NO322564B1 - Komposittmembran, fremgangsmate til fremstilling derav, samt anvendelse derav for separasjon av CO2 fra gassblandinger. - Google Patents

Komposittmembran, fremgangsmate til fremstilling derav, samt anvendelse derav for separasjon av CO2 fra gassblandinger. Download PDF

Info

Publication number
NO322564B1
NO322564B1 NO20041199A NO20041199A NO322564B1 NO 322564 B1 NO322564 B1 NO 322564B1 NO 20041199 A NO20041199 A NO 20041199A NO 20041199 A NO20041199 A NO 20041199A NO 322564 B1 NO322564 B1 NO 322564B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
membrane
membranes
cross
support material
molecular weight
Prior art date
Application number
NO20041199A
Other languages
English (en)
Other versions
NO20041199L (no
NO20041199D0 (no
Inventor
May-Britt Hagg
Taek-Joong Kim
Baoan Li
Original Assignee
Ntnu Technology Transfer As
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ntnu Technology Transfer As filed Critical Ntnu Technology Transfer As
Priority to NO20041199A priority Critical patent/NO322564B1/no
Publication of NO20041199D0 publication Critical patent/NO20041199D0/no
Priority to AT05722103T priority patent/ATE413913T1/de
Priority to EP05722103A priority patent/EP1740291B1/en
Priority to PCT/NO2005/000098 priority patent/WO2005089907A1/en
Priority to US10/592,938 priority patent/US20080156188A1/en
Priority to DE602005010995T priority patent/DE602005010995D1/de
Priority to RU2006137285/04A priority patent/RU2388527C2/ru
Priority to PL05722103T priority patent/PL1740291T3/pl
Priority to ES05722103T priority patent/ES2317211T3/es
Publication of NO20041199L publication Critical patent/NO20041199L/no
Publication of NO322564B1 publication Critical patent/NO322564B1/no

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/14Dynamic membranes
    • B01D69/141Heterogeneous membranes, e.g. containing dispersed material; Mixed matrix membranes
    • B01D69/142Heterogeneous membranes, e.g. containing dispersed material; Mixed matrix membranes with "carriers"
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/22Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
    • B01D53/228Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion characterised by specific membranes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D67/00Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0002Organic membrane manufacture
    • B01D67/0006Organic membrane manufacture by chemical reactions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D67/00Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0081After-treatment of organic or inorganic membranes
    • B01D67/0088Physical treatment with compounds, e.g. swelling, coating or impregnation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06Organic material
    • B01D71/30Polyalkenyl halides
    • B01D71/32Polyalkenyl halides containing fluorine atoms
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06Organic material
    • B01D71/40Polymers of unsaturated acids or derivatives thereof, e.g. salts, amides, imides, nitriles, anhydrides, esters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/50Carbon oxides
    • B01D2257/504Carbon dioxide
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2323/00Details relating to membrane preparation
    • B01D2323/15Use of additives
    • B01D2323/16Swelling agents
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2323/00Details relating to membrane preparation
    • B01D2323/30Cross-linking
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2325/00Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/20Specific permeability or cut-off range
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2325/00Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/34Molecular weight or degree of polymerisation
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02CCAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/151Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Description

