JP6275866B2 - 揮発性シロキサンを供給混合物から分離する方法 - Google Patents

揮発性シロキサンを供給混合物から分離する方法 Download PDF

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Description

本出願は、米国特許法第119条(e)に基づき、2014年3月25日出願の米国特許仮出願第61/970040号の利益を主張する。米国特許仮出願第61/970040号は、参照することにより本明細書に組み込まれる。
様々な反応が所望の材料又は副生成物として揮発性シロキサンを生成する。所望の生成物の精製は、揮発性シロキサンと他の反応生成物との混合物から揮発性シロキサンを分離する必要がある。しかし、混合物からの揮発性シロキサンの除去は、例えば、ポットストリッピング又はワイプトフィルム蒸発器の使用など、混合物の成分を劣化させる過酷な温度条件を伴うことがある。
様々な実施態様において、本発明は、揮発性シロキサンを液体混合物から除去する方法を提供する。本方法は、第一疎水性膜の第一面に、液体供給混合物を接触させる工程を含む。液体供給混合物は、ポリマー及び少なくとも1種の揮発性シロキサンを含む。本方法はまた、膜の第二面に掃引媒体を接触させる工程を含む。掃引媒体は、掃引気体、掃引液体及び真空のうち少なくとも1つを含む。第一面の供給混合物との接触及び第二面の掃引媒体との接触が、膜の第二面上に透過混合物を、及び膜の第一面上に残余混合物を作製する。透過混合物は、揮発性シロキサンが富化される。残余混合物は、揮発性シロキサンが低減される。
様々な実施態様において、本発明は、揮発性シロキサンを液体混合物から除去する方法を提供する。方法は、第一疎水性膜の第一面に、ポリマー及び少なくとも1種の揮発性シロキサンを含む液体供給混合物を接触させる工程を含む。供給混合物は、オルガノポリシロキサンエマルジョンを含まない。第一疎水性膜は、約1μm〜約300μmの膜厚を有する緻密なシリコーン膜を含む。液体供給混合物は、約−40℃〜約250℃の温度を有する。方法はまた、膜の第二面に掃引気体、掃引液体及び真空のうち少なくとも1つを含む掃引媒体を接触させて、膜の第二面上に透過混合物を、膜の第一面上に残余混合物を作製する工程を含む。透過混合物は揮発性シロキサンが富化され、残余混合物は液体供給混合物と比べて約40重量%〜約99重量%揮発性シロキサンが低減される。
様々な実施態様において、本発明は揮発性シロキサンを液体混合物から分離するシステムを提供する。システムは、第一疎水性膜を含む。システムは、ポリマー及び少なくとも1種の揮発性シロキサンを含む液体供給混合物を含み、液体供給混合物は、第一疎水性膜の第一面と接触する。システムは、掃引気体、掃引液体及び真空のうち少なくとも1つを含む掃引媒体を含み、掃引媒体は膜の第二面と接触する。システムは、膜の第二面上に透過混合物(第一面の供給混合物との接触及び第二面の掃引媒体との接触により生成された透過混合物)を含み、透過混合物は揮発性シロキサンが富化される。システムは、膜の第一面上に残余混合物(第一面の供給混合物との接触及び第二面の掃引媒体との接触により形成された残余混合物)を含み、残余混合物は揮発性シロキサンが低減される。
様々な実施態様は他の分離方法にまさる利点を提供し、そのうちのいくつかは驚くべきかつ予想外のものである。掃引媒体、例えば気体、液体及び真空のうち少なくとも1つは、膜を通して分離されることが望まれる揮発性シロキサン成分の流れを向上させる。様々な実施態様において、本発明の方法は、揮発性シロキサン(環状及び直鎖状シロキサンを含む)を液体供給混合物から効率的に除去するために利用することができる。揮発性シロキサンの従来のストリッピング方法と比較して、様々な実施態様において、本方法は、モジュール温度、供給圧、透過圧、掃引液体温度及び供給混合物流量などのパラメータを制御することにより比較的穏やかな状況下で実施することができ、それ故過酷な温度を含む他の方法よりも混合物の劣化が抑えられる。いくつかの実施態様では、無孔性又は緻密な膜を使用することで、多孔性又は膜中を通過する細孔を有する微細孔性膜と比べて、掃引液体の漏れが少なくなり、膜の目詰まりをより少なくすることができ、それ故より少ないメンテナンスで足り、より高い効率性及びより高い分離度を含む優れた分離性能を有する、目詰まり及び漏れ耐性の膜システムを提供する。様々な実施態様において、膜プロセスの小さい専有面積及びモジュール性は、例えばポットストリッピング、回転蒸発器などのバッチ運転、及びより多くの部品の移動を必要とするワイプトフィルム蒸発器などの連続又は半連続運転に比べて、より大きな体積効率又は信頼性をもたらす。いくつかの実施態様では、緻密な無支持膜を使用することで、多孔質支持体中細孔の不存在が、目詰まりをより少なくし、支持体の孔に吸着物の凝縮からの物質移動抵抗をより小さくすることに役立つ。様々な実施態様において、本発明の方法は、他のプロセスよりも穏やかなプロセス条件下かつより効率的に、例えば、省エネ、時間短縮又は低コストで、混合物から揮発性シロキサンを除去することができる。
図面は通常、限定ではなく、一例として、本文書で検討された様々な実施態様を説明する。
様々な実施態様に基づくボア側ストリッピングの中空繊維モジュールの図である。 様々な実施態様に基づくシェル側ストリッピングにセットアップされたモジュールの概要の図である。 様々な実施態様に基づく掃引流体でのボア側ストリッピングモジュールの概要の図である。
これより、開示される主題の特定の実施態様について詳細に参照を行い、それらの例が添付図面に部分的に示されている。開示される主題は、掲げられた請求項と共に説明されるが、例示される主題が請求項を開示される主題に限定するものではないことを理解されたい。
範囲形式で表される値は、範囲の限界として明示的に記述される数値を含むだけでなく、それぞれの数値及びサブ範囲が明示的に記述されているかのように、その範囲内に包含される全ての個々の数値又はサブ範囲も含め柔軟な形で解釈されるべきである。例えば、「約0.1%〜約5%」又は「約0.1%〜5%」の範囲は、約0.1%〜約5%を含むだけでなく、示される範囲内の個々の値(例;1%、2%、3%及び4%)及び部分的範囲(例;0.1%〜0.5%、1.1%〜2.2%、3.3%〜4.4%)も含むものと解釈されるべきである。記述「約X〜Y」は、別段の表示がない限り、「約X〜約Y」と同じ意味を有する。同様に、記述「約X、Y、又は約Z」は、別段の表示がない限り、「約X、約Y、又は約Z」と同じ意味を有する。
本明細書では、用語「a」、「an」、又は「the」は、文脈から明らかにそうでないことが示されない限り、1つ又はそれより多く含むとして使用される。用語「又は(or)」は、別段の表示がない限り、非排他的な「or」を指すために使用される。「A及びBのうち少なくとも1つ」という記述は、「A、B、又はA及びB」と同じ意味を有する。更に、本明細書で使用される語法又は用語は、特に定義しない限り、単に説明を目的とし、限定することを目的とするものではないことを理解すべきである。項目の見出しのいずれの使用も、文書の読解を助けることを意図するものであって、限定するものであると解釈されるべきではなく、項目の見出しに関連する情報は、その特定の項目内に記載されていても項目外に記載されていてもよい。更に、本文書で参照される全ての刊行物、特許、及び特許文書は、参照により個々に組み込まれるかのように、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。本文書と参照により組み込まれる文書との間で用法に矛盾がある場合、組み込まれる文書における用法は、本文書の用法を補足するものであるとみなすべきであり、相容れない矛盾については、本文書における用法が統制する。
本明細書に記載の製造方法において、複数の工程は、本発明の原理から逸脱することなく、時間的又は操作順序が明白に説明されている場合は除き、任意の順番で実行することができる。更に、特定の複数の工程は、明確な請求項の用語がこれらが別々に実行されると説明されていない限り、同時に実行することができる。例えば、Xを行うという請求工程とYを行うという請求工程は、単一の操作内で同時に行うことができ、結果生じるプロセスは、請求プロセスの文字どおりの範囲内に入ることになる。
本明細書に記載された化合物内の選択された置換基は、再帰的程度で存在する。この文脈において、「再帰的置換基」とは、置換基が、それ自体の別の例を、又は他の置換基でそれ自体が最初の置換基を列挙する他の置換基の別の例を、列挙できることを意味する。再帰的置換基は、開示された主題の意図される様態である。そのような置換基の再帰的性質のために、理論的には、任意の所与の請求項に多数が存在できる。有機化学分野の当業者は、そのような置換基の総数が意図される化合物の所望の特性によって合理的に限定されることを理解している。そのような特性としては、限定ではない例として、分子量、溶解度等の物理的特性、及び合成の容易さ等の実用的特性が挙げられる。再帰的置換基は、それ自体を任意の好適な回数、例えば、約1回、約2回、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、30、50、100、200、300、400、500、750、1000、1500、2000、3000、4000、5000、10,000、15,000、20,000、30,000、50,000、100,000、200,000、500,000、750,000、又は約1,000,000回以上、反復することができる。
本明細書で使用される用語「約」は、値又は範囲の変動の程度、例えば、記載される値又は記載される範囲の限度の10%以内、5%以内又は1%以内を許容することができる。
本明細書で使用される用語「実質的に」は、少なくとも約50%、60%、70%、80%、90%、95%、96%、97%、98%、99%、99.5%、99.9%、99.99%又は少なくとも約99.999%又はそれ以上といったような大半又はほとんどを指す。
本明細書で使用される用語「有機基」は、任意の炭素含有官能基を指すが、これに限定されない。例えば、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、オキソ(カルボニル)基、カルボン酸、カルボン酸塩、及びカルボン酸エステルを含むカルボキシル基のような酸素含有基;アルキル及びアリールスルフィド基のような硫黄含有基;並びにその他のヘテロ原子含有基。有機基の限定されない例として、OR、OOR、OC(O)N(R)、CN、CF、OCF、R、C(O)、メチレンジオキシ、エチレンジオキシ、N(R)、SR、SOR、SOR、SON(R)、SOR、C(O)R、C(O)C(O)R、C(O)CHC(O)R、C(S)R、C(O)OR、OC(O)R、C(O)N(R)、OC(O)N(R)、C(S)N(R)、(CH0〜2N(R)C(O)R、(CH0〜2N(R)N(R)、N(R)N(R)C(O)R、N(R)N(R)C(O)OR、N(R)N(R)CON(R)、N(R)SOR、N(R)SON(R)、N(R)C(O)OR、N(R)C(O)R、N(R)C(S)R、N(R)C(O)N(R)、N(R)C(S)N(R)、N(COR)COR、N(OR)R、C(=NH)N(R)、C(O)N(OR)R又はC(=NOR)R(式中、Rは水素原子(他の炭素原子を含む例において)又は炭素系部分であり得、炭素系部分はそれ自体更に置換されていてもよい)が挙げられる。
本明細書で使用される用語「置換される」は、本明細書で定義される有機基、又は分子(それら中に含有される1個以上の水素原子が1個以上の非水素原子によって置き換えられている)を指す。本明細書で使用される用語「官能基」又は「置換基」は、分子又は有機基上で置換可能であるか又は置換されている基を指す。置換基又は官能基の例としては、以下に限定されないが、ハロゲン(例;F、Cl、Br、及びI);ヒドロキシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、オキソ(カルボニル)基、カルボン酸、カルボン酸塩及びカルボン酸エステルを含むカルボキシル基等の基中の酸素原子;チオール基、アルキル及びアリールスルフィド基、スルホキシド基、スルホン基、スルホニル基、並びにスルホンアミド基等の基中の硫黄原子;アミン、ヒドロキシルアミン、ニトリル、ニトロ基、N−オキシド、ヒドラジド、アジド、及びエナミン等の基中の窒素原子;並びにその他の様々な基中の他のヘテロ原子が挙げられる。置換された炭素(又は他の)原子に結合できる置換基Jの限定されない例として、F、Cl、Br、I、OR、OC(O)N(R)、CN、NO、NO2、ONO、アジド、CF、OCF、R、O(オキソ)、S(チオノ)、C(O)、S(O)、メチレンジオキシ、エチレンジオキシ、N(R)、SR、SOR、SOR、SON(R)、SOR、C(O)R、C(O)C(O)R、C(O)CHC(O)R、C(S)R、C(O)OR、OC(O)R、C(O)N(R)、OC(O)N(R)、C(S)N(R)、(CH0〜2N(R)C(O)R、(CH0〜2N(R)N(R)、N(R)N(R)C(O)R、N(R)N(R)C(O)OR、N(R)N(R)CON(R)、N(R)SOR、N(R)SON(R)、N(R)C(O)OR、N(R)C(O)R、N(R)C(S)R、N(R)C(O)N(R)、N(R)C(S)N(R)、N(COR)COR、N(OR)R、C(=NH)N(R)、C(O)N(OR)R、又はC(=NOR)R(式中、Rは水素又は炭素系部分であり得、炭素系部分はそれ自体更なる置換されていてもよい。例えば、Rは水素、アルキル、アシル、シクロアルキル、アリール、アラルキル、ヘテロシクリル、へトロアリール、又はヘテロアリールアルキルであり得、ここで任意のアルキル、アシル、シクロアルキル、アリール、アラルキル、ヘテロシクリル、ヘテロアリール若しくはヘテロアリールアルキル、又はRは独立してJでモノ−又は多置換されてもよい。又は1個の窒素原子若しくは隣接する窒素原子に結合する2個のR基は、1個の窒素原子又は複数の窒素原子と共にヘテロシクリルを形成することができ、それはJでモノ置換若しくは独立して多置換されていてよい)が挙げられる。
