JP2013538126A - 無孔の分離層を有する膜、並びに膜の使用及び製造方法 - Google Patents

無孔の分離層を有する膜、並びに膜の使用及び製造方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、浸透気化法又は蒸気浸透法を用いて、単純なアルコール及び水と他の有機流体との混合物から単純なアルコール及び水を分離するための、ポリマー混合物を含む無孔の分離層を有する膜に関する。本発明によれば、ポリマー混合物は、以下のポリマー成分からなる群から選ばれる少なくとも2つのポリマー成分からなる:ポリビニルアルコール、ポリN,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート(ポリDMAEMA)のような他のポリマー、DMAEMA及びN−ビニルピロリドン(NVP)のコポリマー、又は、DMAEMA及びN−ビニルカプロラクタム(NVCL)のコポリマー、DMAEMA、NVP及びNVCLのターポリマー、ビニルアセテート−エチレン−ビニルクロライドのターポリマー、ビニルクロライド−エチレン−アクリル酸エステルのターポリマー又はビニルアセテート−ビニルクロライド−アクリル酸エステルのターポリマー。また本発明は、当該発明による膜の使用及び製造方法に関する。

Description

本発明は、浸透気化法又は蒸気浸透法の手段を用いて、単純なアルコール及び水と他の有機流体との混合物から単純なアルコール及び水を分離するための、ポリマー混合物を含む無孔の分離層を有する膜、並びに、そのような膜の使用及び製造方法に関する。これらは、それぞれのカテゴリーの独立請求項の前提部分に記載されているとおりである。
従って、本発明は、新規な複合ポリマー膜そのものに関し、特にそれに加え、複合ポリマー膜の製造方法、及び、浸透気化法又は蒸気浸透法の手段に従って、単純なアルコールと有機流体との混合物から単純なアルコールを分離するための複合ポリマー膜の使用に関する。さらには、これらの膜はまた、前記の方法に従って、水及び単純なアルコールと有機流体との混合物から水及び単純なアルコールを同時に分離するために用いることができる。
例えば、メタノール、エタノール及びプロパノールのような単純なアルコールは、液体炭化水素、エーテル、ケトン、アセテート、エステル及びアミンのような有機流体と、非常に容易に混和することが知られている。加えて、これらの混合物は、頻繁に共沸を起こすため、かなり労力をかけるか及び/又はコストをかけることによってのみ蒸留によって分離できることが、知られている。共沸性の混合物において、液体の相は、残りの気体相と同じ組成を有している。そのことから、さらなる蒸留分離は、共沸添加剤なしには可能ではない。
この場合、また、共沸性の組成物に対して浸透気化法又は蒸気浸透法を行うことによっていくつかの成分が分離されうることが、当業者に知られている。
EP0096339、EP0442557及びUS−A−4,802,988並びにUS4,892,661において、例えば、浸透気化法によって水と有機流体との混合物から水を分離するのに好適な膜が記載されている。液体混合物が、ポリマー膜の一方の側と接触する一方、他方が側では減圧が適用されるか又は不活性ガスの流れを通過させることが、知らされている。液体混合物の一つ又は複数の成分は、ポリマー膜を浸透(透過)することができる。浸透するのがより容易でない成分は液体の相にとどまり、その成分の量が増大する。膜の分離層は、実際のところしばしば、限外ろ過膜として適当な材料の多孔性支持層に適用される架橋ポリビニルアルコール(PVA)から構成される。所望の熱的安定性及び化学的抵抗性を有するため、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリスルホン(PSU)、及び加水分解又はケン化されたセルロースアセテートの多孔性支持層が、好ましい。多孔性支持層は、通常、担体層としてのフリース(fleece)又は織布に適用される。
ジメチルカーボネート(DMC)及びメチル−t−ブチルエーテル(MTBE)との混合物からのメタノールの分離は、US4,877,829に記載されている。そこで用いられている膜は、PVA又はパーフルオロ酸イオン交換剤(その酸基が4級アンモニウム塩によって中和されている)から形成された分離層を有する。
DE4234521には、プラズマ重合によって製造され、例えばMTBE及びDMCとの混合物からメタノールを分離するのに適した分離層を有する膜が、記載されている。