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører nye "fixed-site-carrier" komposi«membraner og en fremgangsmåte for fremstilling derav, så vel som anvendelse av slike membraner for separasjon av karbondioksid (C02) fra gasstrømmer.
I de siste par tiårene har bekymringer for vårt globale miljø satt fokus på behovet for at CO2 fira menneskeskapte kilder blir fanget og lagret. Industrien vil i fremtiden måtte overholde strenge forskrifter for CCvutslipp, og derfor har separasjon og gjenvinning av CO2 fra gasstrømmer blitt svært viktig for industrien både fra et miljø- og energj-synspunkt.
CO2 -fangst er videre ønskelig fira forskjellige typer gasstrømmer slik som brenngass, biogass, naturgass, syntesegass og avgass etc. som utgjør en del av alle typer forurensing, petrokjemisk industri, biogassproduksjon og livsstøttesystemer.
CO2 separeres generelt fra gassblandinger med H2, CO, N2 og CH4 ved reversible absorpsjonsmetoder som benytter forskjellige kjemiske og/eller fysiske løsningsmidler. Da de konvensjonelle prosessene for å behandle CO2 er svært energikrevende, frem-bringer kostnadene så vel som det økte behovet for miljøbeskyttelse et behov for nye fremgangsmåter med energieffektiv og mer selektiv gassbehandlingsteknologi.
Anvendelse av en membran for separering er foreslått som en fremgangsmåte som forbruker mindre energi [1,2].
Mye forskning er utført for å oppnå membraner med både høy permeabilitet og selektivitet, og som så vel er stabile og varige.
En tilnærming for å løse de ovennevnte begrensningene er utført ved å støpe bærere direkte inn i polymere membraner. Disse såkalte "fixed-site-carriers"-(FSC)-membranene har bærere som er kovalent bundet til polymerskjelettet og bærerne har en begrenset bevegelighet.
CN-A-1363414 beskriver anvendelse av FSC-membraner i den hensikt og separere CO2 og CE». En fremgangsmåte for å fremstille en komposittmembran for å separere karbondioksidgass fra hule eller flate membraner av polysulfon, polyakrylnitril eller polyetersulfon ved neddypping i polyvinylaminløsning i 5-60 minutter, kryssbinde med 5-50 % glutaraldehydløsning i 5-40 minutter og der løsningen av svovelsyre eller saltsyre i 5-30 minutter, tørket og vasket med vann, er der beskrevet.
Det er nå overraskende funnet at ved å anvende FSC-rnembraner som er lignende med de som er beskrevet i CN-A-1363414 og å variere kryssbindemidlene, kontrollere molekylvekten og å svelle membranene med vann, oppnås en bemerkelsesverdig økning i selektiviteten for CO2/CH4, mens den høye permeabiliteten opprettholdes.
Videre omhandler US patent nr 5.131.927 metoder for å forbedre komposittmembraners separasjonsegenskaper ved å behandle det øverste membransjiktet av en sulfonert polysulfon- eller polyfenyloksid-membran med en fortynnet løsning av siloksan- eller fluorokarboninneholdende aminofunksjonelle grupper som vil kunne reagere eller bindes ionisk til det selektive membransjiktet. På denne måten modifiserer man over-flatesjiktet samtidig som eventuelle hull i membranen forsegles. For FSC-membranen ifølge foreliggende oppfinnelse benyttes enkel polysulfon (ikke sulfonert) som bære-struktur, og det selektive sjiktet består av en polyvinylamin som er kontrollert kryssbundet med en enkét fluorforbindelse.
Artikkelen til Mo Kexue Yu Jishu, Membrane Science and Technology (2003), 23 (4), side 166 -171 diskuterer "Facilitated transport membranes" for CO2 på mer generell basis. Forfatteren har studert vannløselige polymerer som har to funksjonelle sidegrupper (amino og karboksyl), men omtaler ikke nødvendigheten av noen etter-behandling (kryssbinding) av membranen. I foreliggende oppfinnelse benyttes det enkle amino-sidegrupper, og kryssbindingen med en fluorholdig forbindelse er vesentlig for membranens stabilitet og gode transportegenskaper.
Referanser
1. Richard W. Baker, Future directions of membrane gas separation technology, Ind. Eng. Chem. Res. 41 (2002) 1393. 2. A.L. Lee, H.L. Feldkirkchner, S.A. Stern, A.Y. Houde, J.P. Gamez and H.S. Meyer, Field tests of membrane modules for the separation of carbon dioxide from low quality natural gas, Ga Sep. Purif., 9 (1995) 35. 3. W.M. Thomas and D. W. Wang (Eds.), Encyclopedia of Polymer science and Engineering", Wiley, New York, Vol. 1,1985, p. 169. 4. A.E. Achari, X. Coqueret, A. Lablance-combier and C. Loucheux, Preparation of polyvinylamine from polyacrylamide: a reinvestigation of the Hofmann reaction, Makromol. Chem., 194 (1993) 1879. 5. Hiroo Tanaka and Ryoichi Senju, Preparation of polyvinylamine by the Hofmann degradation of polyacrylamide, Bulletin of the chemical society of Japan, 49,10
(1976)2821. 6. Hiroo Tanaka, Cationic modification of ultrahigh-molecular-weight polyacrylamide by the Hofmann degradation, J. Polym. Sei: Polym. Letters Ed., 15 (1978) 87. 7. Hiroo Tanaka, Hofmann reaction of polyacrylamide: Relationship between reaction conditions and degree of polymerization of polyvinylamine, J. Polym. Sei: Polym. Chem. Ed., 17 (1979) 1239. 8. E.L. Cussler, Facilitated and active transport, Chp.6 in D.R.Paul and Y.P. YampoFskii (eds.), Polymeric gas separation membranes; CRC Press, 1993.