本明細書で使用される用語「アルキル」は、1〜40個の炭素原子、1〜約20個の炭素原子、1〜12個の炭素、又はいくつかの実施態様では1〜8個の炭素原子を有する直鎖及び分枝状アルキル基、並びにシクロアルキル基を指す。直鎖アルキル基の例としては、メチル、エチル、n−プロピル、n−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、及びn−オクチル基等の1〜8個の炭素原子を有するものが挙げられる。分枝状アルキル基の例としては、以下に限定されないが、イソプロピル、イソブチル、sec−ブチル、t−ブチル、ネオペンチル、イソペンチル、及び2,2−ジメチルプロピル基が挙げられる。本明細書で使用される用語「アルキル」は、n−アルキル、イソアルキル、及びアンテイソアルキル(anteisoalkyl)基、並びにアルキルのその他の分枝鎖形態を包含する。代表的な置換アルキル基は、本明細書に列挙される基のいずれか、例えばアミノ、ヒドロキシ、シアノ、カルボキシ、ニトロ、チオ、アルコキシ、及びハロゲン基で1回又は複数回置換されていてもよい。
本明細書で使用される用語「アルケニル」は、2個の炭素原子間に少なくとも1個の二重結合が存在することを除いて、本明細書に定義する直鎖及び分枝鎖並びに環状のアルキル基を指す。したがって、アルケニル基は2〜40個の炭素原子、又は2〜約20個の炭素原子、又は2〜12個の炭素、又はいくつかの実施態様では2〜8個の炭素原子を有する。例として、以下に限定されないが、ビニル、−CH=CH(CH)、−CH=C(CH、−C(CH)=CH、−C(CH)=CH(CH)、−C(CHCH)=CH、シクロへセニル、シクロペンテニル、シクロヘキサジエニル、ブタジエニル、ペンタジエニル、及びヘキサジエニルなどが挙げられる。
本明細書で使用される用語「樹脂」とは、少なくとも1つのシロキサンモノマーがSi−O−Si結合を介して、3つ又は4つの他のシロキサンモノマーと結合されているものを含む任意の粘度のポリシロキサン材料を指す。1つの例では、ポリシロキサン材料は、本明細書に定義するT基又はQ基を含む。
本明細書で使用される用語「放射線」は、媒体又は空間を移動するエネルギー粒子を指す。放射線の例は、可視光線、赤外光、マイクロ波、電波、低周波、超低周波、熱放射(熱)、及び黒体放射である。
本明細書で使用される用語「硬化」は、あらゆる形態の放射線に曝露し、加熱し、又は固化若しくは粘度の増加をもたらす物理若しくは化学反応を起こさせることを指す。
膜に関して、本明細書で使用される用語「緻密な」は、液体物質が気相への相転移することなく膜を通過できないことを指す。緻密な膜は実質的に無孔性であり得る。
本明細書で使用される用語「細孔」は、固体物体における任意のサイズ又は形状の陥凹、スリット、又は穴を指す。細孔は物体中を通って抜けてもよい。細孔は、他の細孔と交差してもよい。
膜に関して、本明細書で使用される用語「無孔性」は、別段の標示がない限り、膜が実質的に、一方の主面から他方の主面まで膜の厚さをずっと通る通路を形成する細孔を有しないことを指す。
本明細書で使用される用語「自立」又は「無支持」は、膜の2つの主面のそれぞれにおける表面積の大部分が基材(基材が多孔質であろうとなかろうと)と接触していない膜を指す。いくつかの実施態様では、「自立」又は「無支持」膜は、両主面において100%支持されていなくてもよい。「自立」又は「無支持」である膜は、膜のいずれの主面若しくは両主面の端又は表面積の小さい方の部分(例;約50%未満)で支持されてもよい。
本明細書で使用される用語「有支持」は、2つの主面のうち少なくとも1つにおける表面積の大部分が基材(基材が多孔質であろうとなかろうと)と接触している膜を指す。いくつかの実施態様では、「有支持」膜は、少なくとも1つの面において100%支持されていてもよい。「有支持」膜は、膜のいずれかの主面又は両面の表面積の大部分(例;約50%を超える)で任意に適した場所で支持されてもよい。
本明細書で使用される用語「富化する」は、例えば液体、気体又は溶質等の量又は濃度が増加することを指す。例えば、気体Aと気体Bとの混合物は、例えば、膜を通して気体Aを選択的に透過させて、その混合物に気体Aを加えることによって、又は、例えば、膜を通して気体Bを選択的に透過させて、その混合物から気体Bを取り除くことによって、気体Aの濃度又は量が増加した場合、気体Aが富化され得る。第一気体成分が膜を横切って他方面側の流体中へ移動するならば、流体は第一気体成分が富化され、流体と膜を通過した気体との組み合わせは透過物(permeate)と呼ぶことができる。
本明細書で使用される用語「低減する」は、例えば液体、気体又は溶質等の量又は濃度が減少することを指す。例えば、気体Aと気体Bとの混合物は、例えば、膜を通して気体Bを選択的透過させて、その混合物から気体Bを除去することによって、あるいは、例えば、膜を通して気体Aを選択的透過させて、その混合物に気体Aを加えることによって、気体Bの濃度又は量が減少した場合、気体Bが低減され得る。
本明細書で使用される用語「選択率」又は「理想選択率」は、同じ温度(別段の表示がない限り室温と想定)で測定したときの、より遅い透過気体に対する速い透過気体の透過率の比を指す。
本明細書で使用される用語「透過率」は膜を通る物質Xの透過係数(P)を指し、ここでqmx=P*A*Δp*(1/δ)(式中、qmxは膜を通る物質Xの容積測定の流量であり、Aは物質Xが流れ通る膜の1つの主面の表面積であり、Δpは膜を挟む物質Xの分圧差であり、δは膜の厚さである)である。Pはまた、V・δ/(A・t・Δp)(式中、Pは膜での気体Xの透過率であり、Vは膜を通して透過する気体Xの容量であり、δは膜の厚さであり、Aは膜の面積であり、tは時間であり、Δpは残余側と透過側の圧力差である)と表現することもできる。
本明細書で使用される用語「Barrer」又は「Barrers」は、透過率の単位を指す、ここで1Barrer=10−11(cm気体)・cm・cm−2・s−1mmHg−1、又は10−10(cm気体)・cm・cm−2・s−1・cm・Hg−1、(式中、「cm気体」は、標準温度と圧力で1立方センチメートルに占める気体の量を表す)である。
膜に関して、本明細書で使用される用語「全表面積」は、供給混合物に暴露される面の全表面積を指す。
本明細書で使用される用語「空気」は、一般に地上で大気から取り込んだ気体の天然組成とほぼ同じ組成の気体混合物を指す。いくつかの例では、空気は周辺環境から取り込まれる。空気は、およそ78%の窒素、21%の酸素、1%のアルゴン及び0.04%の二酸化炭素も少量の他の気体も含む組成物である。
本明細書で使用される用語「室温」は、周囲温度を指し、これは、例えば、約15℃〜約28℃であってもよい。
本明細書で使用される用語「気体」には、気相の物質が挙げられる。
本明細書で使用される用語「吸収」又は「吸収する」は、吸収成分を溶かし又は運搬することを指す。例を挙げると、流体は、溶かした気体の少なくとも1種として、及び流体中の気体輸送を可能にするような任意に適するサイズの泡として気体を吸収することができる。吸収プロセスは、例えば化学的相互作用(例;化学吸着)、物理的相互作用(例;物理吸着)、バルク相互作用、表面相互作用(例;吸着)又はそれらの組み合わせ等の任意に適するメカニズムを挙げることができる。
本明細書で使用される用語「脱離」又は「脱離する」は、吸収された成分を放出することを指す。
揮発性シロキサンを液体混合物から分離する方法。
様々な実施態様が、揮発性シロキサンを液体混合物から分離する方法を提供する。本方法は、第一疎水性膜の第一面に、ポリマーと少なくとも1種の揮発性シロキサンとを含む液体供給混合物を接触させる工程を含むことができる。本方法は更に、膜の第二面に掃引気体、掃引液体及び真空のうち少なくとも1つを含む掃引媒体を接触させる工程を含むことができる。供給混合物の膜の第一面との接触及び掃引媒体の膜の第二面との接触が、膜の第二面上に透過混合物、膜の第一面上に残余混合物を生産することができる、ここで透過混合物は揮発性シロキサンが富化され、残余混合物は揮発性シロキサンが低減される。
様々な実施態様において、本方法は、揮発性シロキサンを除去するためのポットストリッピング及びワイプトフィルム蒸発器などの周知の方法と比較してエネルギーのより効率的な、簡便かつ穏やかな方法を提供する。一実施態様では、膜は緻密なシリコーン中空繊維膜であり、供給流体はオルガノポリシロキサンポリマーと揮発性直鎖状又はシクロシロキサンとの混合物である。いくつかの実施態様では、本方法は、バルクストリッピング操作に比べてより低温又は低真空レベルで効率的に揮発性成分を減少させる方法を提供する。いつくかの実施態様では、シリコーン流体などの掃引媒体は、中空繊維膜モジュールのシェル側又はボア側を掃引して別の液体から揮発性シロキサンを除去するために使用できる。その後、掃引液体は、第二モジュール又は脱離モジュールを使用して再利用のために再生することができる。いくつかの実施態様では、揮発性成分を、その後任意に真空ポンプを用いずに、吸収間の温度より高い温度を使用して、シリコーン掃引流体から脱離することができる。吸収及び脱離を含むいくつかの実施態様では、吸収はより低い温度の掃引流体及びより低い圧の掃引流体のうち少なくとも1つで行うことができ、一方脱離の間はより高い温度の掃引流体及びより高い圧の掃引流体が使用される。いくつかの実施態様では、掃引流体は、脱離せずに再吸収のため再循環される(例;複数パス)。いくつかの実施態様では、吸収された揮発性シロキサンを含む掃引流体は、再生されないが、別のプロセスに送られるか、又は後の使用のために保管される。いつくかの実施態様では、本方法は、開環平衡生成物をストリップするために、又は様々な廃水流からシクロシロキサンを回収するために使用することができる。
本方法は、液体供給混合物から1種の又はそれより多い揮発性シロキサンを分離することができる。除去は供給混合物中の揮発性シロキサンの濃度を下げることを含み、又は除去は実質上全ての揮発性シロキサンを供給混合物から除去することを含むことができる。いくつかの実施態様では、実質上1種の揮発性シロキサン全てが除去されるが、別の揮発性シロキサンの一部しか除去されない。いくつかの実施態様では、1種の揮発性シロキサンの濃度は最初の量を減少させることができるが、別の揮発性シロキサンの濃度は最初の量と同じ又は異なる第二の量だけ減少させることができる。本方法は、供給混合物から 1種以上の揮発性シロキサンを任意の適する量除去することができる。いくつかの例では、残余混合物は、液体供給混合物と比べて約1重量%〜約99.9重量%、約40重量%〜約99重量%、約70重量%〜約95重量%、又は約1重量%以下、2重量%、3、4、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、99.5重量%、又は約99.9重量%以上の、1種以上の揮発性シロキサンが低減される。
本発明は、膜を掃引媒体と併用して使用する方法を提供する。掃引媒体は、膜の透過面に接触させられ、膜を通って透過面へ透過する1種以上の揮発性シロキサンの一部又は実質的に全ての除去に役立つことができ、このように膜を横切る第一成分の物質移動の強力な推進力を維持することに役立つ。膜の片面側の液体供給混合物及びもう片面側の掃引媒体は、互いに任意に適した流れ配置でもよい。供給混合物及び掃引媒体の動きは互いに、膜に直接隣接した揮発性シロキサンの濃度を低下させ、膜を横切る揮発性シロキサンの移動率を高めることができる。供給混合物及び掃引媒体が互いに動かすことによって、所与の時間にわたって膜に接触する供給混合物及び掃引媒体の量は増加又は最大にすることができ、それにより膜を横切る揮発性シロキサンの移動を増加又は最適化することで膜の分離性能を高めることができる。いくつかの例では、供給混合物及び掃引媒体は同方向に流れる。他の例においては、供給混合物及び掃引媒体は対向流又は逆流のうち少なくとも1つで流れる。流れ配置には複数の流れパターンを挙げることができ、例えば、供給混合物及び掃引媒体の約10、20、30、40、50、60、70、80、又は90%は逆流であるが、供給混合物及び掃引媒体の残りの約90、80、70、60、50、40、30、20、又は10%は対向流、相似流方向(例;並流)、又は互いに半径流方向(例;掃引流が半径方向に沿いながらボア側流の長さ方向に沿う)を有するとすることができる。流れパターンの任意の適する組み合わせは、本発明の実施態様に包含されている。膜の一方側の供給混合物の流量、及び他方側の掃引媒体の流量は、膜システムで供給混合物対掃引媒体の任意の適する流量比を与えるため独立して変動させることができる。所与の膜システム、配置及び操作条件について所望の分離を達成するために、供給混合物対掃引媒体の流量比の最適範囲が存在し得る。供給混合物から揮発性シロキサンの除去を補助するために掃引液体が使用されている場合、供給混合物対掃引液体の流量比は、揮発性シロキサンが供給混合物から掃引媒体へ除去されるプロセスの最適比とは異なることがある。
