JP7096357B2 - ガスの脱水素化のためのグラフェンオキシドおよびポリエーテルアミドポリマーとの混合マトリックス膜 - Google Patents
ガスの脱水素化のためのグラフェンオキシドおよびポリエーテルアミドポリマーとの混合マトリックス膜 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7096357B2 JP7096357B2 JP2020554395A JP2020554395A JP7096357B2 JP 7096357 B2 JP7096357 B2 JP 7096357B2 JP 2020554395 A JP2020554395 A JP 2020554395A JP 2020554395 A JP2020554395 A JP 2020554395A JP 7096357 B2 JP7096357 B2 JP 7096357B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mixture
- membrane
- peba
- graphene oxide
- membrane according
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims description 143
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 82
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 title claims description 79
- 229920002614 Polyether block amide Polymers 0.000 title claims description 60
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title description 12
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 title description 4
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 title 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 89
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 81
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 claims description 51
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 claims description 51
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 43
- 229920000371 poly(diallyldimethylammonium chloride) polymer Polymers 0.000 claims description 39
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 37
- 229920001464 poly(sodium 4-styrenesulfonate) Polymers 0.000 claims description 31
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 29
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 29
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims description 28
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims description 28
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims description 25
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 20
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 11
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 11
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 10
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 10
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 claims description 8
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims description 7
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 6
- 239000011877 solvent mixture Substances 0.000 claims description 6
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 5
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 5
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims description 4
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 claims description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 201000004216 Posterior amorphous corneal dystrophy Diseases 0.000 claims 5
- 108700027610 cytoplasmic protein A Proteins 0.000 claims 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 48
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 25
- 239000000463 material Substances 0.000 description 21
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 16
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 14
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 12
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 7
- 239000010408 film Substances 0.000 description 7
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 6
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 6
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 5
- 238000007791 dehumidification Methods 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 4
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 4
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 4
