use of the SAP polymer, in particular of the SPEEK polymer according to the invention, is represented by its cost, which is much lower than the polymers used in enthalpy heat exchangers according to the state of the art; for example, the cost of SPEEK is about 4-6 € / m <2> for a membrane with a thickness of 20 pm and up to 20-30 € / m <2> for a thickness of about 100 pm, while the cost of Nafion ™, which is a polymer currently used in enthalpy heat exchangers, is about 200-270 € / m <2> for thicknesses ranging from 50 to 125 pm.

Come già accennato nel contesto dell'invenzione, un limite delle generiche membrane polimeriche è dato dalla loro variazione dimensionale dovuta al rigonfiamento ("swelling") e/o alla contrazione ("de-swelling") in diverse condizioni di umidificazione, che può portare alla formazione di perforazioni, fratture o fori. Tali difetti aumentano il flusso di gas ambientali che attraversano la membrana, influendo negativamente sulle prestazioni della membrana polimerica. As already mentioned in the context of the invention, a limitation of generic polymeric membranes is given by their dimensional variation due to swelling and / or contraction ("de-swelling") in different humidification conditions, which can lead the formation of perforations, fractures or holes. Such defects increase the flow of environmental gases passing through the membrane, negatively affecting the performance of the polymer membrane.

Secondo il presente trovato, un ulteriore importante vantaggio rispetto ai polimeri utilizzati nello stato dell'arte è rappresentato dalla possibilità di ridurre swelling e/o de-swelling delle membrane polimeriche di SAP, in particolare delle membrane polimeriche di SPEEK tramite la reticolazione del SAP stesso. According to the present invention, a further important advantage with respect to the polymers used in the state of the art is represented by the possibility of reducing swelling and / or de-swelling of the polymeric membranes of SAP, in particular of the polymeric membranes of SPEEK through the cross-linking of the SAP itself. .

È stato infatti osservato che le membrane di SAP reticolato, in particolare le membrane di SPEEK reticolato mostrano una maggiore stabilità dimensionale rispetto a quelle della tecnica anteriore e pure rispetto a quelle realizzate a base di SAP non reticolato, risultando in un miglioramento significativo delle loro proprietà meccaniche, con il risultato di ridurre i processi di degradazione e di migliorarne la durata. Più in particolare, il modulo elastico e il carico a rottura e snervamento delle membrane SAP reticolate, aumentano in maniera significativa dopo la reticolazione. In fact, it has been observed that the membranes of cross-linked SAP, in particular the membranes of cross-linked SPEEK, show a greater dimensional stability than those of the prior art and pure compared to those made based on non-cross-linked SAP, resulting in a significant improvement of their properties. mechanical, with the result of reducing degradation processes and improving their duration. More specifically, the elastic modulus and the tensile strength and yield strength of crosslinked SAP membranes increase significantly after crosslinking.

Per questo motivo, è un ulteriore oggetto della presente invenzione uno scambiatore di calore entalpico che comprende almeno una membrana polimerica a base di SAP reticolato, essendo detta membrana polimerica a base di SAP preferibilmente a base di SPEEK. For this reason, a further object of the present invention is an enthalpy heat exchanger which comprises at least one polymeric membrane based on cross-linked SAP, said SAP-based polymeric membrane preferably based on SPEEK.

Nella presente invenzione, per "SAP reticolato", così come per "SPEEK reticolato", si intende un polimero di SAP, oppure di SPEEK, come definito sopra, che formi un qualsiasi numero di legami crociati, ovvero che possieda un qualsiasi grado di reticolazione (DXL), con un qualsiasi numero di idratazione e con un qualsiasi modulo elastico. In the present invention, by "cross-linked SAP", as well as by "cross-linked SPEEK", it is meant a polymer of SAP, or of SPEEK, as defined above, which forms any number of cross-links, or which possesses any degree of cross-linking (DXL), with any hydration number and with any elastic modulus.