供給混合物は、任意の適する方法において膜(例;1つ以上の膜)に接触させることができる。いくつかの実施態様では、供給混合物は、少なくとも1種の揮発性シロキサンの透過を膜透過面に至らせるため、膜を横切って少なくとも1種の揮発性シロキサンの分圧に正勾配が存在するような圧力で膜に接触させてよい。1つの例では、供給混合物はおよそ周囲圧力で膜に接触させてもよい。別の例では、供給混合物/残余側と透過側の両方はほぼ周囲圧力で保持されるが、透過側に導入される掃引流体又は掃引気体は、揮発性シロキサンの正分圧勾配が維持されるような圧力及び流量比を有する。別の例では、供給混合物は、第一面及び第二面の間で圧力差が起こるように膜に接触させてよい。圧力差は、供給混合物(膜の第一面上)の圧力が膜の第二面での圧力よりも大きくすることもできる。1つの例では、圧力差は、周囲圧力以上にある供給混合物の圧力により生じ、そのような例では、供給混合物の圧力を、ポンプの使用など任意の適する方法で周囲圧力以上に上げることができる。別の例では、圧力差は、周囲圧力又はそれ以下である膜の第二面での圧力により生じ、そのような例では、膜の第二面での圧力を、ブロワ又は真空ポンプなど任意の適する装置を使用して周囲圧力以下に減圧することができる。他の例では、膜の第二面での周囲圧力より低いことと膜の第一面での周囲圧力より高いこととの組み合わせが、膜を横切っての圧力差に寄与する。いくつかの実施態様では、膜の第一面上で周囲圧力より高くすることは、供給混合物を膜の第一面へポンプで送り込む、及び残余混合物の膜からの出口経路を制限することにより、達成することができる。
1種以上の揮発性シロキサンを供給混合物から分離する方法は、膜の第二面に掃引媒体を接触させる工程を含む。膜の第二面の掃引媒体との接触及び膜の第一面の供給混合物との接触が、膜の第二面上に透過混合物、第一面上に残余混合物を生産する。透過混合物は、揮発性シロキサンが富化される。掃引媒体は、膜と接触された後、膜と接触される前の濃度と比べて、それらの中により高い濃度又はより多い量のうち少なくとも1つの揮発性シロキサンを有する。残余混合物は、揮発性シロキサンが低減される。供給混合物は、膜と接触された後、膜と接触される(供給混合物として)前の揮発性シロキサンの濃度又は量と比べて、より低い濃度又はより少ない量のうち少なくとも1つの揮発性シロキサンを有する。
いくつかの例では、供給混合物の温度は、掃引媒体及び膜の性質に応じて所望の分離度を得るために調整することができる。供給混合物の温度は、任意の適する温度、例えばだいたい室温〜約150℃、約−40℃〜約250℃、約30℃〜約150℃、約40℃〜約110℃、約50℃〜約90℃、又はだいたい室温、又は約−40℃以下、又は約−35℃、−30℃、−25、−20、−15、−10、−5、0、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、160、170、180、190、200、210、220、230、240℃、又は約250℃以上、である。いくつかの実施態様では、掃引媒体は、流体から1種以上の揮発性シロキサンの掃引媒体へのより速い移動を達成するために(例えば、膜を横切る1種以上の揮発性シロキサンの流れを増すため)、好適な温度及び圧力で膜の第二面に導入することができる。掃引媒体は、接触している間任意の適する温度、例えば約−60℃〜約150℃、約−30℃〜約150℃、約−20℃〜約150℃、約−10℃〜約150℃、約0℃〜約150℃、約10℃〜約150℃、約20℃〜約150℃、約10℃〜約110℃、約10℃〜約90℃、又は約−60℃以下、又は約−55℃、−50、−45、−40、−35、−30、−25、−20、−15、−10、−5、0、5、10、15、20、25、30、40、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145℃、又は約150℃以上である。
供給混合物は、膜の第一面と接触する間任意の適する圧力を有することができる。例を挙げると、供給混合物の圧力は、1kPa〜約10,000,000kPa、若しくは約50kPa〜約500kPa、又は約1kPa以下、5、10、20、40、60、80、100、120、140、160、180、200、250、300、350、400、450、500、600、700、800、900、1,000、1,200、1,400、1,600、1,800、2,000、2,500、3,000、4,000、5,000、7,500、10,000、15,000、20,000、25,000、50,000、75,000、100,000、150,000、250,000、500,000、1,000,000、5,000,000、又は約10,000,000kPa以上(0.01バール〜約100,000バール若しくは約0.5バール〜約5バール、又は約0.01バール以下、0.05、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、6、7、8、9、10、12、14、16、18、20、25、30、40、50、75、100、150、200、250、500、750、1,000、1,500、2,500、5,000、10,000、50,000、又は約100,000バール以上)であり得る。掃引媒体は、膜の第一面と接触する間任意の適する圧力である。例を挙げると、掃引媒体の圧力は、約0,001kPa〜約10,000kPa若しくは約0.1kPa〜約1,000kPa、又は約0.001kPa以下、約0.01kPa、0.1、1、10、20、40、60、80、100、120、140、160、180、200、250、300、350、400、450、500、600、700、800、900、1,000、1,200、1,400、1,600、1,800、2,000、2,500、3,000、4,000、5,000、7,500、又は約10,000kPa以上(約0.000,01バール〜約100バール若しくは約0.001バール〜約10バール、又は約0.000,01バール以下、約0.000,1バール、0.001、0.01、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、6、7、8、9、10、12、14、16、18、20、25、30、40、50、75、又は約100バール以上)であり得る。供給混合物及び掃引媒体間の圧力差は、本明細書に記載のとおり本方法が実行できるような、任意の適する圧力差とすることができる。例を挙げると、供給混合物及び掃引媒体間の圧力差は、だいたい0、約0.001kPa〜約10,000,000kPa若しくは約1kPa〜約1,000,000kPa、又は約0.001kPa以下、約0.01kPa、0.1、1、10、20、40、60、80、100、120、140、160、180、200、250、300、350、400、450、500、600、700、800、900、1,000、1,200、1,400、1,600、1,800、2,000、2,500、3,000、4,000、5,000、7,500、10,000、15,000、20,000、25,000、50,000、75,000、100,000、150,000、250,000、500,000、1,000,000、5,000,000、又は約10,000,000kPa以上(だいたい0、約0.000,01バール〜約100,000バール若しくは約0.01バール〜約10,000バール、又は約0.000,01バール以下、約0.000,1バール、0.001、0.01、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、6、7、8、9、10、12、14、16、18、20、25、30、40、50、75、100、150、200、250、500、750、1,000、1,500、2,500、5,000、10,000、50,000、又は約100,000バール以上)であり得る。
いくつかの実施態様では、膜の第二面での揮発性シロキサン成分の濃度があるレベルに到達すると、揮発性シロキサン成分の供給混合物からの分離率は低くなり得る。供給混合物及び掃引媒体の流量は、1種以上の揮発性シロキサンの分離を効率的かつ効果的に行えるよう調整することができる。例を挙げると、供給混合物の流量は、約0.001L/min〜約100,000L/min、約0.1L/min〜約100L/min、又は約0.001L/min以下、0.01L/min、0.1、1、2、4、6、8、10、15、20、25、50、75、100、150、200、250、500、750、1,000、1,500、2,500、5,000、7,500、10,000、15,000、20,000、25,000、50,000、75,000、又は約100,000L/min以上であり得る。掃引媒体の流量は、0.001L/min〜約100,000L/min、約0.1L/min〜約100L/min、又は約0.001L/min以下、0.01L/min、0.1、1、2、4、6、8、10、15、20、25、50、75、100、150、200、250、500、750、1,000、1,500、2,500、5,000、7,500、10,000、15,000、20,000、25,000、50,000、75,000、又は約100,000L/min以上であり得る。
いくつかの実施態様では、揮発性シロキサンを供給混合物から除去する方法は更に、接触することにより、透過混合物中の1種以上の揮発性シロキサンの濃度又は量のうち少なくとも1つを減らすことにより、得られた透過混合物から1種以上の揮発性シロキサンを除去する工程を含み得る。そのように、本発明は、掃引媒体を使用して少なくとも1種の揮発性シロキサンを供給混合物から除去する方法と、第二膜又は別の適する手段を使用して少なくとも1種の揮発性シロキサンを使用済掃引媒体から除去する方法との組み合わせを提供することができる。本方法は、回復した掃引媒体透過物を膜の第二面との接触に再循環し、例えば、脱離透過混合物を第一疎水性膜の第二面との接触に再循環させることにより掃引媒体の再利用を可能にすることを更に含み得る。このような再利用が、1種以上の揮発性シロキサンを供給混合物から分離する効率性を高めることができ、更に、複数のサイクル(例;約2、3、4、5、10、100、1000、又はそれ以上のサイクル)行うことができる。1種以上の揮発性シロキサンの脱離は、第二疎水性膜の第一面に透過混合物を接触させること、第二疎水性膜の第二面に掃引媒体を接触させることを含む。第二プロセスで使用される掃引媒体は、第一プロセスで使用される掃引媒体と同じ又は異なってもよい。いくつかの実施態様では、掃引媒体は再利用されない。
供給混合物及び揮発性シロキサン
液体供給混合物は、少なくとも1種の揮発性シロキサン及び少なくとも1種のポリマーを少なくとも含む任意の適する供給混合物であり得る。供給混合物は、ポリマーを生成する1つ又は複数の化学反応によって生成される組成物、ここで1種以上の揮発性シロキサンのうち少なくとも1つは所望の生成物であり、又は1種以上の揮発性シロキサンのうち少なくとも1つは副生成物である、であり得る。供給混合物は、1種のポリマー又は1種より多いポリマーを含むことができる。ポリマーは、例えばケイ素含有ポリマー、例えばポリシロキサン、例えばオルガノポリシロキサンなど、任意の適するポリマーでもよい。ポリマーは、本明細書に記載のケイ素を含むいかなるポリマーでもよい。
供給混合物は、1つ以上のオルガノポロシロキサンを含むことができる。オルガノポリシロキサンは、直鎖状、分岐状、環状、又は樹脂状構造を持つことができる。オルガノポリシロキサンは、ホモポリマー又はコポリマーでもよい。オルガノポリシロキサン化合物は、ジシロキサン、トリシロキサン、又はポリシロキサンでもよい。いくつかの実施態様では、ポリマーは、アルキル置換、アリール置換、ハロアルキル置換、ハロアリール置換又はH−置換オルガノポリシロキサン、例えばポリジメチルシロキサン、ポリメチルヒドリドシロキサン、ポリメチルビニルシロキサン、ポリメチルフェニルシロキサン、ポリジフェニルシロキサンなど、及びそれらのコポリマーである。オルガノポリシロキサンは、任意の適する有機官能基又は置換基で、又は様々な構造のシリコーン有機コポリマーなどの有機ポリマー又は有機オリゴマーで置換されていてもよい。
様々な実施態様において、オルガノポリシロキサンは以下の式の化合物を含むことができる:
SiO(R SiO)αSiR 又は
(R SiO1/2(R SiO2/2(R SiO3/2(SiO4/2
可変のαはだいたい0より大きいかつ最大で約1,000,000までの平均値を有し得る。0≦w<0.95、0≦x<1、0≦y<1、0≦z<0.95、及びw+x+y+z=1。各Rは独立して一価官能基、例えば−H、置換又は非置換(C〜C20)アルキル(例;メチル、エチル、プロピル、ペンチル、オクチル、ウンデシル、オクタデシル)、置換又は非置換(C〜C20)アリール(例;フェニル、トリル、キシリル、ベンジル、2−フェニルエチル)、置換又は非置換(C〜C20)アルケニル、ハロゲン、(C20)アルコキシ、ビニル、アリル、ヘキセニル、置換又は非置換(C〜C20)アルキニル、ハロゲン置換(C20)アルキル又は(C〜C20)アリール(例;トリフルオロプロピル)、ヒドロキシル、アルコキシ、ヘテロアリール、置換及び非置換シクロアルキル、である。各Rxはまた有機基又は式R−Q(式中、Qは有機基、例えばカルボキシ、ハロゲン、置換又は非置換アミン(第一級、第二級若しくは第三級)、ビニル、アリル、無水物、メルカプト、アクリラート、メタクリラート、アクリルアミド、オリゴエーテル、ポリエーテル、イソシアナート、エポキシ、シクロエポキシ、ヒドロキシル、ハロゲン、カルボキシラート、無水物、イソシアナート、スルフィド、天然又は生体由来の基(例;サッカリド、ペプチド、セルロース)、イオン性基(例;アンモニウム)、シアノ(C〜C20)アルキル(例;シアノエチル基、シアノプロピル)、及び−O−、−NH−、及び−S−から選択される0、1、2又は3個の基で中断又は末端化された置換又は非置換(C〜C20)ヒドロカルビルを含む)の基でもよい。可変のRは独立して、1〜12個の炭素原子の置換若しくは非置換アルキレン基又は式(RO)(式中、Rは1〜12個の炭素原子のアルキレン基などの二価有機基であり、下付きのpは1〜50の範囲の整数であり、各ROは同じでも異なってもよい)の二価のスペーサーである。いくつかの例では、Rは、メチレン、エチレン又はプロピレンである。