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 4
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 3
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 3
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 description 3
- 229920001477 hydrophilic polymer Polymers 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 3
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 238000011027 product recovery Methods 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- 235000019333 sodium laurylsulphate Nutrition 0.000 description 3
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 3
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 2
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 2
- 229920002518 Polyallylamine hydrochloride Polymers 0.000 description 2
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 2
- 229920002873 Polyethylenimine Polymers 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 150000001412 amines Chemical group 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 2
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000013068 control sample Substances 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 239000013039 cover film Substances 0.000 description 2
- 239000002274 desiccant Substances 0.000 description 2
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 description 2
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 description 2
- 235000010981 methylcellulose Nutrition 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 description 2
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 2
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 2
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 2
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- IMSODMZESSGVBE-UHFFFAOYSA-N 2-Oxazoline Chemical compound C1CN=CO1 IMSODMZESSGVBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000238876 Acari Species 0.000 description 1
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 1
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 description 1
- 239000004971 Cross linker Substances 0.000 description 1
- 206010011703 Cyanosis Diseases 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- 235000010469 Glycine max Nutrition 0.000 description 1
- 244000068988 Glycine max Species 0.000 description 1
- 101000618467 Hypocrea jecorina (strain ATCC 56765 / BCRC 32924 / NRRL 11460 / Rut C-30) Endo-1,4-beta-xylanase 2 Proteins 0.000 description 1
- 229920001732 Lignosulfonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 229920012266 Poly(ether sulfone) PES Polymers 0.000 description 1
- 229920002845 Poly(methacrylic acid) Polymers 0.000 description 1
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 1
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical group 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 150000001345 alkine derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 1
- 239000003139 biocide Substances 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000008094 contradictory effect Effects 0.000 description 1
- 238000003851 corona treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 125000004093 cyano group Chemical group *C#N 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007607 die coating method Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- YWEUIGNSBFLMFL-UHFFFAOYSA-N diphosphonate Chemical compound O=P(=O)OP(=O)=O YWEUIGNSBFLMFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000004299 exfoliation Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 239000012737 fresh medium Substances 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 230000005802 health problem Effects 0.000 description 1