Nella presente invenzione, per "grado di reticolazione" o "DXL" si intende la differenza tra l'IEC del polimero non reticolato (iniziale) e reticolato (finale), diviso per l'IEC del polimero non reticolato (iniziale), per 100; ovvero: DXL = (I ECinit-l ECfin)/l ECinit* 100. ;Nella presente invenzione, per "numero di idratazione" si intende le moli di acqua divise per le moli di gruppi solfonici. ;In particolare, un esempio non limitante di polimero SPEEK reticolato particolarmente idoneo agli scopi della presente invenzione ha le seguenti caratteristiche: DXL di 8%, numero di idratazione di 12 a 25 °C e modulo elastico di 1200 MPa. ;Il polimero SPEEK reticolato possiede dei ponti solfone come evidenziato in Formula 3: ;;Campione iniziale Campione dopo reticolazione ;Formula 3 ;;In Formula 3, si può osservare a sinistra l'unità ripetitiva di SPEEK non reticolato con DS = 1; mentre a destra l'unità ripetitiva di SPEEK reticolato contenete i gruppi solfonici (x = DS) e i ponti solfone (y = DXL), evidenziati in figura. ;È stato sorprendentemente trovato che la reticolazione non diminuisce la capacità del polimero di assorbire vapore acqueo, come si può osservare nella parte sperimentale di seguito riportata. ;Infine, grazie alla reticolazione, vi è una migliore veicolazione dell'acqua grazie alla modificazione nella microstruttura che si viene a creare nel polimero. Tale microstruttura mostra difatti una ridotta tortuosità dei canali della membrana, rispetto al caso del SAP tal quale, facilitando così il passaggio di acqua in detti canali e migliorandone la veicolazione. È un ulteriore oggetto dell'invenzione fornire un procedimento per la preparazione di una membrana polimerica a base di SAP, eventualmente reticolato, essendo detta membrana polimerica a base di SAP preferibilmente SPEEK. ;Detto procedimento comprende: ;a) solubilizzare un'aliquota di SAP, ad esempio SPEEK, in un solvente adeguato, preferibilmente scelto tra un solvente polare aprotico, un solvente polare protico e miscele di questi, con ottenimento di una soluzione di polimero SAP, ad esempio una soluzione di polimero SPEEK; ;b) versare detta soluzione ottenuta secondo il passaggio (a) su una superficie piana ed essiccarla ad una temperatura compresa tra circa 80 °C e circa 160 °C per un periodo di tempo necessario affinché tutto il solvente sia evaporato, con ottenimento di una membrana di SAP, ad esempio una membrana di SPEEK; ed eventualmente c) eseguire un trattamento termico su detta membrana ottenuta secondo detto passaggio (b) a temperature comprese tra 160 °C e 200 °C per un tempo compreso tra 2 a 33 ore, con ottenimento di una membrana SAP, ad esempio SPEEK, reticolato. Nel passaggio (a) il solvente utilizzato ha preferibilmente una costante dielettrica tra 20 e 60 D, più preferibilmente tra 38 e 58 D, e ancor più preferibilmente 47 D. Il solvente è vantaggiosamente scelto tra dimetilsolfossido (DMSO), dimetilformammide, dimetilacetammide, acetone, o miscele di DMSO/H20 (1:1, v/v), DMSO/acetone (1:1, v/v). Secondo una forma di realizzazione preferita, il solvente utilizzato nel passaggio (a) è DMSO, e i rapporti di SPEEK:DMSO vanno da 1:5 a 1:20 mg/mL, preferibilmente 1:10 mg/mL. Nel caso in cui si desideri effettuare anche il passaggio (c) è necessario utilizzare come solvente il dimetil solfossido (DMSO), come sarà descritto di seguito. ;Secondo una forma di realizzazione preferita, è possibile evaporare parzialmente sotto agitazione continua il solvente utilizzato nel passaggio (a) prima di eseguire il passaggio (b). Ad esempio è possibile fare evaporare sotto agitazione continua la soluzione ottenuta secondo il passaggio (a) fino a circa 1/3 del suo volume iniziale. Questo facilita il seguente passaggio (b), a causa della maggior viscosità della soluzione, che sarà più concentrata, e del minor volume da versare. ;Nel passaggio (b), la temperatura utilizzata è compresa tra 80 °C e 160 °C, preferibilmente tra 100 °C e 140 °C, e più preferibilmente a 120 °C. ;Sempre nel passaggio (b), non è particolarmente influente lo spessore della soluzione versata sulla superficie piana, e per esempio con uno spessore di soluzione versata tra gli 80 e i 100 pm si otterrà, alla fine del passaggio (b), ovvero dopo l'evaporazione del solvente, una membrana avente spessore sui 20-30 pm. ;Ancora nel passaggio (b), l'esperto del ramo è in grado di verificare se il solvente di reazione è completamente evaporato, ovvero se la membrana è priva di solvente, con tecniche ben note nell'arte. ;Nel passaggio (c), la temperatura del trattamento termico è preferibilmente 180 °C e il tempo di esecuzione di questo è preferibilmente 10 ore. ;Secondo la presente invenzione, è possibile utilizzare sia la membrana ottenuta alla fine del passaggio (b), sia la membrana ottenuta secondo il passaggio opzionale (c). Difatti, il passaggio (c) è opzionale, ma permette di ottenere la reticolazione di SAP, ad esempio la reticolazione di SPEEK. SAP reticolato e ancor di più SPEEK reticolato è particolarmente vantaggioso per l'utilizzo secondo l'invenzione per i motivi sopra esposti. ;Come accennato precedentemente, il solvente utilizzato nel passaggio (a) esercita un ruolo fondamentale nella formazione dei legami crociati in seguito al trattamento termico secondo l'eventuale passaggio (c). ;È stato infatti osservato che soltanto le membrane di SAP preparate utilizzando come solvente di fabbricazione il DMSO durante il passaggio a), possono dar luogo a reticolazione. Difatti, dissolvere il polimero in solventi diversi da DMSO nel passaggio (a), non porta ad alcuna reazione di reticolazione in seguito al trattamento termico del passaggio (c). ;Rispetto ai procedimenti di reticolazione noti, il passaggio (c) di reticolazione di SAP secondo la presente invenzione utilizza molecole reticolanti non sensibili alle condizioni operative, non elaborate e non costose. Inoltre, è economico, di breve durata e di semplice realizzazione, portando l'ulteriore vantaggio di migliorare le prestazioni delle membrane di SAP, in particolare di SPEEK, reticolate. Il processo opzionale (c) è altresì indicato anche per SAP aventi alti valori di DS. ;Nel passaggio opzionale (c) è possibile modulare il grado di reticolazione, che è infatti funzione della temperatura e della durata del trattamento termico. Questo aspetto costituisce un significativo vantaggio che caratterizza il procedimento dell'Invenzione, grazie al quale è possibile modificare i sopracitati parametri di reazione al fine di ottenere membrane con differenti caratteristiche, in base alle esigenze. ;Infine, è evidente che la reticolazione eseguita nel passaggio opzionale (c) è eseguita direttamente in situ durante il processo di fabbricazione della membrana. Ciò caratterizza tale metodo di reticolazione come molto conveniente ed estremamente valido per la realizzazione di membrane da impiegare in scambiatori di calore. ;È da notare che i legami crociati che si creano tra le macromolecole di polimero grazie al passaggio (c) secondo l'invenzione sono di tipo covalente, preferiti rispetto ai legami di tipo ionico, in quanto più stabili e meno soggetti alle modifiche ambientali alle quali sarà sottoposto il polimero quando impiegato secondo l'invenzione. ;Un esempio dettagliato del procedimento dell'invenzione per la preparazione di una membrana di SPEEK sarà descritto di seguito nella sezione sperimentale. ;Come detto, è stato sorprendentemente trovato che le membrane sopra descritte sono particolarmente adatte negli scambiatori di calore entalpici e che le loro prestazioni sono superiori rispetto alle prestazioni delle membrane presenti nello stato dell'arte corrente, come sarà ampiamente dimostrato di seguito nella sezione sperimentale. ;È un ulteriore oggetto della presente invenzione una membrana polimerica per scambiatori di calore entalpici a base di SAP, preferibilmente reticolato, essendo detto SAP preferibilmente SPEEK. ;La presente invenzione prevede anche la possibilità di incorporare nel materiale polimerico SAP costituente la membrana, reticolato o non reticolato, uno o più composti organici o inorganici. ;Questi composti possono instaurare differenti tipi di interazioni con il polimero, a seconda della loro natura idrofilia o idrofobica. Le interazioni possono avvenire o all'Interno della stessa macromolecola di polimero o tra macromolecole differenti. La natura e la quantità di queste interazioni determinano la struttura terziaria del polimero. ;La modulazione dell'auto assemblaggio gioca un ruolo fondamentale nelle caratteristiche e nella morfologia del materiale, in quanto una diversa microstruttura porta a differenti proprietà. ;La presenza di detti ulteriori composti organici e/o inorganici è di particolare interesse in quanto è possibile migliorare le proprietà meccaniche della membrana, senza sacrificarne significativamente l'assorbimento d'acqua, soprattutto qualora detti composti siano di dimensioni nanometriche. ;Ad esempio, l'incorporazione di ossidi binari con dimensioni nanometriche come Si02, Ti02, Zr02nel SAP, porta ad ulteriori vantaggi tra i quali: riduzione dello swelling, della permeabilità e migliore stabilità morfologica. ;È stato infatti dimostrato che membrane composite di SAP, in particolare di SPEEK, con il 5% di Zr02hanno mostrato una diminuzione dell'assorbimento d'acqua dal 30 al 14% e una riduzione di permeabilità da 2xl0<5>a 5xl0<4>Barrer. ;Inoltre, è stato anche dimostrato che l'aggiunta di Ti02con dimensioni inferiori ai 100 nm porta ad una maggiore stabilità chimica, consentendo anche di modificare il bilancio idrofobico/idrofilico nel sistema, accentuando la separazione di fase ed aumentando la canalizzazione dell'acqua. ;Per migliorare la dispersione degli ossidi binari ed avere un controllo a livello nanometrico si possono anche utilizzare ossidi funzionalizzati con molecole organiche. L'utilizzo di quest'ultime presenta diversi vantaggi quali, ad esempio: migliore omogeneità del sistema, aumentata compatibilità tra i componenti, mancata agglomerazione delle particelle e possibilità di modificare il carattere idrofobico/idrofilico della superficie dell'ossido. ;Un esempio di composto organico utilizzato per modificare la superficie degli ossidi binari è il tri(idrossi-metile)-propano di natura idrofilica, mentre un modificatore di superficie idrofobico tipico è invece l'olio di silicone, estremamente stabile. ;Inoltre, per le membrane polimeriche da impiegare in scambiatori di calore entalpici, è di particolare importanza valutare la stabilità microbiologica delle membrane stesse. ;Difatti, tali membrane possono essere sottoposte ad alti valori di umidità relativa per tempi prolungati, aumentando in questo modo il rischio di contaminazione da parte di microorganismi. ;Può quindi risultare opportuno l'inserimento nella membrana polimerica di un composto con funzione antimicrobica, in modo da evitare l'insorgenza di contaminazione microbiologica e posticipare gli eventuali interventi di pulizie e manutenzioni dello scambiatore di calore. ;La presente invenzione ha altresì per oggetto uno scambiatore di calore entalpico che comprende almeno una membrana polimerica a base di SAP, preferibilmente di poli-(eter eter chetone) solfonato (SPEEK), come sopra definiti, che comprende anche uno o più composti diversi da SAP o da SPEEK. Detti composti sono scelti tra: agenti antimicrobici, ossidi metallici, particelle metalliche in forma ionica, nano fibre di metalli, sali ternari. Detti polimeri SAP o SPEEK possono essere reticolati o non reticolati e possono essere utilizzati con uno o più composti organici o inorganici, come per esempio diossido di titanio e/o particelle di argento ionico; preferibilmente aventi dimensioni nanometriche. Inoltre, alcuni o tutti di detti composti esercitano preferibilmente un'azione antimicrobica. ;Nella presente invenzione, per dimensioni nanometriche si intende che almeno una dimensione della maggior parte della materia del composto in esame, per esempio, almeno una dimensione di più del 90 % delle particelle di un composto, sia inferiore ai 100 nm. La quantità di detti uno o più composti all'interno della membrana è variabile. Infatti, in base al tipo di proprietà che vanno a modificare, possono essere aggiunti in diverse percentuali rispetto al peso totale della membrana. In genere, le quantità di detti uno o più composti variano dall'l % al 10 % in peso rispetto al peso totale di membrana e preferibilmente sono circa il 5 %. ;Detti uno o più composti possono essere aggiunti in diversi momenti nel procedimento di preparazione della membrana. Ad esempio sono aggiunti, nei dovuti rapporti in peso, nel passaggio (a) del procedimento secondo l'invenzione. ;È un ulteriore oggetto dell'invenzione l'uso di SAP, preferibilmente di poli-(eter eter chetone) solfonato (SPEEK), come sopra descritti, preferibilmente di SAP o SPEEK reticolato, in membrane per scambiatori di calore entalpici. ;Sarà compreso che la forma, la dimensione e il tipo dello scambiatore non è critica al fine dell'applicazione delle membrane secondo l'invenzione, purché, durante il passaggio dei flussi d'aria al suo interno, il trasferimento di massa (vapore acqueo) ed energia (temperatura) avvenga in maniera soddisfacente. Pertanto, lo scambiatore di calore entalpico oggetto dell'invenzione può avere forma e dimensioni qualunque. Si rimanda al processo di sviluppo industriale la definizione delle forme e dei tipi più idonei all'ottimizzazione degli scambi di calore e di vapore acqueo. ;DESCRIZIONE DELLE FIGURE ;La Figura 1 è un grafico che rappresenta l'umidità ambientale rispetto alle isoterme di assorbimento di acqua da parte del polimero SPEEK con vari gradi di reticolazione (DXL); i simboli rappresentano i dati sperimentali, le linee si riferiscono al modello: è possibile osservare di come l'andamento dei dati sperimentali corrisponda sostanzialmente a quello dei modelli. ;La Figura 2 rappresenta un supporto comprensivo di membrana per l'unità di base (piastra piana) dello scambiatore di calore entalpico. ;La Figura 3 è una rappresentazione schematica dello scambiatore di calore entalpico utilizzato per la prova sperimentale. ;La Figura 4 rappresenta un banco prova per la misura delle prestazioni degli scambiatori di calore entalpici. ;La Figura 5 è un grafico che rappresenta la variazione della temperatura del flusso caldo (ingresso in verde e uscita in rosso) e del flusso freddo (ingresso in grigio e uscita in celeste); nell'asse delle ascisse è presente il tempo e nell'asse delle ordinate la temperatura. ;La Figura 6 è un grafico che rappresenta la variazione dell'umidità relativa del flusso umido (ingresso in rosso e uscita in verde) e del flusso secco (ingresso in celeste e uscita in grigio); nell'asse delle ascisse è presente il tempo e nell'asse delle ordinate l'umidità relativa. La Figura 7 rappresenta un diagramma psicrometrico che rappresenta la variazione dello stato termodinamico del flusso caldo e umido nel materiale plastico. ;La Figura 8 rappresenta un diagramma psicrometrico che rappresenta la variazione dello stato termoigrometrico del flusso freddo e secco nel materiale plastico. ;La Figura 9 rappresenta un diagramma psicrometrico che rappresenta la variazione dello stato termodinamico del flusso caldo e umido nel Nafion™ NRE-212 (materiale perflorurato di controllo). ;La Figura 10 rappresenta un diagramma psicrometrico che rappresenta la variazione dello stato termoigrometrico del flusso freddo e secco nel Nafion™ NRE-212 (materiale perflorurato di controllo). ;La Figura 11 rappresenta un diagramma psicrometrico che rappresenta la variazione dello stato termodinamico del flusso caldo e umido nello SPEEK reticolato (DXL=0,08). ;La Figura 12 rappresenta un diagramma psicrometrico che rappresenta la variazione dello stato termoigrometrico del flusso freddo e secco nello SPEEK reticolato (DXL=0,08). ;SEZIONE SPERIMENTALE ;Esempio 1 ;Preparazione generale di membrane di SPEEK reticolato ;Esempio 1.1 ;Sintesi di SPEEK ;Lo SPEEK è stato ottenuto a partire da PEEK commercialmente disponibile secondo l'approccio sintetico descritto nello Schema 1. ;Secondo il processo di preparazione, il polimero PEEK è inizialmente essiccato a 80 °C per 24 ore per rimuovere le tracce di umidità e poi è lentamente aggiunto a temperatura ambiente dell'acido solforico al 96 % presente in un pallone a tre colli, in rapporto PEEK/acido solforico di 1:35 (massa/volume, g/ml). La miscela è agitata continuamente con un agitatore meccanico sotto atmosfera inerte. Dopo dissoluzione del polimero, l'agitatore meccanico è rimosso e sostituito con un condensatore, quindi la soluzione sotto agitazione magnetica è mantenuta a temperature comprese in un intervallo tra 25 °C e 50 °C per tempi diversi, ovvero tra 5 ore e 11 giorni. In questo passaggio, in base al tempo di reazione adottato si otterranno diversi DS, fino al valore massimo di 1. La soluzione viene quindi versata in un eccesso di acqua e ghiaccio sotto agitazione, ottenendo un precipitato flocculato. Il precipitato è quindi filtrato e lavato con membrane di dialisi, commercialmente disponibili, fino a pH neutro per eliminare completamente l’acido solforico residuo. Il polimero solfonato è poi essiccato a temperature comprese tra 60 °C e 80 °C. Infine, il polimero è rimosso dai tubi di dialisi e asciugato su piastre di Teflon a 55 °C per un tempo di 12 ore. ;Esempio 1.2 ;Preparazione di membrane di SPEEK ;Una quantità predeterminata di SPEEK, derivante direttamente dall'esempio precedente, è disciolta in DMSO per ottenere una soluzione a concentrazione nota con un rapporto SPEEK/DMSO di 1:10 mg/mL. ;La soluzione è fatta evaporare sotto continua agitazione fino a circa 1/3 del suo volume iniziale, quindi stesa su lastra di vetro ed essiccata in stufa per 24 ore ad una temperatura di 120 °C. Dopo raffreddamento a temperatura ambiente, le membrane risultanti sono tolte dalla lastra di vetro. ;Esempio 1.3 ;Reticolazione delle membrane di SPEEK ;La reazione di reticolazione è eseguita direttamente sulle membrane preparate secondo l'esempio precedente. Dette membrane sono sottoposte a trattamento termico, eseguito a temperature comprese tra 160°C e 180 °C per un tempo compreso tra 10 e 12 ore, sulle piastre del passaggio precedente. Le membrane sono quindi lavate con una soluzione acquosa di acido solforico 2 M e, successivamente, acqua distillata per eliminare eventuali residui. ;Esempio 2 ;Efficacia deN'assorbimento di vapore acqueo di SPEEK reticolato e non reticolato ;Sono stati ricavati i dati deN'assorbimento di acqua (WU, "water uptake") di SPEEK reticolati e non reticolati rispetto aN'umidità (aH20, "air H2O") tramite misure isopiestiche con diverse soluzioni di sali alla temperatura di 25 °C con tempi di equilibrio di 240 ore., Il grafico risultante è mostrato in Figura 1. ;Grazie all'elevata pendenza della curva nel grafico di Figura 1 è possibile osservare che SPEEK risulta molto sensibile alle variazioni di umidità relativa (RH, "relative humidity"; RH = ahhO * 100). Sarà quindi ovvio alla persona esperta del ramo che questa sensibilità prova l'efficacia di SPEEK come membrana negli scambiatori di calore entalpici. In the present invention, by "degree of cross-linking" or "DXL" is meant the difference between the IEC of the non-cross-linked (initial) and cross-linked (final) polymer, divided by the IEC of the non-cross-linked (initial) polymer, by 100 ; that is: DXL = (I ECinit-1 ECfin) / l ECinit * 100. In the present invention, by "hydration number" is meant the moles of water divided by the moles of sulphonic groups. In particular, a non-limiting example of cross-linked SPEEK polymer particularly suitable for the purposes of the present invention has the following characteristics: DXL of 8%, hydration number of 12 at 25 ° C and elastic modulus of 1200 MPa. ; The cross-linked SPEEK polymer has sulfone bridges as shown in Formula 3: ;; Initial sample Sample after cross-linking; Formula 3 ;; In Formula 3, the repetitive unit of non-cross-linked SPEEK with DS = 1 can be observed on the left; while on the right the reticulated SPEEK repetitive unit contains the sulphonic groups (x = DS) and the sulphone bridges (y = DXL), highlighted in the figure. It has been surprisingly found that crosslinking does not decrease the ability of the polymer to absorb water vapor, as can be observed in the experimental part reported below. Finally, thanks to crosslinking, there is a better conveyance of water thanks to the modification in the microstructure that is created in the polymer. In fact, this microstructure shows a reduced tortuosity of the membrane channels, compared to the case of the SAP as it is, thus facilitating the passage of water in said channels and improving its conveyance. It is a further object of the invention to provide a process for the preparation of a polymeric membrane based on SAP, possibly cross-linked, being said polymeric membrane based on SAP preferably SPEEK. ; Said process comprises:; a) solubilizing an aliquot of SAP, for example SPEEK, in a suitable solvent, preferably selected from an aprotic polar solvent, a polar protic solvent and mixtures of these, obtaining a solution of SAP polymer, for example a SPEEK polymer solution; ; b) pour said solution obtained according to step (a) on a flat surface and dry it at a temperature between about 80 ° C and about 160 ° C for a period of time necessary for all the solvent to be evaporated, obtaining a SAP membrane, for example a SPEEK membrane; and optionally c) carrying out a heat treatment on said membrane obtained according to said step (b) at temperatures ranging from 160 ° C to 200 ° C for a time ranging from 2 to 33 hours, obtaining a SAP membrane, for example SPEEK, reticulated. In step (a) the solvent used preferably has a dielectric constant between 20 and 60 D, more preferably between 38 and 58 D, and even more preferably 47 D. The solvent is advantageously selected from dimethylsulfoxide (DMSO), dimethylformamide, dimethylacetamide, acetone , or mixtures of DMSO / H20 (1: 1, v / v), DMSO / acetone (1: 1, v / v). According to a preferred embodiment, the solvent used in step (a) is DMSO, and the SPEEK: DMSO ratios range from 1: 5 to 1:20 mg / mL, preferably 1:10 mg / mL. If step (c) is also desired, dimethyl sulfoxide (DMSO) must be used as a solvent, as will be described below. According to a preferred embodiment, it is possible to partially evaporate the solvent used in step (a) before carrying out step (b) under continuous stirring. For example, it is possible to evaporate the solution obtained according to step (a) up to about 1/3 of its initial volume under continuous stirring. This facilitates the following step (b), due to the greater viscosity of the solution, which will be more concentrated, and the smaller volume to be poured. In step (b), the temperature used is between 80 ° C and 160 ° C, preferably between 100 ° C and 140 ° C, and more preferably at 120 ° C. ; Again in step (b), the thickness of the solution poured on the flat surface is not particularly influential, and for example with a thickness of solution poured between 80 and 100 µm it will be obtained, at the end of step (b), or after the evaporation of the solvent, a membrane having a thickness of about 20-30 µm. Still in step (b), the skilled in the art is able to verify whether the reaction solvent is completely evaporated, or if the membrane is solvent-free, with techniques well known in the art. In step (c), the temperature of the heat treatment is preferably 180 ° C and the execution time of this is preferably 10 hours. According to the present invention, it is possible to use both the membrane obtained at the end of step (b) and the membrane obtained according to the optional step (c). In fact, step (c) is optional, but it allows to obtain the SAP crosslinking, for example the SPEEK crosslinking. Cross-linked SAP and even more cross-linked SPEEK is particularly advantageous for use according to the invention for the reasons set out above. ; As previously mentioned, the solvent used in step (a) plays a fundamental role in the formation of cross-links following the heat treatment according to the eventual step (c). In fact, it has been observed that only SAP membranes prepared using DMSO as manufacturing solvent during step a), can give rise to crosslinking. In fact, dissolving the polymer in solvents other than DMSO in step (a) does not lead to any cross-linking reaction following the heat treatment of step (c). Compared to the known crosslinking processes, the SAP crosslinking step (c) according to the present invention uses crosslinking molecules that are not sensitive to the operating conditions, not processed and inexpensive. Furthermore, it is economical, short-lived and easy to make, bringing the further advantage of improving the performance of the cross-linked SAP membranes, in particular SPEEK. The optional process (c) is