可変のRxにはまたそれぞれ独立して他の有機官能基、例えばグリシジル、アミン、エーテル、シアナートエステル、イソシアノ、エステル、アルコキシ、アシロキシ、カルボン酸、カルボン酸塩、スクシナート、無水物、メルカプト、スルフィド、ケトキシム、アジド、ホスホナート、ホスフィン、マスクされたイソシアノ、ヒドロキシル、及びそれらの組み合わせを挙げることができる。可変のRxにはまた、以下に限定されないが、シクロヘキシル基を含むシクロアルキル基を挙げることができる。可変のRxには、例えばプロピルオキシポリ(オキシエチレン)、プロピルオキシポリ(オキシプロピレン)、プロピルオキシ−ポリ(オキシプロピレン)−コ−ポリ(オキシエチレン)、それらのハロゲン置換バージョン、及びそれらの組み合わせ等のアルキルオキシポリ(オキシアルキレン)基を挙げることができる。可変のRxには、以下に限定されないが、3,3,3−トリフルオロプロピル、3−クロロプロピル、ジクロロフェニル及び6,6,6,5,5,4,4,3,3−ノナフルオロヘキシル基並びにそれらの組み合わせを含む、ハロゲン化炭化水素基を挙げることができる。可変のRxには、3−(N−カルバゾリル)プロピル等のカルバゾール基、4−(N,N−ジフェニルアミノ)フェニル−3−プロピル等のアリールアミノ官能基、及び3,3,3−トリフルオロプロピル、3−クロロプロピル、ジクロロフェニル及び6,6,6,5,5,4,4,3,3−ノナフルオロヘキシル等のハロゲン化炭化水素基を挙げることができる。
いくつかの例では、オルガノポリシロキサンは、ジメチルビニル末端ジメチルシロキサン、ジメチルビニル化及びトリメチル化シリカ、テトラメチルテトラビニルシクロテトラシロキサン、ジメチルビニルシロキシ−末端ポリジメチルシロキサン、トリメチルシロキシ−末端ポリジメチルシロキサン−ポリメチルビニルシロキサンコポリマー、ジメチルビニルシロキシ−末端ポリジメチルシロキサン−ポリメチルビニルシロキサンコポリマー、又はテトラメチルジビニルジシロキサンでもよい。いくつかの例では、前記リスト中ビニル基構造は、アリル、ヘキセニル、アクリル、メタクリル又は他のヒドロシリル化反応性若しくはアクリルオシキプロピル及びメタクリルオキシプロピル基などフリーラジカル重合性不飽和基で置換することができる。いくつかの例では、オルガノポリシロキサンには、主にCH=CH(CHSiO1/2単位、(CHSiO1/2単位、及びSiO4/2単位を含むオルガノポリシロキサン樹脂を挙げることができ、又はPhSi(OSiMeVi)、Si(OSiMeVi)、MeSi(OSiMeVi)、又はPhSi(OSiMeVi)でもよい。いくつかの例では、オルガノポリシロキサンには、オリゴマー状ジメチルシロキサン(D)−メチルビニルシロキサン(DVi)ジオールを挙げることができる。いくつかの実施態様では、オルガノポリシロキサンはオルガノ水素シロキサン、例えば1、1、3、3−テトラメチルジシロキサン、1、1、3、3−テトラフェニルジシロキサン、フェニルトリス(ジメチルシロキシ)シラン、1、3、5−トリメチルシクロトリシロキサン、トリメチルシロキシ−末端ポリ(メチル水素シロキサン)、トリメチルシロキシ−末端ポリ(ジメチルシロキサン/メチル水素シロキサン)、ジメチル水素シロキシ−末端ポリ(メチル水素シロキサン)、メチル水素シロキシ−末端ポリジメチルシロキサン、又はジメチル水素シロキシ−末端ポリ(ジメチルシロキサン/メチル水素シロキサン)等でもよい。
別の実施態様では、オルガノポリシロキサンは、重合体骨格を有する有機化合物をオルガノポリシロキサン化合物と共重合することにより、1コポリマーあたり平均して少なくとも1つのフリーラジカル重合可能な基があるように、生成された化合物を含む。適する有機化合物には、以下に限定されないが、ポリイソブチレン、ポリブタジエン、ポリイソプレン等の炭化水素系ポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレン及びポリエチレンポリプロピレンコポリマー、ポリスチレン、スチレンブタジエン、及びアクリロニトリルブタジエンスチレン等のポリオレフィン、ポリアクリラート、ポリエチレンオキシド及びポリプロピレンオキシド等のポリエーテル、ポリエチレンテレフタラート及びポリブチレンテレフタラート等のポリエステル、ポリアミド、ポリカーボナート、ポリイミド、ポリ尿素、ポリメタクリラート、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素化ゴム等の部分フッ素化又は全フッ素化ポリマー、末端不飽和炭化水素、オレフィン、ポリオレフィン、及びこれらの組み合わせが挙げられる。有機化合物には更に、複数の有機官能基、複数のオルガノポリシロキサン官能基、及びオルガノポリシロキサンと有機化合物の組み合わせを有するポリマーを含むコポリマーを挙げることができる。コポリマーは、ランダム、グラフト又はブロック配列中に繰返し単位を含んでもよい。
いくつかの実施態様では、供給混合物は、例えばジフェニルシラン、2−クロロエチルシラン、ビス[(p−ジメチルシリル)フェニル]エーテル、1、4−ジメチルジシリルエタン、1、3、5−トリス(ジメチルシリル)ベンゼン、1、3、5−トリメチル−1、3、5−トリシラン、ポリ(メチルシリレン)フェニレン、及びポリ(メチルシリレン)メチレン等のオルガノシランを含むことができる。
いくつかの実施態様では、供給混合物は実質的にオルガノポリシロキサンエマルジョン(例;オルガノポリシロキサンを含むエマルジョン)を含まないとすることができる。様々な実施態様において、供給混合物の30重量%未満、25、20、15、10、8、6、4、2、1、0.5、0.1、0.01、又は0.001重量%未満は、オルガノポリシロキサンを含むエマルジョンでもよい。他の実施態様では、供給混合物は、オルガノポリシロキサンを含むエマルジョンを含む。
液体供給混合物は、50容積以上が液体、又は約55容積%、60、65、70、75、80、85、90、95、96、97、98、99、99.5、99.9、若しくは約99.99容積%が液体で、残りが気相でもよい。供給混合物中、1種以上の揮発性シロキサンは独立して液相、気相若しくは蒸気相、又はこれらの組み合わせである。
揮発性シロキサンは、本明細書で記載の方法が実施できるような任意の適するシロキサン、例えば本明細書に記載されている任意の適するシロキサンであり得る。例を挙げると、揮発性シロキサンは、直鎖状シロキサン又はシクロシロキサンであり得る。シクロシロキサンは、置換又は非置換であり得、シクロシロキサンの1種以上のポリシロキサン環に約4〜20個の−Si−O−単位を有することができる。いくつかの実施態様では、シクロシロキサンは、約4、5、6、7、8、9、10、11、12、又は約13個の−Si−O−を有する単環を有する。様々な実施態様において、揮発性シロキサンは、ヘキサメチルジシロキサン、オクタメチルトリシロキサン、デカメチルテトラシロキサン、ドデカメチルペンタシロキサン、ヘキサメチルシクロシロキサン(D3)、オクタメチルテトラシクロシロキサン、(D4)、デカメチルペンタシクロシロキサン(D5)、ドデカメチルヘキサシクロシロキサン(D6)、及びそれら以上のオリゴマーの直鎖状及び環状ポリジメチルシロキサン、又はそれらの組み合わせでもよい。いくつかの例では、揮発性シロキサンは、式M−D’−M、M−Dx−D’−M、M’−D−M’、M’−D−D’−M’、Dx、Dy、D’、又はD’y(式中、Mは[O0.5Si(Me)]を表し、−D−は[OSi(Me)]であり;M’又はD’は置換M又は置換Dを示し;1つ以上の置換基は1つ以上の任意の適する置換基、例えば−H、ハロゲン(C〜C20)アルキル、(C〜C20)アリール、(C〜C20)アルケニル、ハロゲン置換(C20)アルキル若しくは(C〜C20)アリール(例;トリフルオロプロピル)、置換又は非置換アミン、アクリラート、メタクリラート、オリゴエーテル、イソシアナート、エポキシ、及び−O−、−NH−及び−S−から選択される、0、1、2若しくは3個の基で中断又は末端化された、置換又は非置換(C〜C20)ヒドロカルビルであり得;x及びyはそれぞれ独立して1〜約1,000、約1〜約500、又は約1、2、3、4、5、6、7、8、10、12、14、16、18、20、25、30、35、40、45、50、60、70、80、90、100、120、140、160、180、200、250、又は約500以上である)を有し得る。
掃引媒体
本方法は疎水性膜の第二面に掃引媒体を接触させる工程を含む。掃引媒体には、真空、周囲圧力又は周囲圧力より高い圧力を挙げることができる。掃引媒体には、気体、液体又は気体若しくは液体の組み合わせを挙げることができる。気体は、例えば周囲空気、圧縮空気、酸素、窒素、ヘリウム又はアルゴン等任意の適する気体でもよい。液体は、例えば水性液体、有機溶剤又は有機ケイ素流体等のケイ素流体など、任意の適する液体でもよい。真空は、任意の適する真空でもよく、揮発性シロキサンの蒸気圧、システムの温度、並びに供給混合物及び掃引媒体の流量のうち少なくとも1つに基づくことができる。真空ポンプには、揮発性シロキサンがポンプに入り込まないようにトラップを前に置くことがある。
いくつかの実施態様では、掃引媒体として、有機ケイ素流体が挙げられる。有機ケイ素流体は吸収剤及び吸着剤のうち少なくとも1つであり、例として有機ケイ素流体は吸着流体であり得る。有機ケイ素流体には、オルガノシロキサン及びオルガノシランのうち少なくとも1種を挙げることができる。いくつかの実施態様では、有機ケイ素流体は実質的に非揮発性で、流体を運搬するのに過剰のエネルギーを使用することなく使用温度で安定かつポンプ輸送可能な、控えめな適度の粘度、例えば1rad/sで10〜500cPを有する。掃引流体は、吸収される揮発性シロキサンと実質的に非反応性であり、任意に供給混合物の他の成分と非反応性であり得る。
有機ケイ素流体は、少なくとも1つの有機ケイ素化合物を含み、追加して任意の適する有機又は無機成分、ケイ素を含まない成分、任意の適する溶剤又は非溶剤を含む、任意に適する他の化合物を含むことができる。有機ケイ素流体は、例えば、シラン(例;オルガノシラン)、ポリシラン(例;オルガノポリシラン)、シロキサン(例;オルガノモノシロキサン若しくはオルガノポリシロキサン等のオルガノシロキサン)、又はポリシロキサン(例;オルガノポリシロキサン)で、例えば当技術分野で公知である化合物の任意の適するものであり得る。オルガノシランは、モノシラン、ジシラン、トリシラン又はポリシランでもよい。同様に、オルガノシロキサンは、ジシロキサン、トリシロキサン又はポリシロキサンでもよい。有機ケイ素化合物の構造は、直鎖状、分岐状、環状、又は樹脂状でもよい。シクロシラン及びシクロシロキサンは、3〜12個のケイ素原子、あるいは3〜10個のケイ素原子、あるいは3〜4個のケイ素原子を有することができる。
掃引媒体は、十分で効率的な分離プロセスが生じるように、適する速度でかつ十分な量で1種以上のシロキサンの吸収を可能にする特性を有する。掃引媒体から1種以上の揮発性シロキサンのその後の脱離を含む実施態様では、掃引媒体は、十分で効率的な分離プロセスが生じるように、1種以上の揮発性シロキサンを脱離させて、掃引媒体中1種以上の揮発性シロキサンの適切な低濃度へ適切な短時間での達成を可能にする特性を有する。掃引媒体の吸収かつ脱離を含む実施態様では、掃引媒体は、十分で効率的な吸収と脱離が生じるように、独立して選択されるプロセス条件(圧力、温度、濃度、流量、液体/気体比、膜面積)の下で、1種以上の揮発性シロキサンを適する時間の長さで適切にたくさんの量で吸収と脱離の両方を可能にする特性を有する。いくつかの掃引媒体、例えば有機ケイ素流体を含む液体は、吸収と脱離プロセスの効率的組み合わせを可能にする特性の良いバランスを有することがある一方、他は吸収又は脱離プロセスのいずれかに、よりよく適することがある。様々な実施態様において、掃引媒体は、揮発性シロキサンを液体供給混合物から分離する別方法で使用されるものよりも、吸収、脱離又は吸収/脱離ループに有利によく適合し、他の方法よりエネルギー効率又はコスト効率の良い方法を提供できる。掃引媒体の使用により、ある特性がより有益となり得ると理解されたい。例えば、掃引媒体が再利用されない吸収プロセスでは、掃引媒体の吸収特性が圧倒的に有益である。別の例で、掃引媒体が再利用されない吸収・脱離の組み合わせプロセスでは、いつくかの例では掃引媒体の脱離特性が圧倒的に有益である。しかし、掃引媒体が再利用されるプロセスでは、有益な吸収特性と有益な脱離特性との効果的な組み合わせが望ましい。
様々な実施態様において、有機ケイ素流体は、置換又は非置換(C〜C20)アルキル(メチル、エチル、プロピル、ブチル)、置換又は非置換(C〜C20)アリール(フェニル)、置換又は非置換(C〜C20)アルキニル、ハロゲン置換(C1〜20)アルキル(例;トリフルオロメチル、トリフルオロプロピル、ノナフルオロヘキシル)又は(C〜C20)アリール(例;ペンタフルオロフェニル)、オリゴエーテル、ポリエーテル(例;ポリ(オキシ(C2〜5)アルキレン)、及び−O−、−NH−、−S−から選択される、0、1、2若しくは3個の基で中断又は末端化された、置換又は非置換(C〜C20)ヒドロカルビルから選ばれるケイ素結合置換基を少なくとも1個有し、任意に脂肪族不飽和を含まない、有機ケイ素(例;オルガノポリシロキサン、オルガノシロキサン又はオルガノシラン)を挙げることができる。いくつかの実施態様では、1個以上のケイ素結合置換基は非末端ケイ素原子に結合する。吸収剤有機ケイ素流体は、第一成分の少なくともいくつか、例えば約0.1重量%以下、又は約1重量%、2、3、4、5、10、20、30、40、50、60、70、80、90、95、96、97、98、99又は約99.9重量%以上を、例えば約1〜99.9999重量%、1〜40重量%、1〜20重量%、1〜10重量%、40〜99.999重量%、又は約50〜99.99重量%を、吸収できるように、十分な官能性を有することができる。有機ケイ素化合物は、非アルキル又は非メチルのケイ素結合基を平均して約0.001モル%〜約100モル%、例えば約0.001モル%以下又は約0.01、0.1、0.5、1、2、3、4、5、6、8、10、12、14、16、18、20、25、30、40、50、60、70、80、90、95、96、97、98、99又は約99.9モル%以上を含有することができる、ここでオルガノポリシロキサンで、ケイ素結合官能基のモルパーセントは、オルガノポリシロキサン中のケイ素結合基を有するシロキサン単位のモル数対オルガノポリシロキサン中のシロキサン単位の全モル数の比に、100を乗じたものである。