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003230 hygroscopic agent Substances 0.000 description 1
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 1
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 150000002924 oxiranes Chemical group 0.000 description 1
- DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N phosphorus pentoxide Inorganic materials O1P(O2)(=O)OP3(=O)OP1(=O)OP2(=O)O3 DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000712 poly(acrylamide-co-diallyldimethylammonium chloride) Polymers 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 1
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 1
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 1
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 1
- 229920005597 polymer membrane Polymers 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 239000012462 polypropylene substrate Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 230000007226 seed germination Effects 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920005552 sodium lignosulfonate Polymers 0.000 description 1
- XFTALRAZSCGSKN-UHFFFAOYSA-M sodium;4-ethenylbenzenesulfonate Chemical compound [Na+].[O-]S(=O)(=O)C1=CC=C(C=C)C=C1 XFTALRAZSCGSKN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000008223 sterile water Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 150000003457 sulfones Chemical class 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/14—Dynamic membranes
- B01D69/141—Heterogeneous membranes, e.g. containing dispersed material; Mixed matrix membranes
- B01D69/148—Organic/inorganic mixed matrix membranes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
- B01D53/228—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion characterised by specific membranes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/26—Drying gases or vapours
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/26—Drying gases or vapours
- B01D53/268—Drying gases or vapours by diffusion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
- B01D67/0002—Organic membrane manufacture
- B01D67/0006—Organic membrane manufacture by chemical reactions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
- B01D67/0079—Manufacture of membranes comprising organic and inorganic components
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
- B01D67/0079—Manufacture of membranes comprising organic and inorganic components
- B01D67/00791—Different components in separate layers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/02—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor characterised by their properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/10—Supported membranes; Membrane supports
- B01D69/107—Organic support material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
- B01D69/125—In situ manufacturing by polymerisation, polycondensation, cross-linking or chemical reaction
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/14—Dynamic membranes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/02—Inorganic material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/02—Inorganic material
- B01D71/021—Carbon
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/02—Inorganic material
- B01D71/021—Carbon
- B01D71/0211—Graphene or derivates thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/02—Inorganic material
- B01D71/024—Oxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/28—Polymers of vinyl aromatic compounds
- B01D71/281—Polystyrene
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/40—Polymers of unsaturated acids or derivatives thereof, e.g. salts, amides, imides, nitriles, anhydrides, esters
- B01D71/401—Polymers based on the polymerisation of acrylic acid, e.g. polyacrylate