Det er et hovedformål med den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe membraner for å lette transporten av CO2.
Et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe membraner som oppnår både høye permeabiliteter og høye selektiviteter for C02i forhold til gasser som CH4, N2,02, H2,
CO.
Enda et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe slike membraner som er stabile og holdbare.
Disse og andre formål oppnås ved en komposittmembran som omfatter et støtte-materiale som er belagt med kryssbundet polyvinylamin med molekylvekt på over 70.000, der kryssbindemidlet er ammoniumfluorid, ammoniumbifluorid eller hydrogenfluorsyre og der den nevnte membranen er svellet i vanndamp.
Videre tilveiebringer den foreliggende oppfinnelsen en fremgangsmåte for fremstilling av en membran som er definert over, ved å fremstille polyvinylamin med molekylvekt på mer enn 70.000 som omfatter høy amineringsgrad; å belegge nevnte polyvinylamin på et støttemateriale for å oppnå en komposittmembran; å kryssbinde den støpte membranen med ammoniumfluorid, ammoniumbifluorid eller hydrogenfluorsyre; og å svelle den kryssbunnede støpte membranen i vanndamp.
Den foreliggende oppfinnelsen omfatter også anvendelsen av en membran som definert over, for separasjon av CO2 fra gassblandinger.
I det følgende vil oppfinnelsen bli ytterligere forklart med eksempler og figurer. Eksemplene er kun ment å være illustrative og må ikke betraktes som begrensende.
Kort beskrivelse av figurene:
Fig. 1 viser et forsøksoppsett for gassgjennomtregningsmåling.
Fig. 2 viser effekt av molekylvekt av PVAm på ideell selektivitet av CCVCH4.
Fig. 3 viser et forslag til mekanisme for å lette transport i "fixed-site-carrier"-membran. Fig 4. viser irmvirkningen av vann på gjennomtregningen (permeasjonen)
EKSEMPLER
<*>Tixed-site-carrier"-(FSC)-membraner ble fremstilt ved å belegge polyvinylamin (PVAm) på forskjellige støttematerialer slik som polyetersulfon (PES), polyakrylnitril (PAN), Celluloseacetat (CA) og polysulfon (PSO). Det støpte PVAm på støttematerialet ble kryssbundet ved forskjellige fremgangsmåter ved å benytte glutaraldehyd, saltsyre, svovelsyre, og ammoniumklorid. Effekten av molekylvekten av PVAm og fødetrykket på permeansen og selektiviteten ble også undersøkt. Permeansen og selektiviteten for membranene ble målt ved vanndampsvellerbetingelser.
Akrvlamidpovlmerisasjon
Polymerisasjon av akrylamid (CH2=CH-CO-NH2;Merck) ble utført i henhold til vel-kjente prosedyrer [3] ved å benytte ammoniumpersulfat ((NH^SjOs) og natriumsulfid (Na2S03) som initiatorer. Persulfat ble dekomponert av sulfidion som reduksjonsmid-del, og polymerisasjonen inkluderte de tre grunntrinnene; initiering, kjedepropagering og kjedeterminering. Polymerisasjonen fikk foregå ved 45 °C i 5 timer og 55 °C i 2 timer. Molekylvekten til det oppnådde polyakrylamidet (PAA) ble bestemt ved å måle viskositeten av den fortynnede polymerløsningen. Reell viskositet (intrinsic viscosity) for PAA i vann ble bestemt ved å benytte et Ubbelohde viscometer. PAA med forskjellig molekylvekt kunne oppnås ved å kontrollere konsentrasjonen av initiatorene. Den oppnådde PAA-løsningen var blekt gulaktig, men klar og svært viskøs hvilket var avhengig av molekylvekt og konsentrasjon av PAA.
Fremstilling av polyvinylamin ved Hofmann reaksjon av polvakrvlamid Hofmannreaksjonen ble foreslått som en hurtig og passende fremgangsmåte for fremstilling av PVAm fra PAA av Tanaka m. fl. [5-7]. Etter eksaminering og nøye under-søkelse av Hofmannreaksjonen foreslo Archari m. fl [4] at PVAm kunne fremstilles fra PAA ved Hofmannreaksjonen med høy amineringsgrad (mer enn 90 %) hvilket vil holde omfanget av sidereaksjoner på et svært lavt nivå med svært nøye kontroll av reaksjonsparametrene. Aminogruppeinnholdet i PVAm ble målt til å være over 90 molprosent. Det oppnådde produktet var et hydroskopisk hvitt fast stoff. Slutt polymeren ble oppløst i vann til en egnet konsentrasjon (5-10 %) for membranstøping. Den gjennomsnittlige molekylvekten for PVAm ble bestemt ved det følgende forholdet: [n] /(dL • g"<1>) = 6,2-Mj" der [n] er den reelle viskositeten i 0,01 M vandig NaOH/0,lM vandig NaCl vann ved 25 °C [4,7].
Hovedreaksjon: R-CO - NH2 + NaOCl + 2NaOH -> RNH2 + Na2C03 + NaCl + H20
Membranfremstilling
To mikroporøse polysulfon flate støttemembraner (PSO) ble undersøkt: en med en høy-molekylærvektsavgrensning (MWCO) på 20 000 (fra Danish Separation Systems AS (DSS)) og en med MWCO på 30 000 (fra Osmonics Vista Operation). De følgende støttematerialene ble også undersøkt: Polyetersulfon (PES, MWCO 10 000), celluloseacetat (CA, MWCO 20 000) og polyakrylnitrill (PAN, MWCO 75 000) alle tre fra Osmonics Vista Operation.
Støttemembranene ble delt i passende biter og teipet på en ren, plan glassplate. Støpe-poiymerløsningen av PVAm ble helt på støttematerialet, og filmtykkelsen ble regulert ved å benytte en bestrykningskniv. Åpningen mellom bestrykningskniven og støtte-materialet ble satt til tilnærmet 20 fim. Støpepolymerløsningen ble fordampet ved romtemperatur i minst 6 timer.