also suitable for SAPs with high DS values. ; In the optional step (c) it is possible to modulate the degree of crosslinking, which is in fact a function of the temperature and duration of the heat treatment. This aspect constitutes a significant advantage that characterizes the process of the invention, thanks to which it is possible to modify the aforementioned reaction parameters in order to obtain membranes with different characteristics, according to the requirements. Finally, it is evident that the crosslinking performed in the optional step (c) is performed directly in situ during the membrane fabrication process. This characterizes this crosslinking method as very convenient and extremely valid for making membranes to be used in heat exchangers. ; It should be noted that the cross-links that are created between the polymer macromolecules thanks to step (c) according to the invention are of the covalent type, preferred over ionic bonds, as they are more stable and less subject to environmental changes to which the polymer will be subjected to when used according to the invention. A detailed example of the process of the invention for the preparation of a SPEEK membrane will be described below in the experimental section. As mentioned, it has been surprisingly found that the membranes described above are particularly suitable in enthalpy heat exchangers and that their performance is superior to the performance of the membranes present in the current state of the art, as will be amply demonstrated below in the experimental section. . A further object of the present invention is a polymeric membrane for enthalpy heat exchangers based on SAP, preferably cross-linked, being said SAP preferably SPEEK. The present invention also provides for the possibility of incorporating in the polymeric material SAP constituting the membrane, cross-linked or non-cross-linked, one or more organic or inorganic compounds. These compounds can establish different types of interactions with the polymer, depending on their hydrophilic or hydrophobic nature. Interactions can occur either within the same polymer macromolecule or between different macromolecules. The nature and quantity of these interactions determine the tertiary structure of the polymer. ; The self-assembly modulation plays a fundamental role in the characteristics and morphology of the material, as a different microstructure leads to different properties. The presence of said further organic and / or inorganic compounds is of particular interest as it is possible to improve the mechanical properties of the membrane, without significantly sacrificing its water absorption, especially if said compounds are nanometric in size. ; For example, the incorporation of binary oxides with nanometric dimensions such as Si02, Ti02, Zr02 in the SAP, leads to further advantages including: reduction of swelling, permeability and better morphological stability. ; It has in fact been shown that composite membranes of SAP, in particular of SPEEK, with 5% of Zr02 have shown a decrease in water absorption from 30 to 14% and a reduction in permeability from 2xl0 <5> to 5xl0 <4 > Barrer. Furthermore, it has also been shown that the addition of Ti02 with dimensions below 100 nm leads to greater chemical stability, also allowing to modify the hydrophobic / hydrophilic balance in the system, accentuating the phase separation and increasing the water channeling. To improve the dispersion of binary oxides and to have a control at the nanometric level, it is also possible to use oxides functionalized with organic molecules. The use of the latter has several advantages such as, for example: better homogeneity of the system, increased compatibility between the components, lack of agglomeration of the particles and the possibility of modifying the hydrophobic / hydrophilic character of the oxide surface. An example of an organic compound used to modify the surface of binary oxides is tri (hydroxy-methyl) -propane of a hydrophilic nature, while a typical hydrophobic surface modifier is silicone oil, which is extremely stable. Furthermore, for polymeric membranes to be used in enthalpy heat exchangers, it is of particular importance to evaluate the microbiological stability of the membranes themselves. In fact, these membranes can be subjected to high relative humidity values for prolonged times, thus increasing the risk of contamination by microorganisms. ; It may therefore be advisable to insert a compound with an antimicrobial function into the polymeric membrane, in order to avoid the onset of microbiological contamination and to postpone any cleaning and maintenance interventions of the heat exchanger. The present invention also relates to an enthalpy heat exchanger comprising at least one SAP-based polymeric membrane, preferably poly- (ether ether ketone) sulfonate (SPEEK), as defined above, which also comprises one or more different compounds from SAP or SPEEK. Said compounds are selected from: antimicrobial agents, metal oxides, metal particles in ionic form, metal nano fibers, ternary salts. Said SAP or SPEEK polymers can be cross-linked or non-cross-linked and can be used with one or more organic or inorganic compounds, such as for example titanium dioxide and / or particles of ionic silver; preferably having nanometric dimensions. Furthermore, some or all of said compounds preferably exert an antimicrobial action. In the present invention, by nanometric dimensions it is meant that at least one dimension of most of the matter of the compound under examination, for example, at least one dimension of more than 90% of the particles of a compound, is less than 100 nm. The quantity of said one or more compounds inside the membrane is variable. In fact, according to the type of properties they modify, they can be added in different percentages with respect to the total weight of the membrane. Generally, the quantities of said one or more compounds vary from 1% to 10% by weight with respect to the total weight of the membrane and are preferably about 5%. Said one or more compounds can be added at different times in the membrane preparation process. For example, they are added, in the due weight ratios, in step (a) of the process according to the invention. It is a further object of the invention to use SAP, preferably poly- (ether ether ketone) sulfonate (SPEEK), as described above, preferably cross-linked SAP or SPEEK, in membranes for enthalpy heat exchangers. ; It will be understood that the shape, size and type of the exchanger is not critical for the purpose of the application of the membranes according to the invention, provided that, during the passage of the air flows inside it, the mass transfer (water vapor ) and energy (temperature) occurs satisfactorily. Therefore, the enthalpy heat exchanger object of the invention can have any shape and size. The definition of the most suitable forms and types for the optimization of heat and water vapor exchanges is referred to the industrial development process. ; DESCRIPTION OF THE FIGURES; Figure 1 is a graph representing the ambient humidity with respect to the water absorption isotherms by the SPEEK polymer with various degrees of crosslinking (DXL); the symbols represent the experimental data, the lines refer to the model: it is possible to observe how the trend of the experimental data substantially corresponds to that of the models. Figure 2 represents a support including membrane for the base unit (flat plate) of the enthalpy heat exchanger. Figure 3 is a schematic representation of the enthalpy heat exchanger used for the experimental test. Figure 4 represents a test bench for measuring the performance of enthalpy heat exchangers. Figure 5 is a graph that represents the variation of the temperature of the hot flow (inlet in green and outlet in red) and of the cold flow (inlet in gray and outlet in light blue); time is present in the abscissa axis and temperature is present in the ordinate axis. Figure 6 is a graph representing the variation of the relative humidity of the wet flow (input in red and output in green) and of the dry flow (input in light blue and output in gray); time is present in the abscissa axis and relative humidity is present in the ordinate axis. Figure 7 represents a psychrometric diagram representing the variation of the thermodynamic state of the hot and humid flow in the plastic material. Figure 8 represents a psychrometric diagram representing the variation of the thermohygrometric state of the cold and dry flow in the plastic material. Figure 9 represents a psychrometric diagram representing the change in the thermodynamic state of the hot and humid flow in the Nafion ™ NRE-212 (perchlorinated control material). Figure 10 represents a psychrometric diagram representing the change in the thermohygrometric state of the cold and dry flow in the Nafion ™ NRE-212 (perchlorinated control material). ; Figure 11 represents a psychrometric diagram representing the variation of the thermodynamic state of the hot and humid flow in the cross-linked SPEEK (DXL = 0.08). ; Figure 12 represents a psychrometric diagram representing the variation of the thermohygrometric state of the cold and dry flow in the cross-linked SPEEK (DXL = 0.08). ; EXPERIMENTAL SECTION; Example 1; General preparation of membranes of cross-linked SPEEK; Example 1.1; Synthesis of SPEEK; SPEEK was obtained starting from commercially available PEEK according to the synthetic approach described in Scheme 1. ; According to the preparation process, the PEEK polymer is initially dried at 80 ° C for 24 hours to remove traces of moisture and then is slowly added at room temperature of the 96% sulfuric acid present in a three-necked flask, in PEEK / sulfuric acid ratio of 1:35 (mass / volume, g / ml). The mixture is stirred continuously with a mechanical stirrer under an inert atmosphere. After dissolution of the polymer, the mechanical stirrer is removed and replaced with a condenser, then the solution under magnetic stirring is kept at temperatures between 25 ° C and 50 ° C for different times, i.e. between 5 hours and 11 days . In this step, according to the reaction time adopted, different DS will be obtained, up to the maximum value of 1. The solution is then poured into an excess of water and ice under stirring, obtaining a flocculated precipitate. The precipitate is then filtered and washed with dialysis membranes, commercially available, up to neutral pH to completely eliminate the residual sulfuric acid. The sulfonated polymer is then dried at temperatures between 60 ° C and 80 ° C. Finally, the polymer is removed from the dialysis tubes and dried on Teflon plates at 55 ° C for a time of 12 hours. ; Example 1.2; Preparation of SPEEK membranes; A predetermined quantity of SPEEK, deriving directly from the previous example, is dissolved in DMSO to obtain a solution of known concentration with a SPEEK / DMSO ratio of 1:10 mg / mL. The solution is evaporated under continuous stirring up to about 1/3 of its initial volume, then spread on a glass plate and dried in an oven for 24 hours at a temperature of 120 ° C. After cooling to room temperature, the resulting membranes are removed from the glass plate. ; Example 1.3; Crosslinking of SPEEK membranes; The crosslinking reaction is performed directly on the membranes prepared according to the previous example. Said membranes are subjected to thermal treatment, carried out at temperatures between 160 ° C and 180 ° C for a time between 10 and 12 hours, on the plates of the previous step. The membranes are then washed with an aqueous solution of 2 M sulfuric acid and, subsequently, distilled water to eliminate any residues. ; Example 2; Effectiveness of water vapor absorption of cross-linked and non-cross-linked SPEEK; The water uptake data (WU, "water uptake") of cross-linked and non-cross-linked SPEEK with respect to humidity (aH20, " air H2O ") through isopiestic measurements with different salt solutions at a temperature of 25 ° C with equilibrium times of 240 hours., The resulting graph is shown in Figure 1.; Thanks to the high slope of the curve in the graph of Figure 1, It is possible to observe that SPEEK is very sensitive to variations in relative humidity (RH, "relative humidity"; RH = ahhO * 100). It will therefore be obvious to the person skilled in the art that this sensitivity proves the effectiveness of SPEEK as a membrane in heat exchangers enthalpy.