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/52—Polyethers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/52—Polyethers
- B01D71/521—Aliphatic polyethers
- B01D71/5211—Polyethylene glycol or polyethyleneoxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/58—Other polymers having nitrogen in the main chain, with or without oxygen or carbon only
- B01D71/62—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/66—Polymers having sulfur in the main chain, with or without nitrogen, oxygen or carbon only
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/76—Macromolecular material not specifically provided for in a single one of groups B01D71/08 - B01D71/74
- B01D71/80—Block polymers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/76—Macromolecular material not specifically provided for in a single one of groups B01D71/08 - B01D71/74
- B01D71/82—Macromolecular material not specifically provided for in a single one of groups B01D71/08 - B01D71/74 characterised by the presence of specified groups, e.g. introduced by chemical after-treatment
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
- F24F3/12—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling
- F24F3/14—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2315/00—Details relating to the membrane module operation
- B01D2315/14—Batch-systems
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2315/00—Details relating to the membrane module operation
- B01D2315/16—Diafiltration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2323/00—Details relating to membrane preparation
- B01D2323/30—Cross-linking
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2323/00—Details relating to membrane preparation
- B01D2323/40—Details relating to membrane preparation in-situ membrane formation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
- B01D2325/04—Characteristic thickness
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
- B01D2325/20—Specific permeability or cut-off range
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
- B01D2325/30—Chemical resistance
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
- B01D2325/34—Molecular weight or degree of polymerisation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
- B01D2325/48—Antimicrobial properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/28—Polymers of vinyl aromatic compounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/40—Polymers of unsaturated acids or derivatives thereof, e.g. salts, amides, imides, nitriles, anhydrides, esters
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/56—Polyamides, e.g. polyester-amides
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
- F24F3/12—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling
- F24F3/14—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification
- F24F2003/1435—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification comprising semi-permeable membrane
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Description
本出願は、2018年8月3日に出願された米国仮出願第62/714,504号、および2018年9月21日に出願された米国仮出願第62/734,706号の利益を主張するものであり、本出願は、また、2018年4月5日に出願されたPCT/US2018/026283の国際出願の一部継続出願であり、これらの全ては、参照によりその全体が組み込まれる。
本実施形態は、空気または他のガス流から水または水蒸気を除去すること、およびエネルギー回収換気(ERV)等の用途のためのグラフェン材料を含む膜を含む、ポリマー膜に関する。
多孔質支持体上にコーティングされた水性混合物の硬化;
ここで、多孔質支持体上にコーティングされる水性混合物は、60℃~100℃の温度で約30秒~約3時間硬化されて、水性混合物内の架橋を容易にし;
ここで、多孔質支持体は、水性混合物を多孔質支持体に塗布し、必要に応じて繰り返して、約100nm~約4000nmの厚さを有するコーティング層を達成するために必要に応じて繰り返すことによって水性混合物でコーティングされ;および、
水性混合物は、1)酸化グラフェン化合物と、2)水性液体中のPEBA、PDADMA、PACD、PSS、またはそれらの組み合わせとを混合することによって形成され;
水性液体はエタノールおよび水を含有する溶媒混合物を含む、脱水膜の製造方法を含む。いくつかの実施形態では、水性液体がエタノールおよび水を含有する溶媒混合物を含む。