いくつかの実施態様では、吸収剤有機ケイ素流体は、置換又は非置換のポリジ((C〜C10)ヒドロカルビル)シロキサン(ここで、各ヒドロカルビルは独立して各存在において選択され、任意に脂肪族不飽和を含まない)でもよい。
いくつかの実施態様では、有機ケイ素流体はオルガノシラン流体である。1つの例では、オルガノシランは式R Si−R−SiR 、(式中、Rは、置換又は非置換(C〜C20)アルキル(例として、メチル、エチル、プロピル、ブチル)、置換又は非置換(C〜C20)アリール(例として、フェニル)、置換又は非置換(C〜C20)アルキニル若しくは(C〜C20)アルケニル、ハロゲン置換(C1〜20)アルキル(例として、トリフルオロメチル、トリフルオロプロピル、ノナフルオロヘキシル)、ハロゲン置換(C〜C20)アリール(例として、ペンタフルオロフェニル)、オリゴエーテル、ポリエーテル(例;ポリ(オキシ(C2〜5)アルキレン)、及び−O−、−NH−、−S−から選択される、0、1、2若しくは3個の基で中断又は末端化された、置換又は非置換(C〜C20)ヒドロカルビルから選ばれるケイ素結合置換基で、任意に脂肪族不飽和を含まない)を有することができる。可変のRは、例えば1,4−二置換フェニル、1,3−二置換フェニルなどのモノアリール;又は例えば4,4’−二置換−1,1’−ビフェニル、3,3’−二置換−1,1’−ビフェニルなどのビスアリール若しくは1つのアリール基と他のアリール基を橋かけする、1〜6個のメチレン基を含む炭化水素鎖を有する類似のビスアリール;から選択される式を有する、脂肪族不飽和を含まないヒドロカルビレン基でもよい。
様々な実施態様において、有機ケイ素流体は、オルガノシロキサン流体を挙げることができ、又はオルガノシロキサン流体であり得る。いくつかの実施態様では、オルガノシロキサン流体はオルガノポリシロキサン化合物を挙げることができる。オルガノポリシロキサン化合物は非官能基化されてもよく、各シロキシ基に置換するアルキル基だけを有する。オルガノポリシロキサン化合物は官能基化することができ、例えば置換又は非置換(C〜C20)アルキル(メチル、エチル、プロピル、ブチル)、置換又は非置換(C〜C20)アリール(フェニル)、置換又は非置換(C〜C20)アルキニル、ハロゲン置換(C20)アルキル(例;トリフルオロメチル、トリフルオロプロピル、ノナフルオロヘキシル)若しくは(C〜C20)アリール(例;ペンタフルオロフェニル)、オリゴエーテル、ポリエーテル(例;ポリ(オキシ(C)アルキレン)、及び−O−、−NH−、−S−から選択される、0、1、2若しくは3個の基で中断又は末端化された、置換又は非置換(C〜C20)ヒドロカルビルから選ばれるケイ素結合置換基などの、少なくとも1つのシロキシ基に置換されるアルキル基以外(例;メチル基以外)の基(任意に脂肪族不飽和を含まない)を有する。いくつかの例では、オルガノポリシロキサン化合物は1分子当たり平均して少なくとも1個、2個又は2個より多い非アルキル(例として、非メチル)官能基を有する。オルガノポリシロキサン化合物は、直鎖状、分岐状、環状又は樹脂状の構造を有することができる。オルガノポリシロキサン化合物は、ホモポリマーであってもコポリマーでもよい。オルガノポリシロキサン化合物は、ジシロキサン、トリシロキサン、又はポリシロキサンでもよい。いくつかの実施態様では、有機ケイ素流体は主に1種以上のオルガノポリシロキサンを含む。様々な実施態様において、シリコーン流体は0.1重量%以下のオルガノポリシロキサン、又は1重量%、2、3、4、5、10、20、30、40、50、60、70、80、90、95、96、97、98、99若しくは約99.9重量%以上のオルガノポリシロキサンを含むことができる。いくつかの実施態様で、シリコーン流体は約1〜99.9999重量%、40〜99.999重量%、又は約60〜99.99重量%のオルガノポリシロキサンを含むことができる。
吸収剤有機ケイ素流体の例として、ポリジメチルシロキサン、ポリジエチルシロキサン、ポリメチルフェニルシロキサン、ポリジフェニルシロキサン、テトラ−n−ブチルシラン、ペンタフルオロフェニルトリメチルシラン、1,3−ジフェニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、オクタメチル−T−8−シルセスキオキサン、フェニルトリス(トリメチルシロキシ)シラン、テトラキス(トリメチルシロキシ)シラン、1,1,3,3−テトラフェニルジメチルジシロキサン、1,1,5,5−テトラフェニル−1,3,3,5−テトラメチルトリシロキサン、ノナフルオロヘキシルトリメチルシラン、トリフルオロメチルトリメチルシラン、及び3,5,7−トリフェニルノナメチルペンタシロキサンのうち1種以上、並びにそれらのコポリマー又はそれらの相溶化混合物を挙げることができる。
掃引媒体は1種の化合物又は1種より多い化合物を含むことができる。いくつかの実施態様では、掃引媒体はシリコーン流体、有機オイル、ポリエーテル又はそれらのハロゲン置換バージョンを挙げることができる。掃引媒体はその中に溶解又は懸濁された1種以上の有機化合物(ここで、化合物は液体、固体又は気体(例;標準温度・圧で純粋な形)を含むことができる。いくつかの実施態様では、掃引媒体は、脱離又は再生プロセスと共に吸収プロセスの効率的な操作に適するレベルで揮発性シロキサン成分の適する量をプリチャージすることができる。掃引媒体は更に任意に熱安定剤、消泡剤、レオロジー調製剤、腐食防止剤、酸補捉剤、塩基捕捉剤、染料、顔料、界面活性剤又はそれらの組み合わせを、例えば溶液を長期の使用及びモニタリングに、より受け入れられるようにするために含有することができる。
特定の掃引媒体は特定の揮発性シロキサンの一定量を吸収できる特性速度を有する。異なる掃引媒体は、吸収できる揮発性シロキサンの容量、及び掃引媒体が揮発性シロキサンで飽和され始めるときの揮発性シロキサンの濃度に関して、ある一定の揮発性シロキサンを吸収する異なる能力を有することができる。掃引媒体が特定の揮発性シロキサンで飽和状態になると、吸収速度は低下することがある。掃引媒体は、飽和が起こり始めるときの濃度と比べて、特定の揮発性シロキサンが相対的に低減されると、揮発性シロキサンの吸収速度はより高くなることがある。よって、供給混合物から1種以上の揮発性シロキサンの除去の効率性を最大にするために、掃引媒体は1種以上の揮発性シロキサンが低減(飽和又は半飽和と比べて)されることがある。
疎水性膜
疎水性膜は、本明細書で更に記載される、任意の適する膜又は複数の膜の組み合わせであり得る。例えば、揮発性シロキサンの掃引媒体への吸収又は掃引媒体からの脱離を含む方法で、第一膜又は第二膜は、中空繊維膜のモジュールを含めて、任意のサイズ、形状若しくは形状因子の、単一膜又は複数の膜の並び(bank)若しくは配列(array)でもよい。1つ以上の膜は供給混合物中の1種以上の揮発性シロキサンに選択的透過性であり得る。中空繊維膜を含む実施態様で、繊維は全体としてボア側とシェル側(例;特定の中空繊維膜モジュール中のようなもの)を(ここで(1)中空繊維膜の第一面がボア側で中空繊維膜の第二面がシェル側であること、及び(2)中空繊維膜の第一面がシェル側で中空繊維膜の第二面がボア側であること、のうち少なくとも1つ)有することができる。
膜の実施態様として、オルガノポリシロキサン組成物の硬化生成物などのシリコーン組成物の硬化生成物が挙げられる。様々な硬化方法が、任意の適する硬化方法、例えばヒドロシリル化硬化、縮合硬化、フリーラジカル硬化、アミン−エポキシ硬化、放射線硬化、冷却、又はそれらの任意の組み合わせなどを含め、使用できる。
本発明の方法は1つ以上の膜の使用を含む。1つ以上の膜は緻密な膜であり得る。1つ以上の膜は無孔性であり得る。細孔のいくつかの型は、膜の1つの主面から他の主面まで貫通してもよく、例えばほとんどシリンダーの形状の円筒状細孔、又はスポンジ状細孔、例を挙げると1つの主面から他の主面までの連結を形成する、ランダム形状の空洞又は通路を含む細孔である。細孔のいくつかの型は、膜の1つの主面から他の主面まで貫通しない、例えばブラインド細孔、また表面細孔と言われるものである。スポンジ状細孔のいくつかの型もまた膜の1つの主面から他の主面まで貫通してはいない。いくつかの実施態様では、本発明の緻密な膜は、1つの主面から他の主面まで貫通する細孔及び1つの主面から他の主面まで貫通していない細孔を含めて、例えば1mm当たり約100,000個未満の細孔、又は1mm当たり約10,000、1000、100、50、25、20、15、10、5個未満若しくは約1個未満の細孔を実質的に含まないとすることができる。いくつかの実施態様では、緻密な膜は1つの面から他の面まで貫通する細孔、例えば1mm当たり約100,000個未満の貫通細孔、又は1mm当たり約10,000、1000、100、50、25、20、15、10、5個未満若しくは約1個未満の貫通細孔を実質的に含まないとすることができるが、膜はまた膜の1つの主面から膜の他の主面まで貫通しない、任意の適する数の細孔(例えば表面細孔及びスポンジ状細孔のうち少なくとも1つの)、例えば1mm当たり約100,000個以上の非貫通細孔又は1mm当たり10,000、1000、100、50、25、20、15、10、5個未満又は約1個以上の非貫通細孔を含んでもよい。いくつかの実施態様では、緻密な膜は膜の1つの主面から他の主面まで貫通し、約0.00001、0.0001、0.001、0.005、0.01、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1より大きい又は約2μmより大きい直径を有する、1mm当たり約100,000個未満の細孔又は1mm当たり約10,000、1000、100、50、25、20、15、10、5個未満若しくは約1個未満の細孔を、実質的に何も含まないとすることができる。細孔の大きさは、全膜厚を通じる通路の隅から隅までの細孔又は膜の中途までの細孔の平均の大きさにより決めることができる。細孔の大きさは膜表面での細孔の平均の大きさにより決めることができる。任意の適する分析技術を細孔の大きさ測定のため使用することができる。実施態様は、膜を通り抜ける細孔、シリンダー細孔、スポンジ状細孔、ブラインド細孔、任意の他タイプの細孔、又はそれらの組み合わせのそれぞれに関して、この段落で示された寸法からおおよその最大の大きさの任意の組み合わせを有する緻密な膜を範囲に含める。いくつかの実施態様では、緻密な膜は、膜を通り抜ける細孔、シリンダー細孔、スポンジ状細孔、ブラインド細孔、任意の他タイプの細孔のうち少なくとも1つを有する、ここで細孔はこの段落で示された寸法の最大の大きさより小さい大きさである。
1つ以上の膜は任意の適する膜厚を有し得る。いくつかの例では、1つ以上の膜は、約1μm〜約20μm、又は約2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14若しくは15μm〜約20μmの膜厚を有することができる。いくつかの例では、1つ以上の膜は約0.1μm〜約300μm、又は約10、15、20、25、若しくは30μm〜約200μmの膜厚を有する。他の例では、1つ以上の膜は約0.01μm〜約2000μm、又は約0.01μm以下、約0.1μm、1、2、3、4、5、10、15、20、25、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、250、260、270、280、290、300、350、400、500、600、700、800、900、1000、1250、1500、1750μm、又は約2000μm以上の膜厚を有する。
1つ以上の膜は選択的に一物質に対し他の物質より優れた透過性であり得る。1つの例では、1つ以上の膜は、選択的に一揮発性シロキサンに対し他の揮発性シロキサンより又は供給混合物中の他の物質より優れた透過性がある。いくつかの実施態様では、膜は1種以上の揮発性シロキサンの透過係数、約0.001以下、又は少なくとも約0.01Barrer、0.1、1、5、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、120、140、160、180、200、240、280、300、400、500、600、700、800、900、1000、1200、1400、1600、1800、若しくは少なくとも約2000Barrerを有する(掃引媒体存在なしに室温で試験したとき)。
1つ以上の膜は任意の適する形状を有することができる。いくつかの例では、1つ以上の膜は、プレートアンドフレーム状膜、渦巻状膜、管状膜、毛細繊維膜又は中空繊維膜である。1つ以上の膜は、複数の中空繊維を含有し、各繊維がボア側及びシェル側を有する、中空繊維膜モジュールとすることができる。中空繊維膜モジュール中の繊維は、モジュールの各面側に1つのコネクタを通して到達できるボア側及びシェル側を集合的に有することができる。あるいは、中空繊維膜モジュール中の繊維は、モジュールの様々な点に配置される複数のコネクタを通して到達できるボア側及びシェル側を有することができる。本法のいくつかの実施態様では、供給混合物は、1つ以上の中空繊維膜のボア側に接触させ、掃引媒体はシェル側に接触させることができる。本方法の他の実施態様では、供給混合物は1つ以上の中空繊維膜のシェル側に接触させ、掃引媒体はボア側に接触させることができる。