US4,960,519には、メタノールと酸素含有化合物との混合物からメタノールを分離するための方法が記載されている。この酸素含有化合物には、有機エーテル、アルデヒド、ケトン及びエステルが包含される。その膜は、PVA及びPVAポリアクリル酸の混合物から形成されている非多孔性の分離層で構成されている。この分離層は、PANの支持層に適用される。
EP0674940には、浸透気化法又は蒸気浸透法の方法に従って、単純なアルコール、特にエタノールと他の有機流体との混合物から単純なアルコールを分離するための膜の使用が記載されている。この膜の分離層は、ホモポリマー、コポリマー又はターポリマーのフィルムで構成されている。ポリN,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート(ポリDMAEMA)が、ホモポリマーとして使用される。DMAEMA及びN−ビニルピロリドン(NVP)のコポリマー、又は、DMAEMA及びN−ビニルカプロラクタム(NVCL)のコポリマーが、コポリマーとして使用される。DMAEMA、NVP及びNVCLのターポリマーが、ターポリマーとして使用される。DMAEMAのアミン基の窒素原子が4級アンモニウムとして存在するようなポリマーが、特に好ましい。好ましい4級剤は、ジメチルサルフェート及びジエチルサルフェート、並びにモノクロロメタン及びモノクロロエタン、モノアイオダイド(iodide)メタン及びモノブロモメタン、モノアイオダイドエタン及びモノブロモエタンである。分離層を形成するために、ホモポリマー、コポリマー又はターポリマーは、水、エタノール又はそれらの混合物に溶解され、多孔性の支持層に適用される。溶媒の気化は、50℃〜100℃で行われ、続いて、フィルムは、熱処理により、特に好ましくは120℃〜160℃の温度で架橋される。既述のポリマー膜は、熱処理によって水及びエタノールに不溶性になる。
しかしながら、有機混合物から低級のアルコール(軽量のアルコール:light alcohols)を分離するための、従来技術から知られている膜の技術的な使用は、とりわけ、高められた温度にて水の存在下、非常に制限される。そのような条件で、膜は、エーテル、ケトン及び多価アルコールのような複数の有機溶媒中で部分的にかなり大きく膨らむので、その膜は破壊されることがある。固体のイオンを有する膜は、それが水又は塩と接触するとき、挙動が変化する。
従って、従来技術から把握される不都合を回避するように、有機混合物から単純なアルコールを分離するための膜を提供すること、並びに、そのような膜の使用及び製造方法を提供することが、本発明の目的である。しかしそれだけではなく、とりわけ膜はまた、水の存在下及びより高められた温度で信頼性をもって使用できるようにされるべきであり、かつ、従来技術と反対であるように、エーテル、ケトン及び多価アルコールのような有機溶媒中で破壊されうる程度にかなり大きく膨らんではいけない。これに関して、膜は同時に、より大きな水の濃度及びより高められた温度でも良好な選択性、流量及び安定性を示すべきであり、さらには、水の不存在下で高い選択性及び同時に高い流量を示すべきである。
装置及び技術的方法のそれぞれにおいてこれらの目的を満たす発明の主題は、添付の特許請求の範囲の独立項である請求項1、5及び7の構成によって特徴付けられる。
添付の特許請求の範囲のそれぞれの従属項は、本発明の特に有利な実施形態に関する。
従って、本発明は、浸透気化法又は蒸気浸透法の手段を用いて、単純なアルコール及び水と他の有機流体との混合物から単純なアルコール及び水を分離するための、ポリマー混合物を含む無孔の分離層を有する膜に関する。本発明によれば、このポリマー混合物は、以下のポリマー成分を含むポリマー成分の群から選ばれる少なくとも2つのポリマー成分から構成されている:ポリビニルアルコール、ポリN,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート(ポリDMAEMA)のような他のポリマー、DMAEMA及びN−ビニルピロリドン(NVP)のコポリマー、又は、DMAEMA及びN−ビニルカプロラクタム(NVCL)のコポリマー、DMAEMA、NVP及びNVCLのターポリマー、ビニルアセテート/エチレン/ビニルクロライドのターポリマー、ビニルクロライド/エチレン/アクリル酸エステルのターポリマー、又はビニルアセテート/ビニルクロライド/アクリル酸エステルのターポリマー。