選択的透過性膜は、1つの材料に対して相対的に透過性であり、別の材料に対して相対的に不透過性である膜を含む。例えば、膜は、水蒸気に対して比較的透過性であり、酸素および/または窒素等のガスに対して比較的不透過性であり得る。異なる材料についての透過率の比は、それらの選択的透過率を記載するのに有用であり得る。
本開示は、高い水蒸気透過性、低い気体透過性、ならびに高い機械的および化学的安定性を有する、高度に選択的な親水性GOベースの複合材料を有する脱水膜に関する。これらの膜は、乾燥ガスまたは低い水蒸気含量を有するガスが所望される用途において有用であり得る。
多孔質支持体は、複合体の層等の層を堆積または配置することができる任意の適切な材料および任意の適切な形態とすることができる。いくつかの実施形態では、多孔質支持体が中空繊維または多孔質材料を含むことができる。いくつかの実施形態では、多孔質支持体がポリマーまたは中空繊維等の多孔質材料を含むことができる。いくつかの多孔質支持体は、不織布を含むことができる。いくつかの実施形態では、ポリマーがポリアミド(ナイロン)、ポリイミド(PI)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリエチレン(PE)、延伸PE、ポリプロピレン(延伸ポリプロピレンを含む)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリスルホン(PSF)、ポリエーテルスルホン(PES)、酢酸セルロース、ポリアクリロニトリル(例えば、PA200)、またはそれらの組み合わせであってもよい。いくつかの実施形態では、ポリマーはPETを含むことができる。いくつかの実施形態では、ポリマーはポリプロピレンを含む。いくつかの実施形態では、ポリマーは延伸ポリプロピレンを含む。いくつかの実施形態では、ポリマーはポリエチレンを含む。いくつかの実施形態では、ポリマーは延伸ポリエチレンを含む。
本明細書に記載の膜は、架橋GO化合物を含有する複合体を含むことができる。いくつかの膜は、多孔質支持体と、支持体上にコーティングされた架橋GO化合物を含有する複合体とを含む。架橋GO化合物は、酸化グラフェン化合物と架橋剤とを含む混合物を反応させることによって調製することができる。適切な架橋剤としては、PEBA、PDADMA、PACD、PSS、またはそれらの組み合わせがあげられ得る。さらに、添加剤、界面活性剤、バインダー、またはそれらの組み合わせも、混合物中に存在することができる。混合物は複合体の構成要素(例えば、酸化グラフェン化合物、架橋剤、界面活性剤、結合剤、および/または添加剤)間に、架橋結合等の共有結合を形成することができる。例えば、酸化グラフェン化合物の血小板は別の血小板に結合されてもよく、酸化グラフェン化合物は架橋剤(PEBA、PEBA、PACD、および/またはPSS等)に結合されてもよく、酸化グラフェン化合物は添加剤に結合されてもよく、架橋剤(PEBA、PDADMA、PACD、および/またはPSS等)は添加剤等に結合されてもよい。いくつかの実施形態では、酸化グラフェン化合物、架橋剤(PEBA、PDADMA、PACD、および/またはPSS等)、界面活性剤、結合剤、および添加剤の任意の組み合わせを共有結合させて複合体を形成することができる。いくつかの実施形態では、酸化グラフェン化合物、架橋剤(PEBA、PDADMA、PACD、および/またはPSS等)、界面活性剤、バインダー、および添加剤の任意の組み合わせを物理的に結合して、材料マトリックスを形成することができる。
一般に、グラフェンベースの材料は、異常に高い機械的強度とナノメートルスケールの厚さを有する2次元シート状構造のような多くの魅力的な特性を有する。グラファイトの剥離酸化生成物であるグラフェンオキシド(GO)は、低コストで大量生産することができる。酸化グラフェンは、酸化度が高いため、透水性が高く、アミンやアルコール等の多くの官能基によって官能化されて様々な膜構造を形成する汎用性を有する。水が材料の孔を通って輸送される従来の膜とは異なり、酸化グラフェン膜では、水の輸送が中間層空間の間にあり得る。GOの毛管効果は、速い水輸送速度を提供する長い水すべり長さをもたらすことができる。さらに、膜の選択性および水フラックスは、グラフェンシートの層間距離を調節することによって、または異なる架橋部分を利用することによって制御することができる。
架橋GOベースの複合体等の複合体は、酸化グラフェン化合物を含有する混合物を、PEBA、PDADMA、PACD、PSS、またはそれらの組み合わせ等の架橋剤と反応させることによって形成される。
添加剤または添加剤混合物は、場合によっては複合体の性能を改善することができる。いくつかの架橋GOベースの複合体は、添加剤混合物を含むこともできる。いくつかの実施形態では、添加剤混合物は、塩化カルシウム、塩化リチウム、ラウリル硫酸ナトリウム、リグニン、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。いくつかの実施形態では、添加剤混合物中の任意の部分を材料マトリックスと結合させることもできる。結合は物理的または化学的(例えば、共有結合)であり得る。結合は、直接的であっても間接的であってもよい。
いくつかの膜は、保護コーティングをさらに含んでもよい。例えば、保護コーティングは、膜を環境から保護するために、膜の上に配置することができる。保護コーティングは、環境から膜を保護するのに適した任意の組成を有してもよく、多くのポリマーは親水性ポリマー、例えば、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルピロリドン(PVP)、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリエチレンオキシド(PEO)、ポリオキシエチレン(POE)、ポリアクリル酸(PAA)、ポリメタクリル酸(PMMA)およびポリアクリルアミド(PAM)、ポリエチレンイミン(PEI)、ポリ(2-オキサゾリン)、ポリエーテルスルホン(PES)、メチルセルロース(MC)、キトサン、ポリ(アリルアミン塩酸塩)(PAH)、ポリ(4-スチレンスルホン酸ナトリウム)(PSS)、およびそれらの任意の組み合わせの1つまたは混合物等の保護コーティングにおける使用に適している。いくつかの実施形態では、保護コーティングはPVAを含むことができる。
いくつかの実施形態は、(a)酸化グラフェン材料、ポリカルボン酸を含む架橋剤、および添加剤を水性混合物中で混合して複合コーティング混合物を生成するステップと、(b)コーティング混合物を多孔質支持体上に塗布してコーティング支持体を形成するステップと、(c)必要に応じてステップ(b)を繰り返してコーティングの所望の厚さを達成するステップと、(d)コーティング混合物内の架橋を促進するために約60~100℃の温度で約30秒~約3時間コーティングを硬化させるステップとを含む脱水膜を作製する方法を含む。いくつかの実施形態では、この方法が任意選択で、多孔質支持体を前処理することを含む。いくつかの実施形態では、方法が任意選択で、アセンブリを保護層でコーティングすることをさらに含む。前述の膜を作製する可能な方法の実施形態の一例を図2に示す。
本明細書に記載される脱水膜等の選択的透過性膜は乾燥ガスまたは水蒸気含有量の低いガスが所望される用途のために、水蒸気を含有する空気等の未処理ガス混合物から水蒸気を除去するか、または水蒸気含有量を低減するための方法において使用されてもよい。この方法は水蒸気を含有する空気等の第1のガス混合物(未処理ガス混合物)を膜に通し、それによって水蒸気を通過させて除去することを含み、一方、空気等のガス混合物中の他のガスを保持して、水蒸気含有量が低減された第2のガス混合物(脱水ガス混合物)を生成する。
1604908689759_0
1604908689759_1
1604908689759_2
以下の実施形態は特に意図される。
(実施形態1)
多孔質支持体;と、
架橋酸化グラフェン化合物を含む前記多孔質支持体上にコーティングされた複合体とを含み、
前記架橋酸化グラフェン化合物は、1)酸化グラフェン化合物と、2)ポリエーテルブロックアミド(PEBA)、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロリド)(PDADMA)、ポリ(アクリルアミド-コ-ジアリルジメチルアンモニウムクロリド)(PACD)、ポリ(4-スチレンスルホン酸ナトリウム)(PSS)、またはそれらの組み合わせを含む混合物を反応させることによって形成されている、脱水膜。