1つ以上の膜は自立しても、多孔質基材により支持されてもよい。いくつかの実施態様では、1つ以上の膜の両側の圧力はほとんど同じでもよい。他の実施態様では、1つ以上の膜の一方側と1つ以上の膜の他方側間に圧力差があってもよい。例を挙げると、1つ以上の膜の供給・残余側の圧力を、1つ以上の膜の透過側の圧力より高くすることがある。他の例で、1つ以上の膜の透過側の圧力を、1つ以上の膜の残余側の圧力よりも高くすることがある。
分離を達成するために、任意の数の膜を使用することができる。自立膜及び有支持膜の任意の組み合わせを使用することができる。1つ以上の膜の任意の適する表面積を使用することができる。例えば、各膜の表面積又は膜の合計表面積は、約0.01m、0.1、1、2、3、4、5、10、100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1200、1400、1600、1800、2000、2200、2400、2600、2800、3000、3200、3400、3800、4000、5000、10,000、50,000、100,000、500,000、又は約1,000,000mでもよい。
1つの例では、1つ以上の膜は1つ以上の中空管膜又は中空繊維膜である。任意の数の中空管膜又は中空繊維膜を使用することができる。例えば、1つの中空管膜又は中空繊維膜、2、3、4、5、10、20、50、100、500、1000、2000、5000、10,000、100,000、又は約1,000,000の中空管膜又は中空繊維膜を1つ以上の膜として一体的に使用することができる。1つの例では、1つ以上の膜は架橋されたシリコーン又はオルガノポリシロキサン中空管膜又は中空繊維膜である。1つの例では、1つ以上の膜は1つ以上の自立中空管膜又は自立中空繊維膜(例;多孔質支持がない)である。1つの例では、1つ以上の膜は架橋されたシリコーン又はオルガノポリシロキサン自立中空管膜又は自立中空繊維膜(例;多孔質支持がない)である。1つ以上の中空管膜又は中空繊維膜は、1つ以上の膜を簡単に取り換え又は維持することができるように、モジュールカートリッジの形状でもよい。一実施態様では、1つ以上の中空管膜又は中空繊維膜の内面が1つ以上の膜の第一面とし、1つ以上の中空管膜又は中空繊維膜の外面が1つ以上の膜の第二面をすることができる。別の実施形態では、1つ以上の中空管膜又は中空繊維膜の外面が、1つ以上の膜の第一面とし、1つ以上の中空管膜又は中空繊維膜の内面が、1つ以上の膜の第二面とすることができる。いくつかの例では、1つ以上の中空管膜又は中空繊維膜の第一面と第二面との間での圧力差が維持される。
いくつかの実施態様では、本発明の様々な実施態様が、掃引媒体から供給成分又は残余成分への(逆もまた同様に)熱移動を制限する又は熱移動をさせないモジュールを提供できる。他の実施態様では、本発明の様々な実施態様が、媒体から供給成分又は残余成分への(逆もまた同様に)実質的な熱移動を可能にするモジュールを提供できる。例えば、本発明は供給組成物と掃引媒体との間で熱と物質の同時交換を可能にするシステムを提供できる。
本発明のいくつかの実施態様では、膜は、多孔質又は高透過性非多孔質の基材に支持される。基材は、任意の適する基材であり得る。有支持膜は、膜の2つの主面のうち少なくとも1つの表面積の大部分に接触する多孔質又は高透過性非多孔質の基材を有する。多孔質基材上の有支持膜は、膜が膜と多孔質基材との複合材である複合膜と呼ばれることがある。有支持膜が配置される多孔質基材は、気体又は液体が孔を通過して、膜に到達させることができる。有支持膜は、多孔質基材に付着(例えば接着)されてもよい。有支持膜は、接着することなく基材と接触してもよい。多孔質基材は、膜と部分的に一体化していても、完全に一体化していても、一体化していなくてもよい。
いくつかの実施態様では、膜は無支持で、また自立とも呼ばれる。自立する膜の2つの主面のそれぞれの表面積の大部分は、基材が多孔質であろうとなかろうと、基材に接触していない。いくつかの実施態様では、自立する膜は100%支持されていなくてもよい。自立する膜は、膜の片方又は両方の主面における表面積の縁部又は一部(例;50%未満)で支持されてもよい。自立膜は、支持されている自立膜の割合にかかわらず、任意の適する形状を有することができる。自立膜に適する形状の例として、可変膜厚を含む任意の膜厚を有する、例えば、正方形、矩形、円形、管形、立方体、球形、錐体、円筒形及びこれらの平面部が挙げられる。
1つ以上の膜は有機ケイ素組成物の硬化生成物を含むことができる。有機ケイ素組成物は、任意の適する有機ケイ素組成物でもよい。有機ケイ素組成物の硬化が、有機ケイ素組成物の硬化生成物を与える。硬化性有機ケイ素組成物は、少なくとも1種の適するオルガノポリシロキサン化合物を含む。シリコーン組成物は、任意の適する方法で組成物を硬化可能にするに適する成分を含む。少なくとも1種の適するポリシロキサンに加えて、有機ケイ素組成物は、任意の適する有機又は無機成分、ケイ素を含有しない成分、又はポリシロキサン構造を含有しない成分を含む、任意の適する追加成分を含んでもよい。いくつかの例では、シリコーン組成物の硬化生成物はポリシロキサンを含む。
硬化性シリコン組成物は、組成物を硬化可能にする特性を有する分子成分を含むことができる。いくつかの実施態様では、シリコーン組成物を硬化可能にする特性は特定の官能基である。いくつかの実施態様では、個々の化合物は官能基を含有し、又は1つ又は複数の硬化法によりシリコーン組成物を硬化可能にする特性を有する。いくつかの実施態様では、1つの化合物が官能基を含有し、又は1つの硬化法によりシリコーン組成物を硬化可能にする特性を有し、一方他の化合物は官能基を含有し、又は同じ若しくは異なる方法によりシリコーン組成物を硬化可能にする特性を有してもよい。硬化を可能にする官能基は化合物中側鎖に又は妥当な場合末端位に位置するのがよい。
硬化性シリコン組成物は、有機ケイ素化合物を含むことができる。有機ケイ素化合物は、任意の有機ケイ素化合物でもよい。有機ケイ素化合物は、例えば、シラン(例;オルガノシラン)、ポリシラン(例;オルガノポリシラン)、シロキサン(例;オルガノモノシロキサン若しくはオルガノポリシロキサン等のオルガノシロキサン)、ポリシロキサン(例;オルガノポリシロキサン)、又はポリシロキサン−有機コポリマー、例えば当技術分野で公知化合物で任意の適するもの、でもよい。硬化性シリコーン組成物は、任意の数の適する有機ケイ素化合物、及び任意の数の適する有機化合物を含有することができる。有機ケイ素化合物は、硬化を可能にする任意の官能基を含むことができる。
いくつかの実施態様では、有機ケイ素化合物は、オルガノ水素シラン又はオルガノ水素シロキサンなどのケイ素結合水素原子を含むことができる。いくつかの実施態様では、有機ケイ素化合物は、オルガノアルケニルシラン又はオルガノアルケニルシロキサン等の、アルケニル基を含むことができる。他の実施態様では、有機ケイ素化合物は、硬化を可能にする任意の官能基を含むことができる。オルガノシランは、モノシラン、ジシラン、トリシラン、又はポリシランでもよい。同様に、オルガノシロキサンは、ジシロキサン、トリシロキサン、又はポリシロキサンでもよい。有機ケイ素化合物の構造は、直鎖状、分岐状、環状、又は樹脂状でもよい。シクロシラン及びシクロシロキサンは、3〜12個のケイ素原子、あるいは3〜10個のケイ素原子、あるいは3〜4個のケイ素原子を有することができる。
有機ケイ素化合物は、オルガノポリシロキサン化合物でもよい。いくつかの例では、オルガノポリシロキサン化合物は、硬化を可能にする官能基を平均して少なくとも1つ、2つ、又は2つより多く有する。オルガノポリシロキサン化合物は、直鎖状、分岐状、環状又は樹脂状の構造を有することができる。オルガノポリシロキサン化合物は、ホモポリマーでもコポリマーでもよい。オルガノポリシロキサン化合物は、ジシロキサン、トリシロキサン、又はポリシロキサンでもよい。オルガノポリシロキサン化合物は、単一のオルガノポリシロキサンでも、又は次の特性:構造、粘度、平均分子量、シロキサン単位、及び配列のうち少なくとも1つが異なる2種以上のオルガノポリシロキサンを含む組み合わせでもよい。
システム
様々な実施態様において、本発明は揮発性シロキサンを液体混合物から分離するシステムを提供する。システムは、本明細書で記述された方法の実施態様を実施できる任意の適するシステムであり得る。例を挙げると、システムは第一疎水性膜を含むことができる。システムは、ポリマー及び少なくとも1種の揮発性シロキサンを含む液体供給混合物を含むことができ、液体供給混合物は第一疎水性膜の第一面に接触する。システムは、掃引気体、掃引液体、及び真空のうち少なくとも1つを含む掃引媒体を含むことができ、掃引媒体は膜の第二面に接触する。システムは、膜の第二面上に透過混合物を含むことができ、透過混合物は第一面の供給混合物との接触、かつ第二面の掃引媒体と接触により生成され、透過混合物は揮発性シロキサンが富化される。システムは、膜の第一面上に残余混合物を含むことができ、残余混合物は第一面の供給混合物との接触及び第二面の掃引媒体との接触により形成され、残余混合物は揮発性シロキサンが低減される。
本発明の様々な実施態様は、例証として提供される以下の実施例を参照することにより、より良く理解され得る。本発明は、ここに示される実施例に制限されない。
実施例1.ボア側に供給されるシリコーン流体からオクタメチルテトラシクロシロキサン(D4)の除去(真空を使用)
704gの50mm/s(50cSt)ポリジメチルシロキサン(「PDMS」)(Xiameter(商標)、ダウコーニング)及び96gのD4の混合物(「混合物1」)をボトルに調整し、十分に混合した。混合物を、緻密なシリコーン中空繊維膜(HFM)モジュール(MedArray社)のボア側に1.42mm内径管を有するManostat Carter Cassette Pumpを使用して圧送した。シリコーン中空繊維膜モジュールは、有効長約8cm、外径300ミクロン、内径190ミクロンの十分な数の繊維(表面積2500cmとなる)と、外部ポートに接続された繊維束の中心軸方向に配向された多孔質円筒形管(その周りに繊維がシェル側で放射状にクロスフローとなるように配置された)とを含んでいた。流体を、HFMモジュールに入れる前に0.318cm(1/8”)のステンレス鋼管の区間に圧送した。ステンレス鋼管及びモジュールそれぞれを、別々の温度コントローラで制御されたヒートテープで巻いた。両方ともファイバーグラス断熱材で巻いた。混合物を、5rpm(およそ0.6mL/minの速度に相当する)にセットしてモジュールに圧送した。モジュールのシェル側を、供給ポートからモジュールの逆側の真空ポートで真空ポンプで160Pa(1.2トール)圧に排気した。モジュールの使用しないポートは封鎖した。
分離モジュールへ入る流体温度及び出る流体温度を監視した。流体を、ポンプで送り込み、安定した状態が達成されるまで浪費した。この実施例では安定した状態の温度は、流体注入口で87℃、流体排出口で73℃であった。
ストリップされた流体をきれいな容器に集めた。最終のストリップ物質を揮発分含量について重量測定で検査した。およそ2gの物質をアルミニウムカップに入れ、その後カップを150℃で1時間加熱した。0.73%の全重量損失があり、混合物中のオリジナルD4の90.2g又は93.9重量%の除去に相当した。サンプルをオーブンに戻し150℃で1時間置き、その後再秤量した。加熱の最初の時間から2nd時間までの質量変化は極わずかで、1時間/150℃で揮発分含量が完全に測定されたことを確認した。ボア側に供給された供給物のストリッピングのためにセットアップされたモジュールの概要を図1に示す。図1は、真空に接続された唯一のポート及び塞がれた他のポートを有する装置を示し、他の実施態様では、2つ又は3つのポートが真空に接続できる。
実施例2.ボア側に供給されるシリコーン流体からデカメチルペンタシクロシロキサン(D5)の除去(真空を使用)
704gの50mm/s(50cSt)PDMS及び96gのD5の混合物(「混合物2」)をボトルに調整し、十分に混合した。混合物を、緻密なシリコーン中空繊維膜(HFM)モジュール(MedArray社)のボア側に1.42mm内径管を有するManostat Carter Cassette Pumpを使用して圧送した。HFMモジュールは実施例1に使用されたものと同じであった。流体を、HFMモジュールに入れる前に0.318cm(1/8”)のステンレス鋼管の区間に圧送した。ステンレス鋼管及びモジュールそれぞれを、別々の温度コントローラで制御されたヒートテープで巻いた。両方ともファイバーグラス断熱材で巻いた。混合物を、5rpm(およそ0.6mL/minの速度に相当する)にセットしてモジュールに圧送した。モジュールのシェル側を、供給ポートからモジュールの逆側の真空ポートで真空ポンプで104Pa(0.78トール)圧に排気した。モジュールの使用しないポートは封鎖した。ボア側に供給された供給物のストリッピングのためにセットアップされたモジュールの概要を図1に示す。
分離モジュールへ入る流体温度及び出る流体温度を監視した。流体を、ポンプで送り込み、安定した状態が達成されるまで浪費した。この実施例では安定した状態の温度は、流体注入口で97℃、流体排出口で70℃であった。
ストリップされた流体をきれいな容器に集めた。最終のストリップ物質を揮発分含量について重量測定で検査した。およそ2gの物質をアルミニウムカップに入れ、その後カップを150℃で1時間加熱した。2.22%の全重量損失があり、混合物中のD5の78.2g又は81.5重量%の除去に相当した。サンプルをオーブンに戻し150℃で1時間置き、その後再秤量した。加熱の最初の時間から2nd時間までの質量変化は極わずかで、1時間/150℃で揮発分含量の測定が完了されたことを確認した。
実施例3.ボア側に供給されるシリコーン流体からオクタメチルテトラシクロシロキサン(D4)とデカメチルペンタシクロシロキサン(D5)の除去(真空を使用)
450gの50mm/s(50cSt)PDMS(Xiameter(商標)、ダウコーニング)、31.41gのD4及び18.6gのD5の混合物(「混合物3」)をボトルに調整し、十分に混合した。混合物を、緻密なシリコーン中空繊維膜(HFM)モジュール(MedArray社)のボア側に1.42mm内径管を有するManostat Carter Cassette Pumpを使用して圧送した。HFMモジュールは実施例1に使用されたものと同じであった。流体を、HFMモジュールに入れる前に0.318cm(1/8”)のステンレス鋼管の区間に圧送した。ステンレス鋼管及びモジュールそれぞれを、別々の温度コントローラで制御されたヒートテープで巻いた。両方ともファイバーグラス断熱材で巻いた。混合物を、5rpm(およそ0.6mL/minの速度に相当する)にセットしてモジュールに圧送した。モジュールのシェル側を、供給ポートからモジュールの逆側の真空ポートで真空ポンプで97Pa(0.73トール)圧に排気した。モジュールの使用しないポートは封鎖した。ボア側に供給された供給物のストリッピングのためにセットアップされたモジュールの概要を図1に示す。
分離モジュールへ入る流体温度及び出る流体温度を監視した。流体を、ポンプで送り込み、安定した状態が達成されるまで浪費した。この実施例では安定した状態の温度は、流体注入口で83℃、流体排出口で76℃であった。
ストリップされた流体をきれいな容器に集めた。最終のストリップ物質を揮発分含量について重量測定で検査した。およそ2gの物質をアルミニウムカップに入れ、その後カップを150℃で1時間加熱した。1.09%の全重量損失があり、混合物中のD4及びD5の44.6g又は89.1重量%の除去に相当した。サンプルをオーブンに戻し150℃で1時間置き、その後再秤量した。加熱の最初の時間から2nd時間までの質量変化は極わずかで、1時間/150℃で揮発分含量の測定が完了されたことを確認した。
実施例4.シェル側に供給されるシリコーン流体からオクタメチルテトラシクロシロキサン(D4)の除去(真空を使用)
708gの50mm/s(50cSt)PDMS(Xiameter(商標)、ダウコーニング)及び96.6gのD4の混合物(「混合物4」)をボトルに調整し、十分に混合した。混合物を、緻密なシリコーン中空繊維膜(HFM)モジュール(MedArray社)のシェル側に3.175mm内径管を有するManostat Carter Cassette Pumpを使用して圧送した。HFMモジュールは実施例1に使用されたものと同じであった。流体を、HFMモジュールに入れる前に0.318cm(1/8”)のステンレス鋼管の区間に圧送した。ステンレス鋼管及びモジュールそれぞれを、別々の温度コントローラで制御されたヒートテープで巻いた。両方ともファイバーグラス断熱材で巻いた。混合物を、5rpm(およそ3.1mL/minの速度に相当する)にセットしてモジュールのシェル側に圧送した。モジュールのボア側を、供給ポートからモジュールの逆側の真空ポートで真空ポンプで173Pa(1.3トール)圧に排気した。モジュールの使用しないポートは封鎖した。
分離モジュールへ入る流体温度及び出る流体温度を監視した。流体を、ポンプで送り込み、安定した状態が達成されるまで浪費した。この実施例では安定した状態の温度は、流体排出口で89℃であった。
ストリップされた流体をきれいな容器に集めた。最終のストリップ物質を揮発分含量について重量測定で検査した。およそ2gの物質をアルミニウムカップに入れ、その後カップを150℃で1時間加熱した。6.38%の全重量損失があり、混合物中のD4の45.2g又は46.8重量%の除去に相当した。サンプルをオーブンに戻し150℃で1時間置き、その後再秤量した。加熱の最初の時間から2nd時間までの質量変化は極わずかで、1時間/150℃で揮発分含量の測定が完了されたことを確認した。図2は、シェル側に入れられた供給物のストリッピングのためにセットアップされたモジュールの概要を示す。図2は、真空だけが1つのポートに適用され、他のポートは塞がれていることを示し、他の実施態様では両ポートを真空適用とすることができる。図2は、供給混合物が入る1つのポートと出ていく他のポート(第三のポートは塞がれた)を示すが、流体注入と流体排出の任意の適する組み合わせを、3つのシェル側ポートで、流体注入が1つ又は2つのポートで起こし流体排出が2つ又は1つのポートで起こし得るように、使用することができる。
実施例5.ボア側に供給されるシリコーン流体からオクタメチルテトラシクロシロキサン(D4)の除去(掃引液体を使用)
混合物1と同じ組成の流体混合物(「供給物」)をボトルに調整し、十分に混合した。供給混合物を、緻密なシリコーン中空繊維膜(HFM)モジュール(MedArray社)のボア側に3.175mmIDを有するManostat Carter Cassette Pumpを使用して圧送した。HFMモジュールは実施例1に使用されたものと同じであった。流体を、HFMモジュールに入れる前に0.635cm(1/4”)のステンレス鋼管の区間に圧送した。ステンレス鋼管及びモジュールそれぞれを、別々の温度コントローラで制御されたヒートテープで巻いた。両方ともファイバーグラス断熱材で巻いた。供給混合物を、50rpm(およそ5.5mL/minの速度に相当する)にセットしてモジュールのボア側に圧送した。モジュールのシェル側を、ニート50mm/s(50cSt)PDMS(ダウコーニング)(「掃引流体」)の対向流にて25.6mL/minの流量で掃引した。掃引流体をモジュールに入れる前に13℃の温度に冷却した。
分離モジュールへ入る流体温度及び出る流体温度を監視した。流体を、ポンプで送り込み、安定した状態が達成されるまで浪費した。この実施例では安定した状態の温度は、供給混合物の流体排出口(ボア側)で38℃であった。
ストリップされた流体をきれいな容器に集めた。最終のストリップ物質を揮発分含量について重量測定で検査した。およそ2gの物質をアルミニウムカップに入れ、その後カップを150℃で1時間加熱した。0.74%の全重量損失があり、混合物中のD4の90.0g又は93.8重量%の除去に相当した。サンプルをオーブンに戻し150℃で1時間置き、その後再秤量した。加熱の最初の時間から2nd時間までの質量変化は極わずかで、1時間/150℃で揮発分含量の測定が完了されたことを確認した。図3は、ボア側に供給された供給物のストリッピングのためにセットされたモジュールの概要を示す。
実施例6a〜6m.ボア側に供給されるシリコーン流体からオクタメチルテトラシクロシロキサン(D4)の除去(真空:実施例1のパラメータの変動を使用)
表1に表示されたパラメータの変動でもって、実施例1に従った。
Figure 0006275866
実施例7a〜7c.シェル側に供給されるシリコーン流体からオクタメチルテトラシクロシロキサン(D4の除去(真空:実施例4のパラメータの変動を使用)
表4に表示されたパラメータの変動でもって、実施例2に従った。
Figure 0006275866
実施例8a〜8o.ボア側に供給されるシリコーン流体からオクタメチルテトラシクロシロキサン(D4)の除去(液体掃引:実施例5のパラメータの変動を使用)
表3に表示されたパラメータの変動でもって、実施例5に従った。実施例8aで表示された出発物質を除いて、全ての場合で、第一サンプルはストリッピング後にD4を12%追加した供給PDMS流体(例;8b−1)を示し、第二サンプルは相当する第一サンプルの揮発性物質を除くために使用される掃引流体(例;8b−2)を示す。揮発分含量は、実施例に記述されたとおり150℃で加熱による処理後揮発分含量について試験した際の測定重量損失%である。例を挙げると、作られた状態の12%D4(実施例8a)は12.09%である。このことは、12%の揮発性D4をPDMSに加えてこのサンプルを作ったので、予想していたとおりである。同様に、実施例8bはストリッピング後サンプル中に残存する3.52%の揮発分を有した。報告された温度(℃)はモジュール注入口での流体温度である。第一サンプルでは、これは脱離のためにモジュールに入るときの12%D4含有PDMSの温度である。第二サンプルでは、これはモジュールに入るときの掃引流体の温度である。流量(g/min)は、12%D4含有PDMS及び掃引流体の流量(グラム/分)である。除去された全D4のパーセントは、オリジナルサンプルから除去されたD4の重量%である。例を挙げると、その数字が75%であれば、サンプル中のD4の75%が除去されたことを意味する。20%は、D4の20%だけ除去されたことを意味する。10分での重量損失・増加(g)は、追加されたPDMSから除去されたであろうグラム数又は10分実施を通じて掃引流体が増加したであろうグラム数である。このことは、質量収支がおおよそ保たれる、例として、10分間に吸収された揮発分量はそれぞれの使用された流量と測定された濃度の下で10分間で流体からの脱離量に近似する。
Figure 0006275866
使用された用語及び表現は、説明の用語として使用され、制限するものではなく、そのような用語及び表現の使用において、示され、記述される特徴又はそれらの一部のいずれの同等物を除外する意図はなく、それより様々な修正が本発明の実施態様の範囲内で可能であることを認識される。よって、本発明は特定の実施態様及び任意の特徴によって具体的に開示されたが、本明細書に開示される内容の変更及び変形は当業者によって行うことができ、そのような変更及び変形は本発明の実施態様の範囲内であると考えられることを理解するべきである。
追加の実施態様
以下に例示的な実施態様を提供するが、その番号付けは重要度を明示すると解釈されるものではない。
実施態様1は、揮発性シロキサンを液体混合物から分離する方法で、
第一疎水性膜の第一面に、ポリマーと少なくとも1種の揮発性シロキサンとを含む液体供給混合物を接触させる工程であって、供給混合物はオルガノポリシロキサンエマルジョンを含まない、工程と、
膜の第二面に、掃引気体、掃引液体及び真空のうち少なくとも1つを含む掃引媒体を接触させて、膜の第二面上に透過混合物を及び膜の第一面上に残余混合物を作製する工程であって、透過混合物は揮発性シロキサンが富化され、残余混合物は揮発性シロキサンが低減される、工程と、を含む方法を提供する。
実施態様2は、残余混合物は液体供給混合物と比べて、約1重量%〜約99.9重量%揮発性シロキサンが低減される、実施態様1に記載の方法を提供する。
実施態様3は、残余混合物は液体供給混合物と比べて、約40重量%〜約95重量%揮発性シロキサンが低減される、実施態様1又は2に記載の方法を提供する。
実施態様4は、液体供給混合物が約−40℃〜約250℃の温度を有する、実施態様1〜3のいずれかに記載の方法を提供する。
実施態様5は、液体供給混合物が約50℃〜約90℃の温度を有する、実施態様1〜4のいずれかに記載の方法を提供する。
実施態様6は、第一疎水性膜が無孔性である、実施態様1〜5のいずれかに記載の方法を提供する。
実施態様7は、第一疎水性膜が緻密なシリコーン膜である、実施態様1〜6のいずれかに記載の方法を提供する。
実施態様8は、第一疎水性膜が約1μm〜約300μmの膜厚を有する、実施態様1〜7のいずれかに記載の方法を提供する。
実施態様9は、第一疎水性膜が無支持膜である、実施態様1〜8のいずれかに記載の方法を提供する。
実施態様10は、第一疎水性膜が一束の中空繊維を含む中空繊維膜モジュールであり、繊維は、全体としてボア側とシェル側を有し、
中空繊維膜の第一面がボア側で、中空繊維膜の第二面がシェル側であること、
中空繊維膜の第一面がシェル側で、中空繊維膜の第二面がボア側であること、のうち少なくとも1つである、実施態様1〜9のいずれかに記載の方法を提供する。
実施態様11は、掃引媒体が真空を含む、実施態様1〜10のいずれかに記載の方法を提供する。
実施態様12は、掃引媒体が掃引気体である、実施態様1〜10のいずれかに記載の方法を提供する。
実施態様13は、掃引媒体が掃引液体である、実施態様1〜10のいずれかに記載の方法を提供する。
実施態様14は、掃引液体が有機ケイ素流体を含む、実施態様13に記載の方法を提供する。
実施態様15は、有機ケイ素流体がオルガノシロキサン及びオルガノシランのうち少なくとも1種を含む、実施態様14に記載の方法を提供する。
実施態様16は、有機ケイ素流体が−O−、−NH−及び−S−から選択される、0、1、2若しくは3個の基で中断又は末端化された、置換又は非置換(C〜C20)ヒドロカルビル、置換又は非置換(C〜C20)アルキル、置換又は非置換(C〜C20)アリール、置換又は非置換(C〜C20)アルケニル、置換又は非置換(C〜C20)アルキニル、並びに置換又は非置換ポリエーテルから選ばれる、少なくとも1種のケイ素結合基を含む、実施態様14又は15に記載の方法を提供する。
実施態様17は、揮発性シロキサンを透過混合物から脱離させ、脱離された透過混合物を第一疎水性膜の第二面との接触に再循環させる工程を更に含む、実施態様1〜16のいずれかに記載の方法を提供する。
実施態様18は、揮発性シロキサンの脱離が第二疎水性膜の第一面に透過混合物を接触させ、第二疎水性膜の第二面に掃引媒体を接触させることを含む、実施態様17に記載の方法を提供する。
実施態様19は、供給混合物と掃引媒体とが反対方向に流れる、実施態様11〜18のいずれかに記載の方法を提供する。
実施態様20は、供給混合物と掃引媒体とが互いに放射状に流れる、実施態様11〜19のいずれかに記載の方法を提供する。
実施態様21は、液体供給混合物のポリマーがオルガノポリシロキサンである、実施態様1〜20のいずれかに記載の方法を提供する。