Et lag av PVAm (MW -34 000) ble klart dannet på DSS PSO. Tykkelsen av laget var omtrent 5-10 um; derved har noe av løsningen drysset ned inn i støttematerialet. Samtidig var PVAm (MW 37 000) laget knapt synlig for membraner belagt på Osmonics PSO.
De tørre støpemembranene ble kryssbundet med forskjellige prosedyrer:
1) Glutaraldehyd (50 %, 30 min); 2) Glutaraldehyd (50 %, 30 min), og deretter H2S04 (pH=l, 10-30 min); 3) NH4F(0,5M,2timer); 4) Glutaraldehyd (50 %, 30 min); og deretter NH4F (0,5 M, 2 timer);
5) H2SO4 (pH=l, 10-30 min) ellerHC1 (pH=l, 10-30 min).
Prosedyre 2) ovenfor er i henhold til kryssbindingen som er beskrevet i CN-A-1363414.
Man var nøye med å sikre at membranen var plan under tørke- og kryssbindeprosessene for å oppnå en jevn og feilfri membran. De kryssbunnede membranene ble lagret i et kammer som var mettet med vanndamp.
Membrantestine
Permeabiliteten ble målt med et apparat som var utstyrt med en fukter (fig. 1) en membran ble plassert på en porøs metallskive i en flat membrancelle og ble forseglet med gummi O-ringer. Fødegassen var mettet med vanndamp av en fukter. Tilførsel- og permeate strømningshastighetene ble målt med standard metoder. Alle eksperimenter ble utført i et konstant temperaturmiljø og forsøkstemperaturområdet var mellom 25-35 °C og trykkforskjellen mellom føde- (tilførsel-) og permeatsidene var 2-4 bar.
Permeansen (fluks) ble beregnet som P/l i enhetene m<3> (STP)/m<2> bar t). Fluksen er sterkt avhengig av tykkelsen på membranen. For membranene som her er beskrevet, var tykkelsen ~20am. Når tykkelsen bringes ned til i det minste 1/10 av dette forventes gjennomtregningen (permeasjonen) å øke tilsvarende xlO.
Perm-selektivitetsresultater av PVAm membraner støpt på forskjellige støttematerialer er sammenlignet i tabell 1. Slik det fremgår viser PSO-støttede membraner mye høyere selektivitet av CO2 i forhold til CH4. CA, PAN og PES viste høy permeans, men deres selektivitet var svært liten. Osmonics PSO som ikke hadde noe synlig PVAm-lag viste lavere permeans så vel som lavere selektivitet enn DSS PSO. DSS PSO-støttematerialet så ut til å være det mest egnede støttematerialet for komposittmembranen og ble derfor valgt for de videre undersøkelsene.
Med de samme kryssbindebetingelsene, resulterte økningen i molekylvekt av polyvinylamin i en signifikant reduksjon i gjennomtregning for CH4 og en bemerkelsesverdig økning i selektiviteten. Dette korresponderer klart med molekylvekt, og når denne var mer enn 70 000, var økningen i selektivitet bemerkelsesverdig. Dette er vist i fig. 2 der effekten av molekylvekt på PVAm på ideell selektivitet av CO2/CH4 ved 35 °C, 3 bar er plottet. Membranfremstillingen som er benyttet ved dette eksperimentet er støpe-PVAm-løsning på DSS PSO, tørket ved romtemperatur og kryssbundet ved NH4F.
PVAm/PSO-membranene ble testet i to måneder og holdt fremdeles den høye selektiviteten for CO2/CH4.
Resultatene for forskjellige kryssbindemetoder er vist i tabell 2. Blant de 5 kryssbinde-metodene resulterte kryssbindingen med NH4F i en overraskende høy selektivitet.
Membranen som er kryssbundet med ammoniumfluorid viste de beste resultatene og
den ideelle selektiviteten av CO2/CH4 var over 1000. Dette var et svært uventet resultat.
For å oppnå bæreeffekten for CO2, må membranen ifølge den foreliggende oppfinnelsen holdes fuktig (svelles med vanndamp). Et forslag til bæremekanisme i den fuktige membranen er vist i flg 3 [8]. Det ble observert en reduksjon i permeans når membranen fikk tørke ut, mens de opprinnelige betingelsene ble gjenopprettet når membranen igjen ble
tuktet (fig. 4).
Den foreliggende oppfinnelsen omfatter membraner med en støttestruktur der MWCO er fra omtrent 20 000 til omtrent 40 000, fortrinnsvis fra omtrent 20 000 til omtrent 30 000. Den mest foretrukne støttestrukturen er PSO.
Membranene omfatter videre PVAm med høy molekylvekt, dvs molekylvekten er høyere enn 70.000.
Det foretrukne kryssbindemidlet for membranene ifølge den foreliggende oppfinnelsen er NH4F. For å tjene som et kryssbindemiddel, er også andre forbindelser som inne-holder fluorider omfattet av den foreliggende oppfinnelsen. Eksempler på andre fluorid-holdige forbindelser er ammoniumbifluorid (NH4HF2) og hydrogenlfuorsyre (HF).
Generelt bør tykkelsen av det selektive PVAm-laget på membranen være så tynt som mulig for å øke fluksen. Fortrinnsvis bør tykkelsen være < 15 um, mer foretrukket < 10 um, enda mer foretrukket < 5 om og helst < 2 um.
For å holde membranen våt (fuktig) er konstruksjonen av membranmodulen avgjørende. Membranene ifølge den foreliggende oppfinnelsen bør fremstilles som en flat type membran eller som kompositthulefibere.
Når membranene ifølge den foreliggende oppfinnelsen anvendes for separasjon av CO2, bør driftstemperaturen holdes under kokepunktet, Tb, for vann ved driftstrykk.
For å unngå kompaktering av de svellede membranene ifølge den foreliggende oppfinnelsen bør trykkfallet over membranen, AP, være under 80 bar.