驚くべきことに、本発明に従って製造されうる膜を、単純なアルコール又は単純なアルコール及び水を分離するために使用することで、より高められた水の濃度及びより高められた温度でさえ、良好な選択性、流量及び安定性が同時に示されることが分かった。アルコールについてのその選択性及び流量はまた、水の不存在下でも非常に高い。
これに関して、好ましい実施形態では、ポリマーの溶液が、非対称の多孔構造を有する多孔基質構造体(sub−structure)に適用されており、この多孔基質構造体が担体層上に存在する。
本発明に従う膜は、浸透気化法又は蒸気浸透法の手段により、単純なアルコール及び水と他の有機流体との混合物から、単純なアルコール及び水を分離するために使用される。
本発明に従う膜の使用について、膜に浸透するアルコールは、好ましくは、メタノール、エタノール又はプロパノールであり、膜によって保持されている物質は、具体的には、脂肪族若しくは芳香族炭化水素、エーテル、ケトン、エステル、又はより高級のアルコール、又はこの群からの成分の混合物である、
さらに、本発明は、浸透気化法又は蒸気浸透法の手段を用いて、単純なアルコール及び水と他の有機流体との混合物から単純なアルコール及び水を分離するための、ポリマー混合物を含む無孔の分離層を有する膜を製造する方法に関する。本発明によれば、このポリマー混合物は、以下のものを含むポリマー成分の群から選ばれる少なくとも2つのポリマー成分から得られる:ポリビニルアルコール、ポリN,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート(ポリDMAEMA)のような他のポリマー、DMAEMA及びN−ビニルピロリドン(NVP)のコポリマー、又は、DMAEMA及びN−ビニルカプロラクタム(NVCL)のコポリマー、DMAEMA、NVP及びNVCLのターポリマー、ビニルアセテート/エチレン/ビニルクロライドのターポリマー、ビニルクロライド/エチレン/アクリル酸エステルのターポリマー、又はビニルアセテート/ビニルクロライド/アクリル酸エステルのターポリマー。
これに関し、本発明の具体的な実施形態において、水、エタノール又はエタノール−水混合物中に、前記のホモポリマー、コポリマー又はターポリマー及びポリビニルアルコールを溶解させた溶液が、分離層を製造するために使用される。ポリマーの溶液は、好ましくは、非対称の多孔構造を有する多孔基質構造体に適用され、この多孔基質構造体が担体層に適用される。
ポリマーの溶液の適用後に溶媒を気化し、膜を熱処理にかけることができる。ある実施形態において、実施のために特に重要なことには、熱処理は、100℃と200℃の間の温度で行われ、好ましくは130℃と180℃の間の温度で行われる。これに関し、実際の実施ケースにおいて、熱処理は、1分から60分の時間にわたって行われ、好ましくは5分から30分の時間にわたって行われる。熱処理は、好ましくは、単一の段階で又は複数の段階で行われ、特に好ましくは2段階で行われる。これに関し、例えば、後に行われる段階の温度が、先に行われる段階の温度よりも高くてもよい。
以下では、実施のために特に重要な本発明によるいくつかの実施形態を、より詳細に説明する。
本発明に従って使用される膜の分離層は、少なくとも2種のポリマーから製造されるポリマーブレンドフィルムで構成されている。このポリマー群は、ホモポリマー、コポリマー、ターポリマーであってよい。ポリビニルアルコール及びポリN,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート(ポリDMAEMA)が、ホモポリマーとして使用される。DMAEMA及びN−ビニルピロリドン(NVP)のコポリマー、又は、DMAEMA及びN−ビニルカプロラクタム(NVCL)のコポリマーが、コポリマーとして使用される。DMAEMA、NVP及びNVCLのターポリマー、ビニルアセテート/エチレン/ビニルクロライドのターポリマー、ビニルクロライド/エチレン/アクリル酸エステルのターポリマー、又はビニルアセテート/ビニルクロライド/アクリル酸エステルのターポリマーが、ターポリマーとして使用される。
ポリビニルアルコールの含量は、1重量%から90重量%の間であり、好ましくは3重量%から80重量%の間であってよい。他のポリマーの含量は、10重量%から99重量%の間であり、好ましくは20重量%から97重量%の間であってよい。ポリビニルアルコールは、水性溶液として混合される。ジカルボン酸とのエステル化、好ましくは、付加的にヒドロキシル基及び/又はケト基を含むジカルボン酸とのエステル化によって、又は、酸の触媒効果の下でのエーテル化によって、又は、アルデヒド若しくはジアルデヒドを用いるアセタール化によって、又は、これらの方法の組み合わせ適用によって、架橋が行われる。
分離層を製造するために、ホモポリマー、コポリマー又はターポリマーは、水、エタノール又は水−エタノールの混合物に溶解される。その濃度は、2重量%から60重量%の間(分子量次第である)であることが好ましい。3重量%から20重量%の間の濃度が、特に好ましい。溶液は、当業者にそれ自体が公知の方法を用いて、基材に適用される。無孔の分離層は、好ましくは多孔支持層上に位置する。分離層としてのポリマー膜を複合構造体に適用することは、特に有利であることが分かった。当業者に知られているように、それは、担体層、例えば、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリフェニレンスルフィド又は他のポリマーの繊維又はフリースの担体層で構成されている。好ましくはポリアクリロニトリル、ポリスルフォン、ポリビニリデンフルオライド、ポリアミド、ポリエーテルイミド又は他のポリマーから形成された、非対称な多孔構造を有する多孔構造体が、この担体層上に位置する。
無孔の、密度が大きいポリマーフィルムであって、その厚みが濃度及び適用方法に依存するポリマーフィルムが、溶媒の適用及び気化の後に形成される。0.5μmから20μmの間の厚みを有するポリマーフィルムが好ましく、1μmから6μmの間のポリマーフィルムが特に好ましい。
溶媒の気化は、60℃〜160℃で行われる。続いて、フィルムは、熱処理により、好ましくは100℃〜200℃で、特に好ましくは130℃〜180℃で、1分から60分の間にわたって架橋される。熱処理を複数の段階で実施するのが有利であることが分かった。そこで、2段階の処理が好ましく、例えば、100℃〜140℃で1分〜6分にわたって、次いで第2段階で、150℃〜180℃で6分〜30分にわたって実施するのが好ましい。
実施例1
非対称の多孔構造を有し、ポリエステルのフリースの担体層に適用されるポリアクリロニトリル(PAN)の多孔支持層の上に、アプリケーションローラーを用いて、6%ポリマー混合物の水溶液を適用する。ポリマー混合物は、ビニルピロリドン及びジメチルアミノエチルメタクリレートのコポリマー70重量%、ポリビニルアルコール30重量%の比率のポリマー群で構成し、これをアプリケーションローラーで適用する。溶媒は、125℃にて、6分で気化される。次いでこの膜は、150℃にて、20分間熱的に処理され、第2段階で、170℃にて、10分間さらに熱的に架橋される。この完成した膜の分離層は、およそ3μmの厚みを有する。浸透気化の手段を用いて、40%メタノール及び60%テトラヒドロフランの流入混合物により試験を行う。浸透物(透過物)は、72重量%のメタノールを含み、メタノール流の量は、浸透物の側の圧力20mbarにて、8kg/mhである。浸透物は、ドライアイス及びエタノールの混合物で冷却することで凝縮する。
実施例2
ビニルピロリドン及びジメチルアミノエチルメタクリレートの4級コポリマー90重量%、並びにビニルアセテート、エチレン及びビニルクロライド(VAC/E/VC)のコポリマー10重量%から構成される5%の水性ポリマー混合物を、アプリケーションローラーを使用して、実施例1と同じ基質構造体に適用する。溶媒の気化は、130℃にて7分後に行われた。次いでこの膜は、150℃にて21分間、熱処理される。エタノール21重量%及びエチル−t−ブチルエーテル(ETBE)79重量%の流入混合物による62℃での浸透気化法の実施により、浸透物の側の圧力13mbarにて、1.35kg/mhのエタノール流で、浸透物中94重量%のエタノールが得られた。浸透物は、ドライアイス及びエタノールの混合物で冷却することで凝縮する。
実施例3
ビニルピロリドン及びジメチルアミノエチルメタクリレートのコポリマー30重量%、並びにポリビニルアルコール70重量%から構成される4.5%の水性ポリマー混合物を、アプリケーションローラーを使用して、実施例1と同じ基質構造体に適用する。溶媒の気化は、150℃にて6分後に行われる。次いでこの膜は、145℃にて24分間、架橋の後処理に供される。水6重量%、アセトン14重量%、メタノール50重量%及びケタール30重量%の流入混合物による95℃での浸透気化法の実施により、浸透物の側の圧力13mbarにて、2.1kg/mhのメタノール流及び1.1kg/mhの水流で、浸透物中33重量%の水、60重量%のメタノール、及び7%のアセトンが得られた。浸透物は、ドライアイス及びエタノールの混合物で冷却することで凝縮する。
実施例4
ビニルピロリドン及びジメチルアミノエチルメタクリレートのコポリマー60重量%、並びにポリビニルアルコール40重量%から構成される4.5%の水性ポリマー混合物を、アプリケーションローラーを使用して、実施例1と同じ基質構造体に適用する。溶媒の気化は、150℃にて6分後に行われた。次いでこの膜は、150℃にて15分間にわたって熱処理され、さらに第2段階として180℃にて10分間架橋される。メタノール30重量%及びアセトン70重量%の流入混合物による60℃での浸透気化法の実施により、浸透物の側の圧力10mbarにて、2.5kg/mhのメタノール流で、浸透物中70重量%のメタノールが得られた。浸透物は、ドライアイス及びエタノールの混合物で冷却することで凝縮する。
実施例5
ビニルピロリドン及びジメチルアミノエチルメタクリレートの4級コポリマー90重量%、ビニルアセテート、エチレン及びビニルクロライド(VAC/E/VC)のコポリマー7重量%、並びにポリビニルアルコール3重量%から構成される5%の水性ポリマー混合物を、アプリケーションローラーを使用して、実施例1と同じ基質構造体に適用する。溶媒の気化は、130℃にて7分後に行われた。次いでこの膜は、150℃にて21分間、熱処理される。エタノール21重量%及びエチル−t−ブチルエーテル(ETBE)79重量%の流入混合物による62℃での浸透気化法の実施により、浸透物の側の圧力13mbarにて、0.65kg/mhのエタノール流で、浸透物中97重量%のエタノールが得られた。浸透物は、ドライアイス及びエタノールの混合物で冷却することで凝縮する。
本発明は、本願の外延の範囲内で具体的に説明された実施形態に限定されるものではなく、全体として、更なる実施形態の形成のための自明なやり方で当業者が容易に理解する全ての組み合わせをも包含する。

Claims (15)

  1. 浸透気化法又は蒸気浸透法の手段を用いて、単純なアルコール及び水と他の有機流体との混合物から単純なアルコール及び水を分離するための、ポリマー混合物を含む無孔の分離層を有する膜であって、
    このポリマー混合物が、以下のものを含むポリマー成分の群から選ばれる少なくとも2つのポリマー成分から構成されていることを特徴とする上記膜:
    − ポリビニルアルコール;
    − ポリN,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート(ポリDMAEMA)のような他のポリマー;
    − DMAEMA及びN−ビニルピロリドン(NVP)のコポリマー、又は、DMAEMA及びN−ビニルカプロラクタム(NVCL)のコポリマー;
    − DMAEMA、NVP及びNVCLのターポリマー、ビニルアセテート/エチレン/ビニルクロライドのターポリマー、ビニルクロライド/エチレン/アクリル酸エステルのターポリマー、又はビニルアセテート/ビニルクロライド/アクリル酸エステルのターポリマー。
  2. 前記ポリマーの溶液が、非対称の多孔構造を有する多孔基質構造体に適用されており、この多孔基質構造体が担体層上に存在する、請求項1に記載の膜。
  3. ポリビニルアルコールの含量が、1重量%から90重量%の間であり、好ましくは3重量%から80重量%の間である、請求項1又は2に記載の膜。
  4. 他のポリマーの含量が、10重量%から99重量%の間であり、好ましくは20重量%から97重量%の間である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の膜。
  5. 浸透気化法又は蒸気浸透法の手段を用いて、単純なアルコール及び水と他の有機流体との混合物から単純なアルコール及び水を分離するための膜の使用であって、
    この膜は、ポリマー混合物と共に無孔の分離層を含み、
    このポリマー混合物が、以下のものを含むポリマー成分の群から選ばれる少なくとも2つのポリマー成分から構成されていることを特徴とする上記使用:
    − ポリビニルアルコール;
    − ポリN,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート(ポリDMAEMA)のような他のポリマー;
    − DMAEMA及びN−ビニルピロリドン(NVP)のコポリマー、又は、DMAEMA及びN−ビニルカプロラクタム(NVCL)のコポリマー;
    − DMAEMA、NVP及びNVCLのターポリマー、ビニルアセテート/エチレン/ビニルクロライドのターポリマー、ビニルクロライド/エチレン/アクリル酸エステルのターポリマー、又はビニルアセテート/ビニルクロライド/アクリル酸エステルのターポリマー。
  6. 膜に浸透するアルコールが、メタノール、エタノール、又はプロパノールであり、膜によって保持されている物質が、脂肪族若しくは芳香族炭化水素、エーテル、ケトン、エステル、又はより高級のアルコール、又はそれらの成分の混合物である、請求項5に記載の膜の使用。
  7. 浸透気化法又は蒸気浸透法の手段を用いて、単純なアルコール及び水と他の有機流体との混合物から単純なアルコール及び水を分離するための、ポリマー混合物を含む無孔の分離層を有する膜を製造する方法であって、
    このポリマー混合物が、以下のものを含むポリマー成分の群から選ばれる少なくとも2つのポリマー成分から構成されていることを特徴とする上記方法:
    − ポリビニルアルコール;
    − ポリN,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート(ポリDMAEMA)のような他のポリマー;
    − DMAEMA及びN−ビニルピロリドン(NVP)のコポリマー、又は、DMAEMA及びN−ビニルカプロラクタム(NVCL)のコポリマー;
    − DMAEMA、NVP及びNVCLのターポリマー、ビニルアセテート/エチレン/ビニルクロライドのターポリマー、ビニルクロライド/エチレン/アクリル酸エステルのターポリマー、又はビニルアセテート/ビニルクロライド/アクリル酸エステルのターポリマー。
  8. 水、エタノール又はエタノール−水混合物中に、前記のホモポリマー、コポリマー又はターポリマー及びポリビニルアルコールを溶解させた溶液が、分離層を製造するために使用される、請求項7に記載の方法。
  9. 前記ポリマーの溶液が、非対称の多孔構造を有する多孔基質構造体に適用され、この多孔基質構造体が担体層に適用される、請求項7又は8に記載の方法。
  10. 前記ポリマーの溶液の適用後に溶媒が気化され、膜が熱処理を受ける、請求項7〜9のいずれかに1項に記載の方法。
  11. 熱処理が、100℃と200℃の間の温度で行われ、好ましくは130℃と180℃の間の温度で行われる、請求項7〜10のいずれか1項に記載の方法。
  12. 熱処理が、1分から60分の時間にわたって行われ、好ましくは5分から30分の時間にわたって行われる、請求項7〜11のいずれか1項に記載の方法。
  13. 熱処理が、単一の段階で又は複数の段階で行われる、請求項7〜12のいずれか1項に記載の方法。
  14. 熱処理が2段階で行われる、請求項13に記載の方法。
  15. 後に行われる段階の温度が、先に行われる段階の温度よりも高い、請求項13又は14に記載の方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9880686B2 (en) 2015-01-20 2018-01-30 Samsung Display Co., Ltd. Touch screen panel, display device, and manufacturing method thereof

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103768946B (zh) * 2012-10-26 2016-02-03 中国石油化工股份有限公司 一种聚乙烯醇缩丁醛在分离乙醇/水体系膜材料中的应用
CN107735163B (zh) 2015-07-01 2021-02-23 3M创新有限公司 含pvp和/或pvl的复合膜以及使用方法
WO2017004496A1 (en) 2015-07-01 2017-01-05 3M Innovative Properties Company Polymeric ionomer separation membranes and methods of use
CN107847867B (zh) 2015-07-01 2021-06-25 3M创新有限公司 具有改善的性能和/或耐久性的复合膜及其使用方法
CN113409987B (zh) * 2021-08-19 2021-11-16 西安宏星电子浆料科技股份有限公司 结合剂、有机载体、正面导电银浆及其制备方法和太阳能电池
CN116212656B (zh) * 2023-04-23 2024-05-10 河北工业大学 一种两亲性三元共聚物超滤膜的制备方法

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6164305A (ja) * 1984-09-07 1986-04-02 Agency Of Ind Science & Technol アルコール水溶液の濃縮方法
JPS6354903A (ja) * 1986-08-26 1988-03-09 Agency Of Ind Science & Technol パ−ベ−パレ−シヨン用分離膜
US4892661A (en) * 1988-05-05 1990-01-09 University Of Waterloo Novel membrane method
JPH026823A (ja) * 1988-03-10 1990-01-11 Texaco Dev Corp 有機液体の分離方法
US4960519A (en) * 1989-10-16 1990-10-02 Texaco Inc. Membrane process for separation of organic liquids
US4971699A (en) * 1990-01-02 1990-11-20 Texaco Inc. Separation of compositions containing water and organic oxygenates
US5004861A (en) * 1988-07-05 1991-04-02 Texaco Inc. Process for pervaporization using membrane separating means
JPH04227037A (ja) * 1990-06-14 1992-08-17 Lintec Corp 有機溶媒選択透過膜
JPH04506766A (ja) * 1989-12-01 1992-11-26 ゲーエフテー ゲゼルシャフト フュア トレンテヒニク エムベーハー パーベーパレーションの手段により有機成分を含む流体混合物から水を分離するための複合膜
JPH05184891A (ja) * 1991-09-03 1993-07-27 Daicel Chem Ind Ltd ポリアクリロニトリル共重合体選択透過膜およびその製造方法
JPH0615146A (ja) * 1992-02-18 1994-01-25 Agency Of Ind Science & Technol アルコール水溶液の膜濃縮法
JPH06277471A (ja) * 1992-10-13 1994-10-04 Deutsche Carbone Ag 合成プラズマ膜の製造方法
JPH07265675A (ja) * 1994-03-28 1995-10-17 Deutsche Carbone Ag 膜及びその製造方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3220570A1 (de) 1982-06-01 1983-12-01 GFT Ingenieurbüro für Industrieanlagenbau, 6650 Homburg Mehrschichtige membran und ihre verwendung zur trennung von fluessigkeitsgemischen nach dem pervaporationsverfahren
US4802988A (en) 1987-09-17 1989-02-07 Texaco Inc. Dehydration of glycols
US4877529A (en) * 1988-03-10 1989-10-31 Texaco Inc. Separation of organic liquids
US5152898A (en) 1989-10-23 1992-10-06 Texaco Inc. Separation of organic oxygenates
DE4004153C1 (en) 1990-02-10 1991-08-08 Metallgesellschaft Ag, 6000 Frankfurt, De Multilayered membrane with high sepn. performance - comprises carrier layer of polyamide, polyvinylidene-di:fluoride polyester or glass fibres porous supply and PVA sepn. layer