実施態様22は、揮発性シロキサンがシクロシロキサン及び直鎖状シロキサンのうち少なくとも1種を含む、実施態様1〜21のいずれかに記載の方法を提供する。
実施態様23は、シクロシロキサンが環若しくは複数の環に約4〜20個の−Si−O−単位を有する置換又は非置換シクロシロキサンである、実施態様22に記載の方法を提供する。
実施態様24は、シクロシロキサンがオクタメチルテトラシクロシロキサン(D4)及びデカメチルペンタシクロシロキサン(D5)のうち少なくとも1種である、実施態様22〜23のいずれかに記載の方法を提供する。
実施態様25は、揮発性シロキサンを液体混合物から分離する方法であって、
第一疎水性膜の第一面に、ポリマーと少なくとも1種の揮発性シロキサンとを含む液体供給混合物を接触させる工程であって、供給混合物は、オルガノポリシロキサンエマルジョンを含まず、第一疎水性膜は、約1μm〜約300μmの膜厚を有する緻密なシリコーン膜を含み、液体供給混合物が約−40℃〜約250℃の温度を有する、工程と、
膜の第二面に、掃引気体、掃引液体及び真空のうち少なくとも1つを含む掃引媒体を接触させて、膜の第二面上に透過混合物を、及び膜の第一面上に残余混合物を作製する工程と、を含み、透過混合物は揮発性シロキサンが富化され、残余混合物は、液体供給混合物と比べて、約40重量%〜約99重量%揮発性シロキサンが低減される、方法を提供する。
実施態様26は、揮発性シロキサンを液体混合物から分離するシステムであって、
第一疎水性膜と、
ポリマー及び少なくとも1種の揮発性シロキサンを含む液体供給混合物であって、液体供給混合物は、第一疎水性膜の第一面に接触し、供給混合物は、オルガノポリシロキサンエマルジョンを含まない、液体供給混合物と、
掃引気体、掃引液体及び真空のうち少なくとも1つを含む掃引媒体であって、膜の第二面に接触する、掃引媒体と、
膜の第二面上の透過混合物であって、透過混合物は、接触により生成され、揮発性シロキサンは、富化される、透過混合物と、
膜の第一面上の残余混合物であって、残余混合物は、接触により生成され、残余混合物は、揮発性シロキサンが低減される、残余混合物と、を含むシステムを提供する。
実施態様27は、列挙された要素又はオプションの全てが使用又は選択に利用できるように任意に設定される、実施態様1〜26のいずれか又は任意の組み合わせの装置又はシステムを提供する。

Claims (13)

  1. 揮発性シロキサンを液体混合物から分離する方法であって、
    第一疎水性膜の第一面に、ポリマーと少なくとも1種の揮発性シロキサンとを含む液体供給混合物を接触させる工程であって、前記供給混合物は、オルガノポリシロキサンエマルジョンを含まない、工程と、
    前記膜の第二面に、掃引液体を含む掃引媒体を接触させて、前記膜の前記第二面上に透過混合物を、及び前記膜の前記第一面上に残余混合物を作製する工程と、を含み、前記透過混合物は、前記揮発性シロキサンが富化され、前記残余混合物は、揮発性シロキサンが低減され、
    前記第一疎水性膜は、緻密なシリコーン膜であり、
    前記掃引液体は、オルガノシロキサン及びオルガノシランのうち少なくとも1種を含む有機ケイ素流体を含む、方法。
  2. 前記残余混合物は、前記液体供給混合物と比べて、1重量%〜99.9重量%の前記揮発性シロキサンが低減される、請求項1に記載の方法。
  3. 前記第一疎水性膜は、無孔性である、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 前記第一疎水性膜は、1μm〜300μmの膜厚を有する、請求項1〜のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記第一疎水性膜は、無支持膜である、請求項1〜のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記第一疎水性膜は、一束の中空繊維を含む中空繊維膜モジュールであり、前記中空繊維は、全体としてボア側とシェル側とを有し、
    前記中空繊維の膜の前記第一面は、ボア側であり、前記中空繊維の膜の前記第二面は、シェル側であること、及び
    前記中空繊維の膜の前記第一面は、シェル側であり、前記中空繊維の膜の前記第二面は、ボア側であること、のうち少なくとも1つである、請求項1〜のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記有機ケイ素流体は、−O−、−NH−及び−S−から選択される、0、1、2若しくは3個の基で中断又は末端化された、置換又は非置換(C〜C20)ヒドロカルビル、置換又は非置換(C〜C20)アルキル、置換又は非置換(C〜C20)アリール、並びに置換又は非置換ポリエーテルから選択される、少なくとも1種のケイ素結合基を含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記揮発性シロキサンを前記透過混合物から脱離させ、前記脱離された透過混合物を前記第一疎水性膜の前記第二面との接触に再循環させる工程を更に含む、請求項1〜のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記液体供給混合物のポリマーは、オルガノポリシロキサンである、請求項1〜のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記揮発性シロキサンは、シクロシロキサン及び直鎖状シロキサンのうち少なくとも1種を含む、請求項1〜のいずれか一項に記載の方法。
  11. 前記シクロシロキサンは、1つの環若しくは複数の環に4〜20個の−Si−O−単位を有する置換又は非置換シクロシロキサンである、請求項10に記載の方法。
  12. 揮発性シロキサンを液体混合物から分離する方法であって、
    第一疎水性膜の第一面に、ポリマーと少なくとも1種の揮発性シロキサンとを含む液体供給混合物を接触させる工程であって、前記供給混合物は、オルガノポリシロキサンエマルジョンを含まず、前記第一疎水性膜は、1μm〜300μmの膜厚を有する緻密なシリコーン膜を含み、前記液体供給混合物は、−40℃〜250℃の温度を有する、工程と、
    前記膜の第二面に、掃引液体を含む掃引媒体を接触させて、前記膜の前記第二面上に透過混合物を、及び前記膜の前記第一面上に残余混合物を作製する工程と、を含み、前記透過混合物は、前記揮発性シロキサンが富化され、前記残余混合物は、前記液体供給混合物と比べて、40重量%〜99重量%の前記揮発性シロキサンが低減され、
    前記掃引液体は、オルガノシロキサン及びオルガノシランのうち少なくとも1種を含む有機ケイ素流体を含む、方法。
  13. 揮発性シロキサンを液体混合物から分離するシステムであって、
    第一疎水性膜と、
    ポリマー及び少なくとも1種の揮発性シロキサンを含む液体供給混合物であって、前記液体供給混合物は、前記第一疎水性膜の第一面と接触し、前記供給混合物は、オルガノポリシロキサンエマルジョンを含まない、液体供給混合物と、
    引液体を含む掃引媒体であって、前記膜の前記第二面に接触する、掃引媒体と、
    前記膜の前記第二面上の透過混合物であって、前記透過混合物は、前記接触により生成され、前記透過混合物は、前記揮発性シロキサンが富化される、透過混合物と、
    前記膜の前記第一面上の残余混合物であって、前記残余混合物は、前記接触により生成され、前記残余混合物は、揮発性シロキサンが低減される、残余混合物と、を含み、
    前記第一疎水性膜は、緻密なシリコーン膜であり、
    前記掃引液体は、オルガノシロキサン及びオルガノシランのうち少なくとも1種を含む有機ケイ素流体を含む、システム。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108136334B (zh) * 2015-09-24 2021-09-21 美国陶氏有机硅公司 从乳液中去除挥发性化合物的方法
EP3595797B1 (en) * 2017-03-14 2021-06-09 Dow Silicones Corporation Method of depleting an organosilicon component in a mixture using a sorbent copolymer and apparatus for practicing the method

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5464917A (en) 1993-07-30 1995-11-07 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Organopolysiloxane
US5753008A (en) 1995-07-12 1998-05-19 Bend Research, Inc. Solvent resistant hollow fiber vapor permeation membranes and modules
AU724534B2 (en) * 1996-08-14 2000-09-21 Bend Research, Inc. Vapor permeation system
JP4488582B2 (ja) * 2000-04-13 2010-06-23 東レ・ダウコーニング株式会社 連続的ヒドロシリル化反応方法、変性された液状有機珪素化合物の連続的製造方法および連続的ヒドロシリル化反応装置
JP2002194288A (ja) 2000-12-27 2002-07-10 Dow Corning Toray Silicone Co Ltd 皮膜形成性シリコーン樹脂組成物およびその製造方法
US20020165505A1 (en) * 2001-03-01 2002-11-07 Gee Ronald Paul Pervaporation separation of volatile siloxanes from emulsions
US6326506B1 (en) * 2001-06-11 2001-12-04 Dow Corning Asia, Ltd. Method of preparing an organosilicon compound
US7393381B2 (en) * 2003-06-19 2008-07-01 Applied Filter Technology, Inc. Removing siloxanes from a gas stream using a mineral based adsorption media
AU2004291500A1 (en) 2003-11-18 2005-06-02 Exxonmobil Research And Engineering Company Method and apparatus for separating aromatic hydrocarbons in a non-adiabatic membrane system
CA2543799A1 (en) * 2003-11-18 2005-06-02 Exxonmobil Research And Engineering Company Process and system for separating components for blending
EP1863823B1 (en) 2005-03-29 2012-09-26 Dow Corning Corporation Reactive distillation of chlorosilanes
US7365220B2 (en) * 2005-09-29 2008-04-29 Momentive Performance Materials Inc. Process for the recovery of alkoxysilanes obtained from the direct reaction of silicon with alkanols
DE102006029430A1 (de) * 2006-06-27 2008-01-03 Wacker Chemie Ag Verfahren zur Herstellung von siliciumorganischen Verbindungen durch Hydrosilylierung in ionischen Flüssigkeiten
WO2008024329A1 (en) 2006-08-22 2008-02-28 Donaldson Company, Inc. Biogas purification with siloxane removal
US20080210540A1 (en) * 2007-01-17 2008-09-04 Dieterle Rex A Separation and dewatering of organic solvents by integrating distillation and membrane separation operations
CN102076701B (zh) * 2008-07-01 2014-11-26 莫门蒂夫性能材料股份有限公司 用于气态不饱和烃的氢化硅烷化方法
US8273152B2 (en) * 2008-11-14 2012-09-25 Praxair Technology, Inc. Separation method and apparatus
US9731245B2 (en) 2012-09-26 2017-08-15 Dow Corning Corporation Method of separating a gas using at least one membrane in contact with an organosilicon fluid

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