Claims (7)

1. En komposittmembran som omfatter et støttemateriale belagt med et kryssbundet polyvinylamin med molekylvekt på mer enn 70.000, der kryssbindemidlet er en ammoniumfluorid, ammoniumbifluorid eller hydrogenfluorsyre, og der den nevnte membranen er svellet i vanndamp.
2. Membran ifølge krav 1, der støttematerialet er av flat type eller hule fibere,
3. Membran ifølge krav 1, der støttematerialet har en molekylvektsavgrensning i området på fra omtrent 20 000 til omtrent 40 000.
4. Membran ifølge krav 3, der støttematerialet er polysulfon.
5. Membran ifølge krav 1, der kryssbindemidlet er ammoniumfluorid.
6. Fremgangsmåte for fremstilling av en membran ifølge krav 1, som omfatter å fremstille polyvinylamin med molekylvekt på mer enn 70.000 som innbefatter høy amineringsgrad; å belegge det nevnte polyvinylaminet på et støttemateriale (flatt eller hule fibere) for å oppnå en komposittmembran; å kryssbinde den støpte membranen med ammoniumfluorid, ammoniumbifluorid eller hydrogenfluorsyre; og å svelle den kryssbunnede støpemembranen i vanndamp.
7. Anvendelse av en membran ifølge krav 1, for separasjon av CO2 fra gassblandinger.
NO20041199A 2004-03-22 2004-03-22 Komposittmembran, fremgangsmate til fremstilling derav, samt anvendelse derav for separasjon av CO2 fra gassblandinger. NO322564B1 (no)

Priority Applications (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20041199A NO322564B1 (no) 2004-03-22 2004-03-22 Komposittmembran, fremgangsmate til fremstilling derav, samt anvendelse derav for separasjon av CO2 fra gassblandinger.
ES05722103T ES2317211T3 (es) 2004-03-22 2005-03-18 Membrana para separar co2 y procedimiento para la produccion de la misma.
US10/592,938 US20080156188A1 (en) 2004-03-22 2005-03-18 Membrane for Separating Co2 and Process for the Production Thereof
EP05722103A EP1740291B1 (en) 2004-03-22 2005-03-18 Membrane for separating co2 and process for the production thereof
PCT/NO2005/000098 WO2005089907A1 (en) 2004-03-22 2005-03-18 Membrane for separating co2 and process for the production thereof
AT05722103T ATE413913T1 (de) 2004-03-22 2005-03-18 Membran zur abtrennung von co2 und herstellungsverfahren dafür
DE602005010995T DE602005010995D1 (de) 2004-03-22 2005-03-18 Membran zur abtrennung von co2 und herstellungsverfahren dafür
RU2006137285/04A RU2388527C2 (ru) 2004-03-22 2005-03-18 Мембрана для отделения co2 и метод ее получения
PL05722103T PL1740291T3 (pl) 2004-03-22 2005-03-18 Membrana do oddzielania CO2 i sposób jej wytwarzania

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20041199A NO322564B1 (no) 2004-03-22 2004-03-22 Komposittmembran, fremgangsmate til fremstilling derav, samt anvendelse derav for separasjon av CO2 fra gassblandinger.

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO20041199D0 NO20041199D0 (no) 2004-03-22
NO20041199L NO20041199L (no) 2005-09-23
NO322564B1 true NO322564B1 (no) 2006-10-23

Family

ID=34825279

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20041199A NO322564B1 (no) 2004-03-22 2004-03-22 Komposittmembran, fremgangsmate til fremstilling derav, samt anvendelse derav for separasjon av CO2 fra gassblandinger.

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20080156188A1 (no)
EP (1) EP1740291B1 (no)
AT (1) ATE413913T1 (no)
DE (1) DE602005010995D1 (no)
ES (1) ES2317211T3 (no)
NO (1) NO322564B1 (no)
PL (1) PL1740291T3 (no)
RU (1) RU2388527C2 (no)
WO (1) WO2005089907A1 (no)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7832398B2 (en) * 2005-12-29 2010-11-16 General Elecrtic Company Arrangement in connection with an anaesthesia/ventilation system for a patient and a gas separation unit for an anaesthesia/ventilation system
DE102006042348A1 (de) 2006-09-08 2008-03-27 Dräger Medical AG & Co. KG Verfahren und Vorrichtung zur Separation von Kohlendioxid aus einem Atemgasgemisch mittels Fixed Site Carrier Membran
EP1897607A1 (en) * 2006-09-11 2008-03-12 NTNU Technology Transfer AS Membrane
US7914875B2 (en) * 2007-10-29 2011-03-29 Corning Incorporated Polymer hybrid membrane structures
US20090110907A1 (en) * 2007-10-29 2009-04-30 Jiang Dayue D Membranes Based On Poly (Vinyl Alcohol-Co-Vinylamine)
GB0901699D0 (en) 2009-02-02 2009-03-11 Ntnu Technology Transfer As gas seperation membrane
RU2446864C1 (ru) * 2010-08-09 2012-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Технофильтр" Состав для получения полимерной гидрофильной микрофильтрационной мембраны и способ получения полимерной гидрофильной микрофильтрационной мембраны
US8956696B2 (en) 2011-02-10 2015-02-17 Inficon Gmbh Ultra-thin membrane for chemical analyzer and related method for forming membrane
KR101063697B1 (ko) * 2011-05-25 2011-09-07 한국가스공사연구개발원 Dme 제조 공정에 적용되는 이산화탄소/수소 분리막
US10076620B2 (en) * 2012-12-22 2018-09-18 Dmf Medical Incorporated Anesthetic circuit having a hollow fiber membrane
KR101401054B1 (ko) * 2013-01-14 2014-05-29 (주)세프라텍 초산 투과증발용 복합막 및 이의 제조방법
TW201640727A (zh) * 2015-02-04 2016-11-16 博隆能源股份有限公司 二氧化碳分離器,包含其之燃料電池系統及燃料電池系統之操作方法
US20180133663A1 (en) * 2016-11-17 2018-05-17 Uop Llc High selectivity chemically cross-linked rubbery membranes and their use for separations
RU2655140C1 (ru) * 2017-02-02 2018-05-23 Публичное акционерное общество криогенного машиностроения (ПАО "Криогенмаш") Половолоконная композитная газоразделительнгая мембрана и способ ее получения

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4973410A (en) * 1989-11-29 1990-11-27 Air Products And Chemicals, Inc. Crosslinked vinylamine polymer in enhanced oil recovery
US5131927A (en) * 1991-04-22 1992-07-21 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Reactive treatment of composite gas separation membranes
DK100592D0 (da) * 1992-08-10 1992-08-10 Mouritsen & Elsner Aps Metode til kemisk kobling paa faste faser
KR950703016A (ko) * 1992-08-20 1995-08-23 미리암디. 메코나헤어 가교결합된 중합체성 암모늄 염(crosslinked polymeric ammonium salts)
US6315968B1 (en) * 1995-01-18 2001-11-13 Air Products And Chemicals, Inc. Process for separating acid gases from gaseous mixtures utilizing composite membranes formed from salt-polymer blends
WO1999006138A1 (en) * 1997-08-01 1999-02-11 Exxon Research And Engineering Company Co2-selective membrane process and system for reforming a fuel to hydrogen for a fuel cell
US6431280B2 (en) * 1998-12-21 2002-08-13 Geoffrey Stanley Bayliss Method for placement of blocking gels or polymers at specific depths of penetration into oil and gas, and water producing formations
CN1190258C (zh) * 2001-12-26 2005-02-23 天津大学 Co2气体分离复合膜的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20080156188A1 (en) 2008-07-03
WO2005089907A1 (en) 2005-09-29
PL1740291T3 (pl) 2009-04-30
ES2317211T3 (es) 2009-04-16
DE602005010995D1 (de) 2008-12-24
EP1740291A1 (en) 2007-01-10
NO20041199L (no) 2005-09-23
ATE413913T1 (de) 2008-11-15
RU2388527C2 (ru) 2010-05-10
RU2006137285A (ru) 2008-04-27
NO20041199D0 (no) 2004-03-22
EP1740291B1 (en) 2008-11-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kim et al. Novel fixed‐site–carrier polyvinylamine membrane for carbon dioxide capture
RU2388527C2 (ru) Мембрана для отделения co2 и метод ее получения
US9623380B2 (en) Gas separation membrane
US7896948B2 (en) Membrane
US4272378A (en) Semipermeable membrane
Francisco et al. Membranes comprising of alkanolamines incorporated into poly (vinyl alcohol) matrix for CO2/N2 separation
CN113893713B (zh) 一种高选择性锂镁分离膜的制备方法
Bazhenov et al. High-permeance crosslinked PTMSP thin-film composite membranes as supports for CO2 selective layer formation
EP0273724B1 (en) Acid gas scrubbing by composite solvent-swollen membranes
WO2006050531A2 (en) Membranes, methods of making membranes, and methods of separating gases using membranes
JPH07102310B2 (ja) 二酸化炭素分離ゲル膜及びその製造方法
US4265959A (en) Process for producing semipermeable membranes
BRPI0708637A2 (pt) métodos para a recuperação de ácido e, para a reconstituição de um ácido
CN114053886A (zh) 一种聚酰胺复合反渗透膜及其制备方法
Kim et al. The effect of pH on CO2-separation from post combustion gas by polyvinylamine based composite membrane
US20200238224A1 (en) Processes for separation of aromatic compounds using a thin film composite membrane
FR2729306A1 (fr) Procede pour separer des gaz acides de melanges gazeux utilisant des membranes composites formees de melanges sel-polymere
Sun et al. CO 2 separation membranes with high permeability and CO 2/N 2 selectivity prepared by electrostatic self-assembly of polyethylenimine on reverse osmosis membranes
US20210229031A1 (en) Hybrid polymer membrane
EP0088515A1 (en) Process for producing semipermeable membrane
Lusiana et al. The Effect of Temperature, Sulfonation, and PEG Addition on Physicochemical Characteristics of PVDF Membranes and Its Application on Hemodialysis Membrane
WO2012060229A1 (ja) 二酸化炭素の濃縮方法
JPH06218254A (ja) 複合膜およびその性能回復方法
RU2014878C1 (ru) Способ получения газоразделительных мембран
CN114588776A (zh) 一种分段界面聚合制备反渗透膜的方法

Legal Events

Date Code Title Description
CREP Change of representative

Representative=s name: FLUGE & OMDAL PATENT AS, POSTBOKS 214, 1601 FREDRI

MM1K Lapsed by not paying the annual fees