(実施形態2)
前記混合物は、PEBAを含む、請求項1に記載の脱水膜。
(実施形態3)
前記混合物中のPEBAに対する酸化グラフェン化合物の重量比は、約0.005~約0.1である、請求項2に記載の脱水膜。
(実施形態4)
PEBAは、ポリ(エチレンオキシド)対ポリアミドの重量比が約1.5である、請求項2または3に記載の脱水膜。
(実施形態5)
前記混合物は、PDADMAを含む、請求項1、2、3または4に記載の脱水膜。
(実施形態6)
前記混合物は、PDADMAおよびPEBAを含み、前記混合物中のPEBAに対するPDADMAの重量比は約0.01~約0.6である、請求項5に記載の脱水膜。
(実施形態7)
前記混合物は、PDADMAを含み、前記PDADMAの分子量は約10,000Daから約500,000Daである、請求項5または6に記載の脱水膜。
(実施形態8)
前記混合物は、PDADMAを含み、前記PDADMAの分子量は100,000Da未満である、請求項5または6に記載の脱水膜。
(実施形態9)
前記混合物は、PACDを含む、請求項1、2、3、4、5、6、7、または8に記載の脱水膜。
(実施形態10)
前記混合物は、PACDおよびPEBAを含み、前記混合物中のPEBAに対するPACDの重量比は約0.2~約0.4である、請求項9に記載の脱水膜。
(実施形態11)
前記混合物はPSSを含む、請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、または10に記載の脱水膜。
(実施形態12)
前記混合物は、PSSおよびPEBAを含み、前記混合物中のPEBAに対するPSSの重量比は、約0.2~約0.4である、請求項11に記載の脱水膜。
(実施形態13)
前記複合体は、1~3μmの厚さを有する層である、請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、または12に記載の脱水膜。
(実施形態14)
前記膜は、ASTM E96規格法によって測定して少なくとも1,000g/m2/日の水蒸気透過率を有する、請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、または13に記載の脱水膜。
(実施形態15)
前記膜が、示差圧法によって測定して0.001L/m2・s Pa未満の気体透過性を有する、請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、または14に記載の脱水膜。
(実施形態16)
前記多孔質支持体は、ポリプロピレン、延伸ポリプロピレン、ポリエチレン、または延伸ポリエチレンを含む、請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、または12に記載の脱水膜。
(実施形態17)
多孔質支持体;と、
架橋酸化グラフェン化合物を含む前記多孔質支持体上にコーティングされた複合体とを含み、
前記架橋酸化グラフェン化合物は、1)酸化グラフェン化合物と、2)ポリエーテルブロックアミド(PEBA)を含む混合物を反応させることによって形成されている、脱水膜。
(実施形態18)
前記多孔質支持体は、ポリエチレンを含む、請求項17に記載の脱水膜。
(実施形態19)
前記多孔質支持体は、ポリプロピレンを含む、請求項17または18に記載の脱水膜。
(実施形態20)
前記多孔質支持体は、延伸ポリプロピレンを含む、請求項19に記載の脱水膜。
(実施形態21)
前記膜は、日本工業規格Z 2801:2012に従って2以上の抗菌活性を有する、請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、または19に記載の脱水膜。
(実施形態22)
第1のガスを、請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、または20に記載の脱水膜に適用し、
水蒸気が脱水膜を通過して除去されることを可能にし、
第1のガスよりも低い水蒸気含有量を有する第2のガスを生成する、ガスを脱水方法。
(実施形態23)
多孔質支持体上にコーティングされた水性混合物の硬化;
ここで、多孔質支持体上にコーティングされる水性混合物は、60℃~100℃の温度で約30秒~約3時間硬化されて、水性混合物内の架橋を容易にし;
ここで、多孔質支持体は、水性混合物を多孔質支持体に塗布し、必要に応じて繰り返して、約100nm~約4000nmの厚さを有するコーティング層を達成するために必要に応じて繰り返すことによって水性混合物でコーティングされ;および、
水性混合物は、1)酸化グラフェン化合物と、2)水性液体中のPEBA、PDADMA、PACD、PSS、またはそれらの組み合わせとを混合することによって形成される、脱水膜の製造方法。
(実施形態24)
水性混合物はエタノールおよび水を含有する溶媒混合物を含む、請求項1に記載の脱水膜の製造方法。
(実施形態25)
前記多孔質支持体は、0.5~15メートル/分のコーティング速度でコーティングされ、得られたコーティングが約1μm~約3μmの厚さを有する層を形成する、請求項1に記載の脱水膜の製造方法。
(実施形態26)
請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、または19に記載の脱水膜を含む、エネルギー回収人工呼吸器システム。
GO溶液1の調製:GOは、改変ハンマー法を用いてグラファイトから調製した。グラファイトフレーク(2.0g)(Sigma Aldrich,St.Louis,MO,USA,100メッシュ)を、2.0gのNaNOOOC(Aldrich)、10gのKMnOOOA(Aldrich)および96mlの濃H2SO4(Aldrich,98%)の混液中、50℃で15時間酸化した。得られたペースト状混合物を400gの氷に注ぎ、続いて30mLの過酸化水素(Aldrich、30%)を添加した。次いで、得られた溶液を室温で2時間撹拌して二酸化マンガンを還元し、次いで、濾紙を通して濾過し、DI水で洗浄した。固体を収集し、次いで撹拌しながらDI水中に分散させ、6300rpmで40分間遠心分離し、水層をデカントした。次いで、残った固体を再びDI水中に分散させ、洗浄プロセスを4回繰り返した。次いで、精製したGOを、超音波処理(10Wの出力)下で2.5時間、10mLのDI水中に分散させて、GO分散液(0.4重量%)をGO-1として得た。
1.24mlの0.1% GO溶液/4.96mlの2.5% PEBAX(登録商標)1657溶液/0.496mlの2.5% PDADMA溶液の比で溶液を作製した。溶液を混合した後、溶液を十分に振盪し、GO塊がないことを確認し、次いで超音波洗浄機で7分間脱気した。コーティング溶液を、新たに清浄にした延伸ポリプロピレン基材上に、150μmの湿潤ギャップで塗布した。得られた膜を乾燥し、次いで80℃で8分間硬化させた。
EX-1、EX-2、EX-3、EX-4、EX-5、EX-6、EX-7、およびEX-8の膜を、ASTM E96規格法に記載されているように、20OBoOOC℃および50%相対湿度(RH)で水蒸気透過率(WVTR)について、および/またはN2透過率について試験した。その結果を表1に示す。
膜抗菌剤を試験するために、実施例AM-1を、抗菌製品の効力を試験するための日本工業規格(JIS)Z 2801:2012(英語版、2012年9月)に準拠した手順を使用して測定し、その全体が本明細書に組み込まれる。抗菌力の検証に用いた菌は大腸菌であった。(ATCC(登録商標)8739、ATCC)。
Claims (19)
- 多孔質支持体;と、
架橋酸化グラフェン化合物を含む前記多孔質支持体上にコーティングされた複合体とを含み、
前記架橋酸化グラフェン化合物は、1)酸化グラフェン化合物と、2)ポリエーテルブロックアミド(PEBA)と、3)ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロリド)(PDADMA)、ポリ(アクリルアミド-コ-ジアリルジメチルアンモニウムクロリド)(PACD)、ポリ(4-スチレンスルホン酸ナトリウム)(PSS)、またはそれらの組み合わせと、を含む混合物を反応させることによって形成されている、脱水膜。 - 前記混合物中のPEBAに対する酸化グラフェン化合物の重量比は、約0.005~約 0.1である、請求項1に記載の脱水膜。
- PEBAは、ポリ(エチレンオキシド)対ポリアミドの重量比が約1.5である、請求項1または2に記載の脱水膜。