Dalla medesima Figura, si può anche osservare di come gli SPEEK reticolati presentino valori di WU molto simili a quelli non reticolati. Questo dimostra che la reticolazione di SPEEK non causa una perdita nell'assorbimento di acqua e di conseguenza una perdita nell'efficacia. I valori di WU tra SPEEK reticolati e non reticolati sono paragonabili fino ad valore di RH = 80 %. Quando l'umidità supera questo valore, solamente gli SPEEK che presentano un basso grado di reticolazione riescono ad avere un assorbimento di vapore acqueo simile agli SPEEK non reticolati. Tuttavia, gli SPEEK non reticolati, per valori di RH superiori al 90 % e contrariamente a quelli reticolati, cominciano ad evidenziare un forte decadimento delle proprietà meccaniche, non più sostenibili soprattutto per valori di DS alti (oltre 0,9). From the same Figure, it can also be observed that the cross-linked SPEEKs have very similar WU values to the non-cross-linked ones. This shows that the crosslinking of SPEEK does not cause a loss in water absorption and consequently a loss in efficacy. The WU values between cross-linked and non-cross-linked SPEEK are comparable up to a value of RH = 80%. When the humidity exceeds this value, only the SPEEKs that have a low degree of cross-linking are able to have an absorption of water vapor similar to non-cross-linked SPEEKs. However, the non-crosslinked SPEEKs, for RH values higher than 90% and contrary to crosslinked ones, begin to show a strong decay of the mechanical properties, no longer sustainable especially for high SD values (over 0.9).