FR2717798B1 (fr) * 1994-03-28 1996-05-10 Inst Francais Du Petrole Procédé de purification de l'éthyl tertio butyl éther combinant un procédé à membrane et une distillation.

Patent Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6164305A (ja) * 1984-09-07 1986-04-02 Agency Of Ind Science & Technol アルコール水溶液の濃縮方法
JPS6354903A (ja) * 1986-08-26 1988-03-09 Agency Of Ind Science & Technol パ−ベ−パレ−シヨン用分離膜
JPH026823A (ja) * 1988-03-10 1990-01-11 Texaco Dev Corp 有機液体の分離方法
US4892661A (en) * 1988-05-05 1990-01-09 University Of Waterloo Novel membrane method
US5004861A (en) * 1988-07-05 1991-04-02 Texaco Inc. Process for pervaporization using membrane separating means
US4960519A (en) * 1989-10-16 1990-10-02 Texaco Inc. Membrane process for separation of organic liquids
JPH03137919A (ja) * 1989-10-16 1991-06-12 Texaco Dev Corp 有機液体を分離するための膜方法
JPH04506766A (ja) * 1989-12-01 1992-11-26 ゲーエフテー ゲゼルシャフト フュア トレンテヒニク エムベーハー パーベーパレーションの手段により有機成分を含む流体混合物から水を分離するための複合膜
JPH07241447A (ja) * 1990-01-02 1995-09-19 Texaco Dev Corp 酸素含有有機化合物を濃縮する膜系及び方法
US4971699A (en) * 1990-01-02 1990-11-20 Texaco Inc. Separation of compositions containing water and organic oxygenates
JPH04227037A (ja) * 1990-06-14 1992-08-17 Lintec Corp 有機溶媒選択透過膜
US5173189A (en) * 1990-06-14 1992-12-22 Lintec Corporation Membrane for separating an organic solvent from a water-organic solvent mixture
JPH05184891A (ja) * 1991-09-03 1993-07-27 Daicel Chem Ind Ltd ポリアクリロニトリル共重合体選択透過膜およびその製造方法
JPH0615146A (ja) * 1992-02-18 1994-01-25 Agency Of Ind Science & Technol アルコール水溶液の膜濃縮法
JPH06277471A (ja) * 1992-10-13 1994-10-04 Deutsche Carbone Ag 合成プラズマ膜の製造方法
JPH07265675A (ja) * 1994-03-28 1995-10-17 Deutsche Carbone Ag 膜及びその製造方法
US5700374A (en) * 1994-03-28 1997-12-23 Deutsche Carbone Ag Pervaporation membranes and use thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9880686B2 (en) 2015-01-20 2018-01-30 Samsung Display Co., Ltd. Touch screen panel, display device, and manufacturing method thereof

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