- 前記混合物は、PDADMAを含む、請求項1、2または3に記載の脱水膜。
- 前記混合物は、PDADMAおよびPEBAを含み、前記混合物中のPEBAに対する
PDADMAの重量比は約0.01~約0.6である、請求項4に記載の脱水膜。 - 前記PDADMAの分子量は100,000Da未満である、請求項4または5に記載の脱水膜。
- 前記混合物は、PACDを含む、請求項1、2、3、4、5または6に記載の脱水膜。
- 前記混合物は、PACDおよびPEBAを含み、前記混合物中のPEBAに対するPACDの重量比は約0.2~約0.4である、請求項7に記載の脱水膜。
- 前記混合物はPSSを含む、請求項1、2、3、4、5、6、7または8に記載の脱水膜。
- 前記混合物は、PSSおよびPEBAを含み、前記混合物中のPEBAに対するPSSの重量比は、約0.2~約0.4である、請求項9に記載の脱水膜。
- 前記複合体は、1~3μmの厚さを有する層である、請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9または10に記載の脱水膜。
- 前記膜は、ASTM E96規格法によって測定して少なくとも1,000g/m2/日の水蒸気透過率を有する、請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10または11に記載の脱水膜。
- 前記膜が、示差圧法によって測定して0.001L/m2・s Pa未満の気体透過性を有する、請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11または12に記載の脱水膜。
- 前記多孔質支持体は、ポリプロピレン、延伸ポリプロピレン、ポリエチレン、または延伸ポリエチレンを含む、請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10または11に記載の脱水膜。
- 前記膜は、日本工業規格Z 2801:2012に従って2以上の抗菌活性を有する、請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13または14に記載の脱水膜。
- 第1のガスを、請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14または15に記載の脱水膜に適用し、
水蒸気が脱水膜を通過して除去されることを可能にし、
第1のガスよりも低い水蒸気含有量を有する第2のガスを生成する、ガスを脱水方法。 - 多孔質支持体上にコーティングされた水性混合物の硬化;
ここで、多孔質支持体上にコーティングされる水性混合物は、60℃~100℃の温度で約30秒~約3時間硬化されて、水性混合物内の架橋を容易にし;
ここで、多孔質支持体は、水性混合物を多孔質支持体に塗布し、必要に応じて繰り返して、約100nm~約4000nmの厚さを有するコーティング層を達成するために必要に応じて繰り返すことによって水性混合物でコーティングされ;および、
水性混合物は、1)酸化グラフェン化合物と、水性液体中の2)PEBAと、3)PDADMA、PACD、PSS、またはそれらの組み合わせと、を混合することによって形成され;
水性液体はエタノールおよび水を含有する溶媒混合物を含む、脱水膜の製造方法。 - 前記多孔質支持体は、0.5~15メートル/分のコーティング速度でコーティングされ、得られたコーティングが約1μm~約3μmの厚さを有する層を形成する、請求項17に記載の方法。
- 請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14または15に記載の脱水膜を含む、エネルギー回収人工呼吸器システム。
Applications Claiming Priority (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
USPCT/US2018/026283 | 2018-04-05 | ||
PCT/US2018/026283 WO2018187588A1 (en) | 2017-04-06 | 2018-04-05 | Selectively gas permeable graphene oxide membrane element |
US201862714504P | 2018-08-03 | 2018-08-03 | |
US62/714,504 | 2018-08-03 | ||
US201862734706P | 2018-09-21 | 2018-09-21 | |
US62/734,706 | 2018-09-21 | ||
PCT/US2019/025520 WO2019195380A1 (en) | 2018-04-05 | 2019-04-03 | Mixed matrix membrane with graphene oxide and polyether amide polymer for dehydration of gas |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021524800A JP2021524800A (ja) | 2021-09-16 |
JP7096357B2 true JP7096357B2 (ja) | 2022-07-05 |
Family
ID=68101221
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020554395A Active JP7096357B2 (ja) | 2018-04-05 | 2019-04-03 | ガスの脱水素化のためのグラフェンオキシドおよびポリエーテルアミドポリマーとの混合マトリックス膜 |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20210162353A1 (ja) |
EP (1) | EP3774002A1 (ja) |
JP (1) | JP7096357B2 (ja) |
KR (1) | KR20200140356A (ja) |
CN (1) | CN112203748A (ja) |
CA (1) | CA3097434A1 (ja) |
TW (1) | TW202003101A (ja) |
WO (1) | WO2019195380A1 (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113242759A (zh) * | 2018-09-18 | 2021-08-10 | 日东电工株式会社 | 氧化石墨烯选择性渗透膜 |
JP6526894B1 (ja) * | 2018-09-20 | 2019-06-05 | 日東電工株式会社 | 分離膜 |
WO2021091485A1 (en) | 2019-11-08 | 2021-05-14 | National University Of Singapore | Low temperature separation method using 2d material-based nanocomposite coating |
RU2730320C1 (ru) * | 2019-12-30 | 2020-08-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Композиционная мембрана для осушения природных и технологических газовых смесей на основе оксида графена интеркалированного гидроксилированными производными фуллеренов |
CN112619434A (zh) * | 2020-12-02 | 2021-04-09 | 石河子大学 | 一种聚醚胺共混改性橡胶态高分子共混膜的制备及应用 |
KR102556881B1 (ko) * | 2021-06-03 | 2023-07-19 | 화인클린(주) | 미세먼지와 이산화탄소 제거를 위한 공기청정기 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008057157A1 (de) | 2008-11-13 | 2010-05-20 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Verfahren zur CO2-Abtrennung aus dem Rauchgas eines Kraftwerkes |