Esempio 3 Example 3

Analisi dell'efficacia della membrana polimerica di SPEEK reticolato in scambiatori di calore Esempio 3.1 Analysis of the effectiveness of the cross-linked SPEEK polymeric membrane in heat exchangers Example 3.1

Allestimento del banco prova e costruzione dello scambiatore di calore Preparation of the test bench and construction of the heat exchanger

L'analisi dell'efficacia delle membrane polimeriche in SPEEK per scambiatori di calore dell'invenzione è stata effettuata in via preliminare su una geometria semplificata (lastra piana). Per tale finalità è stato costruito un modello semplificato dell'unità di base dello scambiatore di calore entalpico (Figura 2, apparato sperimentale e Figura 3, schema di scambiatore di calore entalpico dell'apparato sperimentale). The analysis of the effectiveness of the SPEEK polymeric membranes for heat exchangers of the invention was carried out preliminarily on a simplified geometry (flat plate). For this purpose a simplified model of the base unit of the enthalpy heat exchanger was constructed (Figure 2, experimental setup and Figure 3, enthalpy heat exchanger scheme of the experimental setup).

I principali componenti del banco prova sono rappresentati in Figura 4, e sono la camera di umidificazione (a), che consiste in un recipiente in plexiglass delle dimensioni di 50x50x50 cm, con un lato apribile per il posizionamento delle ventole di aspirazione (b) e collegata, attraverso un tubo mobile morbido, ad un umidificatore ad ultrasuoni, che permette di controllare le condizioni di temperatura e di umidità relativa in ingresso allo scambiatore, variandole all'Interno degli intervalli caratteristici delle applicazioni legate al trattamento dell'aria negli edifici. Infine, è presente lo scambiatore di calore (c). The main components of the test bench are shown in Figure 4, and are the humidification chamber (a), which consists of a 50x50x50 cm plexiglass container, with one side that can be opened for positioning the suction fans (b) and connected, through a soft mobile tube, to an ultrasonic humidifier, which allows to control the temperature and relative humidity conditions at the inlet of the exchanger, varying them within the characteristic ranges of applications related to air treatment in buildings. Finally, there is the heat exchanger (c).

Nell'apparato sperimentale è quindi possibile fissare le condizioni di temperatura e umidità relativa dei due flussi d'aria, controllandone anche la portata, in modo da poter valutare la capacità delle membrane di trasferire calore e umidità. In the experimental apparatus it is therefore possible to fix the temperature and relative humidity conditions of the two air flows, also controlling their flow rate, in order to evaluate the ability of the membranes to transfer heat and humidity.

Lo schema di funzionamento del banco prova è il seguente: nella camera di umidificazione (a) viene prodotta aria umida e calda per simulare le condizioni dell'aria esterna nel periodo estivo. Il flusso d'aria aspirato da detta camera costituirà la portata d'aria che dovrà scambiare calore a massa (vapore acqueo) con il flusso secco e umido che proviene invece dall'ingresso (c). The operating scheme of the test bench is as follows: humid and warm air is produced in the humidification chamber (a) to simulate the conditions of the external air in the summer period. The flow of air sucked in by said chamber will constitute the air flow which will have to exchange heat to the mass (water vapor) with the dry and humid flow which instead comes from the inlet (c).

I due flussi vengono inviati allo scambiatore e, escludendo il tratto iniziale del convergente, effettueranno lo scambio di calore e massa, principalmente in corrispondenza della membrana in esame. The two flows are sent to the exchanger and, excluding the initial section of the convergent, they will carry out the exchange of heat and mass, mainly in correspondence with the membrane under examination.

La membrana polimerica viene dunque lambita da entrambi i lati dai due flussi a temperatura e umidità relativa note, misurati all'ingresso e all'uscita dello scambiatore stesso attraverso quattro sensori (Galltec - Mela, serie L). The polymeric membrane is therefore lapped on both sides by the two flows at known temperature and relative humidity, measured at the inlet and outlet of the exchanger itself through four sensors (Galltec - Mela, L series).

I dati sono acquisiti attraverso un programma sviluppato in ambiente Labview, che ne permette il salvataggio, l'elaborazione e la rappresentazione grafica. The data are acquired through a program developed in the Labview environment, which allows them to be saved, processed and graphically represented.

Dal punto di vista fisico, il calore ceduto dal fluido caldo sarà dato dalla sua capacità termica per la diminuzione di temperatura che esso subisce lungo il passaggio sulla membrana; il vapore acqueo ceduto sarà dato invece dalla diminuzione di umidità assoluta contenuta nella portata d'aria (l'umidità assoluta è il rapporto fra la massa d'acqua e la massa di aria secca contenuti in un assegnato volume di aria umida). Il contrario accadrà per il fluido freddo e secco. From the physical point of view, the heat given off by the hot fluid will be given by its thermal capacity due to the decrease in temperature that it undergoes along the passage on the membrane; the water vapor released will instead be given by the decrease in absolute humidity contained in the air flow (absolute humidity is the ratio between the mass of water and the mass of dry air contained in an assigned volume of humid air). The opposite will happen for cold, dry fluid.

L'umidità relativa è, insieme alla temperatura, il parametro termoigrometrico maggiormente legato al benessere dell'uomo ed è inoltre il parametro più semplice da misurare con le strumentazioni disponibili. Relative humidity is, together with temperature, the thermohygrometric parameter most closely linked to human well-being and is also the simplest parameter to measure with the available instruments.

L'umidità relativa è indicata con il simbolo φ ed è definita come il rapporto fra la massa di vapore acqueo contenuta in un volume di aria umida e la massa di vapore acqueo contenuta nello stesso volume di aria satura, alla stessa temperatura: Relative humidity is indicated with the symbol φ and is defined as the ratio between the mass of water vapor contained in a volume of humid air and the mass of water vapor contained in the same volume of saturated air, at the same temperature:

Ritenendo valida l'approssimazione dei gas perfetti: Considering the approximation of ideal gases valid:

L'umidità relativa φ è collegata all'umidità assoluta (e quindi al contenuto d'acqua nel flusso d'aria) attraverso la relazione seguente: Relative humidity φ is related to absolute humidity (and therefore to the water content in the air stream) through the following relationship:

in cui P è la pressione totale dell'aria umida e Pw,s e la pressione di saturazione del vapor acqueo alla temperatura dell'aria. where P is the total pressure of the humid air and Pw, s is the saturation pressure of the water vapor at the air temperature.

Dal momento che dalle misure di temperatura e di umidità relativa dell'aria si può risalire al suo contenuto d'acqua, sono state effettuate le analisi di variazione di temperatura e di umidità relativa nel banco di prova per la misura delle prestazioni dello scambiatore. Since from the measurements of temperature and relative humidity of the air it is possible to trace its water content, the analyzes of variation of temperature and relative humidity were carried out in the test bench to measure the performance of the exchanger.

Esempio 3.2 (Comparativo) Example 3.2 (Comparative)

Efficienza di scambio termoigrometrica ottenuta dallo scambiatore di calore con membrana comparativa Thermohygrometric exchange efficiency obtained from the comparative membrane heat exchanger

La verifica dell'efficienza di scambio termoigrometrico può essere effettuata sia attraverso la valutazione separata delle variazioni di temperatura, sia attraverso la valutazione separata delle variazioni di umidità relativa. The verification of the thermohygrometric exchange efficiency can be carried out both through the separate evaluation of the temperature variations, and through the separate evaluation of the relative humidity variations.

Il banco prova è stato dapprima testato con un foglio in materiale plastico impermeabile, al fine di validare l'apparato sperimentale. I risultati di questa prova sperimentale sono riportati nelle Figure da 5 a 8. The test bench was first tested with a sheet of waterproof plastic material, in order to validate the experimental setup. The results of this experimental test are reported in Figures 5 to 8.

La prima prova sperimentale è stata effettuata con un flusso di aria calda (31,4 °C) e umida (umidità relativa 95%) in ingresso (linea verde di Figura 5, linea rossa di Figura 6 e punto PI di Figura 7) e un corrispondente flusso di aria fredda (26,3°C) e secca (umidità relativa 38%) in ingresso dal lato opposto dello scambiatore (linea grigia di Figura 5, linea celeste di Figura 6 e punto PI di Figura 8). The first experimental test was carried out with a flow of hot (31.4 ° C) and humid (relative humidity 95%) inlet (green line in Figure 5, red line in Figure 6 and point PI in Figure 7) and a corresponding flow of cold (26.3 ° C) and dry (relative humidity 38%) air entering from the opposite side of the exchanger (gray line in Figure 5, light blue line in Figure 6 and point PI in Figure 8).

Le variazioni di temperatura e di contenuto d'acqua possono essere visualizzate in maniera ancora più immediata attraverso l'impiego del diagramma psicrometrico (Figure 7 e 8). In tale grafico è riportata in ascissa la temperatura dell'aria umida, nell'ordinata di destra l'umidità assoluta (in gr d'acqua/kg d'aria secca) e nelle curve (in rosso) che corrono dal lato in basso a sinistra vero la parte in alto a destra, l'umidità relativa. Fissando due di questi tre parametri si può definire lo stato termodinamico dell'aria umida. Variations in temperature and water content can be visualized even more immediately through the use of the psychrometric chart (Figures 7 and 8). This graph shows the humid air temperature on the abscissa, the absolute humidity in the right ordinate (in grams of water / kg of dry air) and in the curves (in red) that run from the bottom side to left to the upper right, the relative humidity. By setting two of these three parameters, the thermodynamic state of humid air can be defined.

Grazie ai risultati, si può notare come il materiale plastico consenta, come previsto, il trasferimento di calore sensibile tra i due flussi (tratto PI - P2 delle curve in Figura 7 e 8, che testimoniano le variazioni di temperatura), senza permettere il trasferimento di umidità specifica. È infatti possibile notare che entrambi i tratti PI - P2 di Figura 7 ed 8 sono orizzontali, ad indicare che l'umidità assoluta è costante. Grazie a questa prova preliminare, l'apparato sperimentale è stato validato. Thanks to the results, it can be seen how the plastic material allows, as expected, the transfer of sensible heat between the two flows (PI - P2 section of the curves in Figures 7 and 8, which testify to the temperature variations), without allowing the transfer of specific humidity. It is in fact possible to note that both the PI - P2 sections of Figure 7 and 8 are horizontal, indicating that the absolute humidity is constant. Thanks to this preliminary test, the experimental setup was validated.

La prova è stata ripetuta in condizioni simili con una membrana di Nafion™ NRE-212 (EW=1100 g/mol, IEC=0.91 meq/g) come riferimento comparativo. The test was repeated under similar conditions with a Nafion ™ NRE-212 membrane (EW = 1100 g / mol, IEC = 0.91 meq / g) as a comparative reference.

Nelle Figure 9 e 10 si riportano i risultati di detta prova. Figures 9 and 10 show the results of said test.

In questo caso, è possibile evidenziare, oltre al trasferimento di calore (variazioni di temperatura), anche il trasporto di vapor acqueo, attraverso la modifica deN'umidità assoluta nel tratto P1-P2 delle curve (crescente nel flusso secco, decrescente nel flusso umido). A titolo di esempio, il flusso umido passa, da 0,0260 a 0,0245 g/kg, con un decremento di umidità assoluta pari a 0,0015 g/kg. In this case, it is possible to highlight, in addition to heat transfer (temperature variations), also the transport of water vapor, through the modification of the absolute humidity in the section P1-P2 of the curves (increasing in the dry flow, decreasing in the wet flow ). As an example, the wet flow passes, from 0.0260 to 0.0245 g / kg, with a decrease in absolute humidity equal to 0.0015 g / kg.

Esempio 3.3 Example 3.3

Efficienza di scambio termoigrometrica ottenuta dallo scambiatore di calore con membrana di SPEEK reticolato Thermo-hygrometric exchange efficiency obtained from the heat exchanger with reticulated SPEEK membrane

La prova è stata infine ripetuta con una membrana a base SPEEK reticolato (DXL = 8 %, DS = 0,9, IEC = 2,5 meq/g). The test was finally repeated with a reticulated SPEEK-based membrane (DXL = 8%, DS = 0.9, IEC = 2.5 meq / g).

Nelle Figure 11 e 12 si riportano i risultati ottenuti. Figures 11 and 12 show the results obtained.

Da questo Esempio si evince che variazioni di temperatura indicano che, nel passaggio attraverso la membrana di SPEEK, i due flussi d'aria hanno scambiato calore sensibile. Le variazioni di umidità relativa testimoniano, insieme alle variazioni di temperatura, lo scambio di massa (vapor acqueo) tra i due flussi attraverso la membrana secondo le equazioni precedentemente descritte nell'Esempio 3.1. È stata dunque dimostrata l'efficacia di SPEEK come membrana in scambiatori di calore entalpici. From this Example it can be seen that temperature variations indicate that, in passing through the SPEEK membrane, the two air flows exchanged sensible heat. The relative humidity variations testify, together with the temperature variations, the mass exchange (water vapor) between the two flows through the membrane according to the equations previously described in Example 3.1. The effectiveness of SPEEK as a membrane in enthalpy heat exchangers was therefore demonstrated.

Inoltre, è possibile osservare che la maggior pendenza dei tratti PI - P2 nelle prove eseguite con SPEEK reticolato, rispetto alla pendenza dei tratti PI - P2 di Nafion™ con EW=1100 g/mol, si traduce in una variazione più marcata del contenuto di vapore acqueo per i singoli flussi d'aria, dimostrando così la superiorità delle membrane polimeriche dell'Invenzione in termini di scambio di vapore acqueo. Infatti, il flusso umido in questo caso passa, da 0,0250 a 0,0230 g/kg, con un decremento di umidità assoluta pari a 0,0020 g/kg. Furthermore, it is possible to observe that the greater slope of the PI - P2 sections in the tests carried out with cross-linked SPEEK, compared to the slope of the PI - P2 sections of Nafion ™ with EW = 1100 g / mol, results in a more marked variation in the content of water vapor for the individual air flows, thus demonstrating the superiority of the polymer membranes of the invention in terms of water vapor exchange. In fact, the wet flow in this case goes from 0.0250 to 0.0230 g / kg, with a decrease in absolute humidity equal to 0.0020 g / kg.

Claims (10)

RIVENDICAZIONI 1. Scambiatore di calore entalpico che comprende almeno una membrana polimerica a base di polimero aromatico solfonato (SAP). CLAIMS 1. Enthalpy heat exchanger comprising at least one polymeric membrane based on sulfonated aromatic polymer (SAP). 2. Scambiatore di calore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto polimero aromatico solfonato (SAP) è reticolato. 2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that said sulphonated aromatic polymer (SAP) is cross-linked. 3. Scambiatore di calore secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detta membrana comprende anche uno o più composti scelti tra: agenti antimicrobici, ossidi metallici, particelle metalliche in forma ionica, nano fibre di metalli, sali ternari. 3. Heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that said membrane also comprises one or more compounds selected from: antimicrobial agents, metal oxides, metal particles in ionic form, metal nano fibers, ternary salts. 4. Scambiatore di calore secondo le rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che detto polimero aromatico solfonato (SAP) è poli-(eter eter chetone) solfonato (SPEEK). 4. Heat exchanger according to claims 1 to 3, characterized in that said sulfonated aromatic polymer (SAP) is poly- (ether ether ketone) sulfonate (SPEEK). 5. Procedimento per la preparazione di una membrana polimerica a base di polimero aromatico solfonato (SAP), che comprende: a) solubilizzare un'aliquota di SAP in un solvente scelto tra un solvente polare aprotico, un solvente polare protico e loro miscele, con ottenimento di una soluzione di polimero SAP; b) versare detta soluzione ottenuta secondo il passaggio (a) su una superficie piana ed essiccarla ad una temperatura compresa tra circa 80 °C e circa 160 °C, con ottenimento di una membrana SAP, ed eventualmente c) eseguire un trattamento termico su detta membrana ottenuta secondo detto passaggio (b) a temperature comprese tra 160 °C e 200 °C per un tempo compreso tra 2 a 33 ore, con ottenimento di una membrana SAP reticolato. 5. Process for the preparation of a polymeric membrane based on sulfonated aromatic polymer (SAP), which includes: a) solubilizing an aliquot of SAP in a solvent selected from an aprotic polar solvent, a polar protic solvent and their mixtures, obtaining a SAP polymer solution; b) pour said solution obtained according to step (a) on a flat surface and dry it at a temperature between about 80 ° C and about 160 ° C, obtaining a SAP membrane, and possibly c) carrying out a heat treatment on said membrane obtained according to said step (b) at temperatures ranging from 160 ° C to 200 ° C for a time ranging from 2 to 33 hours, obtaining a cross-linked SAP membrane. 6. Procedimento secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detto polimero aromatico solfonato (SAP) è poli-(eter eter chetone) solfonato (SPEEK). 6. Process according to claim 5, characterized in that said sulfonated aromatic polymer (SAP) is poly- (ether ether ketone) sulfonate (SPEEK). 7. Membrana polimerica per scambiatore di calore entalpico a base di polimero aromatico solfonato (SAP). 7. Polymeric membrane for enthalpy heat exchanger based on sulphonated aromatic polymer (SAP). 8. Membrana secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto che detto SAP è poli-(eter eter chetone) solfonato (SPEEK). 8. Membrane according to claim 7, characterized in that said SAP is poly- (ether ether ketone) sulfonate (SPEEK). 9. Uso di polimero aromatico solfonato (SAP) in membrane per scambiatori di calore entalpici. 9. Use of sulphonated aromatic polymer (SAP) in membranes for enthalpy heat exchangers. 10. Uso di polimero aromatico solfonato (SAP) secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che detto SAP è poli-(eter eter chetone) solfonato (SPEEK).10. Use of sulfonated aromatic polymer (SAP) according to claim 9, characterized in that said SAP is poly- (ether ether ketone) sulfonate (SPEEK).
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