CN105396432A (zh) | 2015-10-30 | 2016-03-16 | 郑州大学 | 一种氧化石墨烯/Pebax中空纤维膜及其制备方法 |
WO2017192208A1 (en) | 2016-05-04 | 2017-11-09 | Mallinckrodt Hospital Products IP Limited | Apparatus and method for humidity conditioning sample gas of a patient breathing circuit affiliated with a ventilator and/or nitric oxide delivery system |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103897093B (zh) * | 2014-04-04 | 2016-03-30 | 武汉理工大学 | 石墨烯/聚合物复合水凝胶薄膜及其制备方法 |
EP3347121A1 (en) * | 2015-09-10 | 2018-07-18 | Nitto Denko Corporation | Selectively permeable graphene oxide/ polyvinyl alcohol membrane for dehydration |
KR20180000781A (ko) * | 2016-06-23 | 2018-01-04 | 중앙대학교 산학협력단 | 다층 나노 박막 및 이의 제조방법 |
CN107051229A (zh) * | 2017-04-17 | 2017-08-18 | 江苏大学 | 一种聚乙烯亚胺交联的氧化石墨烯/二氧化钛层状复合膜的制备方法及其用途 |
-
2019
- 2019-04-03 US US17/044,941 patent/US20210162353A1/en not_active Abandoned
- 2019-04-03 CA CA3097434A patent/CA3097434A1/en not_active Abandoned
- 2019-04-03 WO PCT/US2019/025520 patent/WO2019195380A1/en active Application Filing
- 2019-04-03 JP JP2020554395A patent/JP7096357B2/ja active Active
- 2019-04-03 KR KR1020207032049A patent/KR20200140356A/ko active IP Right Grant
- 2019-04-03 CN CN201980035684.XA patent/CN112203748A/zh active Pending
- 2019-04-03 EP EP19717406.3A patent/EP3774002A1/en not_active Withdrawn
- 2019-04-08 TW TW108112188A patent/TW202003101A/zh unknown
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008057157A1 (de) | 2008-11-13 | 2010-05-20 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Verfahren zur CO2-Abtrennung aus dem Rauchgas eines Kraftwerkes |
CN105396432A (zh) | 2015-10-30 | 2016-03-16 | 郑州大学 | 一种氧化石墨烯/Pebax中空纤维膜及其制备方法 |
WO2017192208A1 (en) | 2016-05-04 | 2017-11-09 | Mallinckrodt Hospital Products IP Limited | Apparatus and method for humidity conditioning sample gas of a patient breathing circuit affiliated with a ventilator and/or nitric oxide delivery system |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Faheem Hassan Akhtar,Pebax1657/Graphene oxide composite membranes for improved water vapor separation,Journal of Membrane Science,vol.525,2016年,187-194 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN112203748A (zh) | 2021-01-08 |
TW202003101A (zh) | 2020-01-16 |
KR20200140356A (ko) | 2020-12-15 |
CA3097434A1 (en) | 2019-10-10 |
US20210162353A1 (en) | 2021-06-03 |
WO2019195380A1 (en) | 2019-10-10 |
JP2021524800A (ja) | 2021-09-16 |
EP3774002A1 (en) | 2021-02-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7096357B2 (ja) | ガスの脱水素化のためのグラフェンオキシドおよびポリエーテルアミドポリマーとの混合マトリックス膜 | |
JP6640332B2 (ja) | 脱水用の選択的透過性酸化グラフェン/ポリビニルアルコール膜 | |
JP7092899B2 (ja) | 選択透過性酸化グラフェン要素 | |
JP2012527336A (ja) | エンタルピー交換およびその他の用途向け被腹膜 | |
KR102278939B1 (ko) | 선택적 투과성 그래핀 옥시드 멤브레인 | |
TWI727552B (zh) | 選擇性滲透之聚合物膜 | |
US20220305446A1 (en) | Selectively permeable polymeric membrane | |
JP2021526960A (ja) | 選択透過性酸化グラフェン膜 | |
JP2022500246A (ja) | 選択的透過性酸化グラフェン膜 | |
US20230166217A1 (en) | Pleated composite pervaporation laminate and method of making same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20201110 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20201110 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20210325 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20210330 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20211214 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220128 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220607 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220623 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7096357 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |