PL125022B1 - Multicomponent membrane for separation of gases - Google Patents

Multicomponent membrane for separation of gases Download PDF

Info

Publication number
PL125022B1
PL125022B1 PL1977202124A PL20212477A PL125022B1 PL 125022 B1 PL125022 B1 PL 125022B1 PL 1977202124 A PL1977202124 A PL 1977202124A PL 20212477 A PL20212477 A PL 20212477A PL 125022 B1 PL125022 B1 PL 125022B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
diaphragm
porous
coating
gas
component
Prior art date
Application number
PL1977202124A
Other languages
English (en)
Other versions
PL202124A1 (pl
Original Assignee
Monsanto Co
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
Priority claimed from US05/832,481 external-priority patent/US4230463A/en
Application filed by Monsanto Co filed Critical Monsanto Co
Publication of PL202124A1 publication Critical patent/PL202124A1/pl
Publication of PL125022B1 publication Critical patent/PL125022B1/pl

Links

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
    • B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
    • B01D69/1212—Coextruded layers
    • 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
    • B01D67/0081—After-treatment of organic or inorganic membranes
    • B01D67/0088—Physical treatment with compounds, e.g. swelling, coating or impregnation
    • 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
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/08—Hollow fibre 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
    • 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
    • B01D71/68—Polysulfones; Polyethersulfones
    • 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

Landscapes

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

Description

Przedmiotem wynalazku jest przepona wielosklad¬ nikowa do rozdzielania gazów, to znaczy wydzie¬ lania co -najmniej jednego gazu z gazowej miesza¬ niny.Wydzielanie, w tym równiez zwiekszanie steze- • nia co najmniej jednego wybranego gazu w mie¬ szaninie, jest szczególnie waznym procesem, w swie¬ tle wymagan stawianych surowcom chemicznym.Wymaganiom tyim czestokroc mozna sprostac wy¬ dzielajac jeden lub wiecej pozadanych gazów z io mieszanin gazowych i stosujac te gazowe produk¬ ty w procesie. Do wybiórczego wydzielania jedne¬ go lub wiecej gazów z mieszanin gazowych propo¬ nowano stosowac przepony (rozdzielajace.Dla uzyskania wybiórczego rozdzialu, przepony *5 winny wykazywac -mniejszy opór transportu w stosunku do jednego lub wiecej gazów niz w sto¬ sunku do co najmniej jednego z pozostalych gazów mieszaniny. Wybiórczy rozdzial zmniejsza lub zwie¬ ksza stezenie jednego lub wiecej pozadanych gazów *• w mieszaninie. Jednakze, aby wybiórcze wydzie¬ lanie jednego lub wiecej pozadanych gazów z za- sfosowatadem przepon bylo oplacalne przemyslowo, przepony nie tylko musza wytrzymywac warunki, na jakie anoga byc wystawione w takiej operacji, *5 lecz równiez musza zapewniac wystarczajace wy¬ biórcze wydzielanie jednego lub wiecej pozadanych gazów przy wystarczajaco wysokim przeplywie, czy¬ li szybkosci przenikania na jednostke powierzchni.W przypadku przepon o wystarczajacej wybiórczo- *o sci lecz niskiej przenikalnosci, moze zajsc potrzeba stosowania ich w takiej ilosci, tj. takiej ich po¬ wierzchni, ze proces staje sie nieekonomiczny. Rów¬ niez stosowanie przepon o wysokiej przenikliwosci lecz niskiej wybiórczosci nie jest oplacalne. Kon¬ tynuowane sa prace nad uzyskaniem przepon od¬ powiednio wybiórczych w wydzielaniu jednego lub wiecej gazów, przy odpowiednio wysokim przeply¬ wie, w takim stopniu, by stosowanie ich na skale przemyslowa bylo ekonomicznie uzasadnione.Ogólnie, przeplyw gazu przez przepone moze za¬ chodzic poprzez pory, tj. ciagle kanaly laczace po¬ wierzchnie zasilania z powierzchnia wylotu prze¬ pony (które to pory moga byc odpowiednie lub nieodpowiednie do rozdzialu przeplywem Knudse- na lub dyfuzja). W innym mechanizmie, zgodnie z obecnymi pogladaimi teorii przepony, przejscie gazu przez przepone moze nastepowac wskutek wza¬ jemnego oddzialywania gazu z materialem prze¬ pony.W tym mechanizmie przyjmuje sie, ze przenikal- nosc gazu przez przepone obejmuje rozpuszczanie gazu w materiale przepony i dyfuzje przez prze¬ pone. Wedlug obecnych pogladów, stala przenikal- nosc gazu jest iloczynem rozpuszczalnosci i dyfu- zyjnosci tego gazu w przeponie. Dany material prze¬ pony ma okreslona stala przenikalnosc dla przej¬ scia danego gazu wskutek jego oddzialywania z materialem przepony. Szybkosc przenikania gazu, tj. przeplywu przez przepone, jest zalezna od sta- 125 022125 022 3 4 lej przenikania, lecz wplywaja na nia równiez ta¬ kie zmienne, jajfcjgrubosc przepony, jej wlasciwosci ffiayczne, (gradient! Cisnienia czastkowego przenika¬ jacego gazu na przeponie, temperatura itp.Dotychczas proponowano rózne modyfikacje prze¬ pon stosowanych ck rozdzielania cieczy, zmierza¬ jace do rozwiazanlfil szczególnych problemów zwia¬ zanych z operacja rozdzialu. Ponizsza dyskusja ilu¬ struje modyfikacje, jakim poddawano przepony sto¬ sowane -do rozdzielania cieczy, w celu rozwiazania szczególnych problemów, stanowiac podstawe do pelnego zrozumienia istoty wynalazku. Przyklado¬ wo, do odsalania wody wpierw opracowano i sto¬ sowano przepony celulozowe. Przepony te moga byc okreslone ogólnie jako „geste" lub ^zwarte".Przepony „geste" lub ,zwarte" sa to przepony za¬ sadniczo pozbawione porów, tj. kanalów laczacych ich (powierzchnie i zasadniczo pozbawione przestrze¬ ni pustych, tj. taikich obszarów w grubosci przepo¬ ny, które nie zawieraja materialu przepony, W przypadku przepon zwartych, obie powierzch¬ nie sa odpowiednie do 'kontaktowania z materia¬ lem zasilajacym, poniewaz wlasciwosci takiej prze¬ pony sa takie sarnie w kierunku oa" kazdej powierz¬ chni, tj. przepona jest symetryczna.Poniewaz prze¬ pona jest zasadniczo tatka sama w calej swej struk¬ turze, miesci sie w definicji przepony izotropowej.Takie zwarte przepony sa dosc wybiórcze, lecz je¬ dna z glównych ich wad jest mala szybkosc prze¬ plywu, spowodowana wzglednie duza gruboscia. Do¬ tychczas budowa instalacji odsalajacych znaczne ilosci wody z zastosowaniem przepon zwartych jest nieekonomiczna. Próby zwiekszenia przeplywu przez przepony do rozdzielania cieczy obejmowaly np. dodawanie do przepon wypelniaczy, w celu zmiany ich porowatosci, oraz formowanie ich w mozliwie najmniejszej grubosci. Choc w ograniczonym stop¬ niu zwiekszono szybkosc przenikania, to zwykle nastepowalo to kosztem zmniejszenia wybiórczosci przepon.Inna próbe polepszenia wlasciwosci przepon przedstawiaja Loeb i jego wspólpracownicy w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr. 3 133 132. Dotyczy ona wytwarzania zmodyfiko¬ wanej przepony z octanu celulozy, przeznaczonej do odsalania wody, przez odlanie roztworu octanu celulozy w postaci cienkiej warstwy, a nastepnie uformowanie na tej warstwie zwartego naskórka, równymi technikami, jak odparowanie rozpuszczalni¬ ka z nastepnym zanurzeniem w zimnej wodzie.Formowanie taikich przepon ze zwartym naskórkiem zwykle obejimuje koncowe hartowanie w goracej wodzie. Przepony sporzadzone sposobem Loeba skla¬ daja sie z dwóch wyraznie róznych warstw tego samego materialu — octanu celulozy: cienkiefj, zwartej, pólprzepusaczalnej warstwy naskórka i mniej zwartej, zawierajacej puste przestrzenie, nie- wybiórczej warstwy nosnej. Poniewaz te przepony nie maja jednakowej gestosci w calej swej struk¬ turze, mieszcza sie w definicji przepon andzotro- powych. Z powodu obecnosci dwóch róznych warstw i róznicy wlasciwosci przepon w zaleznosci od tego, która z ich powierzchni jest kontaktowa¬ na z zasilajacym roztworem solanki, przepony typu Loeba mozna opisac jako asymetryczne.W praktycznych próbach odsalania wykazano, ze asymetryczne przepony ze zwartym naskórkiem daja wieksza szybkosc przeplywu wycieku niz prze¬ pony zwarte starego typu. Zwiekszenie szybkosci przenikania przez przepony typu Loeba przypisano zmniejszeniu grubosci wybiórczej warstwy zwar¬ tej. Warstwa o immiejszej gestosci stanowi strukture nosna, zapobiegajaca rozerwaniu przepony pod ci¬ snieniem operacyjnym, a dajaca maly opór prze¬ plywu wycieku. Tak wiec rozdzial zachodzi zasad¬ niczo w zwartym naskórku, a glównym zadaniem przestrzeni o mniejszej gestosci jest fizyczne wzmo¬ cnienie zwartego naskórka. Jednakze w takich prze¬ ponach typu Loeba mniej gesta przestrzen nosna czesto ulega sprasowaniu pod cisnieniem stosowa¬ nym przy odsalaniu wody i w pewnym, stopniu traci pusta objetosc. W wynikli toWysste^o po¬ wstaja przeszkody w odplywie ze zdartego na¬ skórka od strony wycieku i zmniejsza sie szybkosc przenikania. Ponadto, przepony z octanu celulozy, opisane przez Loeba i innych ulegaja zanieczysz¬ czeniu i róznego rodzaju degradacji chemicznej.W zwiazku z tym skierowano uwage na opra¬ cowanie przepon typu Loeba z materialów innych niz octan celulozy, o lepszych wlasciwosciach struk¬ turalnych i zwiekszonej odpornosci chemicznej.„Loebowanie" materialów polimerowych, w celu uzyskania jednoskladnikowych przepon o dobrej wybiórczosci i duzej przenikliwosci, okazalo sie niezwykle trudne. Wiekszosc prób dawala przepony badz to porowate, tj. z kanalami poprzez zwarty naskórek, nie dajace rozdzialu lub ze zbyt grubym zwartym naskórkiem, o niedopuszczalnie malej szybkosci przenikania. Takie asymetryczne przepo¬ ny nie nadaja sie do stosowania w operacjach od¬ dzielania cieczy, jak odwrócona osmoza. Jak dalej opisano, jeszcze trudniejsze jest wytworzenie prze¬ pon typu Loeba o odpowiedniej wybiórczosci i szyb¬ kosci przenikania w operacjach rozdzielania ga¬ zów.Dalsze prace nad przeponami odpowiednimi do odsalania wody i innych rozdzialów ciecz—ciecz, jak wydzielanie z cieczy materialów organicznych, doprowadzily do przepon zlozonych, zawierajacych porowaty nosnik, który dzieki obecnosci kanalów latwo przepuszcza ciecz, bedac dostatecznie wytrzy¬ malym na warunki operacyjne oraz nalozona na niego warstwe pólprzepuiszczalna. Proponowane przepony zlozone obejmuja tzw. przepony „formo¬ wane dynamicznie", tzn. przez odkladanie na poro¬ watym nosniku z roztworu zasilajacego, w sposób ciagly, filmu materialu polimerowego. Odkladanie ciagle jest wymagane dlatego, ze polimerowy ma¬ terial filmu jest unoszony do porów i poprzez po¬ rowaty substrat, w zwiazku z czym musi byc uzu¬ pelniany. Ponadto, polimeryczny material filmu czesto jest w pewnym stopniu rozpuszczalny w poddawanej rozdzielaniu mieszaninie cieczy i ulega erozji, tj. jest wymywany z nosnika.Proponowano równiez zlozone przepony do od¬ salania; uzyskiwane przez nakladanie zasadniczo stalej przepony dyfuzyjnej lub separacyjnej na po¬ rowatym nosniku. Patrz np. Sachs i iimi, opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr. 3 676 203, dotyczacy przepon z polimeru kwasu a- 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60125 022 6 krylowego na porowatym nosniku, jak octan celu¬ lozy, polisulfon istp. Grubosc warstwy separacyj¬ nej jest stosunkowo duza, np. do 60 mikrometrów, tak ze nie wnika ona w pory i nie rozrywa sie na porach porowatego nosnika.Inne propozycje obejmuja stosowanie anizotropo¬ wego nosnika, majacego na powierzchni warstwe o wiekszej gestjscd, tj. naskórek, stanowiacy bezpo¬ srednia powierzchnie nosna przepony rozdzielaja¬ cej. Patrz np. Cabasso i inni, Research and Deve- lopment of NS-1 and Related Polysulfone Hollow Fibers for Reverse Osimosis Desalination of Sea- water, Guli South Research Institute, lipiec 1975, opracowanie rozprowadzane przez National Tech- nical Information Service, U.S. 'Depart/ment of Coni- merce, publikacja PB 248 666. Caibasso i inni opi¬ suja zlozone przepony do odsalania wody, sklada¬ jace sie z anizotropowego, pustego wlókna polisul- fonowego, powleczonego np.. poloetylenoimina, po¬ przecznie sieciowana na wlóknie lub polimeryzowa¬ nym na wlóknie alkoholem furfurylowym, które to materialy stanowia nalozona na wlókno przepone rozdzielajaca. Inny sposób wytwarzania przepon do odwróconej osmozy podaje Shorr w opisie pa¬ tentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr. 3 556 305. Przepony te sa trój warstwowe i obejmu¬ ja anjizotropowy porowaty soibstrat, ultraciemka warstwe adhezyjna na tyni substracie i cienka, pól- przepuszczalna przepone, owiazana z substratem warstwa adhezyjna. Takie ultracienkie, pólprzepu- szczalne przepony na porowatym nosniku zwykle otrzymuje sie przez nalozenie na siebie oddzielnie sporzadzonych obu wrasitw, tj. ultracdenikiej prze¬ pony i porowatego nosnika.Innym typem przepon stosowanych do obróbki cieczy sa tzw. przepony „ultrafiltracyjne", majace pory o takiej srednicy, ze przechodza przez nia czasteczki male, natomiast czasteczki wieksze, o wiekszej objetosci, sa zatrzymywane po stronie za¬ silania przepony. Przepony tego typu przedstawia Massucco w opisie patentowym Stanów Zjednoczo¬ nych Ameryki nr., 3 556 992. Przepony imaja anizo- tropowy nosnik i zel, nieodwracalnie wprowadzo¬ ny w nosnik. Maja one pory srednicy odpowied¬ niej do oddzielania wodorotlenku metalu alkalicz¬ nego od hemicelulozy, a ultrasaczenie zachodzi po¬ przez zel.Powyzsza dyskusja tla wynalazku dotyczy prze¬ pon do wydzielania cieczy z cieklej mieszaniny, jak w przypadku odsalania wody. Ostatnio polozono nacisk na opracowanie przepon separacyjnych od¬ powiednich do wydzielania gazu z mieszaniny ga¬ zowej. Przenikanie gazów przez przepony separa¬ cyjne jest przedmiotem róznorodnych badan. Jed¬ nakze przepony do rozdzielania gazów, wykazujace zarówno wysoki przeplyw jak i uzytecznie wybiór¬ czy rozdzial nie zostaly dotychczas opracowane, przynajmniej na skale przemyslowa. Ponizsza dy¬ skusja ilustruje modyfikacje przepon stosowanych do rozdzielania gazów i stanowi podstawe do pel¬ nego zrozumienia wynalazku.Gz^niono próby wykorzystania wiedzy dotyczacej przepon do rozdzialów ciecz—ciecz. Jednakze opra¬ cowanie przepon odpowiednich do rozdzielania u- kladów gazowych wymaga rozwazenia szeregu oko¬ licznosci innych niz iw przypadku opracowywania przepon do ukladów cieklych. Przykladowo, obec¬ nosc malych porów moze nie miec ujemnego wply¬ wu na wlasciwosci przepony do rozdzialów cie- 5 czowych, jak odsalanie, z powodu zjawisk adsorp¬ cji i pecznienia przepony oraz wysokiej lepkosci i wysokiej kohezyjnosci cieczy.Poniewaz gazy wykazuja niezwykle niska ab¬ sorpcje, lepkosc i wlasciwosci kohezyjne, brak jest io bariery zapobiegajacej latwemu przejsciu gazów przez pory w takiej przeponie, w wyniku czego rozdzial gazów jest nieznaczny lub nie ma go wca¬ le. Niezwyklie wazna róznica -miedzy cieczami i ga¬ zami, mogaca wplywac na wybiórczosc rozdzialu w 15 drodze przenikania przez przepony, jest ogólnie nizsza rozpuszczalnosc w przeponach gazów niz cie¬ czy, wynikiem czego sa nizsze wartosci stalych prze¬ nikania gazów niz stalych przenikania cieczy. Inne róznice miedzy cieczami a gazami, które moga 20 wplywac na wybiórczy rozdzial w drodze przenika¬ nia przez przepony, obejmuja gestosc i cisnienie wewnetnzne, wplyw temperatury na lekkosc, napie¬ cie powierzchniowe i rzedowosc.Stwierdzono, ze materialy dobrze »rozdzielajace 25 gazy czesto maja nizsze wartosci wspólczynników przenikalnosoi niz materialy zle rozdzielajace ga¬ zy. Z reguly skierowuje sie wysilki na uzyskanie materialu przepony do rozdzielania gazów "w po¬ staci mozliwie jak najcienszej, w swietle niskiej 30 przjenikalnosci, by uzyskac odpowiedni" przeplyw, a przepona pozostala mozliwie wolna od porów, tj. by przeplyw gazów przez przepone odbywal sie wskutek oddzialywania z materialem przepony.Innym podejsciem do opracowania przepon roz- 95 clzielajacych odpowiednich do ukladów gazowych sa przepony zlozone, z przepona nalozona na anizo- tropowy, porowaty nosnik, gdzie warstwe dajaca rozdzial, tj. pólprzepuszczalna, stanowi warstwa wierzchnia. Korzystnie, dla uzyskania odpowiednie¬ go go przeplywu, taka wierzchnia warstwa przepony jest odpowiednio cienka, tj. ultracienka. Zasadni¬ czym zadaniem porowatego nosnika jest wspiera¬ nie i ochrona nalozonej na niego przepony. Odpo¬ wiednie nosniki stawiaja maly opór przeplywowi « wycieku, po spelnieniu przez nalozona na nie prze¬ pone zadania, wybiórczego Wydzielenia wycieku z 'mieszaniny zasilajacej. Tak wiec pozadane sa nos¬ niki porowate, stawiajace niski opór przeplywowi wycieku, a przy tym wystarczajaco nosne, tj. ma¬ so jace pory wystarczajaco male, by zapobiec rozerwa¬ niu przepony w warunkach rozdzialu. Przepony do rozdzielaniia gazów skladajace sie z wlasciwej prze¬ pony pólprzepuszczalnej na porowatym nosniku przedstawiaja: Klass i inni w opisie patentowym 55 Stanów Zjednoczonych Ameryki nr. 3 616 607, Stan- cell i inni w opisie patentowym StanoW Zjedno¬ czonych Ameryki nr. 3 657 1113 oraz Yasuda w opi¬ sie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr. 3 775303,, i «o Wytwarzanie zlozonych przepon do rozdzielania gazów nie jest jednak 'bezproblemowe. Przyklado¬ wo, Browall w opisie patentowym Stanów Zjedno¬ czonych Ameryki nr. 3 980 456 przedstawia wytwa¬ rzanie zlozonych filmów do wydzielania tlenu z •5 powietrza, obejmujacych stanowiacy nosnik arkusz125 022 7 8 miikroporowatego poliweglanu i uformowana od¬ dzielnie, tj. preformowana, ultracienka przepone separacyjna, zlozona w 80°/» z polimeru tlenku fe¬ nylenu i w 20°/o z kopolimeru organopolisiloksanu z poliweglanem. Przy wytwarzaniu tych przepon bardzo trudne lub niemozliwe jest zabezpieczenie obszaru wytwórczego przed dostepem niezwykle malych zanieczyszczen czasteczkowych, tj. czastek wielkosci ponizej Okolo 300 f/m.Czasteczki te -moga odkladac sie pod lub miedzy warstwy ultracienkiej przepony, a poniewaz w sto¬ sunku do grubosci przepony wielkosc ich jest du¬ za, moga powodowac przebicia ultracienkiej prze¬ pony. Patent Browall opisuje nakladanie ;na ultra- cienka przepone preformowanego materialu uszczel¬ niajacego— kopolimeru organopolisiloksanu z po¬ liweglanem, w celu przykrycia przebic spowodo¬ wanych drobnymi czasteczkami Browall opisuje równiez stosowanie jako warstwy adhezyjnej mie¬ dzy ultaracieaika przepona a porowatym nosnikiem paliweglanowym preformowanej warstwy kopolime¬ ru organopolisiloksanu z poliweglamem. Zlozone przepony Browalla sa, skomplikowane materialowo oraz w l;techniee konstrukcji. [ Podsumowujac, me opracowano dotychczas ani- zotropow&h przepon do rozdzielania gazów, które w :nieobecnoscizwierzchniej warstwy pólprzepusz- czalnej dawalyby wybiórczy rozdzial przy przeply¬ wie;wyrnaganyrn w zastosowaniach przemyslowych., Zlozone; przepony do rozdzielania gazów, z wierz¬ chnia^warstwa pólprzepuszczalna, stanowia jedynie niewielk^e (lub umiarkowane ulepszenie wlasciwosci przeponowych, niewystarczajace do stosowania tych przep^p na. skale wiejko/przemyslowa. Ponadto, prze¬ pony nalozone na nosnik, o grubosci wystarczaja¬ cej dla zapewnienia odpowiedniej wybiórczoscia choc pozostaja ulfracienkie, jednak znacznie ograniczaja przeplyw gazu w stosunku do wartosci charaktery¬ zujacych porowaty nosnik bez nalozonej na niego warstwy p^lprzepusze^alnej.Wynalazek dotyczy szczególnych, wieloskladniko¬ wych lub zwozonych przepon do rozdzielania gazów, zawierajacych powloke w kontakcie r z porowata przepona rozdzielajaca, gdzie wlasciwosci rozdzie¬ lajace wieloskladnikowych przepon, sa determino¬ wane glównie porowata przepona rozdzielajaca, a nie powloka. , ]. ;:j Powyzsze wieloskladnikowe przepony do wydzie-' lania co najmniej jedpego gazu z galowej miesza¬ niny moga wykazywac pozadana wybiórczosc, a przy tym uzyteczny przeplyw. Wynalazek dotyczy wieloskladnikowych przepon do rozdzielania gazów, które niaga byc wytwarzane z szerokiej gamy ma¬ terialów na przepony do rozdzielania gazów, co umozliwia wieksza swobode doboru materialu prze¬ ponowego, korzystnego w zadanym procesie roz¬ dzialu gazów.Wynalazek dotyczy wieloskladnikowych przepon, w których pozadane polaczenie przeplywu i wy¬ biórczosci rozdzialu mozna uzyskac konfiguracja i sposotjsmi wytwarzania i laczenia skladników. Tak wiec material o wysokiej wybiórczosci rozdziela¬ nia lecz o stosunkowo niskiej wartosci stalej prze- nikalnosci mozna stosowac-.4Qi wytwarzania wielo¬ skladnikowych przepon o pozadanej szybkosci prze¬ nikania i pozadanej wybiórczosci rozdzialów. Po¬ nadto, przepony wedlug wynalazku moga byc sto-^ sunkowo malo wrazliwe na wplyw zanieczyszczen, tj. drobnych czastek, w czasie ich wytwarzania, 5 co dotychczas stwarzalo trudnosci w wytwarzaniu zlozonych przepon z preformowanej ultracienkiej przepony rozdzielajacej, nalozonej na nosnik. Ko¬ rzystne jest to, ze w wytwarzaniu wieloskladniko¬ wych przepon wedlug wynalazku moze nie byc ko¬ nieczne stosowanie kleju. Tak wiec}wielo«kladnJca- we przepony wedlug wynalazku nie musza byc skomplikowane w technice konstrukcji.Wieloskladnikowe przepony wedlug wynalazku mozna wytwarzac w taki sposób, by mialy one wysoka wytrzymalosc strukturalna, ciagliwosc oraz odpornosc na scieranie i wytrzymalosc chemiczna, a przy tym wykazywac odpowiedni w zastosowa¬ niach przemyslowych przeplyw i wybiórczosc roz¬ dzialu. Te wieloskladnikowe przepony moga miec równiez pozadana charakterystyke w obsludze, jak mala podatnosc na przyjmowanie ladunku elektro¬ statycznego, niska adhezje do przylegajacych prze¬ pon wieloskladnikowych i podobne wlasciwosci.Przepona wieloskladnikowa do rozdzielania gazów wedlug wynalazku charakteryzuje sie tym, ze po¬ rowata przepona jest anizotropowa porowata prze¬ pona, majaca co najmniej jeden gesty obszar i ob¬ jetosc pusta co najmniej 5°/o, zawiera syntetyczny organiczny polimer, wykazujacy wybiórcze rozdzie¬ lanie dla co najmniej jednej pary gazów wieksze niz wybiórcze rozdzielanie materialu powlekajace¬ go, przy czym syntetycznym polimerem organicz- / nym jest polisulfon, kopolimer styrenu z akryloni¬ trylem, poli/tlenek arylenu/,* poliweglan lub octan celulozy, porowata przepona rozdzielajaca ma prze¬ cietna srednia porów mniejsza niz 2000 non i sto- suniak calkowitego pola powierzchni do calkowitej powierzchni przekroju jej porów wynoszaca co najmniej 10*:1, material powlekajacy ma przeciet¬ na grubosc mniejsza niz 50 mikrometrów, jest w kontakcie z co najmniej jedna powierzchnia i jest w okludujacym kontakcie z porowata przepona rozdzielajaca, przy czym wieloskladnikowa przepo¬ na wykazuje w odniesieniu do co najmniej jednej pary gazów wspólczynnik rozdzialu co najmniej o okolo 35P/# wyzszy od oznaczonego wlasciwego wspólczynnika rozdzialu materialu powloki, a jako material powlekajacy zawiera polisiloksan, poliizo- pren, kopolimer a-metylostyrenu z polisiloksanem, polistyren o stopniu polimeryzacji okolo 2—20 albo organiczne zwiazki zawierajace alifatyczne rodni¬ ki weglowodorowe o 14—30 atomach wegla.Zgodnie z wynalazkiem, wieloskladnikowe prze¬ pony do rozdzielania gazów zawieraja porowata przepone rozdzielajaca, majaca powierzchnie zasi¬ lania i wylotu oraz material powlokowy w kon¬ takcie z porowata przepona rozdzielajaca. Poro¬ wata przepona rozdzielajaca ma zasadniczo ten sam sklad lub material w calej swej strukturze, co oznacza, ze jest.ona zasadniczo chemicznie jedno¬ rodna. Material porowatej przepony rozdzielajacej wykazuje wybiórcza przepuszczalnosc dla co naj¬ mniej jednego gazu z mieszaniny gazowej, wieksza od przepuszczalnosci dla co najmniej jednego z pozostalych gazowych skladników mieszaniny, stad 13 23 25 30 35 40 45 50 55 *0125 022 10 porowata przepone okresla sie jako „rozdzielaja¬ ca".Opisujac przepone rozdzielajaca jako „porowata" rozumie sie, ze przepona ma ciagle kanaly dla przeplywu gazu, tj. pory, komunikujace powierz- 5 chnie zasilania z powierzchnia wylotu. Te- ciagle kanaly, jezeli sa dostatecznie liczne i maja wystar¬ czajaco duzy przekrój, moga umozliwiac przeplyw zasadniczo calej mieszaniny gazowej przez poro¬ wata przepone rozdzielajaca, przy nieznacznym lub 10 braku rozdzialu w wyniku oddzialywania z -ma¬ terialem porowatej przepony. Wynalazek dotyczy korzystnie wieloskladnikowych przepon, w których wydzielanie co najmniej jednego gazu z mieszani¬ ny gazowej przez oddzialywanie z materialem poro- i» watej przepony rozdzielajacej jest wzmozone w sto¬ sunku do wykazywanego przez sama porowata prze¬ pone rozdzielajaca.Wieloskladnikowe przepony wedlug wynalazku za¬ wieraja porowata przepone rozdzielajaca i powlo- 20 ke, które pozostaja w szczególnym stosunku do sie¬ bie. Niektóre z tych zaleznosci mozna wyrazic wzglednymi .wspólczynnikami rozdzialu w odnie¬ sieniu do pary gazów dla porowatej przepony roz¬ dzielajacej, powloki i wieloskladnikowej przepo- <* ny.Wspólczynnik rozdzialu a) przepony dla danej pary gazów a i b jest okreslony jako stosunek sta¬ lej przenikalnosci (P*) przepony jila gazu a do sta¬ lej przenikalnosci (Pd) przepony dla gazu b. 30 Wspólczynnik rozdzialu jest takze równy sto¬ sunkowi przenikalnosci (PJtp), gdzde przeni- kalnosc dla danego gazu jest objetoscia tego gazu w warunkach normalnych temperatury i cis¬ nienia, która w ciagu sekundy przechodzi przez 35 cm2 powierzchni przepony przy spadku cisnienia czastkowego na przeponie wielkosci 1333 Pa na jed¬ nostke grubosci. Wymjarem P jest cm^/cm*—sek— —1333 Pa/e?, . W praktyce, wspólczynnik rozdzialu w odniesie- *< niu dla danej pary gazów i danej przepony mozna oznaczyc róznymi sposobami, dajacymi odpowied¬ nie informacje do obliczenia stalych przenikalnosci dla kazdego z tej pary gazów. Szereg sposobów oz¬ naczania stalych przenikalnosci i wspólczynników 45 rozdzialu jest opisanych w Techniaues of Chemi- stry, yolume VII, Membranes in Separations, autor Hwang i inni, wydawca John Wiley & Sons, 1975, w rozdziale 12, strony 296 do 322.Wlasciwy wspólczynnik rozdzialu oanacza w ni- M niejszym opisie wspólczynnik rozdzialu dla mate¬ rialu, który nie ma kanalów dla przeplywu gazu przez ten material. Taki material mozna okreslic jako ciagly lub nieporowaty. Wlasciwy wspólczyn¬ nik rozdzialu mozna obliczyc w sposób przyblizony, 55 mierzac wspólczynnik rozdzialu zwartej przepony z tego materialu. Jednakze w oznaczeniu wlasciwe¬ go wspólczynnika rozdzialu moga wystapic rózne trudnosci, w tym spowodowane niedoekonalosciami wprowadzonymi przy wytwarzaniu zwartej przepo- M ny, jak obecnosc porów, obecnosc drobnych czaste¬ czek, nieokreslone uporzadkowanie czasteczek, spo¬ wodowane zmiennymi warunkami wytwarzania itp. W konsekwencji, oznaczony wlasciwy wspól¬ czynnik rozdzialu moze byc nizszy od rzeczywiste- w go. „Oznaczony wlasciwy wspólczynnik rozdzialu" oznacza w niniejszym opisie wspólczynnik rozdzia¬ lu suchej, zwartej przepony z danego materialu.Wieloskladnikowa przepona do rozdzielania gazów wedlug wynalazku wykazuje w stosunku do *co naj¬ mniej jednej pary gazów wspólczynnik rozdzialu znacznie wyzszy do oznaczonego wlasciwego wspól¬ czynnika rozdzialu materialu powlekajacego, beda¬ cego w okludujacym kontakcie z porowata prze¬ pona rozdzielajaca. Termin „znacznie wiekszy", uzyty do opisania zaleznosci miedzy wspólczynni¬ kiem rozdzialu wieloskladnikowej przepony a ozna¬ czonym wlasciwym wspólczynnikiem rozdzialu ma¬ terialu powlekajacego, oznacza, ze róznica wartosci wspólczynników rozdzialu jest znaczaca, tj. zwykle wynosi co najmniej 10*/©. Termin „okludujacy kon¬ takt" oznacza, ze powloka kontaktuje z porowata przepona rozdzielajaca w taki sposób, ze stosunek gazów przechodzacych przez material porowatej przepony rozdzielajacej do gazów przechodzacych przez pory jest zwiekszony w porównaniu z jego wartoscia w samej tylko przeponie ^rozdzielajacej.Kontakt jest wiec taki,, ze w wieloskladnikowej przeponie uzyskuje isie zwiekszony udzial materialu porowatej przepony rozdzielajacej we wspólczynni¬ ku rozdzialu wykazywanym przez te przepone dla co najmniej jednej pary gazów, w stosunku do te¬ go udzialu w samej tylko porowatej przeponie roz¬ dzielajacej.Tak; wiec w stosunku do tej co najmniej jednej pary gazów, wspólczynnik^rozdzialu wykazywany przez wieloskladnikowa przepone bedzie wiekszy od wspólczynnika rozdzialu wykazywanego przez porowata przepone rozdzielajaca. Ponadto, dla co najmniej jednej pary gazów material porowatej przepony rozdzielajacej wykazuje wieksza wartosc oznaczonego wlasciwego wspólczynnika rozdzialu niz material powloki.Równiez, w odniesieniu do co najmniej jednej pary gazów, wspólczynnik rozdzialu wykazywany przez wieloskladnikowa przepone jest czesto równy lub mniejszy niz oznaczony wlasciwy wspólczynnik rozdzialu materialu porowatej przepony rozdziela¬ jacej. Czesto, niezaleznie od zamierzonego zasto¬ sowania wieloskladnikowej przepony do rozdziela¬ nia gazów, zaleznosci wspólczynników rozdzialu mo¬ zna wykazac dla co najmniej jednej pary gazów, tak dobranej, ze jeden z jej czlonów stanowi wo¬ dór, hel, amoniak lub dwutlenek wegla, a drugi argon, azesciofluorek siarki, tlenek wegla, azot, me¬ tan lub etan. Dla niektórych wieloskladnikowych przepon wedlug wynalazku zaleznosci wspólczynni¬ ków rozdzialu mozna wykazac dla par gazów, któ¬ rych jeden czlon stanowi dwutlenek wegla, a dru¬ gi wodór, hel lub amoniak lub dla par, których jeden czlon stanowi amoniak, a drugi dwutlenek wegla, wodór lub hel.Pozadane jest, by wieloskladnikowa przepona we¬ dlug wynalazku wykazywala wspólczynnik rozdzia¬ lu w odniesieniu do co najmniej jednej pary ga¬ zów wiekszy o co najmniej okolo 35*/o, korzystnie co najmniej okolo 50V», a w pewnych przypadkach 00 najmniej okolo 100*/§ niz oznaczony wlasciwy wspólczynnik podzialu materialu powloki. Czesto w^ odniesieniu do co najmniej jednej pary gazów125 022 11 12 wspólczynnik rozdzialu wieloskladnikowej przepony jest co najmniej okolo 5»/o lub okolo co najmniej 10°/o, a czasami co najmniej 50»/o lub 100% wiekszy od tego wspólczynnika porowatej przepony roz¬ dzielajacej.Jeden z aspektów wynalazku obejmuje wielo¬ skladnikowe przepony zawierajace powloke w oklu¬ dujacym kontakcie z porowata przepona rozdzie¬ lajaca, z materialu, który wykazuje wybiórcza prze¬ puszczalnosc co najmniej jednego gazu z mieszani¬ ny gazowej w stosunku do jednego lub wiecej po¬ zostalych gazów, gdzie porowata przepona rozdziela¬ jaca ma znaczna objetosc pusta, a wieloskladniko¬ wa przepona wykazuje w stosunku do co najmniej jednej pary gazów wspólczynnik rozdzialu znacznie wiekszy niz oznaczony wlasciwy wspólczynnik roz¬ dzialu materialu powloki. Przestrzeniami pustymi sa obszary w porowatej przeponie rozdzielajacej, w których nie ma materialu tej przepony. W przy¬ padku obecnosci przestrzeni pustych, gestosc poro¬ watej przepony rozdzielajacej jest mniejsza od ge¬ stosci materialu tej przepony. Opisujac objetosc pu¬ sta jako „znaczna" rozumie sie, ze stanowi ona np. co najmniej okolo 5*/» objetosci przepony, da¬ jac zauwazalny wzrost szybkosci przenikania przez przepone, w porównaniu z szybkoscia przenikania obserwowana w zwartej przeponie z tego samego materialu i tej samej grubosci.Korzystnie objetosc pusta stanowi az do 90*/o, ogólnie okolo 10 do 80°/», a czasami okolo 20 lub 30 do 70*/o objetosci zawartej w ogólnych wymia¬ rach- porowatej przepony rozdzielajacej. Jednym ze sposobów oznaczania objetosci pustej porowatej przepony rozdzielajacej jest porównanie jej gesto¬ sci z gestoscia materialu tej przepony, przy tych samych wymiarach fizycznych i konfiguracji po¬ rowatej przepony i materialu, z którego zostala ona sporzadzona. W tym rozumieniu, swiatlo wlók¬ na porowatej przepony rozdzielajacej nie ma wply¬ wu na jej gestosc.Gestosc porowatej przepony rozdzielajacej moze byc zasadniczo taka sama przez cala jej grubosc, tji byc izotropowa lub porowata przepona rozdzielaja¬ ca moze, byc scharakteryzowana jako majaca co najmniej jeden stosunkowo gesty obszar w swej ^ grubosci, stanowiacy bariere dla przeplywu gazu przez porowata przepone rozdzielajaca, tj. jako przepona anizotropowa. Powloka jest korzystnie w okludujacym kontakcie ^ obszarem stosunkowo gestym anizotropowej porowatej przepony rozdzie¬ lajacej. Poniewaz ten stosunkowo gesty obszar mo¬ ze byc porowaty, latwiej moze byc on uformowany jako cienki niz w przypadku zwartej przepony o tej samej grubosci. Stosowanie porowatych przepon rozdzielajacych, majacych obszary stosunkowo ge¬ ste, daje ulatwiony przeplyw przez przepone wielo¬ skladnikowa.W dalszym aspekcie wynalazku, wieloskladniko¬ we przepony zawieraja powloke w okludujacym kontakcie z porowata przepona rozdzielajaca, z ma¬ terialu, który wykazuje wybiórcza przepuszczalnosc co najmniej jednego gazu z mieszaniny gazowej, w stosunku do jednego lub wiecej gazów wcho¬ dzacych w sklad tej mieszaniny, gdzie powloke nanosi sie stosujac substancje zasadniczo cienka, która jest odpowiednia do formowania powloki i gdzie, w stosunku do co najmniej jednej pary ga¬ zów, wieloskladnikowa przepona wykazuje wspól¬ czynnik rozdzialu znacznie wiekszy niz oznaczony 5 wlasciwy wspólczynnik rozdzialu materialu powlo- ^ki. Substancja nanoszona na porowata przepone rozdzielajaca jest zasadniczo ciekla* w tym sensie, ze nie zachowuje postaci w nieobecnosci zewnetrz¬ nego nosnika. 10 Material powloki moze byc ciekly lub rozpusz¬ czony lub zawieszony jako silnie rozdrobnione cialo stale (tzn. wielkosci koloidalnej) w cieklym rozczynniku, stanowiac zasadniczo ciekla substan- cje do nanoszenia na porowata przepone rozdziela*- 15 jaca. Korzystnie, material powloki lub material powloki w cieklym rozczynniku zwilza porowata przepone rozdzielajaca, tzn. przylega do niej. Cze¬ sto ulatwia to kontakt powloki z porowata przepo¬ na rozdzielajaca. Zastosowanie zasadniczo cieklej 20 substancji do .powlekania porowatej przepony roz* dzielajacej umozliwia uzycie prostszych technik niz w przypadku zlozonych przepon z oddzielnie for¬ mowanych materialów stalych. Ponadto, na powloki mozna ! stosowac szeroka game materialów, a tech- 25 nike nanoszenia latwo mozna dostosowac do poro¬ watych przepon rozdzielajacych o róznej konfigu¬ racji.W dodatkowym aspekcie wynalazku, wielosklad¬ nikowe przepony zawieraja powloke w okiuduja- 30 cym kontakcie z porowata przepona rozdzielajaca, w sklad której wchodzi poiisulfon, gdzie, w stosun¬ ku do co najmniej jednej pary gazów, wielosklad¬ nikowa przepona wykazuje wspólczynnik rozdzialu znacznie wiekszy od oznaczonego wlasciwego wspól- 35 czynnika rozdzialu materialu powloki.W innym aspekcie, wieloskladnikowe przepony zawieraja powloke w okludujacym kontakcie'z po¬ rowata przepona rozdzielajaca w postaci pustego wlókna, z materialu który wykazuje wybiórcza prze- 40 puiszczalnosc w stosoinku do co najmniej jednego gazu z mieszaniny gazowej, w porównaniu z przepuszczal¬ noscia w stosunku do jednego lub wiecej gazów wchodzacych w sklad tej mieszaniny, gdzie, w sto¬ sunku do co najmniej jednej pary gazów, wielo- 45 skladnikowa przepona wykazuje wspólczynnik roz¬ dzialu znacznie wiekszy niz oznaczony wlasciwy wspólczynnik rozdzialu materialu powloki. W pu¬ stych wlóknach powierzchnia zewnetrzna moze byc powierzchnia zasilania lub wylotu porowatej prze- 53 pony rozdzielajacej, jak równiez powierzchnia we¬ wnetrzna moze byc odpowiednio powierzchnia wy¬ lotu lub powierzchnia zasilania. Puste wlókna ulat¬ wiaja konstrukcje urzadzenia do rozdzielania ga¬ zów, wykazujac duza dostepna rozdzialowi po- 55 wierzchnie w danej objetosci urzadzenia. Puste wlókjna wytrzymuja wieksza róznice cisnienia niz filmy bez nosnika o zasadniczo takiej samej lacz¬ nej grubosci i morfologii.Sposób rozdzielania gazów z uzyciem wielosklad- «• nikowych przepon wedlug wynalazku, polega na tym, ze co najmniej jeden gaz gazowej mieszaniny jest oddzielany od co najmniej jednego innego ga¬ zu, w drodze^ wybiórczego przenikania, w wyniku czego uzyskuje sie w produkcie co najmniej jeden 65 gaz przenikajacy przez przepone. \13 125 022 14 Proces obejmuje: kontaktowanie gazowej miev Saniny z jedna powierzchnia (powierzchnia masa¬ rnia) wieloskladnikowej przepony, która w stosun¬ ku do co najmniej jednej pary gazów gazowej mieszaniny wykazuje wieksza przepuszczalnosc jed¬ nego z gazów tej pary niz gazu drugiego; utrzy¬ mywanie strony przeciwnej (strony wylotu) wielo¬ skladnikowej przepony przy potencjale chemicznym co najmniej jednego przenikajacego gazu nizszym niz po stronie zasilania; wprowadzanie co najmniej jednego przenikajacego gazu do wieloskladnikowej przepony i przez nia, usuwanie z pobliza przeciw¬ nej strony przepony przechodzacego przez te prze¬ pone produktu, w którym stosunek co najmniej jednego gazu gazowej mieszaniny do co najmniej jednego innego gazu tej mieszaniny jest inny niz po stronie zasilajacej przepony. Sposób rozdziela¬ nia gazów obejmuje zatezenie co najmniej jednego gazu po stronie zasilania wieloskladnikowej prze¬ pony, z uzyskaniem produktu zatezonego oraz prze¬ nikanie co najmniej jednego gazu przez wielosklad¬ nikowa przepone, z uzyskaniem produktu, w któ¬ rym udzial gazu przenikajacego jest wyzszy niz w mieszaninie zasilajacej.Na przyklad, wybiórczo wydziela sie wodór z mieszaniny zawierajacej oprócz tego gazu co naj- moiej jeden inny gaz, z grupy obejmujacej tlenek wegla, dwutlenek wegla, xhel, azot, tlen,, argon, siar¬ kowodór, tlenek azotawy, amoniak i gazowe we¬ glowodory o 1 do okolo 5 atomów, wegla.Nieoczekiwanie stwierdzono, ze nalozenie powlo¬ ki z materialu o niskim oznaczonym wlasciwym wspólczynniku rozdzialu na porowata przepone o niskim wspólczynniku rozdzialu moze dac wielo¬ skladnikowa przepone o wspólczynniku rozdzialu wyzszym od wspólczynników rozdzialu powloki i porowatej przepony rozdzielajacej. Wynik ten kon¬ trastuje z poprzednio proponowanymi zlozonymi przeponami do rozdzielania gazów, z powloka na porowatym nosniku, w których podstawowym wa¬ runkiem wybiórczosci jest wysoka wartosc wspól¬ czynnika podzialu powloki. Stwierdzenie, ze powlo¬ ka o niskim wspólczynniku rozdzialu moze byc sto¬ sowana lacznie z porowata przepona rozdzielajaca, dajac wieloskladnikowa przepone o wyzszym wspól¬ czynniku rozdzialu niz charakteryzujace oddzielnie powloke i porowata przepone, prowadzi do wysoce korzystnych wieloskladnikowych przepon do roz¬ dzielania gazów.Przypadkowo, materialy majace pozadany wlasci¬ wy wspólczynnik rozdzialu lecz trudne do stoso¬ wania jako wierzchnie warstwy przepori, moga byc stosowane jako material porowatych przepon roz¬ dzielajacych wedlug wynalazku, a wybiórczosc ma¬ terialu porowatych przepon rozdzielajacych bedzie miec znaczny udzial we wspólczynniku rozdzialu wieloskladnikowej przepony.Jest oczywiste, ze porowata przepona rozdziela¬ jaca przepony wieloskladnikowej moze byc anizo- tropowa, z cienka, lecz stosunkowo gesta warstwa rozdzielajaca. Tak wiec porowata przepona rozdzie¬ lajaca moze przyjac zalete niskiego oporu przeni¬ kania, oferowana przez przepony anizotropowe, a przy tym stanowic skladnik wieloskladnikowej przepony o pozadanym wspólczynniku rozdzialu.Ponadto, obecnosc kanalów przeplywu, która moze czynic jednoskladnikowe (inie zlozone) anizotropo¬ we przepony nie nadajace sie do rozdzielania ga¬ zów, moze byc dopuszczalna, a nawet pozadana, 5 w porowatych przeponach rozdzielajacych stosowa¬ nych w, wieloskladnikowych przeponach wedlug wynalazki. Powloka moze korzystnie stawiac maly opór przenikaniu, a material powloki wykazywac niski oznaczony wlasciwy wspólczynnik rozdzialu.W pewnych przypadkach sama powloka moze miec tendencje do wybiórczego odrzucania pozada¬ nego gazu przenikajacego, a wieloskladnikowa prze¬ pona z ita powloka wykazywac wspólczynnik roz¬ dzialu wyzszy niz porowata przepona rozdzielaja¬ ca.Wynalazek dotyczy wieloskladnikowych przepon uformowanych przez polaczenie preformowanej po¬ rowatej przepony rozdzielajacej, tj. porowatej prze¬ pony rozdzielajacej sporzadzonej przed nalozeniem powloki, z powloka. Wynalazek dotyczy szczególnie wieloskladnikowych przepon rozdzielajacych, w któ¬ rych wybiórczosc rozdzialu materialu porowatej przepony rozdzielajacej ma znaczny udzial w wy¬ biórczosci i wzglednej szybkosci przenikania gazów przechodzacych przez przepone.Wieloskladnikowe przepony wedlug wynalazku moga, ogólnie, wykazywac wieksza przepuszczal¬ nosc niz dotychczas opisane przepony zlozone, w których stosuje isie warstwe wierzchnia o wysokim wspólczynniku rozdzialu. Ponadto, wieloskladniko¬ we przepony wedlug wynalazku maja wspólczyn¬ nik rozdzialu wyzszy od wspólczynnika rozdzialu powloki i porowatej przepony rozdzielajacej. Wie¬ loskladnikowe przepony wedlug wynalazku moga byc w pewnym sensie analogiczne, lecz zawsze lep¬ sze od przepon do rozdzielania gazów opisanych dotychczas, które na porowatym nosniku maja nalo¬ zona przepone o wysokim wspólczynniku rozdzialu.W zlozonych przegonach opisanych dotychczas nie stosuje sie nosnika lub suhstratu majacego znaczny udzial w rozdzielaniu.Wieloskladnikowe przepony wedlug wynalazku u- mozMwiaja duza elastycznosc w prowadzeniu okre¬ slonych rozdzialów, poniewaz zarówno powloka jak i porowata przepona rozdzielajaca maja udzial w ogólnych wlasciwosciach rozdzielania. Wynikiem te¬ go jest zwiekszona mozliwosc dobrania tych prze¬ pon do okreslonych wymagan rozdzielczych, np. wydzielania pozadanego gazu lub igazów z róznych mieszanin gazowych w przemyslowo pozadanych •kombinacjach szybkosci i • wybiórczosci rozdzialu.Wieloskladnikowe przepony moga byc wytwarzane z szerokiej giamy materialów rozdzielajacych gazy, szerszej niz dostepna dotychczas przy doborze ko¬ rzystnych materialów przeponowych dla danego procesu rozdzialu gazów.Ponadto, te wieloskladnikowe przepony moga rnliec dobre wlasciwosci fizyczne, jak ciagliwosc, od¬ pornosc na scieranie, wytrzymalosc i trwalosc oraz dobra odpornosc chemiczna.Wynalazek dotyczy szczególnych wieloskladniko¬ wych przepon do rozdzielania gazów, zawierajacych .powloke w kontakcie z porowaita przepona roz¬ dzielajaca, w których wlasciwosci rozdzielcze sa 15 20 25 30 35 40 45 50 55 CO125 022 1S 16 okreslone glównie porowata przepona rozdzielajaca, a nie powloka.Wieloskladnikowe przepony moga byc szeroko stosowanej w operacjach rozdzielania gazów. Gazo¬ we mieszaniny odpowiednie jako mieszaniny zasila¬ jace w sposobie wedlug wynalazku zawieraja sub¬ stancje gazowe lub substancje, które normalnie sa Ciekle lub stale lecz maja postac pary w tempera¬ turze/ w jakiej prowadzony jest proces rozdziela¬ nia. Wynalazek jak opisany szczególowo ponftzej do¬ tyczy glównie oddzielania np. tlenu od azotu, wo¬ doru od co najmniej jednego gazu sposród tlenku wegla, helu, azotu, tlenu, siarkowodoru, tlenku azotowego, amoniaku i weglowodorów od 1 do oko¬ lo 5 atomach wegla, zwlaszcza metanu, etanu i ety¬ lenu, amoniaku od co najmniej jednego gazu spo¬ sród wodoru, azotu, argonu i weglowodorów o 1 do okolo 5 atomach wegla, np. metanu,, dwutlenku wegla od oo najmniej jednego gazu sposród tlenku wegla i weglowodorów o 1 do okolo 5 atomach wegla, np, metanu, helu, ocl weglowodorów o 1 do okolo 5 atomach wegla/ np. metanu, siarkowodoru od weglowodorów o 1 do okolo 5 atomach wegla, np. metanu, etanu lub etylenu i tlenku wegla, od co najmniej jednego gazu sposród wodoru, helu, azotu i weglowodorów od 1 do okolo 5 atomach wegla. Podkresla sie, ze wynalazek nie jest ograni¬ czony do tych szczególnych rozdzialów lub gazów jak równiez okreslonych wieloskladdikowych prze¬ pon, opisanych w przykladach.Wieloskladnikowe przepony do rozdzielania ga¬ zów, wedlug wynalazku, moga miec postac filmów lub pustych wlókien rurkowatego wlókna, majacych porowata przepone rozdzielajaca lub substrat oraz powloke w oijcludujacym ^ontakcie z porowata prze¬ pona rozdzielajaca. Niektórymi sposród czynników wplywajacych na wlasciwosci wieloskladnikowych przepon sa stale przenikania materialów powloki i porowatej przepony rozdzielajacej, laczna powierz¬ chnia przekroju otworów (tj. porów lub kanalów przeplywu) w stosunku do sumy powierzchni po¬ rowatej przepony rozdzielajacej, stosunkowa gru¬ bosc powloki i porowatej przepony rozdzielajacej wieloskladnikowej przepony, morfologia porowatej przepony rozdzielajacej, a przede wszystkim wzgle¬ dny opór przeplywu wycieku w porowatej przepo¬ nie rozdzielajacej i powloce wieloskladnikowej prze¬ pony.Ogólnie, na stopien rozdzialu w wieloskladniko¬ wej przeponie wplywa wzgledny opór przeplywu kazdego ze skladników 'mieszaniny gazowej w po¬ wloce I porowatej przeponie rozdzielajacej, który moze byc dobrany do ich wlasciwosci stawiania oporu przeplywowi gazu.Materialem porowatej przepony rozdzielajacej moze byc stala substancja naturalna lub syntety¬ czna, majaca uzyteczne wlasciwosci rozdzielania ga¬ zów, W przypadku polimerów odpowiednie sa za¬ równo polimery addycyjne jak i kondensacyjne, które mozna odlswac, wytlaczac lub przerabiac w inny sposób na porowate przepony rozdzielajace.Porowate przepony rozdzielajace mozna wytwarzac w postaci porowatej np. przez odlewanie z roztwo¬ ru, zawierajacego rozpuszczalnik polimeru w cieczy :bedacej slabym rozpuszczalnikiem tego materialu lub nie rozpuszczajacej go wcale. Przedzenie i/lub odlewanie i/lub obróbka po wstepnym uformowaniu moga miec wplyw na porowatosc i opór stawiany przeplywowi gazów' przez porowata przepone roz- s dzielajaca.Ogólnie, do sporzadzania porowatych przepon roz¬ dzielajacych stosuje sie organiczne polimery zmie¬ szane z nieorganicznymi wypelniaczami. Typowymi polimerami odpowiednimi do wytwarzania porowa- 10 tych przepon rozdzielajacych wedlug wynalazku sa polimery podstawione i niepodstawione, jak poli¬ sulfony; polistyreny, w tym kopolimery styrenu, jak kopolimery akrylonitryl—styren, kopolimery styren—butadien i kopolimery srtyren—halogenek 15 winylobenzylu; poliweglany; polimery celulozowe, jak octano-maslan celulozy, propionian celulozy, etyloceluloza, metyloceluloza, nitroceluloza itp.; po¬ liamid- i poliimidy, w tym poliaryloamidy i poli- aryloamidy; polietery; -polimery tlenków arylenu, 20 jak polimer tlenku fenylenu i polimer tlenku ksy- lilenu; poli(estro-amido-dwuizocyjaniany); poliureta¬ ny; poliestry, jak politereftalan etylenu, polimeta¬ krylany alkilu, poliakrylany alkilu, politereftalany fenylenu itp.; polisiarczki, polimery monomerów *5 a-olefinowo nienasyconych, inne niz wyzej wymie¬ nione, jak polietylen, polipropylen, polibuten-1, po- li-4-metylopenten-l, poliwinyle, np. polichlorek wi¬ nylu, polifluofek winylidenu, alkohol (poliwinylowy, estry poliwinylowe, jak polioctan winylu i polipro- 30 pionian winylu, poliwinylopirydyny, póliwnylopiro- lidony, poliwinyloetery, poliwinyloketony, poliwiny- loaldehydy, jak poliwinyloformal i poliwinylobuty- ral, poliwinyloamidy, poliwinyloaminy, poliwinylo- uretany, poliwmylornoczmiki, poliwinyiofosforany i 35 poliwiinylosiarczany; poliallile; polibemzobenziimida- zole; polioksadiazole, politriazole, polibenzimidazole, polikarbodwuimidy; polifosfazyny; iitp. oraz inter- polimery, w tym interpolimery blokowe, zawieraja¬ ce powtarzajace sie jednostki sposród powyzszych, 40 jak terpolimery akrylonitryl^bromek winylu—sól sodowa eteru para-sulfofenylometallilowego oraz mieszaniny zawierajace te materialy. Typowymi podstawnikami podstawionych polimerów sa atomy chlorowców, jak fluoru, chloru i bromu, grupy wo- 45 dorotlenowe, nizsze rodniki alkilowe, nizsze grupy alkoksylowe, jednopierscieniowe rodniki arylowe, nizsze* grupy acylowe i podobne.Doboru porowatej przepony rozdzielajacej do wie¬ loskladnikowej przepony wedlug wynalazku mozna w dokonac na podstawie odpornosci cieplnej, odpor¬ nosci na rozpuszczalniki i wytrzymalosci mechani¬ cznej oraz innych czynników, dyktowanych warun¬ kami operacyjnymi wybiórczej przepuszczalnosci, jezeli powloka i porowata przepona rozdzielajaca 53 maja wymagane wartosci wzglednego wspólczyn¬ nika rozdzialu, zgodnie z wynalazkiem, dla co naj¬ mniej jednej pary gazów. Porowaita przepona roz¬ dzielajaca jest korzystnie co najmniej czesciowo samonosna, a w pewnych przypadkach moze byc 60 zasadniczo samonosna. Porowata przepona rozdziela¬ jaca moze dawac zasadniczo calosc wsparcia struk¬ turalnego przepony lub tez wieloskladnikowa prze¬ pona moze zawierac czlon wsparcia strukturalnego, dajacy maly opór przeplywowi gazów lub -nie da- « jacy go wcale.it 125 022 Jedna z korzystnych porowatych przepon rozdzie¬ lajacych, stosowanych w formowaniu wieloskladni¬ kowych przepon, zawiera polisulfon. Posród nada¬ jacych sie do stosowania polisulfonów znajduja sie majace polimeryczny szkielet zlozony z powtarza¬ jacych sie jednostek strukturalnych o wzorze 1, w którym R i R' moga byc takie same lub rózne i oznaczac rodniki weglowodorowe o 1 do 40. ato¬ mach wegla, gdzie siarka grupy sulfonylowej jest zwiazana z alifatycznymi lub aromatycznymi ato¬ mami wegla) a polisulfon ma przecietny ciezar cza¬ steczkowy odpowiedni do formowania filmu lub wlókna, czesto co najmniej okolo ftOOOO. Gdy poli¬ sulfon nie jest poprzecznie usieciowany, jego cie¬ zar czasteczkowy Jest zwykle mniejszy niz 500 000, a czesto mniejszy niz okolo 100 000. Powtarzajace sie jednostki moga byc zwiazane, tj. R i R' moga byc zwiazane, wiazaniami wegiel—wegiel lub róz¬ nymi grupami laczacyimi, j«ak —O—, OSr-~, grupy o wzorach 2, 3, 4 i 5 itp.Szczególne korzystnymi polisulfonami sa te, w których co najrrindej jeden sposród rodników R i R? zawiera roclnik weglowodorowy, a grupa sulfonylo- wa jest zwiazana z co najmniej jednym aromatycz¬ nym atomem wegla. Pospolnymd rbdrtiieami weglo¬ wodorowymi sa fenylen i .podstawione feri^feriy, dwufenyl i podstawione dwufenyle, rodnM dwu- fenylornetami V podstawionych dwufenylometariów o ogólnym wzorze 6 oraz rodniki podstawionych i niepodstawionycn eterów dwufenylowych o ogól¬ nym wzorze 7, w którym X oznacza atom tlenu'lub siarki. Ri do Rio we wzorach 6 i 7 moga byc taikte same lub rózne i maja: strukture przedstawiona wzorem 8, w którym Xi i X2 sa 'takie same lub rózne i oznaczaja atomy wodoru lub chlorowca (np. fluoru, chloru lub bromu), p oznacza liczbe 0 lub calkowita liczbe dodatnia ód 1 do okolo 6, a Z oznacza atom wodoru, atom chlorowca (np. fluoru, chloru lub bromu), rodnik o wzorze OOaRn (w któ¬ rym q oznacza liczbe 0 lub 1, Y oznacza —tS—, —SS— lub grupe o wzorze 5 lub 2, a Ru oznacza atom wodoru, podstawdony lub niepodsta- wiony rodnik alkilowy o 1 do okolo 8 atomów wegla, podstawiony lub niepodstawiony rodnik ary- lowy, jedno- lub dwupierscieniowy o okolo 6 do 15 atomach wegla), rodniik heterocykliczny, gdzie heteroatomem jest atom azotu, tlenu lub siarki, a rodnik jest jedno- lub dwupierscieniowy i zawie¬ ra okolo 5 do 15 atomów pierscieniowych, grupe sulfato lub sulfono, zwlaszcza nizsza alkilo- lub jedno- lub i dwupierscieniowa arylosulfato lub sul¬ fono, grupy z atomami fosforu, jak fosfino, fos- fa-to lub fosikmo, zwlaszcza nizsze alkilo- lub jed¬ no- lub dwupierscieniowa arylofosfato lub fosfono, aminowa, w tym pierwszo-, drugo- lub trzeciorze¬ dowa aminowa, jak równiez czwartorzedowa grupe amoniotwa, przy czym drugo- i trzeciorzedowe gru¬ py aminowe oraz czwartorzedowe grupy amoniowe czesto jako podstawnik zawieraja nizsze rodniki alkilowe lub jedno- lub dwupierccieniowe rodniki arylowe, nastepnie Ru oznacza grupy dzotdoureilo- we, tioureilowe, guanddylowe, trójalkilosililowe, trójalkilostannylowe, trójalkiiloplumbylowe, dwual- kilostilbinylowe itp. Czesto podstawniki rodników dwufenylometanu i eterów dwufenylowych o wzo- 10 19 20 39 —. 40 5© CO 65 rach 6 i 7 znajduja sie w polozeniu orto, tzn., ze R7 do Rio sa atomami wodoru. Polisulfony z aro¬ matycznymi rodnikami weglowodorowymi maja zwykle dobra wytrzymalosc cieplna, sa odporne chemicznie i wykazuja znakomite polaczenie ciagli- wosci z elastycznoscia. Uzyteczne polisulfony sa sprzedawane pod takimi markami handlowymi jak „P-1700" i „P-3500" przez Union Carbide. Oba, pro¬ dukty handlowe maja liniowy lancuch o ogólnym wzorze 9, w którym n oznacza stopien polimery¬ zacji, wynoszacy okolo 50 do 80.Uzyteczne sa równiez polimery arylenoeterosul- fonów. Produkty o wzorze 10 sa wytwarzane przez ICI, Ltd, Wielka Brytania. Inne uzyteczne polisul¬ fony .moga byc wytwarzane przez modyfikacje po¬ limerów, np. poprzeczne sieciowanie, szczepienie, czwartorzedowanie itp.W wytwarzaniu porowatych przepon rozdzielaja¬ cych w postaci pustego wlókna mozna stosowac róznorodne warunki przedzenia. Jeden ze sposobów wytwarzania pustych wlókien polisulfonowych jest opisany przez Cabasso i innych w uprzednio wzmiankowanym dziele „Research and Develop- ment of NS-1 and Related Polysulfone Hollow Fi- bers for Reyerse Osmosis Desaldnation of Seawa- ter".Szczególnie uzyteczne puste wlókna polisulfono- we, np. z 'produktu P*-3500 Union Carbide lubl z polieterosulfonu produkcji ICI, Ltd. moga byc wytwarzane w drodze przedzenia w iroztworze za¬ wierajacym rozpuszczalnik poHsulfonu. Typowymi rozpuszczalnikami sa dwumetylofoiranaimid, dwume- tyloacetamdd i N-metylopirolkton.Procent wagowy polimeru w roztworze moze zmieniac sie w szerokich granicach, leoz musi byc wystarczajaco wysoki, by mozliwe bylo uzyskanie pustego wlókna w warunkach przedzenia. Czesto udzial wagowy polimeru w roztworze wynosi okolo 1$ do 50, np, okolo 20 do 35^. Jezeli polisulfon i/lub rozpuszczalnik zawiera zanieczyszczenia, jak wode, czastki stale itp., to ilosc tych zanieczyszczen winna byc na tyle niska, by mozliwe bylo przedze¬ nie. Jezeli to jest konieczne, zanieczyszczenia moga byc z polfóulfonu i/lub rozpuszczalnika usuwane.Wielkosc dyszy przedzalniczej bedzie zmieniac sie w zatózndsci od pozadanej1 srednicy wewnetrznej i zewnetrznej fjrodu&tu — pustego wlókna. Jedna z klas dysz przedzalniczych moze miec srednice zewnetrzna otworu 0,38 do 0,88 mm i srednice szpilki 0,2 do 0,38 mm, a kapilare injekcyjna za¬ warta w szpilce. Srednica kapilary injekcyjnej mo¬ ze zawierac sie w granicach ustalonych przez szpilke. Roztwór przedzalniczy czesto utrzymuje sie w zasadniczo obojetnej atmosferze, dla zapo¬ biezenia zanieczyszczeniu i/lub koagulacji polisul- fonu przed przedzeniem i zapobiezenia niebezpie¬ czenstwu pozaru, jakie stwarza obecnosc lotnych i palnych rozpuszczalników. Obecnosc nadmiernych ilosci gazów w roztworze przedzalniczym moze po¬ wodowac powstawanie duzych przestrzeni pustych.Przedzenie mozna wykonywac technika dyszy mo¬ krej lub technika dyszy suchej, tzn,, ze dysza mo¬ ze byc zanurzona w kapieli koagulujacej lufo znaj¬ dowac sie poza nia. Czesto jest stosowana technika mokra, z uwagi na jej dogodnosc, Korzystne sa,125 022 / n 20 takie warunki przedzenia, w których wlókno nie ulega nadmiernemu rozciagnieciu. Szybkosc prze¬ dzenia czesto lezy w zakresie od okolo 5 do 100 metrów na minute, choc mozna stosotoac wieksza szybkosc przedzenia, pod warunkiem, ze wlókno nie bedzie «iadmiern;ie rozciagane, a czas jego przeby¬ wania w kapieli koagulacyjnej wystarczajaco dlu¬ gi. Jako kapiel koagulacyjna mozna stosowac za¬ sadniczo kazda ciecz nie bedaca rozpuszczalnikiem polistiHonu. Dogodnie, jako podstawowy material^ kapieli koagulacyjnej stosuje sie wode. Do wnetrza wlókna wprowadza sie zwykle pjyn. Plyn moze zawierac np. powietrze, Azopropanol, wode lub po¬ dobne. Czas przebywania wyprzedzonego wlókna w kapieli koagulacyjnej winien byc co najmniej wystarczajacy do tego, by zapewnic zestalenie wló¬ kna. Temperatura kapieli koagulacyjnej równiez moze zmieniac sie w szerokich granicach, np. od -^15 do 90°C lub powyzej, a czesto zawiera sie w przedziale od okolo 1 do 35°G, np. 2 do 8 lub 10°C.Pozadane jest przemycie skoaguloWanego pustego wlókna woda, w celu usuniecia rozpuszczalnika i nastepne utrzymywanie go w kapieli wodnej w ciagu co najmniej okolo 2 godzin. Wlókna sa zwy¬ kle suszone przed nalozeniem powloki i zamonto¬ waniem w urzadzeniu do rozdzielania gazów. Su¬ szenie mozna przeprowadzic w 0—90°C, dogodnie w (temparatuiFze zblizonej do pokojowej, np. 16 do 35°C, pnzyi wilgotnosci wzglednej okolo 5 do 95 korzystanie 40 do fW/o.-Powyzszy opis < sposobów wytwarzania przepon separacyjnych w postaci vpustego wlókna jest przed¬ stawiony jedynie w celu zilustrowania technik wy¬ twarzania porowatych przepon i nie ogranicza wy¬ nalazku. oFpwloka^maae miec postac przepony zasadniczo pozbawionej przerw,tj. zasadniczo nie porowatej, w kontakcie z porowata przepona rozdzielajaca lub tez powloka moze byc nieciagla, jtj. miec przerwy.Jezeli w ftówloce wystepuja przerwy, to czesto na¬ zywa* sie materialem okludujacym, ponieWaz moze qkludowac kanaly przeplywu gazu, tj. pory. Ko¬ rzystnie, powloka nieJest tak (gruba, r;by ujemnie wplywac na wlasciwosci wieloskladnikowej, prze¬ pony, np, nadmiernie zmniejszac przeplyw lub sta¬ wiac przeplywowi gazu taki ©pór, %e wispólczyinnik rozdzialu wieloskladnikowej przepony staje sie za¬ sadniczo równy wspólczynnikowi rozdzialu powlo¬ ki. Powloki moga czesto miec grubosc przecietna do okolo 50 mikrometrów.Jezeli w powloce wystepuja przerwy, to oczy¬ wiscie moga wystepowac obszary, w których nie ma (materialu powlokowego. Powloka czesto moze miec grubosc przecietna od okolo 0,0001 do 50 md- ikromefrów. W pewnych przypadkach przecietna grubosc powloki wynosi ponizej 1 mikrometra, a nawet ponizej okolo 6,5 mikrometra. Powloka mo¬ ze zawierac jedna warstwe lub co najmniej dwie, warstwy oddzielne, które 'moga byc e tego samego lub róznego materialu. Gdy porowata przepona rozdzielajaca jest anizotropowa, tj. zawiera w swej grubosci stosunkowa gesta przestrzen, stanowiaca bariere dla przeplywu gazów, to .powloke korzyst¬ nie nanosi sie tak, by byla w okludujacym kontak¬ cie z przestrzenia stosunkowo gesta. Stosunkowo gesta przestrzen moze znajdowac sie przy jednej lub obu powierzchniach porowatej przepony roz¬ dzielajacej lub tez w srodkowej szesci jej grubo- 5 sci. Powloke dogodnie nanosi sie na co najmniej jedna z powierzchni porowatej przepony rozdzie¬ lajacej, tzn. powierzchni zasilania lub wylotu, a gdy wieloskladnikowa przepona ima postac pustego wlókna, to powloke "mozna naniesc na powierz¬ chnie zewnetrzna, co daje równiez ochrone i ulat¬ wia manipulowanie wieloskladnikowa przepona.Stosowac mozna jakikolwiek sposób nakladania powloki, jednakze dobór sposobu nakladania moze miec pewien wplyw na ogólne wlasciwosci wielo¬ skladnikowej przepony. Wieloskladnikowa przepone wedlug wynalazku 'mozna sporzadzic np. przez po¬ wleczenie porowatej przepony rozdzielajacej sub¬ stancja zawierajaca material powloki, taki, by w wieloskladnikowej przeponie powloka miala opór przeplywu gazu maly w porównaniu z sumarycz¬ nym oporem stawianym przez wieloskladnikowa 1 przepone. Powloka moze byc nalozona w jakikolwiek odpowiedni sposób, np. w operacji powlekania jak natryskiwanie, szczotkowanie, zanurzanie w zasadni¬ czo cieklej substancji zawierajacej material powloki lub podobnej. Jak wyzej stwierdzono, material po¬ wloki jest korzystnie zawarty w zasadniczo cieklej substancji przy nanoszeniu i moze byc w roztworze w rozpuszczalniku, który zasadniczo nie rozpuszcza materialu porowatej przepony rozdzielajacej.Korzystnie, substancja zawierajaca material po¬ wloki jest nanoszona na jedna powierzchnie poro¬ watej przepony rozdzielajacej, a druga strone po¬ rowatej przepony rozdzielajacej poddaje sie dzia¬ laniu obnizonego cisnienia absolutnego. Jezeli za¬ sadniczo ciekla substancja zawiera material ulega¬ jacy polimeryzacji, a material ten jest polimeryzo¬ wany po nalozeniu na porowata przepone rozdzie¬ lajaca, stanowiac powloke, to korzystnie w czasie polimeryzacji lub przed polimeryzacja obniza sie absolutne cisnienie po drugiej stronie przepony.Jednakze wynalazek nie jest ograniczony sposobem nakladania powloki.Szczególnie korzystne materialy powloki maja stosunkowo wysoka stala przenikania dla gazów, tak ze obecnosc powloki nie ogranicza nadmiernie szybkosci przenikania przez wieloskladnikowa prze¬ pone* Jak uprzednio stwierdzono, dobór materialu na powloke zalezy od oznaczonego wlasciwego wspólczynnika rozdzialu »materialu powlokowego i stosunku jego wartosci do wartosci oznaczonego wlasciwego wspólczynnika rozdzialu porowatej przepony rozdzielajacej, a doboru dokonuje sie w taki sposób, by uzyskac wieloskladnikowa prze¬ pone o pozadanym wspólczynniku rozdzialu. Mate¬ rial powloki musi miec zdolnosc dawania okludu- jacego kontaktu z porowata przepona rozdzielaja¬ ca. Wykazywane przez material powlokowy wlasci¬ wosci zwilzania mozna latwo oznaczyc kontaktujac material powloki, sann lub w rozpuszczalniku, z materialem porowatej powloki rozdzielajacej. Po¬ nadto, materialu na powloke o odpowiednich wy¬ miarach czastek mozna dobrac na. podstawie oceny przecietnej srednicy porów w porowatej przeponie rozdzielajacej. 15 20 25 30 35 40 49 60 58 60125 022 21 22 Jezeli wymiary czasteczkowe materialu powloki sa zbyit duze na to, by miescily sie w porach po¬ rowatej przepony rozdzielajacej, to taki material nie bedzie dawac okludujacego kontaktu. Jezeli natomiast wymiary czasteczkowe materialu powlo¬ kowego sa zbyt male, to material moze przecho¬ dzic przez pory porowatej przepony rozdzielajacej w trakcie operacji powlekania i/lub rozdzialu. Tak wiec w przypadku porowatych przepon rozdziela¬ jacych majacych wieksze pory moze byc pozadane stosowanie na powloki materialów o wiekszych wy¬ miarach czastek niz w przypadku przepon o mniej¬ szych porach. Czasteczki materialu powloki powin¬ ny miec wielkosc wieksza mdz minimalny wymiar porów przepony rozdzielajacej. Jezeli pory sa w szerokim zakresie wielkosci,to moze byc pozadane stosowanie na powloki materialu ulegajacego poli¬ meryzacji, który poddaje sie polimeryzacji po na¬ niesieniu na porowata przepone rozdzielajaca lub stosowanie dwóch lub wiecej materialów powlo¬ kowych o róznej wielkosci czastek, np. przez nanie¬ sienie ich w porzadku wzrastajacej wielkosci cza¬ stek..Materialami powloki moga byc substancje natu¬ ralne lub syntetyczne, a czesto sa to polimery, któ¬ re korzystnie maja wlasciwosci odpowiednie do wy¬ tworzenia okludujacego kontaktu z porowata prze¬ pona rozdzielajaca. Typowymi uzytecznymi mate¬ rialami, które moga wchodzic w sklad powlok sa podstawione lub niepodstawione polimery addy¬ cyjne lub kondensacyjne, które w warunkach roz¬ dzielania gazów moga byc stale lub ciekle, jak syn¬ tetyczne kauczuki; naturalne kauczuki; ciecze o stosunkowo wysokim ciezarze czasteczkowym i/lub wysokiej temperaturze wrzenia; prepolimery orga¬ niczne; polisiloksany (polimery silikonów); polisi- lazany; poliuretany; poliepichlorohydryna; poliami- ny; poliiminy; poliamidy; kopolimery okrylo- nitrylowe, jaJc poli .{a-chloroakrylonitryl), polies¬ try (równiez polilafctaimyi), poliakrylany alki- lu i polimetakrylany alkilu, w których ro¬ dnik alkilowy ma 1 do okolo 8 atomów wegla, polisebacymany, polibursztyimiany i zy¬ wice aikidowe, zywice terpinoidowe, jak olej na¬ sienia lnianego, polimery celulozowe, polisulfony, zwlaszcza alifatyczne, poliaalkilenoglikole, jak poli- etylenoglikol, polipropylenoglikol itp., polil(alkileno)- polisiarczany, polipirolidony, polimery z monome¬ rów a-olefmowo nienasyconych, jak poliolefiny, np. polietylen, polipropylen, poiibutadien, poli(2,3-dwu- chlorobutadien), poliizopren, polichloropren, poli¬ styren, równiez kopolimery polistyrenu, np. kopoli¬ mer styren-^butadien, poliwinyle, jak alkohole po¬ liwinylowe, poliwinyloaldehydy, np. poliwinylofor- mal i poliwinylobutyral, poliwmyloketony, np. po- limetylowinyloketon, poliwinyloestry, np. poliwiny- lobenzoesany, polihalogenki winylu, np. polibromek winylu, polihalogenki winylidenu, poliweglany wi- nylidenu, poli-N-winylomaleinimid 'itp., poli-l,5-cy- klookitadien, polimetyloizopropenyloketon, fluorowa¬ ne kopolimery etylenu; polimery tlenków arylenu, np. polimer tlenku ksylilenu; poliweglany, polifos¬ forany, np. polifosforan etylenp-metylu i podobne oraz interpolimery, w tym interpolimery blokowe, zawierajace powtarzajace sie jednostki sposród po¬ wyzszych oraz mieszaniny powyzszych materialów.Polimery moga byc lub nie byc polimeryzowane po naniesieniu na porowata przepone rozdzielajaca.Szczególnie uzyteczne materialy powlokowe za- 5 wieraja polisiloksany. Typowe polisiloksany moga zawierac rodniki alifatyczne lub aromatyczne i cze¬ sto maja powtarzajace sie jednostki o 1 do okolo 20 atomach wegla. Ciezar czasteczkowy polisilok- sanów moze wahac sie w szerokich granicach, lecz 10 zwykle wynosi co najmniej 1000. Czesto przy na¬ noszeniu na porowata przepone rozdzielajaca poli¬ siloksany 'maja ciezar czasteczkowy okolo 1000 do 300 000.Pospolitymi polisiloksanami alifatycznymi i aro- 15 matycznymi sa polimery mono- i dwupodstawio- nych siloksanów, gdzie podstawnikiem alifatycz¬ nym jest np. nizszy rodnik alkilowy, równiez cy- kloalkilowy, zwlaszcza metylowy, etylowy i propy¬ lowy, nizsza grupa alkoksylowa, a podstawnikiem 20 aromatycznym jedno- lub dwupierscieniowy rodnik arylowy, jak dwufenylen, naftalen-itp., nizszy jed¬ no- lub dwupierscieniowy rodnik aryloksy, a po¬ nadto nizszy alifatyczny lub aromatyczny rodnik acylowy i podobne. Alifatyczne i aromatyczne pod- 25 stawmiki równez moga byc podstawione, np. ato¬ mami chlorowców, np. fluoru, chloru lub bromu, grupami wodorotlenowymi, nizszymi rodnikami al¬ kilowymi, nizszymi grupami alkoksylowymi, niz¬ szymi rodnikami acylowymi itp. Polisiloksany mo- 30 ga byc poprzecznie sieciowane w obecnosci czyn¬ nika sieciujacego, stajac sie kauczukiem silikono¬ wym oraz kopolimeryzowane z sieciujacym komo- nomerem, jak a-metylostyren, wspomagajacym po¬ przeczne sieciowanie. 35 Typowymi katalizatorami promotujacymi poprze¬ czne sieciowanie sa organiczne i nieorganiczne nad¬ tlenki. Sieciowanie moze byc dokonywane przed nalozeniem polisiloksanu na porowata przepone roz¬ dzielajaca, lecz korzystnie polisiloksan sieciuje sie 40 po .nalozeniu. Czesto polisiloksan ma ciezar czaste¬ czkowy okolo 1000 do 100 000, przed sieciowaniem* Szczególnie korzystnymi polisiloksanami sa poli- dwumetylosiloksany, polifenylometylosiloksany, poli- trójfluoropropylometylosiloksany, koopliimery a-me- 45 tylostyreniu z dwusmetylosiloksanem i wulkanizowany kauczuk silikonowy, zawierajacy polidwumetylosd- loksan, o ciezarze czasteczkowym, przed sieciowa¬ niem, okolo 1000 do 50 000. Niektóre polisiloksany nie zwilzaja polisulfonowej porowatej przepony roz- 50 dzielajacej w takim stopniu, by dac pozadany kon¬ takt okludujacy. Jednakze rozpuszczenie lub roz¬ proszenie polisiloksanu w rozpuszczalniku, który za¬ sadniczo nie oddzialuje na polisulfon, moze ulatwic uzyskanie okludujacego kontaktu. Odpowiednimi 55 rozpuszczalnikami sa ciekle w warunkach normal¬ nych alkany, np. pentan, cykloheksan itp.; alifa¬ tyczne alkohole, np. imeitanol; niektóre alkany chlo¬ rowcowane; dwualkiloetery; podobne zwiazki i ich mieszaniny. 60 Nizej podane materialy porowatych przepon roz¬ dzielajacych i powlok sa przykladami uzytecznych materialów i ich kombinacji, dajacymi wielosklad¬ nikowe przepony wedlug wynalazku i rozdzialy ga¬ zów, do których moga byc stosowane. Te materia- w ly, ich kombinacje i zastosowania sa jednakze je-23 dynie reprezentatywne dla szerokiego zakresu ma¬ terialów uzytecznych w wynalazku, a przedstawione sa nie w celu ograniczenia wynalazku, a jedynie zilustrowania szerokich mozliwosci wykorzystania jego zalet.Typowymi materialami porowatymi przepon roz¬ dzielajacych stosowanych do oddzielania tlenu od azotu sa octan celulozy, np. octan celulozy o stop¬ niu podstawienia okolo 2,5; polisulfon; (kopolimery styren—akrylonitryl, np. zawierajacy okolo 20 do 70*/o! wagowych styrenu i okolo 30 do 8Ó10/© wago¬ wych akrylonitrylu, mieszaniny kopolimerów sty- ren^akrlonitryl itp. Odpowiednimi materialani^ po¬ wlokowymi sa polisiloksany (polisilikony),' np. po- lidwumetylosiiloksan), polifenylometylosiloks&n, poli- trójfluoropropylometylosiloksan, wstepnie i nastep¬ nie wulkanizowane kauczuki silikonowe itp.; poli¬ styren o stopniu polimeryzacji okolo 2 do 20; po- liizopiren, np. pfepolimer izoprenu i poM-cis-1,4- -izopren; zwiazki z alifatycznyirhf rodnikamd weglo¬ wodorowymi o okolo 14 do 30 atomach wegla, np. heksadekan; olej lniany, zwlaszcza surowy itp. i materialy podobne. * Typowymi materialami na porowate przepony rozdzielajace do wydzielania wodoru z gazowych mieszanin zawierajacych wodór sa octan celulozy, np. octan celulozy o stopniu podstawienia okolo 2,5; polisUflfpn; kopolimer styren—akrylonitryl, np. majacy okolo 20 do 70*/o wagowych styreftu i okolo 30 "do 80P/t wagowych akrylonitrylu, mieszaniny kopolimerów styren—akrylonitryl itp.; poliweglany; polimery tlenków arylenu, jak tlenku fenylerru, tlenku ksyljlenu, bromowany polimer tlenku ksy- lilenu, bromowany polimer tlenku ksylilenu, po po¬ limeryzacji obrobiony trójmetyloaimina, tiomocznik itp. Do odpowiednich materialów powlokowych na¬ leza polisiloksany (poMsilikony), np. polidwumetylo- siloksan, wstepnie i nastepnie wulkanizowane kau¬ czuki silikonowe itp.; poliizopren; kopolimer blo¬ kowy a-metylostyren^dwumetylosiloksan; zwiazki z alifatycznymi rodnikami weglowodorowymi o oko¬ lo 14 do 30 atomach wegla i podobne.Stosowane w wynalazku porowate przepony roz¬ dzielajace korzystnie nie sa nadmiernie porowate, dajac wystarczajacy obszar do skutecznej operacji rozdzielania na przemyslowo atrakcyjnej bazie. Po¬ rowate przepony rrozdizelajace maja istotny wpiyw na czynnosc rozdzielania, wykazywana przez wie¬ loskladnikowe przepony wedlug wynalazku, w * zwiazku z czym pozadana jest wysoka wartosc sto¬ sunku powierzchni lacznej do sumy powierzchni przekroju porów w tych porowatych przeponach rozdzielajacych. Stoi to w oczywistym przeciwien- ¦stwie do wymagan stawianych przy wytwarzaniu zlozonych przepon) wedlug dotychczasowego stanu techniki, gdzie rozdzial zachodzi zasadniczo na wierzchniej warstwie przepony, a nosniki sa mo¬ zliwie jak najbardziej porowate, co jest zgodne z podstawowa ich funkcja, tj. wspieraniem nalozo¬ nej na nie przepony, a korzystnie nosnik nie od¬ dzialuje na przenikajacy gaz, tj. nie zwalnia d nie powstrzymuje przeplywu gazu z przepony.Jest oczywiste, ze na ilosc gazu przechodzacego przez material porowatej przepony rozdzielajacej i wplyw wlasciwosci tego materialu na wlasciwo- 5 022 24 sci wieloskladnikowej przepony oddzialuje stosu¬ nek sumy powierzchni do sumy powierzchni prze¬ krojów porów i/lub przecietna srednica porów po¬ rowatej przegrody rozdzielajacej. Czesto w poro- • watych przeponach rozdzielajacych stosunek sumy powierzchni do sumy powierzchni przekroju porów wynosi co najmniej okolo 110 :1, korzystnie co naj¬ mniej okolo 103 :1 do 108:1, a w pewnych poro¬ watych przeponach rozdzielajacych stosunek ten id moze wynosic od okolo 10* : 1 do 108:1 lub 101* : 1.Przecietna srednica przekroju porów imoze zmie¬ niac sie w szerokich granicach, np. 0,5—20000 nm, a w pewnych porowatych przeponach rozdzielaja¬ cych/zwlaszcza polisulfonowych, moze wynosic oko- 15 lo 0,5 do 100 lub 500, a nawet okolo 0,5 do 20 nm.Powloka jest korzystnie w okludujacym kontek¬ scie z porowata przegroda rozdzielajaca, tak, ze w odniesieniu do modelów ojfracowanych na podsta¬ wie obserwacji wlasciwosci wieloskladnikowych 20 przepon wedlug wynalazku, uzyskuje sie .zwiekszo¬ ny opór przeplywu gazów przez pory przepony rozdzielajacej, a stosunek gazów przechodzacych przez material porowatej przegrody rozdzielajacej do gazów przechodzacych przez iory jest wyzszy 25 niz w przypadku porowatych przepon rozdzielaja¬ cych bez powloki.Uzyteczna cecha charakteryzujaca przepony do rozdzielania gazów jest efektywna grubosc rozdzie¬ lajaca* W znaczeniu uzywanym w niniejszym opi- 30 sle, jest to grubosc ciaglej (nieporowateji) i zwar¬ tej przepony z materialu porowatej przepony roz¬ dzielajacej, która by miala te sama szybkosc prze¬ nikania dla danego gazu, jak przepona wielosklad¬ nikowa, tzn. ze efektywna grubosc rozdzielajaca 35 jest ilorazem stalej przenikalnoscii materialu poro¬ watej przegrody rozdzielajacej i- przenikalnosoi wie¬ loskladnikowej przepony dla tego samego gazu. Przy mniejszej efektywnej grubosci rodzielaja- cej, szybkosc przenikania danego gazu wzrasta. 40 Czesto efektywna grubosc rozdzielajaca jest znacz¬ nie mniejsza niz laczna grubosc przepony, zwla¬ szcza w przypadku anizotropowych przepon wielo¬ skladnikowych. Czesto efektywna grubosc rozdzie¬ lajaca wieloskladnikowych przepon w stosunku do 45 gazu, która moze byc wykazana przez co najmniej jeden z grupy obejmujacej tlenek wegla, dwutle¬ nek wegla, azot, argon, szeseiofluorek siarki, me¬ tan i etan, jest mniejsza niz okolo 10000, korzyst¬ nie mniej niz okolo 1500, np. okolo 10 do 1150 nm. 50 W wieloskladnikowych przeponach zawierajacych np. polisulfonowe porowate przepony rozdzielaja¬ ce, efektywna grubosc rozdzielajaca wieloskladni¬ kowej przepony dla co najmniej jednego z po¬ wyzszych gazów wynosi pozadanie mniej niz 500 55 nm. W niektórych wieloskladnikowych przeponach efektywna grubosc rozdzielajaca, zwlaszcza w sto¬ sunku do co najmniej jednego z powyzszych ga¬ zów, jest niniejsza niz okool 50, korzystnie mnfcj niz ol^olo 20*/o grubosci przepony. •<^. Przed niniejszym wynalazkiem, jeden ze sposo¬ bów wytwarzania przepon do rozdzielania gazów polegal na dzialaniu na co najmniej jedna powierz¬ chnie przepony zawierajacej pory tak, by zagescic te powierzchnie i zmniejszyc obecnosc porów, które 65 to pory obnizaja wybiórczosc rozdzialu na przepo-25 125 022 2* nie. Zageszczanie polegalo przykladowo na chemi- cznej obróbce rozpuszczalnikami lub czynnikami speczniajacymi material przepony lub na hartowa¬ niu, które moze byc przeprowadzane przy kontak¬ towaniu z przepona cieczy lub przy braku tego kontaktu. Takie zageszczanie zwykle powoduje zna-. czny spadek, przeplywu przez przepone.Niektóre szczególnie korzystne wieloskladnikowe przepony wedlug wynalazku wykazuja wieksza prze¬ puszczalnosc niz przepona zasadniczo tak sarnia jak porowata przepona (rozdzielajaca, wchodzaca w sklad przepony wieloskladnikowej, rózniaca sie od porowatej przepony rozdzielajacej tym, ze co najmniej jedna jej powierzchnia zostala poddana obróbce odpowiednio zageszczajacej lub hartuja¬ cej przepone,; w obecnosci lub nieobecnosci cie¬ czy, ,w ;celu uzyskania, w stosunku do co najmniej jednej pary gazów, wspólczynnika rozdzialu rów¬ nego lub, wiekszego od wspólczynnika rozdzialu wykazywanego przez przepone wieloskladnikowa.Innym sposobem zwiekszania wybiórczosci roz¬ dzialu przepony jest modyfikacja warunków jej wytwarzania, zmierzajaca do ograniczenia forowa- tosci. Ogólnie wzrostowi wybiórczosci w wyniku warunków -wytwarzania towarzyszy ^nacznfc zmniej¬ szenie przeplywu przez przepone. ^Tiektóre szczegól¬ nie korzystne wieloskladnikowe przepony wedlug wynalazku, np. te, w których porowata przepone rozdzielajaca jest puste wlókno anizotropowe, wy¬ kazuja wieksza przenikalnosc niz anizotropowe przepony w postaci pustego wlókna z materialu porowatych przepon rozdzielajacych, utrzymujace konfiguracje pustego wlókna w warunkach roz¬ dzialu gazów, tj. absolutnej róznicy cisnienia co najmniej okolo 980,6 kPa i wykazujace, w stosun¬ ku do co najmniej jednej pary gazów, wspólczyn¬ nik rozdzialu równy lub wiekszy od wspólczynnika rozdzialu przepony wieloskladnikowej.Korzystnie, porowata przepona rozdzielajaca jest dostatecznie gri^ba na to, by manipulowanie nia nie wymagalo specjalnych urzadzen. Czesto poro¬ wata przepona rozdzielajaca ma grubosc okolo 20 do 500, np. okolo 50 do 200 lub 300 mikrometrów.Jezeli wieloskladnikowa przepona ma konfiguracje pustego wlókna, to wlókno to moze miec zewnetrz¬ na srednice okolo 200 do 1000, np. 20 do 800 mi¬ krometrów i grubosc sciany okolo 50 do 200 lub 300 mikrometrów.W przeprowadzaniu operacji rozdzielania gazów, w tym ^zatezania, z zastosowaniem wieloskladniko¬ wych przepon wedlug wynalazku, strone wylotowa wieloskladnikowej przepony utrzymuje sie przy nizszym potencjale chemicznym co najmniej jed¬ nego przenikajacego gazu niz strone zasilania. Si¬ la napedowa pozadanego przenikania przez wielo¬ skladnikowa przepone jest gradient potencjalu che¬ micznego w przekroju wieloskladnikowej przepony, jak opisuje Olaf A. Hougen i K. M. Watson w Chemical Pmocess Principdes, czesc II, John Wiley, New York (1947), a który spowodowany moze byc np. rpznica cisnienia czastkowego. Gaz wchodzi do przepony i przenika przez nia, po czym moze byc odpuOwadzany z pobliza strony wylotowej wielo¬ skladnikowej przepony, by zostala utrzymana ^ila napedowa dla procesu przenikania tego gazu. Funk¬ cjonalnosc wieloskladnikowej przepony- nie zalezy od kierunku przeplywu gazu lub tego, która po¬ wierzchnia wpierw kontaktuje sie z* gazowa mie¬ szanina zasilajaca.Oprócz sposobu wydzielania co najmniej jednego gazu z gazowej mieszaniny, nie wymagajacego ko¬ sztownego wymrazania i/lub innych kosztownych nakladów energii, wynalazek daje liczne korzysci, z duzym stopniem elastycznosci w operacjach wy¬ biórczego, przenikania. Wieloskladnikowe przepony do rozdzielania gazów, w postaci arkusza lub pu¬ stego wlókna, sa uzyteczne w rozdzielaniu gazów przemyslowych wzbogacaniu tlenu dla celów lecz¬ nictwa, w urzadzeniach ograniczajacych zanieczysz¬ czenia i wszelkich innych zastosowaniach, gdzie po¬ zadane jest wydzielenie co najmniej jednego gazu z .mieszaniny gazowej.Przepona jednoskladnikowa ma stosunkowo rzad¬ ko odpowiedni stopien wybiórczosci rozdzielania i dobra charakterystyke szybkosci przenikania, a na¬ wet w przypadku posiadania obu tych cech lacznie, takie jednoskladnikowe przepony nadaja sie do roz¬ dzielania tylko niewielu gazów. Wieloskladnikowe przepony do rozdzielania gazów wedlug wynalazku moga byc wytwarzane z wielu materialów, które oie byly pozadane w przeponach jednoskladniko¬ wych, z powodu niekorzystnego polaczenia szybko¬ sci przenikania d wspólczynnika rozdzialu. Poniewaz dobór materialu porowatej przepony rozdzielajacej moze opierac sie na stalych wybiórczosci i przeni- ^alnosci dla danych gazów, z pominieciem podat¬ nosci na tworzenie cienkich i zasadniczo wolnych od porów przepon, wieloskladnikowe przepony we¬ dlug wynalazku mozna korzystnie dobierac do wy¬ dzielania róznorodnych gazów z mieszanin gazo¬ wych.Model matematyczny.Wielkosc srednicy przekroju porów porowatej przepony rozdzielajacej moze byc rzedu nanome¬ trów, w zwiazku z czym pory i powierzchnia ze¬ tkniecia powloki z porowata przepona rozdzielaja¬ ca moga byc nieobserwowalne bezposrednio za po- . moca obecnie dostepnych mikroskopów optycznych.Obecnie dostepne, techniki dajace wieksze powiek¬ szenie, jak mikroskopia elektronowa przemiatajaca i transmisyjna, wymagaja specjalnego przygotowa¬ nia próbki, co ogranicza ich przydatnosc do doklad¬ nego okreslania wlasciwosci maiterialu, zwlaszcza or- gaoicznego. Np. w przemiatajacej mikroskopii elek¬ tronowej próbke organicznego materialu powleka sie warstwa zlota grubosci co najmniej 4 lub 5 inanome-. trów, dla uzyskania wspólczynnika odbijalnosci ,pron mieniowania wystarczajacego do uzyskania obser- wowalnego obrazu. Na obserwowany obraz miec wplyw nawet sposób nakladania- powloki. Po¬ nadto, sama obecnosc fxwloki wymaganej miatajacej spektroskopii elektronowej moze zacie¬ mniac lub widocznie zmieniac ' wlasciwosci próbki.W zasadniczy sposób moga zmieniac wlasciwosci próbki sposoby uzywane w spektroskopii elektro¬ nowej, przemiatajacej i transmisyjnej, dó uzyska¬ nia odpowiednio malej próbki: W konsekwencji, pelna struktura wieloskladnikowej przepony moze byc nieobserwowalna wizualnie, nawet za pomoca najlepszych z dostepnych technik mikroskopowych. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60125 022 27 28 Wieloskladnikowe przepony wedlug wynalazku dzialaja w sposób unikalny. Mozliwe jest wypro¬ wadzenie modeli matematycznych, które, jak wy¬ kazano róznymi sposobami, ogólnie odpowiadaja obserwowanym wlasciwosciom wieloskladnikowej przepony wedlug wynalazku. Te modele matema¬ tyczne nie ograniczaja zakresu wynalazku, a sluza do dalszego zilustrowania zalet i korzysci, jakie daje wynalazek.Dla lepszego zrozumienia ponizszego matematycz¬ nego modelu wieloskladnikowej przepony wedlug wynalazku, mozna odniesc sie do modeli przedsta¬ wionych na fig. 1, 2, 3, 4, 6 i 7 rysunków. Celem przedstawionych modeli jest ulatwienie zrozumie¬ nia pojec rozwinietych w modelu matematycznym, a nie ukazanie rzeczywistej struktury wielosklad¬ nikowych przepon wedlug wynalazku.Ponadto, zgodnie z celem, jakim jest ulatwienie zrozumienia pojec modelu matematycznego, przed¬ stawione modele ilustruja obecnosc wlasciwosci wchodzacych w model matematyczny, jednakze przedstawione na modelach wzgledne zaleznosci miedzy tymi wlasciwosciami sa znacznie przesa¬ dzone, dla ulatwienia ich zaobserwowania. Fig. 5 ulatwia przedstawienie analogii miedzy pojeciem oporu przeplywu gazu w modelu matematycznym, a oporem przeplywu elektrycznosci.Fig. 1, 2 i 4 sa modelami przedstawionymi dla zrozumienia modelu matematycznego i zilustrowa¬ nia powierzchni granicznej imiedzy powloka a po¬ rowata przepona rozdzielajaca, tj. powiekszonego obszaru, wskazanego na fig. 6 jako obszar miedzy liniami A—A i B—B, lecz nie koniecznie w tej sa¬ mej skali. Fig. 6 jest powiekszonym modelem ob¬ szaru^ wskazanego na fig. 7 jako obszar miedzy li¬ niami C—C i D—D. W powyzszych modelach po¬ szczególne elementy sa oznaczane tymi samymi symbolami w kazdej figurze.Fig. 1 jest powiekszonym widokiem w przekro¬ ju, przedstawionym dla celów ilustratywnych, mo¬ delu zasadniczo ciaglej i nieprzerywanej warstwy wierzchniej 1 z materialu X powloki, w kontakcie z materialem Y porowatej przepony rozdzielajacej, z fragmentami materialu 2 i porami 3, wypelniony¬ mi lub czesciowo wypelnionymi materialem X.Fig. 2 jest powiekszona ilustracja innego mode¬ lu, gdzie material Y porowatej przepony rozdziela¬ jacej ma postac przestrzeni o zakrzywionej po¬ wierzchni granicznej, które to przestrzenie sa puste lub czesciowo wypelnione materialem X powloki w jednorodnym kontakcie, to jest w sposób nie- przerywamy.Fig. 3 jest powiekszona ilustracja modelu z ma¬ terialem X w porach 3, w którym brak nieprze¬ rwanej warstwy wierzchniej 1.Figura 4 jest innym modelem ulatwiajacym opi¬ sanie pojec wedlug matematycznego modelu wyna¬ lazku. Fig. 4 lacznie z fig. 5 przedstawia analogie z dobrze znanym obwodem oporu pradu elektrycz¬ nego, zilustrowanym fig. 5.Fig. 6 jest innym widokiem w przekroju mode¬ lu, w którym material X powloki ma postac blo¬ kujacego pory filmu odlanego na gestszej powierz¬ chni porowatej przegrody rozdzielajacej, który cha¬ rakteryzuje sie obopólnie stopniowana gestoscia i porowata struktura poprzez grubosc przepony.Fig. 7 jest widokiem w przekroju modelu oklu- dowanej anizotropowej przepony rozdzielajacej, któ- 5" ra nie wymaga obecnosci ciaglej lub nieprzerwa¬ nej warstwy wierzchniej 1.Ponizsze równania ilustruja matematyczny model wyprowadzony w celu wyjasnienia obserwowanych wlasciwosci wieloskladnikowych przepon wedlug io wynalazku. Stosujac w odpowiedni sposób ten mo¬ del matematyczny mozna dobrac porowate przepo¬ ny rozdzielajace i materialy na powloki, które da¬ dza korzystne wieloskladnikowe przepony wedlug wynalazku. 13 Jak bedzie przedstawione ponizej, przeplyw Qt, a gazu przez wieloskladnikowa przepone mozna przed¬ stawic jako funkcje oporu przeplywu gazu przez kazda jej czesc (patrz np. model przedstawiony na fig. 4) przez analogie do matematycznie równowaz- 20 mego obwodu elektrycznego z fig. 5. 25 50 33 1) QT,a=4PT X tR2,a+R3,a 1 R2,aR3,a J R2,aR3,a J gdzie ZlpT.a jest spadkiem cisnienia gazu na wielo¬ skladnikowej przeponie, a Ri a, R2,a i R3,a repre- 30 zentuja opór przeplywu gazu w warstwie wierzch¬ niej .1, czesci stalej porowatej przepony rozdziela¬ jacej 2 i porach 3 porowatej przepony rozdzielaja¬ cej. Przeplyw QTb drugiego gazu b przez te sama wieloskladnikowa przepone mozna przedstawic w 35 ten saim sposób, z odpowiednim oznaczeniem róz¬ nicy cisnienia gazu b i oporu przeplywu gazu b przez warstwe wierzchnia 1, czesc stala porowatej przegrody rozdzielajacej 2 i pory 3. Kazdy z tych skladników oporu przeplywu gazu b moze byc in- 40 ny niz analogiczny skladnik oporu przeplywu ga¬ zu a. Dzieki temu mozna w wieloskladnikowej przeponie uzyskac przenikanie wybiórcze. Korzyst¬ ne wieloskladnikowe przepony mozna modelowac zmieniajac Ri, R2 i R3 wzajemnie w stosunku do 45 siebie, dla kazdego z gazów a i b i zmieniajac opór przeplywu gazu a w stosunku do oporu prze¬ plywu gazu b, uzyskujac obliczona wybiórczosc przenikania gazu a w stosunku do gazu b.Inne równania, uzyteczne w zrozumieniu mate¬ matycznego modelu, sa przedstawione ponizej.Dla kazdego danego 'materialu rozdzielajacego, wspólczynnik rozdzialu dla dwóch gazów a i b, a|| jest okreslony równaniem i2 dla przepony z mate¬ rialu n o danej grubosci 2) Pn.< Qa^Pb Pn.b Qb^Pa gdzie Pn,a i Pn,b sa odpowiednimi stalymi przeni- 60 kalnosci materialu n dla gazów a i b, a Qa i Qb sa odpowiednimi przeplywami gazów a i b przez przepone, gdy Apa i Zlpb oznaczaja sily napedowe, tj. spadek cisnienia czastkowego gazów a i b na przeponie. Przeplyw Qa przez przepone z materialu 65 n dla gazu a mozna wyrazic przez3) Qa = 29 ^PaPn.aAn 125 022 4?a Rn,a gdzie An oznacza powierzchnia przepony z mate¬ rialu n, c?n oznacza grubosc przepony iz materia¬ lu n, a Rn,a jest zdefiniowane dla celów modelu jako opór przepony z materialu n stawiany prze- plywowi gazu a.Z równania 3 mozna zauwazyc, ze opór Rn,a jest matematycznie przedstawiony równaniem 4 4) Rn,a — -Pn.a An 10 * 13 Opór ten jest w sensie matematycznym analogicz¬ ny do oporu elektrycznego materialu, stawianego przeplywowi pradu.Dla celów ilustracji powyzszego modelu mate¬ matycznego, mozna odniesc sie do modelu np. z 29 figury 4. Porowata przepona rozdzielajaca jest przedstawiona jako zawierajaca czesc stala 2 ma¬ terialu Y i pory lub otwory 3. Material X jest obecny w modelu przedstawionym fig. 4 jako war¬ stwa wierzchnia 1 i jako material wchodzacy do 25 porów 3 porowatej przepony rozdzielajacej. Kazdy z powyzszych obszarów, warstwa wierzchnia 1, czesci stale 2 porowatej przepony rozdzielajacej i pory 3, zawierajace material X stawiaja pirze- plywowi gazu opór, tak, ze calosc wieloskladniko- 30 wej przepony mozna porównac z analogicznym ob¬ wodem elektrycznym przedstawionym fig. 5, w którym opór Rj jest polaczony szeregowo z dwoma polaczonymi ze soba równolegle oporami R2 i R3.Jezeli ^material X ma postac ciaglej, zwartej war- 3S stwy wierzchniej, 1 to jego opór przeplywu dla danego gazu Rj moze byc przedstawiony równa¬ niem 4, a jest funkcja grubosci (p\ warstwy wierz¬ chniej, powierzchni warstwy wierzchniej Ai i sta¬ lej przenikania Px materialuX. 40 Porowata przepona rozdzielajaca wieloskladni¬ kowej przepony wedlug wynalazku jest przedsta¬ wiona na modelu jako dwa opory polaczone ró¬ wnolegle. Zgodnie z równaniem 4, opór R2 czesci stalych 2 porowatej przepony rozdzielajacej, zawie- 45 rajacych "material Y, jest funkcja grubosci c?2 tych czesci, ich sumarycznej powierzchni A2 i stalej przenikania Py materialu Y, Opór* R3 porów 3 w porowatej przeponie rozdzielajacej jest równolegly do R2. Opór Rs porów jest reprezentowany, jak w 50 równaniu 4, gruboscia 993 podzielona przez stala przenikania P3 i sumaryczna powierzchnie prze¬ kroju A3. Dla celów modelu matematycznego za¬ klada sie, ze q$ jest reprezentowane/lprzecietna glebokoscia penetracji materialu X w pory 3, jak 55 przedstawiono modelem z fig. 4, a stala przenika¬ nia P3 jest reprezentowana stala przenikania Px materialu X obecnego w porach.Stale przenikania Px i Py sa mierzalnymi wla¬ sciwosciami materialów. Powierzchnia Aj moze byc go obliczona z konfiguracji i wymiarów wieloskladni¬ kowej przepony, a powierzchnie A2 i A3 moga byc oznaczone lub moze byc oceniony ich zakres, za pomoca konwencjonalnej przemiatajacej mikrosko¬ pii elektronowej, lacznie z proceduraimi opartymi e* na pomiarach przeplywu gazów przez porowata przepone rozdzielajaca. Grubosci c?i, 1^2 i 93 moga byc oznaczone w taki sam sposób. Tak wiec QT,a dla wieloskladnikowej przepony moze byc obliczo¬ ne z równania 1 i 4, na podstawie wartosci ^p-r,a, Px, Py, Ai, A2 i A3, które moga byc oznaczone. Wspólczynnik rozdzialu <«ba) 'moze byc równiez oznaczony w podobny sposób, z równan 1 i 2.Model matematyczny moze byc pomocny w opra¬ cowywaniu korzystnych wieloskladnikowych prze¬ pon wedlug wynalazku. Przykladowo, poniewaz w szczególnie korzystnych wieloskladnikowych prze¬ ponach wydzielanie co najmniej jednego gazu z gazowej mieszaniny dokonuje sie glównie w poro¬ watej przeponie rozdzielajacej, material porowa¬ tej przepony rozdzielajacej moze byc dobrany na podstawie oznaczonego wlasciwego wspólczynnika rozdzialu tego materialu dla danych gazów, jak i jego fizycznych i chemicznych wlasciwosci, jak wytrzymalosc, ciagliwosc, trwalosc, odpornosc che¬ miczna itp. Material -moze byc przerobiony w po¬ stac porowatej przepony jakimkolwiek odpowied¬ nim sposobem. Porowata przepona rozdzielajaca moze byc scharakteryzowana, jak wyzej stwierdzo¬ no, przemiiatajaca mikroskopia elektronowa, ko¬ rzystnie lacznie z pomiarami przeplywu gazów, sposobami jak opisane pfcrzez H. Yasude i innych, Journal of Applied Science, vol. 18, str. 805—819 (1974).Porowata przepona rozdzielajaca moze byc przedstawiona, dla celów modelu, jako dwa rów¬ nolegle opory przeplywu gazów, czesci stalych 2 i porów 3. Opór porów R3 jest zalezny od prze¬ cietnej wielkosci porów, która decyduje, czy prze¬ plyw gazów przez pory jest przeplywem laminar- nym czy dyfuzyjnym przeplywem Knudsena (jak omówiono np. w wyzej cytowanym odnosniku, autor Hwang, strona 50 i dalsze) oraz od liczby porów.Poniewaz szybkosc dyfuzji gazów przez otwarte pory jest znacznie wieksza niz przez lity mate¬ rial, obliczony opór przeplywu gazu przez pory, R3, jest zwykle znacznie mniejszy niz obliczony opór litych czesci porowatej przepony rozdzielaja¬ cej, R2, nawet wówczas, gdy sumaryczna powierz¬ chnia przekroju porów jest znacznie mniejsza od sumarycznej powierzchni czesci litych. Dla spo¬ wodowania zwiekszenia udzialu przeplywu gazów przez czesci lite 2, w stosunku do przeplywu przez pory 3, nalezy zwiekszyc opór porów R3 w sto¬ sunku do oporu czesci litych R2. Mozna tego do¬ konac, zgodnie z modelem, umieszczajac material X w porach, w celu zmniejszenia szybkosci dy¬ fuzji gazów przez pory. ¦ • ¦ .1 ' Po uzyskaniu oceny oporu przeplywu gazu przez pory i majac wiedze o przeplywie gazu przez ma¬ terial porowatej przepony rozdzielajacej, mozna o- cenic pozadany wzrost oporu przeplywu gazu przez pory, konieczny do uzyskania wieloskladnikowej przepony o pozadanym wspólczynniku rozdzialu.Dogodnie, lecz nie koniecznie mozna przyjac, ze glebokosc penetracji materialu powloki w pory (qz) i odleglosc minimalnego przenikania (ip2) gazu przez material porowatej przepony rozdzielajacej sa takie same. Nastepnie, w oparciu o znajomosc125 022 31 32 stalych przenikania materialów powlokowych, mo- i zna dobrac material powloki dajacy pozadany opór.Material na powloke mozna dobrac równiez pod katem innych wlasciwosci, oprócz, zwiekszenia R3, jak opijano ponizej. Jezeli material powloki rów- 5 niez tworzy warstwe wierzchnia na porowatej przeponie rozdzielajacej, jak przedstawiono na fig. 4, to moze zmniejszac przeplyw. W takim przy¬ padku wlasciwosci materialu powloki winny rów¬ niez byc takie, by przeplyw nie byl ograniczany 10 nadmiernie.Dobór materialu na powloke zalezy od jego ozna¬ czonego wlasciwego wspólczynnika rozdzialu, w stosunku do oznaczonego wlasciwego wspólczyn¬ nika rozdzialu porowatej przepony rozdzielajacej 15 i jego zdolnosci nadania wieloskladnikowej prze¬ ponie pozadanego oporu. Material powloki winien byc zdolny do tworzenia okludujacego kontaktu z porowata przepona rozdzielajaca. W oparciu o przecietna wielkosc porów porowatej przepony roz- 2o dzielajacej, mozna dobrac material powloki o od¬ powiedniej wielkosci czastek. Jezeli czasteczki po¬ wloki sa zbyt duze lub gdy material mostkuje przy powierzchni, to jak wynika z modelu, to opór porów R3 w stosunku do oporu czesci litych ^ R$ porowatej przepony rozdzielajacej nie wzra¬ sta, a w takim przypadku czesc gazów dyfunduja- cych przez pory, w stosunku do czesci gazów prze¬ chodzacych przez lity material 2, pozostaje taka sama jak w przypadku samej porowatej prze- ^ pony rozdzielajacej. Jezeli natomiast czasteczki ma¬ terialu powloki sa zbyt male, to material ten mo¬ ze przechodzic przez pory w operacji powlekania i/lub rozdzielania.Czesto powloka ma postac warstwy wierzchniej 35 1 (patrz model na figurze 4), obok materialu po¬ wloki wchodzacego w pory. W tych przypadkach warstwa wierzchnia 1 stawia przeplywowi gazów opór Ri, szeregowy do lacznego oporu porowatej przepony rozdzielajacej. Jezeli zachodzi ta sytuacja, 40 to korzystnie •material powloki winien byc dobrany tak, by warstwa wierzchnia wieloskladnikowej przepony nie stawiala zbyt wielkiego oporu prze- / plywowi gazów (natomiast powloka nadal stwa¬ rza odpowiedni opór w porach), by .porowata prze- 45 pona rozdzielajaca w istotny sposób wplywala na rozdzial co najmniej jednej pary gazów w miesza¬ ninie gazowej. Mozna tego dokonac np. dajac na powloke material wykazujacy wysokie stale prze¬ nikania gazów i wysoka wybiórczosc. , 5a Grubosc q\ warstwy wierzchniej, jak przedsta¬ wiona na modelu, moze równiez miec pewien wplyw na przeplyw i wybiórczosc wieloskladnikowej prze- \ pony, poniewaz opór (Rj) warstwy wierzchniej 1, jest funkcja jej grubosci ci- 55 Po doborze odpowiedniego materialu X i Y, po¬ slugujac sie równaniami lj 2 i 4 mozna modelo¬ wac rózne konfiguracje wieloskladnikowej prze¬ pony. Z matematycznego modelowania mozna uzy¬ skac informacje dotyczace np. bardziej pozadane- w go stosunku sumarycznej powierzchni przekroju (A3) do lacznej powierzchni porowatej przepony rozdzielajacej (A2 + A^) i bardziej pozadanej gru¬ bosci warstwy rozdzielajacej q2 porowatei przepo¬ ny rozdzielajacej. Informacje te moga byc uzyte- *s czne np. w doborze procedury wytwarzania poro¬ watej przepony rozdzielajacej o pozadanym stosun¬ ku powierzchni A3/(A2 + A3) i pozadanej grubosci rozdzielczej ip2 oraz pozadanej grubosci warstwy wierzchniej q\. W przypadku porowatych przepon rozdzielajacych w postaci pustego wlókna mozna tego dokonac odpowiednim doborem warunków przedzenia i/lub warunków nastepnej obróbki.Powyzsza dyskusja ilustruje sposób matematycz¬ nego modelowania róznych konfiguracji wielosklad¬ nikowych przepon. Omówiono szereg sposobów zmieniania, w stosunku do co\ najmniej jednej pa¬ ry gazów, wzglednego oporu warstwy wierzchniej 1, czesci litych 2 i porów 3 porowatej przepony rozdzielajacej, dla uzyskania korzysinych wielo¬ skladnikowych przepon, wykazujacych wysoki prze¬ plyw i wysoka wybiórczosc dla co najmniej jed¬ nej pary gazów.Ponizsze jest matematycznym wyprowadzeniem, które lacznie z równaniami 3 i 4 da równanie 1.Z dobrze znanego prawa Ohma dotyczacego opor¬ nosci elektrycznej mozna uzyskac matematyczne wyrazenie sumarycznego oporu Rt obwodu elektry¬ cznego przedstawionego na fig. 5. 5) Rt — Ri ~r R23 — Ri * R2R3 R2 + R3 gdzie R23 jest wypadkowym oporem R2 i Rj w polaczeniu równoleglym i jest równe ostatniemu czlonowi równania 5.Przez analogie, wyzej opisany model matema¬ tyczny stosuje to samo równanie matematyczne dla wyrazenia sumarycznego przeplywu danego gazu w wieloskladnikowej przeponie, jak w przesadny spo¬ sób zilustrowano modelem z fig. 4. Opór R23 re¬ prezentuje polaczony opór obu czesci porowatej przepony rozdzielajacej, czesci litej 2 i porów 3 wypelnionych materialem y X. Jezeli powloka nie ma postaci zasadniczo oia'glej e warstwy wierzchniej 1 lecz jedynie materialu X wchodzacego w pory 3, a wiec ma miejsce sytuacja przedstawiona mo¬ delem z fig. 3, to opór warstwy zewnetrznej Rj jest równy zetu, a czlon wypada z Równania 5 i dalszych wyprowadzonych z niego równan., Sumaryczny przeplyw danego gazu przez wielo¬ skladnikowa przepone jest równowazny przeply¬ wowi pradu elektrycznego i w stanie ustalonym jest 1 dany równaniem 6 6) QT,a — Ql,a gdzie Qi,a jest przeplywem gazu przez warstwe wierzchnia 1, a Q23 jest lacznym przeplywem gazu przez czesli lite 2 iN pory 3 (wypelnionych mate¬ rialem X) porowatej przepony rozdzielajacej. 7) Q23,a = Q2.a + Qs,a Laczny spadek cisnienia czasteczkowego gazu na wieloskladnikowej przeponie jest suma spadku cis¬ nienia czastkowego ^ w warstwie wierzchniej 1, /dp1a i spadku cisnienia czastkowego na czesciach litych 2 i wypelnionych porach 3 porowatej prze¬ pony rozdzielajacej, ^P23,a. 9) ^PT,a = ^Pl,a + 4p23,a Przeplyw gazu przez kazda z czesci wielosklad-125 022 33 34 nikowej przepony moze byc wyrazony równaniem 3, z zastosowaniem oporu i spadku cisnienia cza¬ stkowego, wlasciwosci dla kazdej z tych czesci. » 10) Q23,a — Ql,a = 4P28,a Zlpi *23,a Rl.a ^P28,a(R2,a + R3,a) R?,a H3 a 10 15 Z równan 6, 8, 9 i 10 mozna wyprowadzic wy¬ razenie na 4)23, w sklad którego wchodza opory i spadki cisnienia czastkowego.[Ri a(R:,a + R3,a) \—1 ~~z—^ l*2,a ^3,a J Równanie 11 z równaniami 6 i 10 daje równa¬ nie/l. 20 Wedlug wynalazku, w wieloskladnikowej przepo¬ nie powloka jest w okludujacym kontakcie z po¬ rowata przepona rozdzielajaca. Model matematy¬ czny, wyprowadzony dla wyjasnienia zjawisk za¬ chodzacych w wieloskladnikowej przeponie wedlug 25 wynalazku, przejmuje, ze pory 3.w porowatej jrze^ ponie rozdzielajacej zawieraja material X. Opór przeplywu gazu R3 w porach zawierajacych ma¬ terial X jest znacznie wiekszy niz opór przeply¬ wu, gazu w porach nie wypelnionych materialem 30 X, poniewaz przenikalnosc gazów jakiegokolwiek materialu jest znacznie mniejsza od przenikalnos- ci kanalu z otwartym przeplywem. Tak wiec w wieloskladnikowej przeponie wartosc R3 jest zwie¬ kszona, a w odniesieniu do równania 10, Rj staje 35 sie znaczniejsze w oddzialywaniu na R23. Poniewaz w wieloskladnikowej przeponie R3 jest zwiekszo¬ ne w stosunku dó R2, przez lite czesci porowa¬ tej przepony rozdzielajacej przechoidzi wiecej ga¬ zu, w stosunku do przechodzacego przez pory 3 40 wypelnione materialem X, niz w samej porowatej przeponie rozdzielajacej. W konsekwencji, wspól¬ czynnik rozdzialu co najmniej jednej pary gazów jest wieloskladnikowej (przeponie zwiekszony przez oddzialywanie z materialem Y, w porównaniu ze 45 wspólczynnikiem rozclzialu w samej porowatej prze¬ ponie rozdzielajacej. .' ' * Wynalazek jest ilustrowany ponizszymi przykla¬ dami, nie ograniczajacymi jego zakresu. Wszystkie czesci i ^procenty gazów sa objetosciowe, a wsz^- »o stkie czesci i procenty cieczy i cial stalych sa wagowe, jezeli nie zaznaczono inaczej.Przyklady L—III. Przyklady I do III doty¬ cza wieloskladnikowych przepon zlozonych z poro¬ watej przepony rozdzielajacej z octanu celulozy 55 i powloki, a dotyczace ich dane sa przedstawiane wv tablicy I. Przyklady II i III dotycza tej samej przepony w postaci pustego wlókna, rozdzielajacej dwie rózne mieszaniny gazowe. W obu tych przy¬ kladach widac, ze porowaty substrat przepony (Jo 60 pewnego stopnia rozdziela obie mieszaniny gazo¬ we nawet w ^ nieobecnosci powloki, lecz w obu przypadkach wspólczynnik rozdzialu jest znacznie mniejszy od oznaczonego wlasciwego wspólczynni¬ ka rozdzialu octanu celulozy, ^y takich porowa-' «5 tych przeponach rozdzielajacych wiekszosc gazu przechodzi przez pory, a stosunkowo malo przez octan celulozy.Po powleczeniu wspólczynnik rozdzialu gazów, wykazywany przez wieloskladnikowa przepone z przykladów II i III jest wiekszy od oznaczonych wlasciwych wspólczynników rozdzialu materialu po¬ wloki i wspólczynnika irozdzialu porowatej prze¬ grody rozdzielajacej. Tak wiec w wieloskladniko¬ wej przeponie wiecej gazu przeplywa przez octan celulozy niz przez pory, a stad wspólczynnik roz¬ dzialu wieloskladnikowej przepony jest duzo bliz¬ szy oznaczonemu wlasciwemu wspólczynnikowi rozdzialu octanu celulozy.Przyklad I przedstawia inna przepone z octanu celulozy, w postaci pustego wlókna, z nieco inny¬ mi wlasciwosciami w stanie powleczonym i niepo- wleczonym niz w przykladzie II. Choc porowata przepona rozdzielajaca ma wyzsza przenikalnosc dla O2 i nizszy wspólczynnik rozdzialu, wielosklad¬ nikowa przepona wykazuje wyzszy wspólczynnik rozdzialu niz oddzielnie material powloki i poro¬ watej przepony rozdzielajacej.Przyklad IV—X. Przyklady IV do X ilustru¬ ja rózne ciekle powloki na porowatych przeponach rozdzielajacych w postaci pustego wlókna, do wy¬ biórczego wydzielania tlenu z powietrza) Dane do¬ tyczace tych przepon7 sa przedstawione w tabli¬ cy II. Porowate, przepony rozdzielajace nie od¬ dzielaja tlenii od azotu. Uzyte materialy powloko¬ we sa przedstawicielami wysokoczasteczkowych or¬ ganicznych i silikonowych cieczy o odpowiednio niskim cisnieniu pary, a wiec trudno odparowu¬ jacych z powleczonej powierzchna i maja wspól¬ czynnik oddzielania tlenu od azotu zwykle poni¬ zej okolo 2,5.Wymiary czasteczek materialu powlokowego sa wystarczajaco male na to, by uzyskac okludujacy kontakt z porowata przepona rozdzielajaca, lecz nie tak male, by material powlokowy mógl przejsc przez pory w warunkach powlekania i/lub rozdzie¬ lania. Obserwowane wspólczynniki rozdzialu wielo¬ skladnikowych przepon sa wieksze od wspólczyn- ^ ników podzialu porowatych przepon rozdzielaja¬ cych (1,0 we wszystkich przykladach) i materialu powlokowego ,(2,5 lub mniej dla materialów po¬ wlekajacych z przyWadów).Przyklady XI—XV. Przyklady XI do XV ilu¬ struja róznie powloki, badz to nakladane aa poro¬ wata przepone rozdzielajaca w ^postaci cieczy i poddawane na przeponie utwardzaniu (wulkaniza¬ cji) badz tez nakladane w postaci normalnych stalych polimerów, rozpuszczonych w rozpuszczal¬ niku. Wyniki przedstawono w tablicy III. W przy¬ kladach wydzielano tlen z powietrza, a jako wie¬ loskladnikowa przepone stosowanej poddawane róz¬ nej obróbce polisulfonowe porowate, puste wlók¬ no.Przyklady XVI—XVIII, przyklady XVI, XVII i XVIII wykazuja, ze wieloskladnikowe przepony, w sklad których wchodza porowate przepony roz¬ dzielajace w postaci pustego wlókna z materialu polisiilfonowego, moga równiez Skutecznie wy lac H2 z mieszanin CO/H2. W przypadkach XVI i XVIII nie mierzono wspólczynnika rozdzialu po-125 022 35 36 Tablica I Przenikalnosc a tlenu z powietrza i wodoru z mieszanin tlenek wegla/wodór przez wieloskladnikowe przepomy z porowata przepona rozdzielajaca z octanu celulozy b Przyklad nr Powloka0) Procedura powlekamiad Gaz zasilajacy Gaz wzbogacony (wyciek) Oznaczony wlasciwy wspólczynnik roz¬ dzialu6 materialu powloki (02 od N2 | lub H2 od CO) Przenikalnosc a porowatej przepony rozdzielajacej (02 lub H2) Wspólczynnik rozdzialu e porowatej przepony rozdzielajacej (02 od N2 lub | H2 od CO) Wspólczynnik rozdzialue wieloskladniko¬ wej przepony '(02 od N2 lub H2 od CO) Przenikalnosc a wieloskladnikowej przepony (02 lub H2) Oznaczony wlasciwy wspólczynnik rozdzialu octanu celulozy (02 od N2 lub H2 od CO) I II III polidwumetylosiloksan Dow Corning 200, lepkosc 100 mPa • s A powietrze o2 2,33 5,9X10"* 2,2 4,09 2,2XlO-« 5,9 B powietrze O2 2,33 4,4 X 10-» 1,6 5,03 1,6 X 10-« 5,9 B ^ CO/H2 H2 r 1,9 | 2,7 X 10" 5 | 9,2 22,0 | 1,5 X 10"5 | 50 | przenikalnosc przepony dla danego gazu jest iloscia tego gazu (w cm3 w normalnych warunkach tempe¬ ratury i cisnienia), przechodzaca przez cm2 powierzchni przepony w ciagu sekundy, przy róznicy cis¬ nienia czastkowego po obu stronach przepony 1333Pa na jednostke grubosci (jednostki przenikalnosci =- = cm8/cm2 — sek — 1333Pa octan celulozy '(stopien podstawienia okolo 2,5) produkcji Easitman Kodak, przedzony wedlug OSW Fi¬ nal Report 14-30-3066, „Development of High Flux Hollow Reverse Osmosis For Brackish water Sof- tening (1973)". Wlókno z przykladu II po przedzeniu obrabiane goraca woda wszystkie powloki sa przy nanoszeniu ciekle, a pa naniesieniu nie sa dalej wulkanizowane, polimery¬ zowane lub sieciowane klucz do procedury powlekania jest podany w tablicy XVI po przykladzie (e wspólczynnik rozdzialu przepony dla pary gazów jest okreslony jako przenikalnosc przepony dla pier¬ wszego gazu podzielona przez przenikalnosc drugiego gazu z pary Tablica II Przenikalnosca 02 z powietrza przez wieloskladnikowa przepone, zlozona z polisulfonowejb porowatej przepony rozdzielajacej i cieklej powloki Przyklad nr 1 Powloka Procedura po- wlekania Przenikalnosc porowatej prze¬ pony rozdzielaja- 1 cej (powietrze) IV 2 politrójflu- oropropylo- siloksan A 1,8 X 10-* V 3 heksa- dekan A 2,5 X 10"4 VI 4 polifeny- lometylo- siloksan Dow Corniing A 7,4 X 10-4 VII 5 prepolimer kauczuku silikono¬ wego Sylgard 51 iDow Corning C 9,2 X 10-4 VIII 6 Saualane (prepolimer izopre- nowy A 9,2 X 10"4 IX 7 surowy olej lniany A 2,3 X lO"4 X 8 polistyren (stopien) polimery¬ zacji = 2,9 1 B 9,5 X 10"4 1 ./125 022 37 38 c.d. tablicy II 1 Wspólczynnik rozdzialu poro¬ watej przepony rozdzielajacej (02/N2) Wspólczynnik rozdzialu prze¬ pony wielo¬ skladnikowej Przenikalnosc(a przepony wielo¬ skladnikowej (O2) 2 1,0 4,1 2,4 X 10"« 3 1,0 4,0 6,5 X lO"8 4 1,0 4,4 4,9 X 10-6 5 | 6 1,0 4,0 1,0 X 10"5 1,0 4,1 6,1 X 10"fl 7 1,0 4,5 7,0 X lO"6 8 1,0 4,8 2,5 X 10-« Jak w tablicy I Polisulfon Union Carbide P-3500 i, jezeli nie podano inaczej, po^sulfonem w nastepujacych przykla¬ dach jest P-3500 Wszystkie powloki sa przy nakladaniu cieczami i po nalozeniu nie : a dalej wulkanizowane, polimeryzo¬ wane lub sieciowane Jak w tablicy I Jak w tablicy I Pomiar wspólczynnika rozdzialu przez ciecze jest trudny, lecz prz jmuje sie, ze oznaczony wlasciwy wspólczynnik rozdzialu materialów powlokowych jest mniejszy niz okolo 2,5 dla 02/N?. W przykladzie V wspólczynnik rozdzialu cieklej powloki byl mierzony i wyniósl okolo 2. We wszystkich innych przy¬ kladach stosowano materialy, które po spolimeryzowaniu lub w postaci cieczy maja, wedlug danych li¬ teraturowych, oznaczony wlasciwy wspólczynnik rozdzialu w zakresie 2,0—2,4 (g Oznaczony wlasciwy wspólczynnik rozdzialu O2/N2 dla polisulfonu wynosi okolo 6,0, z pomiarów na zwartych, nieporowatych filmach Tablica III Przenikalnosca 02 z powietrza przez wieloskladnikowa przepone, zlozona z polisulfonowejb porowatej przepony rozdzielajacej i ^polimeryzowanej powloki Przyklad nr Powloka Procedura powlekania Oznaczony wlasciwy wspól¬ czynnik rozdzialu rialu powloki Przenikalnosc porowatej przepony rozdzielajacej (powietrze) Wspólczynnik rozdzialu^-e porowatej przepony rozdzie- | lajacej (02 od N2) Wspólczynnik rozdzialu*d wieloskladnikowej przepony (02 od N2) Przenikalnosc nikowej przepony (02) \ XI wulkanizowany kauczuk siliko¬ nowy Sylgard 184 Dow Corning E 2,3 1,8 X 10"4 1,0 | 4,8 1,2 X lO"5 | XII wulkanizowa¬ ny kauczuk silikanowy Sylgard 184 Dow Corning E 2,3 1,8 X 10-* 1,0 ' 3,4 1,4 X 10-5 XIII poli-cis-1- -izopren-4 D 2,5—2,7 6,2 X10"4 1,0 4,6 5,8 X lO"8 XIV wulkanizo¬ wany kauczuk si¬ likonowy Sylgard 184 Dow Corning F 2,3 2,1 X 10"4 1,0 5,9 8,9 X 10"« XV wulkani¬ zowany kauczuk silikonowy Sylgard H84 Dow Corning F 2,3 1,2 X 10"5 | okolo 1 5,4 9,7 X lO"8 1 (a) jak w tablicy I, (b) jak w tablicy II, (c) jak odnosnik d w tablicy I. (d) jak odnosnik e w tablicy I, (e) jak odnosnik g w tablicy II I125 022 46 rowatych przepon rozdzielajacych przed ich po¬ wleczeniem lecz liczne próby z podobnymi porowa¬ tymi przeponami rozdzielajacymi wskazuja, ze mo¬ zna oczekiwac wartosc! wspólczynnika rozdzialu miedzy okolo 1,3 a dkolo 2,5. Oczekiwanie to jest zweryfikowane w przykladzie XVII, gdzie wspól¬ czynnik oddzielania H2 od CO wynosi 1,3. Tak wiec te porowate przepony rozdzielajace wykazuja pe- < wne oddzielanie H2 od CO w wyniku dyfuzji Knudsena.Przyklady ilustruja stosowanie róznych ^powlok, procedur powlekania, przenikalnosci i wspólczyn¬ ników rozdzialu wieloskladnikowych przepon i po¬ rowatych przepon rozdzielajacych w wytwarzaniu przepjn wieloskladnikowych wedlug wynalazku.Pnzyklady XIV i XVII oraz XV i XVIII przepro¬ wadza sie z ta sama przepona wieloskladnikowa, a porównanie tych przykladów wykazuje, ze uzy¬ cie wieloskladnikowej przepony do jednego rozdzia¬ lu lub z jedna mieszanina gazów nie wplywa ujem¬ nie na jej funkcjonowanie w innym zestawie ga¬ zów. Przyklady przedstawiono w tablicy IV. 10 15 20 wspólczynnik oddzielania H2 od CO 15, tzn. ze w przeponie jest stosunkowo malo porów, a przeciet¬ na srednica porów moze byc mala. Porównanie przykladów XX i XXI wykazuje, ze wielosklad¬ nikowa przepona z przykladu XX ma wyzsza szyb¬ kosc przenikania i wyzszy wspólczynnik /rozdzialu niz porowata przepona rozdzielajaca z przykladu XXI, choc jej wspólczynnik podzialu jest wyzszy niz porowatej pnzepony rozdzielajacej z przykladu XX. TakN wiec wieloskladnikowe przepony wedlug wynalazku moga miec wieksza szybkosc przenika¬ nia niz przepony o takim samym lub wiekszym wspólczynniku podzialu,; skladajace sie zasadniczo z materialu porowatej przepony rozdzielajacej.Przyklad XXII. Za pomoca przepon z przy¬ kladów XV i XVIII prowadzi sie rozdzielanie pie- cioskladnikowej mieszaniny wodoru, dwutlenku we¬ gla, tlenku wegla, azotu i metanu, z woda i me¬ tanolem w ilosciach odpowiadajaccyh nasyceniu.Strumien zasilajacy wprowadza sie, pod cisnie¬ niem 441,3 kPa i w temperaturze 40°C, na zew¬ netrzna strone wieloskladnikowej przepony. Cisnie- T ablic a IV Przenikalnosc a H2 z mieszanin CO/Hj przez wieloskladnikowe przepony z polisulfonowa b porowata pona rozdzielajaca prze- Przyklad nr XVI Powloka Procedura powlekania ¦ \ Oznaczony wlasciwy wspólczynnik rozdzialu materialu powlokowego 1 Hf/CO) Przenikainosc porowatej przepony rozdzielajacej Wspólczynnik rozdzialu wielosklad¬ nikowej przepony (H2/CO) Przenikalnosc^ wieloskladnikowej | przepony (H2) poli-cis-1,4-dfcopren D 3,5 ^_ 15,4 3,4 X 10"5 XVII wulkanizowany kau¬ czuk silikonowy Sylgard 184 Dow Corning F 1,9 9X10-5 30,2 5,9 X lO"6 "^ r XVIII wulkanizowany kau¬ czuk silikonowy Sylgard 184 Dow Corning F | 1,9 31 | 6,0 X 10"5 | jak w tablicy I, ,(b) jak w" tablicy II, (c) jak odnosnik d w tablicy I. (d) jak odnosnik e w tablicy I, (e) polisulfon ma oznaczony wlasciwy wspólczynnik rozdzialu okolo 40 dla H2 z mieszaniny z CO, przy pomiarze ciaglego, zwartegofilmu <\ Przyklady XIX—XXI. Przyklady XIX, XX i XXI, tablica V) wykazuja wlasciwosci rozdzielcze wieloskladnikowych przepon zlozonych z róznych materialów powlokowych na porowatej przeponie rozdzielajacej z kopolimeru styren-akrylonitryl, w postaci pustego wlókna, w zastosowaniu do po¬ wietrza i mieszaniny CO/H2. W kazdym z przykla¬ dów wieloskladnikowa przepona ma wyzszy wspól¬ czynnik rozdzialu niz oddzielnie powloka i poro¬ wata przepona rozdzielajaca.Przyklad XXI przedstawia porowata przepone rozdzielajaca, która przed naniesieniem! powloki ma 85 60 nie wewnatrz przepony wynosi 98 kPa. Obserwuje sie nastepujace wartosci przenikania i wspólczyn¬ ników rozdzialu w stosunku do wodoru: Przenikalnosc* dla: Wspólczynnik oddzie-/ lania H2 od H2 (8,5 iXHO"5) —r C02 (3,7 X 10-8) CO 31,0 CO (0,27 iX 10"^) C02 2,3 N2 (0,68 X 10-«) N2 12,4 CH4 (0,23 X 10-*) CH4 36,9 x w cm* (w warunkach normalnych)/cm,-sec- -1333 Pa125 022 41 42 Tablica V Przen!kalnosca H2 z mieszanin CO/H2 i 02 z powietrza przez wieloskladnikowe przepony z porowata prze- ' ' pcna rozdzielajaca z kopolimeru styren-akrylonitryl * 1 7 Przyklad nr Powloka Procedura powlekani& Gaz zasilajacy | Gaz wzbogacony (wyciek) Ozmaczony wlasciwy wspólczynnik roz¬ dzialu materialu powlokowego^) 1 (02 od N2 lub H2 od CO) Przenikalnosc porowatej przepony roz- | dzielajacej (powietrze lub H2) 1'Wspólczynnik rozdzialu porowatej przepony rozdzielajacej | (02 od N2 lub H2 od CO) f Wspólczynnik rozdzialu wieloskladni¬ kowej przepony \. i (02 od N2 lub H2 od CO) ^Przenikalnosc^ wieloskladnikowej przepony <02 lub H2) 1 Oznaczony wlasciwy wspólczynnik rozdzialu^) materialu porowatej przepony rozdzielajacej | I XIX i v ^ wulkanizowany kauczuk silikonowy Sylgard 184 Dow Corning F powietrze o2 2,3 6,5 X 10"« 1,0 3,8 v | 3,4 X 10-« | 7,0 1 XX ' pólidwumetylosilok- san Dow Corning 200 lepkosc 100 niPa-s B H2/CO H2 1,9 6,5 X 10~« 3,9 25 v 1 6,2 X 10"« | 80 _| XXI twlidwumetylosilok- san Dow Corning 200 lepkosc 100 mPa-s B H2/CO H2 1,9 5,6 X 10-« | 15 1 45 | 2,3 X l0-« 1 80 • ¦——l .! jak w tablicy I jak odnosnik w tablicy 1 jak odnosnik w tablicy I oznaczony wlasciwy wspólczynnik podzialu substratu jest wspólczynnikiem podzialu wykazywanym przez ciagly, zwarty film z tego materialu kopolimery 33*/o akrylonitrylu-ST^/o styrenu; w przykladach 20 i 21 o wyzszym ciezarze czasteczkowym miz w przykladzie 19, wszystkie przedzone w po-staci pustego wlókna z 27,5*/ó roztworu w dwumety- loformamidzie, do wody; w 0—10°C.Z powyzszego przykladu Jasno wynika, ze wy¬ dzielanie wodoru z gazowych mieszanin zawiera¬ jacych co najmniej jeden gaz sposród CO, N2i CH4 jest latwe do osiagniecia. Obecnosc jednego lub wiecej dodatkowych gazów w mieszaninie gazo¬ wej, jak wysycajaca woda i pary metanolu, nie wplywa ujemnie na proces rozdzialu zachodzacy na wieloskladnikowej przeponie. Jest równiez ja¬ sne, ze z pozostalych gazów mieszaniny inne rów¬ niez moga byc oddzielane od siebie, mp. wspól¬ czynnik oddzielania C02 od CO bedzie bliski sto¬ sunkowi przenikalnosci, tj. okolo 14.Przyklad XXII ilustruje równiez wplyw porowa¬ tej przepony rozdzielajacej na wzgledne szybkosci przenikania przez wieloskladnikowo przepone. Tak wiec choc material powloki (Sylgard 184) wykazuje oznaczony wlasciwy wspólczynnik rozdzialu okolo 0,3—0,4 dla H2 wobec C02, (tai., ze C02 przenika szybciej niz H2), to jednak wieloskladnikowa pnze- pona ma wspólczynnik przenikania H2 wobec C02 2,3. Wartosc ta jest zasadniczo równa, w granicach *s bledu doswiadczenia, oznaczonej wartosci wlasci¬ wego wspólczynnika rozdzialu polisulfonu dla H2 wobecC02. , Przyklad XXIII. Przeklad XXIII <4blica VI) wykazuje przenikalnosci (Pfy?) dla szeregu gazów W przez wieloskladnikowa przepone, w której poro¬ wata przepone rozdzielajaca stanowi material po- lisulfonowy. Stosunek wartosci P lub P/e? okresla przyblizony stosunek rozdzialu tych gazów na zwar¬ tym filmie lub wieloskladnikowej przeponie. Wy- M nalazek wykazuje istnienie wyraznego trendu po¬ legajacego na tym, ze przenikalhosc wieloskladni¬ kowej przepony zmienia sie od gazu do gazu w tym samym porzadku jak dla zwartego fjlmu po* lisultfonowego. Istnienie tego trendu wskazuje, ze •o w rozdzielczosci wieloskladnikowej przepony zna¬ czny udzial ma material ]torowatej przepony roz¬ dzielajacej. Przyklad wykazuje równiez, ze wielo¬ skladnikowa przepone mozna stosowac da oddzie¬ lania wielu róznych gazów od siebie wzajemnie. •5 Przykladowo, z tablicy wynika, ze NH2 moze43 Przykladowo, z tablicy wynika, za NH3 moze byc latwo oddzielony od H2 lub N2, He od CH4, N20 od N2, 02 od N2 lub H2S od CH4, przy za¬ stosowaniu uzytej w przykladzie wieloskladnikowej przepony. Korzysci wysokich szybkosci przenika¬ nia przez wieloskladnikowe przepony sa wykaza¬ ne danymi przedstawi/onymi w tablicy VI.Tablica VI Przenikalnosc gazów przez wieloskladnikowa prze¬ pone z polisulfonowej porowatej przepony rozdzie¬ lajacejb i zwartego filmu polisulfonowiegoc Gaz NH3 H2 He N20 | co2 H2S o2 | Ar CH4 CO N2 C2H4 Przyklad XXIII Wieloskladnikowa przepoma Vlcp X 108 a 210 55 55 45 38 31 8,3 3,3 2,3 2,4 1,4 1,7 Polisulfóno- wy film P X 1011 a 530 130* 50 82 69 31 11 4,5 | 2,5 3,2 1,8 2,2 | Przenikalnosc wieloskladnikowej przepony jest wartoscia P/c? i ma jednostki opisane w odnos¬ niku a w tablicy I. Przenikalnosc dla filmu po- lisulfonowego jest wartoscia P3 poniewaz tp lub grubosc zwartego filmu jest latwa do zmierze¬ nia. Jednostka P jest cm3-cm/cm2-sek 1333 Pa w warunkach normalnych) Wieloskladnikowa przepona w tym przykladzie sklada sie z wulkanizowanego kauczuku si¬ likonowego Sylgard 184, nalozonego na polisul- fonowa przepone rozdzielajaca jak w przykla¬ dzie XV, procedura F z tablicy XVI. (c) jak odnosnik w tablicy II *) Do oznaczenia przenikalnosci H2 zastosowano in¬ ny zwarty film niz przy oznaczaniu przenikal¬ nosci pozostalych gazów Przyklady porównawcze XXIV—XXVI. (poza wynalazkiem) Przyklady XXIV do XXVI sa przedstawione w tablicy VII i ilustruja, ze nie wszystkie zlozone przepony mieszcza sie w zakresie wynalazku, tzn„ ze nie stanowia wieloskladnikowej przepony maja¬ cej wspólczynnik rozdzialu znacznie wiekszy od oznaczonego wlasciwego wspólczynnika rozdzialu materialu powloki, choc skladaja sie z porowatych przepon rozdzielajacych i materialów powlokowych, mogacych z innymi materialami powlokowymi lub porowatymi przeponami rozdzielajacymi stanowic wieloskladnikowe przepony wedlug wynalazku.Przyklad XXIV dotyczy wieloskladnikowej prze¬ pony, majacej powloke ze wstepnie wulkanizowa- 022 44 nego kauczuku silikonowego, nalozona na poro¬ wata polisulfonowa przepone rozdzielajaca. Ponie¬ waz wstepnie wulkanizowany kauczuk silikonowy moze miec zbyt duze wymiary czasteczek, by mo- 5 zna bylo oczekiwac okludowania przez nie porów, zgodnie z modelem, powloka nie bedzie zmieniac oporu porów stawianego przeplywowi gazów. W przykladzie XXIV zwiazkiem powlekajacym jest wstepnie wulkanizowany polimer o szkielecie poli- 10 merowym zasadniczo takim samym, jak materialu Sylgard 184, przedstawionego np. w przykladach XI, XIV i XV w tablicy III.Jednakze wstepnie wulkanizowany kauczuk sili¬ konowy ma znacznie wieksza wage i wielkosc cza- 15 steczek, dzieki wulkanizacji wstepnej, niz Sylgard 184, w zwiazku z czym nie moze wypelnic porów, a zlozona przepona wykazuje wspólczynnik rozdzia¬ lu równy (w granicach bledu doswiadczenia) wspól¬ czynnikowi rozdzialu materialu powlokowego. 20 Przyklad XXV ilustruje wieloskladnikowa prze¬ pone, w której jako material powlokowy zastoso¬ wano Sylgard 184, a jako przepone rozdzielajaca porowaty poliakrylonitryl. Poliakrylonitryl w posta¬ ci ciaglego, nieporowatego filmu wykazuje bardzo 25 mala przepuszczalnosc gazów. W nawiazaniu do modelu, taka porowata przepona rozdzielajaca be¬ dzie miala bardzo wysoki opór przeplywu na cze¬ sciach litych, tak, ze gdy w okludujacym kontak¬ cie z nia znajdzie sie material powlokowy o wy- 30 sokiej przenikalnosci, jak Sylgard 184, przeplyw gazu nastepuje glównie przez powloke i zaczopo- wane pory, w wyniku czego wieloskladnikowa prze¬ pona wykazuje wspólczynnik rozdzialu równy lub mniejszy od wspólczynnika rozdzialu przepony po- 35 wlekajacej.Wieloskladnikowa przepona zilustrowana w przy¬ kladzie XXVI wykazuje wspólczynnik rozdzialu niz¬ szy od oznaczonego wlasciwego wspólczynnika roz¬ dzialu materialu powlokowego. Sytuacja jest po- 40 dobna do przedstawionej w przykladzie XXIV z tym, ze zastosowany jako (material powlokowy po- liwinylobutaral ma wysoki ciezar czasteczkowy. Po¬ nadto, nie zwilza on polisulfonu tak dobrze jak wiele silikonów i innych korzystnych powlok. Ob- 45 serwacja, ze wspólczynnik podzialu wykazywany przez wieloskladnikowa przepone jest mniejszy niz oczekiwany dla materialu powlokowego sugeruje niedoskonalosci w samej powloce. 50 Tablica VII (poza wynalazkiem) Przyklad XXIV Powloka 1 Porowata przepona w postaci pustego wlókna gaz zasilajacy gaz wzbogacony (wyciek) procedura powleka- nia Wstepnie wulkanizo¬ wany kauczuk siliko¬ nowy General Electric 4164 2 Polisulfon P-3500 Union Carbide powietrze o2 E45 125 022 48 1 1 material powlokowy oznaczony wlasciwy wspólczynnik rozdzialu 1 przenikalnose poro¬ watej przepony roz¬ dzielajacej 1 wspólczynnik rozdzialu(b poro¬ watej przepony roz¬ dzielajacej v 1 wspólczynnik rozdzialu(b wielo¬ skladnikowej przepony 1 wie¬ loskladnikowej prze- 1 pony 1 2 02 od N2 1,7 1 1 dla powie¬ trza 1,8 X 10"4 | 02 od N2 1,0 Oz od N2 1,61 | dla 02 4,1 X 10"5 | Przyklc Powloka porowata przepona w w postaci pustego wlókna gaz zasilajacy 1 gaz wzbogacony (wyciek) 1 procedura powlekania*3) 1 material powlokowy oznaczony wlasciwy wspólczynnik rozdzia- | lu 1 przenikalnosc poro- 1 watej przepony rozdzielajacej 1 wspólczynnik roz- I dzialu(b porowatej przepony rozdzielajacej 1 wspólczynnik roz- 1 dzialu wieloskladni¬ kowej, przepony 1 przeniikalnOisc(c wie- 1 loskladriifcowej prze¬ pony | ad XXV Nastepnie wulkanizo¬ wany kauczuk siliko¬ nowy Dow Corning Sylgard 184 poliakrylonitryl powietrze o2 F i 02 od No 2,3 | dla powie- trza 2 X 10"s | 02 od N2 1,0 | 02 od N2 1,9 | dla Oz 1,7 X 10-5 Przyklad XXVI Powloka porowata przepona w w postaci pustego wlókna 1 gaz izasilajacy gaz wzbogacony (wyciek) poliwinylobutaral polisulfon P-3500 Union Carbide 2 | powietrze o2 | 15 20 30 35 40 55 1 1 procedura powlekania*3) 1 material powlokowy oznaczony wlasciwy wspólczynnik rozdzia- 1 lu 1 przenikalnosc poro¬ watej przepony rozdzielajacej 1 wspólczynnik roz¬ dzialu^ porowatej przepony rozdzielajacej 1 wspólczynnik roz- 1 dzialu(b wieloskladni¬ kowej przepony 1 przend'kalnosc wie- 1 loskladnikowej prze¬ pony | 2 ' C 02 od N2 4,7 dla powie¬ trza 1,8 X 10"4 02 od N2 1,0 02 od N2 4,0 dla 02 1,4 X 10-6 | jak odnosnik e w tablicy I Przyklady XXVII—XXXIV. Przyklady XXVII do XXXIV sa przedstawione w tablicy VIII i ilu¬ struja serie obróbek po wyprzedzeniu porowatych przepon rozdzielajacych oraz wplyw, jaki te obrób¬ ki wywieraja na wlasciwosci rozdzielcze wielosklad¬ nikowych przepon z takich obrobionych porowa¬ tych przepon rozdzielajacych. W tablicy VIII ma¬ terial powlokowy i sposób nakladania sa zasadni¬ czo te same, dla podkreslenia, ze zmiany szybkos¬ ci przenikania i wspólczynnika rozdzialu wielo¬ skladnikowych przepon (dla powietrza i mieszaniny CO/H2) sa wynikiem zmian w stosunkowo gestych obszarach porowatej przepony rozdzielajacej. Przyj¬ muje sie, ze obróbka ma wplyw na dostepna po¬ wierzchnie przekroju porów (A3). Zmniejszenie A3 w stosunku do lacznej powierzchni A2 + A3 po¬ woduje wzrost wzglednego oporu przeplywu przez pory w porowatej przeponie rozdzielajacej i w przeponie wieloskladnikowej, co z kolei powoduje zwiekszenie przeplywu gazu przez material poro¬ watej przepony rozdzielajacej i zbliza wartosc wspólczynnika rozdzialu wieloskladnikowej przepo¬ ny do wartosci wlasciwego wspólczynnika rozdzia¬ lu materialu porowatej przepony rozdzielajacej.We wszystkich przykladach w tablicy VIII, jako porowata przepone rozdzielajaca stosuje sie poli- sulfoinowe puste wlókno (Union Carbide, P-3500) z tej samej szpuli, przedzone na mokro z roztworu przedzalniczego zawierajacego 25°/o skladnika sta¬ lego w dwumetyloformamidzie, do koagulanta, któ¬ ry stanowi woda o temperaturze okolo 3°C, po¬ przez dysze w ksztalcie dwóch wspólsrodkowych pierscieni, przez która przetlacza sie wode, przez otwór wewnetrzny, a wlókno odbiera z szybkoscia 21,4 m/mihuta. Porowata przepona rozdzielajaca, stosowana w kazdym z przykladów, jest przecho¬ wywana po wyprzedzeniu w zdejonizowanej wo¬ dzie o temperaturze pokojowej, az do przeprowa¬ dzenia obróbki. 65125 022 4? . TablicaVIII Przyklady XXVII—XXXIV. Obróbka przepon w postaci pustego wlókna W wieloskladnikowych przeponach z przykla¬ dów XXVII—XXXIV stosuje sie powloke z na- 5 stepaie wulkanizowanego kauczuku silikonowego Sylgard 184, nakladana wedlug procedury F z tablicy XVI. Obróbke przeprowadza sie po wy¬ przedzeniu wlókna, lecz przed nalozeniem powloki. 10 15 48 Przykla I obróbka 1 gaz zasilajacy 1 gaz wzbogacony (wyciek) 1 przenikalnosc3 wie¬ loskladnikowej prze¬ pony 1 wspólczynnik rozdzia¬ lu1* wieloskladniko¬ wej przepony 1 przenikalnosc3 porowa¬ tej przepony po obrób¬ ce 1 wspólczynnik rozdzia¬ lu1* porowatej prze- | pony po obróbce d XXVII odparowanie wody na powietrzu powietrze o2 dla 02 1,5 X 10"5 | 02 od N2 4,7 1 dla powie¬ trza 3,7 X 10"4 | 02 od No 1,0 | Przykla obróbka , gaz zasilajacy , gaz wzbogacony (wyciek) przenikalnosc* wielo¬ skladnikowej przepony 1 wspólczynnik rozdzia¬ lu1* wieloskladnikowej przepony 1 przenikalnosc8 poro¬ watej przepony po obróbce wspólczynnik rozdzia¬ lu1* porowatej przepo¬ ny po obróbce d XXVIII odparowanie wody na powietrzu Co, H2 H2 dla H2 7,6 X 10^ | H2 od CO 23,1 | dla H2 ~2,0 X 10"4 H2 od CO ~2,6 1 Przykla | obróbka d XXIX kolejno odparowanie wody na powietrzu, ekspozycja na pary acetonu w 25°C, z pró¬ znia w swietle wlókna, kolejne zanurzanie w wodzie i metanolu, z próznia w swietle wló¬ kna (3 cykle), kolejne zanurzanie w wodzie i alkoholu izopropylo- wym (2 cykle) gaz zasilajacy1 gaz wzbogacony (wy¬ ciek) 1 przenikalnosc3 wielo¬ skladnikowej przepony 1 wspólczynnik rozdzialu wieloskladnikowej przepony 1 przenikalnosc*3) poro¬ watej przepony po ob¬ róbce 1 wspólczynnik rozdzia¬ lu^ porowatej prze- | pony po obróbce powietrze o2 dla 02 Oz do N2 dla 02 02 do N2 7,7 X 10-« 5,3 3,5 X 10-5 1,0 20 25 40 Przykla 1 obróbka gaz zasilajacy 1 gaz wzbogacony (wy- | ciek) 1 przenikalnosc wielo¬ skladnikowej prze- | pony 1 wspólczynnik rozdzia- .lu(b) wieloskladnikowej przepony 1 przenikalnosc(a poro¬ watej przepony po ob¬ róbce 1 wspólczynnik rozdzia- lu(b) porowatej prze- | pony po obróbce d XXX kolejno odparowanie wody na powietrzu, 1 ekspozycja na pary acetonu w 25°C, z pró¬ znia w swietle wlókna, kolejne zanurzanie w wodzie i metanolu, z próznia w swietle wló¬ kna (3 cykle), kolejne zanurzanie w wodzie i alkoholu izopropylo- wym (2 cykle) CO, H2 H2 dla H2 4,5 X 10~* H2 od CO 30,4 dla H2 1,5 X 10-* H2 od CO 5,1 50 55 30 61 Przyklad XXXI 1 obróbka 1 zasilanie gazem 1 gaz wzbogacony (wy¬ ciek) | przenikalnosc*3) wielo¬ skladnikowej prze¬ pony 1 wspólczynnik rozdzia- lu wieloskladnikowej | przepony odparowanie wody'na powietrzu, z nastep¬ nym ogrzewanim w su¬ szarce w powietrzu w 80—95°C, w ciagu oko¬ lo 3 godzin powietrze 1 o2 dla 02 1,6 X 10-« 02 od N2 5,0 149 125 022 przenikalnosc(a) poro¬ watej przepony po ob¬ róbce wspólczynnik rozdzia¬ lu* - porowatej prze¬ pony po obróbce dla powie¬ trza 3,7 X 10"4 | dla Oz 1,0 | Przyklad XXXII 1 obróbka gaz zasilajacy 1 gaz wzbogacony (wy¬ ciek) 1 przenikalnosc wielo¬ skladnikowej prze¬ pony 1- wspólczynnik rozdzia- lu(b) wieloskladnikowej przepony 1 przenoikalnosc poro¬ watej przepony po ob¬ róbce wspólczynnik rozdzia- lu(b) porowatej prze¬ pony ipo obróbce odparowanie wody na i powietrzu, z nastep¬ nym ogrzewaniem w su-^ szarce w powietrzu w 80—95°C, w ciagu oko¬ lo 3 godzin CO, H2 H2 dla H2 9,8 X 10"5 | H2 od CO 23 | dla H2 —2,5 X 10"4 | H2 od CO ~1,3 1 Przyklad XXXIII obróbka suszenie przez wymia¬ ne wody alkoholem i- zopropylowym, z na¬ stepna wymiana alko¬ holu izopropylowego pentanem i odparowa¬ niem pentanu na po¬ wietrzu gaz zasilajacy | powietrze gaz wzbogacony (wy¬ ciek) przenikalnosc(a) wielo¬ skladnikowej prze- J pony wspólczynnik rozdzia- lu(b) wieloskladnikowej przepony/ przeniiikalnosc poro¬ watej przepony po ob¬ róbce wspólczynnik rozdzia- lu porowatej prze¬ pony po obróbce °2 dla 02 2,0 X 10"« 02 od N2j 4,2 | dla po¬ wietrza 1,5 X 10~4 | 02 od N2 ^0 10 15 20 35 -; 40 45 98 56 Przyklad XXXIV obróbka gaz zasilajacy gaz wzbogacony (wy¬ ciek) 1 pnzenikalnosc(a) wielo¬ skladnikowej prze- | pony 1 wspólczynnik rozdzia- lu(b) wieloskladnikowej przepony | przeniiikalnosc poro¬ watej przepony po ob¬ róbce 1 wspólczynnik rozdzia¬ lu^) porowatej prze¬ pony po obróce 1 (a) jak odnosnik a 1 w tablicy I 1 ib) jak odnosnik e l w tablicy I v suszenie przez wymia¬ ne wody alkoholem i- zopropylowym; z na¬ stepna wymiana alko¬ holu izopropylowego pentanem i odparowa¬ niem pentanu na po¬ wietrzu CO, H2 H2 dla H2 -.2,5 X 10"4 H2 od CO 15,9 | dla H2 ; ~25 X 10~4 | H2 od CO ~1,3 | 69 Przyklady XXXV—XXXIX, Przyklady XXXV dp XXXIX, przedstawione w tablicy IX, ilustruja wplyw, jaki maja dodatki w materiale powloko¬ wym na wspólczynnik rozdzialu wieloskladniko¬ wej przepony dla dwóch mieszanin gazowych (po¬ wietnze i CO/H2), Dodatki sa wprowadzane do ma¬ terialu powlokowego w malych ilosciach, przed na¬ niesieniem powloki na porowata przepone rozdzie¬ lajaca.Takie dodatki moga zmienic wlasciwosci roz¬ dzielcze wieldskladrflkowych przepon, np. przez zmiane wlasciwosci zwilzajacych materialu powlo¬ kowego i wplyniecie w ten sposób na Jego zdol¬ nosc do wytworzenia okludujacego kontaktu z po¬ rowata przepona rozdzielajaca. Jezeli dodatek u- trudnia okludujacy kontakt, to nalezy oczekiwac, ze wspólczynnik rozdzialu wieloskladnikowe} prze¬ pony z takim dodatkiem bedzie blizszy wlasciwemu wspólczynnikowi rozdzialu materialu porowatej przepony rozdzielajacej niz wspólczynnik rozdzialu podobnej wieloskladnikowej przepony bez takiego dodatku. ' ' Spelniajace role porowatej przepony rodzielaja- cej puste wlókna, stosowane w przykladach XXXV—iXXXiX, pochodza z tej samej szpuli i zo* staly wytworzone z polisulfonu porowatej postaci i(patrz odnosnik a), przez prze¬ dzenie w taki sam sposób, jak puste wlókna z przykladów XXVII—XXXIV. Oznaczony wlasciwy wspólczynnik rozdzialu polisulfonu 02 od N2 z po¬ wietrza wynosi okolo 6,0, a dla H2 od CO z mie¬ szaniny CO/H2 okolo 40.12S 022 51 52 Tablica IX Wplyw dodatków w materiale powlokowym ma wspólczynnik rozdzialu wieloskladnikowej przepony Przyklad nr XXXV XXXVI XXXVII Powloka polidwumetylosilioksan Dow Corning 200 Dodatek do materialu powlokowego — Wspólczynnik rozdzialu wieloskladnikowej | przepony (02 od N2) 3,0 do 3,3 Wspólczynnik rozdzialu(c) wieloskladnikowej | przeipony i(H2 od CO) 3,8 rodnik gal- winoksyld 0.2*/o 4,9 16,5 fenantren 0,4«/o / 4,8 10,7 XXXVIIIe XXXIX? wulkanizowany kauczuk silikonowy RTV 3144 Dow Corning 3,9 14,6 czynnik wulkanizu¬ jacy Sylgard 184 (prepo- limer sili¬ konowy) Dow Cor¬ ning 4,3^/a ¦ 4,5 ¦ 20,5 (a) "w sklad wszystkich wieloskladnikowych przepon z przykladów 35—39 wchodzi przepona rozdzielaja¬ ca z polisulfonu (Uinion Carbide 3500), a przed nalozeniem powloki przepony sa wysoce porowate wszystkie procenty wagowe (c) jak odnosnik e w tablicy I (d rodnik galwinoksylowy o wzorze 11 otrzymany z Aldrich Chemical (e obie kompozycje kauczuku silikonowego maja oznaczony wlasciwy wspólczynnik podzialu 2,3 dla oddzielania 02 od N2 i 1,1 dla oddzielania H2 od CO Przyklady XL—XLIII. Przyklady XL. do XLIII w tablicy X ilustruja wieloskladnikowe prze¬ pony, z porowata przepona rozdzielajaca sporza¬ dzana w róznych warunkach przedzenia. W wielo¬ skladnikowych przeponach z przykladów XL— XLIII stosuje sie jako powloke nastepnie wulka¬ nizowany kauczuk silikoonwy Dow Corning Syl¬ gard 184 (procedura powleikania F, tablica XVI), na porowatej przeponie rozdzielajacej z polisulfo¬ nu (Uinion Carbide, P-3500).Porowate puste wlókno polisulfonowe przedzie sie na mokro z podanych roztworów przedzalni¬ czych do ikoagulanta wodnego, w podanej tempera¬ turze i z podana szybkoscia, poprzez dysze do -przedzenia pustego 'wlókna, z otworem do wstrzy¬ kiwania koagulantu W swiatlo wlókna w trakcie formowania. Zakres przenikalnosci (02 i H2) i wspólczynniki rozdzialu wieloskladnikowych prze¬ pon (02 od N2 i H2 od CO), wylkaizane w przy¬ kladach XL do XLIII dla powietrza lub mieszani¬ ny CO/H2, mozna odniesc do zmiennosci wzgled¬ nej opornosci porów i materialu porowatej prze¬ pony rozdzielajacej, stawianej przeplywowi gazów.Warunki, w jakich jest przedzony material poro¬ watego substratu w znacznej mierze .okreslaja cha¬ rakterystyke porowatosci i efektywna grubosc roz¬ dzielcza, jaka bedzie miec substrat. Ponadto, cha¬ rakterystyke te mozna zmienic obróbka po wyprze¬ dzeniu porowatego substratu {patrz przyklady XXVII do XXXIV).Tablica X Warunki przedzenia porowatej przepony rozdzie¬ lajacej z polisulfonu P-350 w postaci pustego wlók- Przyklad XL 1 rozpuszczalnik 1 1 temperatura koagula- 1 cji °C 1 szybkosc przedzenia ' mtainuta N 1 stezenie polimeru w roztworze przedzalni- | czym, »/o 1 wspólczynnik rozdzialu wieloskladnikowej | przepony, 02 od N2 1 przenikalnosc dla 02 1 wspólczynnik rozdzialu 1 wieloskladnikowej 1 przepony, H2 od CO 1 przenikalnosc dla H2 1 przenikalnosc(a poro¬ watej przepony roz- \ dzielajacej dla powie¬ trza dwumetyloformamid 3 21,4 25 4,5 7,7X10-* 16,7 5,0/X 10-5 6 X 10"4125 53 Przyklad XLI rozpuszczalnik temperatura koagula¬ cji °C szybkosc przedzenia m/minuta stezenie polimeru w roztworze przedzalni¬ czym, D/o wspólczynnik rozdzialu wieloskladnikowej przepony, 02 od N2(b) przenikalnosc dla 02(a) wspólczynnik rozdzialu wieloskladnikowej przepony, H2 od CO(b przenikalnosc dla H2(a« przenikalnosc*®) poro¬ watej przepony roz¬ dzielajacej dla powie¬ trza, dwumetyloformamid 5 21,4 25 5,09 6,2 X 10"1 25 4,9 IX 10"5 9 X 10~4 Przyklad XLII rozpuszczalnik temperatura koagula¬ cji, °C szybkosc przedzenia, m/miinuta stezenie polimeru w roztworze przedzalni¬ czym, »/o wspólczynnik rozdzialu wieloskladnikowej przepony, 02 od N2 przenikalnosc dla 02 wspólczynnik rozdzialu wieloskladnikowej przepony, H2 od CO przenikalnosc dla H2 przenikalnosc porowa¬ tej przepony rozdziela- jacej(a) dla powietrza dwumetyloformamid 4 33 28 5,9 8,0 X 10"« 30 5,9 X 10-* 2 X lO"4 Przyklad XLIII rozpuszczalnik temperatura koagula¬ cji, °C szybkosc przedzenia, m/minuta stezenie polimeru w roztworze przedzalni¬ czym, °/o wspólczynnik rozdzialu wieloskladnikowej przepony, 02 od N2 przenikalnosc dla 02 wspólczynnik rozdzialu wieloskladnikowej | przepony, H2 od CO^) dwumetyloacetamid 5 33 27 5,6 6,0 X 10-» 27 | 54 1 przenikalnosc*3) dla H2 1 przenikalnosc**) poro¬ watej przepony roz¬ dzielajacej dla powie- | trza 3,8 X 10"5 | 4,5 X lO-* (a) jaik w tablicy I (b) jak odnosnik e w tablicy I Przyklady XLIV—LI. Przyklady XLIV do XLVII w tablicy XI ilustruja wieloskladnikowe przepony, w których porowata przepona rozdziela¬ jaca ma postac anizotropowego filmu z kopolime¬ ru akrylonitryl/styren o oznaczonym wspólczynni¬ ku rozdzialu H2 od CO 76. Filmy odlano z roztwo¬ rów zawierajacych dwumetyloformamid i ciecz nie rozpuszczajaca polimeru, jak wskazana w tablicy, ¦na plytke, w ciagu 5—45 sekund odparowano na powietrzu rozpuszczalnik, skoagulowano jak wska¬ zano ponizej, zanurzono w wodzie dla przemycia, wyjeto z wody i wysuszono. Przyklady XLVIII do LI ilustruja wieloskladnikowe przepony w posta¬ ci filmów, które sa geste. Przyklady te ilustruja wieloskladnikowe przepony wedlug wynalazku, któ¬ re sa w postaci filmów i moga obejmowac porowa¬ te przepony rozdzielajace, które maja powloki na obu powierzchniach.Tablica XI Wieloskladnikowe przepony w postaci filmów Przyklad XLIV powloka porowata przepona rozdzielajaca — \ gaz zasilajacy ^ procedura powleka¬ nia *a) oznaczony wlasciwy wspólczynnik rozdzia¬ lu^) H2 od CO wspólczynnik rozdzialu porowatej przepony rozdzielajacej, H2 od CO wspólczynnik rozdzia- lu(b) wieloskladnikowej przepony, H2 nastepnie wulkanizo¬ wany kauczuk siliko¬ nowy Dow Corning Sylgard 184 kopolimery akryloni¬ tryl/styren 32/68«/o wagowych*0) H2, CO B 1,9 13 34,8 Przyklad XLV 1 powloka .porowata przepona rozdzielajaca gaz zasilajacy 1 procedura powleka- | nia polidwumetylosilok- ] son Dow Corning 200 kopolimer akryloni¬ tryl/styren 32/68i/a wa¬ gowych^) H2, CO B \125 022 55 5(5 1 oznaczony wlasciwy wspólczynnik rozdzia- lu materialu po¬ wlokowego wspólczynnik rozdzia¬ lu^) porowatej prze¬ pony rozdzielajacej, | H2 od CO 1 wspólczynnik rozdzialu wieloskladnikowej przepony, H2 od CO i 1,& 12,2 23,8 | Przyklad XLVI 10 15 1 powloka 1 porowata przepona rozdzielajaca 1 gaz zasilajacy 1 procedura powleka- nia 1 oznaczony wlasciwy wspólczynnik rozdzia- lu(b) materialu powlo- | kowego, H2 od CO 1 wspólczynnik rozdzia¬ lu^ porowatej prze¬ pony rozdzielajacej, H2 od CO 1 wspólczynnik rozdzia- lu wieloskladnikowej przepony, H2 od CO wulkanizowany kau¬ czuk silikonowy Syl- gard 184, Dow Cor¬ ning ikopolimer akryloni- 1 tryl/styren Z2l6&/o wa¬ gowych^) H2, CO B | 1,9 | 4,0 | 23,5 | Przyklad XLVII 1 powloka 1 porowata przepona rozdzielajaca 1 gaz zasilajacy 1 procedura powleka- | nia<" 1 oznaczony wlasciwy wspólczynnik rozdzia¬ lu^) materialu powlo- | kowego, H2 od CO 1 wspólczynnik rozdzia¬ lu porowatej przepo¬ ny rozdzielajacej, H2 od CO wspólczynnik rozdzia¬ lu wieloskladnikowej przepony powleczonej jednos«troninie,' H2 od CO 1 polidwumetylosiloksan Dow Corning 200 kopolimer akryloni- 1 tryl/styren 32/68P/i wa¬ gowych**) H2, CO B 1 1,9 3,4 7,6 | 50 55 wspólczynnik rozdzia¬ lu wieloskladnikowej przepony powleczonej "dwustronnie, H2 od CO jak wyjasniono w tablicy XVI jak odnosnik e w tablicy I koagulacja w mieszaninie 50/50 {objetosciowo) g likol etylenowy/woda, w ciagu 30 minut w 25°C koagulacja w mieszaninie 90/10 (objetosciowo) al kohol izopropylowy/woda, w ciagu 30 minut w 25°C koagulacja w mieszaninie 90/10 (objetosciowo) al kohol -izopropylowy/woda, w ciagu 30 minut w 25°C W koagulacja w wodzie w 25°C Przyklad XLVIII 1 powloka porowata przepona rozdzielajaca 1 gaz zasilajacy gaz wzbogacony procedura powleka- nia oznaczony wlasciwy wspólczynnik rozdzia¬ lu materialu powloko¬ wego^) wspólczynnik rozdzia- lu(b porowatej prze¬ pony rozdzielajacej wspólczynnik rozdzia¬ lu^) wieloskladniko¬ wej przepony nastepnie wulkanizo- 1 warny kauczuk siliko¬ nowy, Dow Corning Sylgard 184 kopolimer akryloni- 1 tryl/styren 25/75M wa¬ gowych powietrze 1 o2 E 2,3 02 od N2 3,6 02 od N2 5,4 1 Przyklad XLIX powloka 1 porowata przepona rozdzielajaca 1 gaz zasilajacy 1 gaz wzbogacony (wy¬ ciek) 1 procedura powleka- nia 1 oznaczony wlasciwy wspólczynnik rozdzia¬ lu materialu powloko- wego 1 wspólczynnik rozdzia¬ lu porowatej przepo¬ ny rozdzielajacej 1 wspólczynnik rozdzia¬ lu wieloskladnikowej przepony polidwumetylosiloksan Dow Oorndng 200 mieszanka dwóch ko- 1 polimerów akryloni¬ tryl/styren powietrze 1 o2 A | 2,3 | 02 od N2 4,9 02 od N2 6,1 |57 Przyklad 125 022 5* powloka porowata przepona rozdzielajaca gaz zasilajacy gaz wzbogacony (wy¬ ciek) procedura powleka¬ nia^ oznaczony wlasciwy wspólczynnik rozdzia- lu materialu powlo¬ kowego wspólczynnik rozdzia- lu porowatej prze¬ pony rozdzielajacej wspólczynnik rozdzia- lu wieloskladniko¬ wej przepony polidwumetylosiloksan 1 Dow Corning 200 kopolimer akrylond- 1 tryl/styren 32/68«/o wa¬ gowych, polimeryzo¬ wany w zawiesinie powietrze 1 o2 A | 2,3 | 02 od N2 1,0 | 02 od N2 6,3 | Przyklad LI i powloka porowata przepona rozdzielajaca | gaz zasilajacy gaz wzbogacany (wy- | ciek) procedura powleka¬ nia^ 1 oznaczony wlasciwy | wspólczynnik rozdzia- polidwumetylosiloksan Dow Corning 200 kopolimer akryloniitrU /styren 32/68*/o wago¬ wych, polimeryzowna w masie powietrze o2 A 10 15 25 90 35 1 lu materialu powlo¬ kowego 1 wspólczynnik rozdzia¬ lu^) porowatej przepo¬ ny rozdzielajacej 1 wspólczynnik rozdzia¬ lu^) wieloskladniko¬ wej przepony 2,3 - O? od N2 3,6 Q2 od N2 4,9 jak wyjasniono w tablicy XVI (b) jak odnosnik e w tablicy I Przyklady LII—LVII. Przyklady LII do LVII ilustruja szereg wieloskladnikowych przepon w, po¬ staci pustego wlókna. Wlókna te mozna wytwarzac w drodze przedzenia na mokro, jak opisano po¬ wyzej. Poliweglanowe wlókno z przykladów LII— LIII wyprzedzono na mokro z roztworu przedzal¬ niczego 27,5»/o wagowych poliweglanu w N-metylo- pirolidonie, do koagulantu wodnego w 25°C, z szybkoscia 21,4 m/minuta. Polisulfonowe puste wló¬ kno z przykladu LIV zostalo wyprzedzone z roz¬ tworu przedzalniczego 27,5»/# wagowych polisulfo- •nu (P-3500) w mieszaninie 80/20 dymetyloacetamid/ /aceton do koagulantu wodnego w 2°C, z szyb¬ koscia 21,4 m/minuta. Wlókno z kopolimeru akry¬ lonitryl/styren z przykladu LV wyprzedzono z roz¬ tworu przedzalniczego 27,5»/# wagowych kopolimeru w mieszaninie 80/20 dwumetylofoirrnamid/formamid do koagulantu wodnego w 3°C, z szybkoscia 21,4 m/ /minuta. Wlókno z kopolimeru akrylonitryl/styren z przykladów LVI i LVII wyprzedzono z roztworu przedzalniczego 25*/# wagowych kopolimeru w tym samym mieszanym rozpuszczalniku jak w przykla¬ dzie LV, do koagulantu wodnego w okolo 20°C, z szybkoscia 21,4 mimdnuta. Wyniki badania wielo¬ skladnikowych pustych wlókien w procesie roz¬ dzielania mieszaniny wodór/tlenek wegla przedsta¬ wiono w {ponizszej tablicy XII.Przyklad nr \ ' 1 / Gaz zasilajacy LII 2 wulkanizo¬ wany kau¬ czuk siliko¬ nowy Syl- gard 184 Dow Corn¬ ing poliweglan CE. Lexan 152 H2/CO Tablica LIII 3 kopolimer blokowy X-4258 a-metylo- styren/dwu- metylosilok- sttn poliweglan GJ2. Lexain 151 XII UV 4 kopolimer blokowy X-4258 »-metylosty- ren/dwume- tylosiloksan polisulfon P-3500 H2/CQ LV 5 wulkanizo¬ wany kau¬ czuk siliko¬ nowy Syl- gard 184 Dow Corning 33/67 kopo¬ limer afcry- lonitoryl/sty- (ren obra- biony me¬ tanolem, suszony H2/CO LVI 6 wulkanizo¬ wany kau¬ czuk siliko¬ nowy Sylgand 184 Dow Corning WHAN ko¬ polimer 44/56 akrylo- ndteyl/styren obrabiany metanolem, suszony Hj/CO LVII 7 wulkanizo¬ wany kau¬ czuk siliko¬ nowy Syl- gard 184 . Dow ¦ Corning WHAN ko¬ polimer 44/56 akry¬ lonitryl/sty¬ ren bez ob¬ róbki H2/CO125 022 59 60 c.d. tablicy XII 1 1 Procedura powlekania lOznaczony wlasciwy wspólczynnik rozdzialu materialu powlokowego, |h2 od CO 1 Wspólczynnik rozdzialu porowatej przegrody rozdzielajacej, H2 od CO 1 Wspólczynnik rozdzialu wieloskladnikowej prze¬ pony, H2 od CO IPrzenikalnosc wielo¬ skladnikowej przepony dla H2 Przenikalnosc porowatej przepony rozdzielajacej dla H2 Oznaczony wlasciwy wspólczynnik rozdzialu H2 od CO dla materialu porowatej przepony roz¬ dzielajacej 2 | 3 F 1,9 3,29 7,5 4,41 X 10"5 2,58 X 10"4 23,2 D 2,1 1,3 9,4 9,95 X lO"5 ' 5,3 X lO"4 23,2 4 | 5 ) 6 D 2,1 3,0 15,6 6,7 X 10"5 4,8 X 10"4 40 F 1,9 3,0 32 3,2 X 10-5 2,9 X 10~4 85 F 1,9 67,5 1,9 X 10"5 ~100 7 | F ' 1,9 3,2 17 4,46'X 10"5 3,4 X lO"4 ~100 Przyklad LVIII. Przyklad ilustruje wielosklad¬ nikowa przepone z wieloma powlokami, dajacy¬ mi pozadany wspólczynnik rozdzialu. Porowata przepone rozdzielajaca w postaci pustego wlókna z kopolimeru 63lty© akrylonitrylu i 37°/o styrenu wy¬ przedzono na mokro z roztworu 27,5% kopolime¬ ru w 93/7 dwumetylofoirimamid/formaimid do wody w 2QC, z szybkoscia 21,4 m/minuta. Wlókno naste¬ pnie obrobiono przez zanurzenie w metanolu, z próznia w swietle wlókna, wysuszenie, ponowne za¬ nurzenie w metanolu i wysuszenie. Wysuszony sub- strat powleczono procedura D poli-cis-izoprenem w postaci roztworu pentanowego, wulkanizowano w ciagu 30 minut w 85°C, a nastepnie powleczono 10% roztworem Sylgard 184 w pentanie, procedu¬ ra F. Powleczony substrat powleczono nastepnie roztworem poli-cds-izoprenu, wysuszono i ponow¬ nie powleczono roztworem Sylgard 184, wulkanizo¬ wano w ciagu 30 minut w 90°C, w ciagu 30 mi¬ nut w 100°C i w ciagu 30 minut w 105°C. Wyni¬ ki badania porowatej przepony nie powleczonej i wielokrotnie powleczonej przepony wieloskladniko¬ wej przedstawiono w tablicy XIII.Tablica XIII 1 oznaczony wlasciwy wspólczynnik rozdzia¬ lu materialu powlo¬ kowego, H2 od CO I wspólczynnik rozdzia¬ lu porowatej przepony rozdzielajacej, | H2 od CO 1 wspólczynnik rozdzia¬ lu wieloskladnikowej | przepony, fi2 od CO cis-izopren Sylgard 184 5,09 82 3,5 1,9 I 1 przenikalnosc wielo¬ skladnikowej prze¬ pony dla H2 1 przenikalnosc porowa¬ tej przepony rozdzie¬ lajacej dla H2 1 oznaczony wlasciwy wspólczynnik rozdzia¬ lu H2 od CO mate¬ rialu porowatej prze- | pony rozdzielajacej 6,5 X 10"7 2,65 X lO"5 320 Przyklady LIX i LX. Przyklady LIX i LX ilustruja wieloskladnikowe przepony z porowata przepona rozdzielajaca w postaci pustego wlókna z bromowanego polimeru tlenku iksylinenu, z po¬ wloka. Puste wlókno wyprzedzono z roztworu prze¬ dzalniczego 30»/o wagowych polimeru w N-metylo- piroiidotmie do koagulantu wodnego, w 85°C, z szybkoscia 14,8 m/minuta. W przykladzie LIX bro¬ mowany polimer tlemku ksylilenu, w którym bro¬ mowanie dotyczy przede wszystkim grup metylo¬ wych, jest powleczony bez obróbki po przedzeniu.W przykladzie LX bromowany polimer tlenku ksy¬ lilenu jest po wyprzedzeniu moczony w ciagu 20 godzin w 10°/o roztworze trójmetyloaminy w wo¬ dzie. W kazdym przypadku powleczenie stanowi kauczuk silikonowy Dow Corning Sylgard 184, na¬ niesiony procedura B (patrz tablica XVI). Wyniki m przedstawiono w tablicy XIV ponizej.Przyklad LXI. Przyklad ilustruje wielosklad¬ nikowa przepone, w której porowata przepone roz¬ dzielajaca stanowi puste wlókno z innego mody- ikowainego, bromowanego polimeru tlenku ksyli- 65 lenu. Puste wlókno z bromowanego polimeru tlen-\ Gl 125 02Z Tablica XIV tó 1 Oznaczony wlasciwy wspólczynnik rozdzia- | lu H2 od CO 1 Wspólczynnik rozdzia¬ lu porowatej przepo¬ ny rozdzielajacej, H2 od CO 1 Wspólczynnik rozdzia¬ lu wieloskladnikowej przepony, H2 od CO 1 Przenikalnosc wielo¬ skladnikowej przepo- | my dla H2 1 Przenikalnosc porowa¬ tej przepony rozdzie- | lajacej dla H2 1 Oznaczony wlasciwy wspólczynnik rozdzia¬ lu H2 od CQ dla ma¬ terialu porowatej przepony rozdziela¬ jacej LIX nastepnie wulkanizowa¬ ny kauczuk silikonowy Dow Corning Sylgard 184 bromowany politlenek ksylilenu 1,9 1,48 11,1 9,58 X 10-5 1,25 X lO-8 15 LX nastepnie wulkanizowany kauczuk silikonowy Dow Corning Sylgard 184^ bromowany politlenek ksyli- nenu, obrobiony (CH33N 1,9 "¦ 2,85 9,59 1,27 X 10-5 3,83) x 10-« 34 ku ksylilenu z przykladu LIX poddano obróbce polegajacej na moczeniu w ciagu okolo 70 godzin, w 50°C, w roz;tworzie 5»/o wagowych tiomocznika w 9/95 (objetosciowo) woda/metanol. Po wysusze¬ niu wlókno powleczono 5P/o roztworem Dow Cor¬ ning Sylgard 184 w pentanie, procedura F (patrz tablica XVI). Badanie poddanego tej obróbce wló¬ kna i powleczonej wieloskladnikowej przepony da¬ lo nastepujace wyniki: oznaczony wlasciwy wspólczynnik (rozdzia¬ lu H2 od CO materia¬ lu powlokowego wspólczynnik rozdzia¬ lu H2 od CO porowa¬ tej przepony rozdzie¬ lajacej wspólczynnik (rozdzia¬ lu H2 od OO wielo-; skladnikowej przepony przenikainosc wielo¬ skladnikowej prziepo- ny dla H2 praeniikalnosc porowa¬ tej przepony rozdziela^ jacej dla H2 oznaczony wlasciwy wspólczynnik rozdzia¬ lu E.2 od CO dla ma¬ terialu porowatej przepony rozdzielajacej 1,9 5,6 46,1 7,2 -X 10"» 3,9iX 10"5 ~li50 35 40 45 Przyklady LXII i LXIII. Przyklady ilustru¬ ja elastycznosc wynalazku polegajaca na $ym, ze powloka moze byc naniesiona na powierzchnie we¬ wnetrzna lub zewnetrzna lub na obie powierzchnie równoczesnie. Ilustruja one równiez wynalazek v( procesie, w 'którym gazowy strumien zasilajacy jest kontaktowany z powierzchnia wieloskladni¬ kowej przepony przeciwna powloce. W przykla¬ dzie LXII poiisulfonowa przepone rozdzielajaca w postaci pustego wlókna powleczono po stronie wewnetrznej &fc roztworem nastepnie wulkanizowa¬ nego kauczuku silikonowego Sylgard 184 w pen* tanie, przepompowujac roztwór powoli przez swia¬ tlo wlókna i pozostawiajac wlókno na powietrzu do wysuszenia. Przenikalnosc oznaczono dla mie¬ szaniny H2—CO doprowadzanej ze strony zew¬ netrznej) przepony. W przykladzie LXIII powleczo¬ ne od wewnatrz wlókno z przykladu LXII: dodat¬ kowo powleczono tyim saanym roztworem Sylgard 184, procedura F. Wyniki badania powyzszych wieloskladnikowych przepon przedstawiono W po- nizszej tablicyXV. ' ' .Przyklad LXIV. Przyklad ilustruje sposób wytwarzania wieloskladnikowej przepony w posta¬ ci pustego wlókna, w której porowata przepone 60 rozdzielajaca stanowi polisulfon, a powloke Syl¬ gard 184. Polimer polisulfonowy (P-3500 produk¬ cji Union Carbide) suszy sie w 100ÓC pod cisndie- niem 16,6 kPa, w ciagu okolo 25 godzin. Wysu¬ szony polisulfon miesza sie w okolo 65—75°C z 65 dwumetyloacetamidem {zawartosc wilgoci ponizej 55to 125 022 Tablica XV 64 L 1 oznaczony wlasciwy wspólczynnik rozdzia¬ lu H2 od CO mate¬ rialu powlokowego 1 wspólczynnik rozdzia¬ lu porowatej przepo¬ ny rozdzielajacej, H2 | od CO 1 wspólczynnik rozdzia- 1 lu wieloskladnikowej przepony H2 od CO 1 przenikalnosc wielo¬ skladnikowej przepo¬ ny dla H2 1 przenikalnosc porowa¬ tej przepony rozdzie- | lajacej dla H2 LXII nastepnie wulkanizowany kauczuk silikonowy Dow Corning 184 polisulfon powleczenie wewnetrzne 2,3 3,23 22,0 / 2,06 X 10-4 3,6 X 10-* LXIII nastepnie wulkanizowany kauczuk silikonowy Dow Corning 184 polisulfon powleczenie dwustronne 2,3 3,23 21,2 2,31 X 10"« 2,06 X 10"* (a) Polisulfon Union Carbide P-3500, przedzony na dwumetyloformamid/N-metylopoirolidon do wody myciu i rozciagnieciu 'nawijany z szybkoscia mokro z 30*/* roztworu przedzalniczego w 50/50 w 2°C, z szybkoscia 21,4 m/minuta i po prze- 33 m/minuta okolo 0,l§/f wagowych), uzyskujac roztwór o zawar- tosdii polisulfonu 27,5% wagowych. Roztwór prze¬ nosi sii dtf zbiornika z atmosfera azotu o cisnie¬ niu okolo 137;3 kPa. Roztwór w zbiorniku nie jest podgrzewany, wobec czego oziebia sie do tem¬ peratury-pokojowej.Roztwór polm^fu przepompowuje sie ze zbior¬ nika, poprzez dysze do przedzenia pustego wlókna, wnetrzna srednica dyszy wynosi 0,0559 om, a sred¬ nica szpilki 0,022$ cm, natomiast otwór w azpdloe ma srednice 0,0127 cm. Roztwór polimeru przepom¬ powuje sie przez dysze z szybkoscia okolo 7,2 ml/ /minuta. Roztwór polimeru koaguluje w postaci pustego wlókna po zetknieciu z woda. Przez otwór w szpilce wprowadza sie wode destylowana, koagu- lujaca wewnetrzna strone pustego wlókna. Wlók¬ no przechodzi przez wodna kapiel droge dlugosci okolo li metra. Czesc roztworu odprowadza sie w sposób ciagly, dla utrzymania stezenia dwumety- lbacetamidu w kapieli ponizej okolo 4*/».Nastepnie wlókno przechodzi w drugiej wodnej kapieli, utrzymywanej w okolo 4°C, droge dlu¬ gosci okolo 5 metrów. Po opuszczeniu drugiej ka¬ pieli wlókno zawiera pewna ilosc dwumetyloace- tahiiclu. r Wlókpo wycnoazace z drugiej kapieli przechodzi przez dwie nastepne kapiele wodne utrzymywane w temperaturze po&bjowej droge po okolo 5 me¬ trów w kazdej, po czym jest nawijane na szpule, przy naprezeniu wystarczajacym do \ nawiniecia. W trakcie nawijania wlókno utrzymuje sie w stanie 35 43 50 55 wilgotnym, a po nawinieciu zanurza w zbiorniku z woda i przechowuje w temperaturze .pokojowej.Nastepnie wlókno suszy sie w warunkach otocze¬ nia, korzystnie w okolo 20°C i okolo 50*/e wilgot¬ nosci wzglednej. Wysuszone wlókno powleka sde roztworem prepolimeru kauczuku silikonowego z okolo 5*/» za/wartoscia dwumetylosiloksanu (Syl- gard 184 produkcji Dow Corning) i czynnika wul¬ kanizujacego w n-pentanie. Naniesienie powloki przeprowadza sie przez zanurzenie wlókna w roz¬ tworze prepolimeru, utrzymywanym pod dodatnim cisnieniem. Wlókno suszy sie i sieciuje w powie¬ trzu, uzyskujac powleczenie kauczukiem silikono¬ wym.Tablica XVI — Procedury powlekania A. Porowata przepone w postaci pustego wlók¬ na zanurza sie w nierozcienczonym, cieklym ma¬ teriale powlokowym. Nadmiar cieczy odcieka.B. Porowata przepone w postaci pustego wlók¬ na zanurza sie w nierozcienczonym, cieklym ma¬ teriale powlokowym, przykladajac próznie do swia¬ tla wlókna. Po wyjeciu wlókna odlacza sie próznie, a nadmiar cieczy odcieka. ¦ . . . ¦ C. Porowata przepone w postaci pustego wlókna zanurza sie w cieklym materiale powlokowym roz¬ cienczonym rozpuszczalnikiem weglowodorowym.Rozpuszczalnik odparowuje.D. Porowata przepone w postaci pustego wlók¬ na zanurza sie w cieklym materiale powlokowym rozcienczonym rozpuszczalnikiem weglowodorowym.Rozpuszczalnik odparowuje.125 022 65 E. Porowata przepone w postaci pustego wlókna zanurza sie w roztworze zawierajacym material powlokowy w postaci ulegajacego polimeryzacji prepolimeru, odpowiedni czynnik wulkanizujacy i rozpuszczanik. Rozpuszczalnik odparowuje, a pre- polimer ulega wulkanizacji na wlóknie.F. Powlekanie przeprowadza sie jak w E., z tym ze do swiatla zanurzonego w roztworze powleka¬ jacym wlókna przyklada sie próznie.Zastrzezenia patentowe 1. Przepona wieloskladnikowa do rozdzielanll ga¬ zów, zawierajaca material powlekajacy, i porowa¬ ty nosnik majacy pusta objetosc, znamienna I tym, ze porowata przepona jest ainizotropowa porowata przepona, majaca co najmniej jeden gesty obszar i objetosc pusta co najmniej ^/O'zazera synte¬ tyczny organiczny polimer, wykazujacy wybiórcze rozdzielanie dla co najmniej jednej pary gazów wieksze niz wybiórcze rozdzielanie materialu po¬ wlekajacego, przy czym syntetycznym polimerem organicznym jest polisulfon, kopolimer styrenu z akrylonitrylem, poli(tlenek arylenu), .poliweglan lub octan celulozy, porowata przepona -rozdzielajaca na przecietna srednice porów mniejsza niz 2000 nm i stosunek calkowitego pola powierzchni dó calkowi¬ tej powierzchni przekroju jej porów wynoszacy co najmniej 103 :1, material powlekajacy^ ma prze¬ cietna grubosc mniejsza niz 50 (mikrometrów, jest w kontakcie z co najmniej jedna powierzchnia i jest w okludujacym kontakcie z porowata prze¬ pona rozdzielajaca, przy czym wieloskladnikowa przepona wykazuje w odniesieniu do co najmniej jednej pary gazów wspólczynnik rozdzialu co naj¬ mniej o okolo 35*/o wyzszy od oznaczonego wlas¬ ciwego wspólczynnika rozdzialu materialu powlo¬ ki, a jako material powlekajacy zawiera polisilo- ksam, poliizopren, kopolimer a-metylostyrenu z po- lisdloksanem, polistyren o stopniu polimeryzacji oko¬ lo 2—20 albo organiczne zwiazki zawierajace ali¬ fatyczne rodniki weglowodorowe o 14—30 atomach wegla. 2. Przepona wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze zawiera polisulfon majacy powtarzajace sie jed¬ nostki o wzorze 1, w którym, R i ,R' oznaczaja alifatyczne lub aromatyczne rodniki weglowodoro¬ we o 1—40 atomach wegla. 3. Przepona wedlug zastrz. 2, znamienna tym, ze zawiera polisulfon imajacy powtarzajace sie jed¬ nostki o wzorze 9, w którym n oznacza liczbe calkowita 50—80. 4. Przepona wedlug zastrz. 4, znamienna tym, ze jako polisulfon zawiera polimer arylenoeterosulfo- nu. 5. Przepona wedlug zastrz. 2, znamienna tym, ze w stosunku do oo najmniej jednego gazu wy¬ branego z grupy obejmujacej tlenek wegla, azot, argon, szesciofluorek siarki, metan, etan i dwutle¬ nek wegla, efektywna grubosc rozdzielcza tej prze¬ pony, wynikajaca ze stalej przenikania dla tego gazu, wynosi co najmniej okolo 500 nim, a ciezar czasteczkowy polisufonu wynosi co najmmiej okolo i 10 000. 6. Przepona wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze jako poli(tlenek arylenu) zawiera poli(tlenek ksy¬ lilenu). 7. Przepona wedlug zastrz. 6, znamienna tym, io ze jako polii(tlenek ksylilenu) zawiera bromowany podtlenek ksylilenu). 8. Przepona wedlug zastrz. l, znamienna tym, , ze jako ppliimpr organiczny zawiera kopolimer sty¬ renu z akrylonitrylem, zawierajacy 20—70o/# wago- 13 wych styrenu i 30—80 9. Przepona wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze powloka zawiera co najmniej jeden alifatyczny lub aromatyczny polisilóksan, majacy powtarza¬ jace sie jednostki o 1—20 atomach wegla. 10 10. Przepona wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze zawiera polisiloksan poprzecznie siecdowany do kauczuku silikonowego, a przed sieciowaniem ma¬ jacy ciezar czasteczkowy okolo 1000—100 000. 11. Przepona wedlug zastrz. 1, znamienna tym, 25 ze w stosunku do co najmniej jednego gazu wy¬ branego z grupy obejmujacej tlenek wegla, azot, argon, szesciofluorek siarki, metan, etan i dwu¬ tlenek wegla, efektywna grubosc rozdzielcza tej przepony, wynikajaca ze stalej przenikania dla 30 tego gazu, wyndti ponlizej okolo 1500 nm, a sto¬ sunek lacznej powierzchni porowatej przepony roz¬ dzielajacej do lacznej powierzchni przekroju jej porów wynosi co najmniej okolo 10* : 1. 12. Przepona wedlug zastrz. l, znamienna tym, 35 ze w stosunku do co najmniej jednego gazu z pa¬ ry gazów mateHal powloki ma wyzsza stala prze¬ nikania niz material porowatej przepony rozdzie¬ lajacej. 13. Przepona wedlug zastrz. 1, znamienna tym, 40 ze ma postac filmu. 14. Przepona wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze ma postac rurkowatego wlókna. 15. Przepona wedlug zastrz. 14, znamienna tym, ze powloka kontaktuje co najmniej zewnetrzna po- 43 wierzchnie rurkowatego wlókna. 16. Prazona wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze powloka kontaktuje co najmniej strone zasi¬ lania porowatej przepony rozdzielajacej. 17. Prze&ona weoSug zastrz. 1, znamienna tym, oo ze powloka "kontaktuje obie powierzchnie porowa¬ tej przepony rozdzielajacej, a powloka kontaktu¬ jaca z kazda z powierzchni ma przecietna grubosc do okolo 50 mikrometrów. 18. Przepona wedlug zastrz. 1, znamienna tym, 55 ze powloka zawiera co najmniej dwie warstwy. 19. Przepona wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze czasteczki materialu powloki maja wielkosc wieksza niz minimalny wymiar porów porowatej , przepony rozdzielajacej.125 022 O u R-S I O -R' + Wzór 1 O II ¦c- Wzór O II C-N I H Wzór O II ¦N-C-N- i I H H Wz6r O II -o-c- Wzór 5125 022 R3 R7 R1 Wzór 6 Ro R«7 Rn Re R4 R8 ^ *% Wzór 7 x2 Wzór 8125 022 CH- CH< O -<&° Wzór 9 -®-|-®l Wzór 10 C(CH3)3 C(CH3)3 C(CH3)3 Wzór 11125 022 FIG. I FIG 2 FIG.3 FIG. 4125 022 FIG. 5 X *, FIG. 6 ** FIG.7 DN-3, z. 628/84 Cena 100 zl PL

Claims (19)

  1. Zastrzezenia patentowe 1. Przepona wieloskladnikowa do rozdzielanll ga¬ zów, zawierajaca material powlekajacy, i porowa¬ ty nosnik majacy pusta objetosc, znamienna I tym, ze porowata przepona jest ainizotropowa porowata przepona, majaca co najmniej jeden gesty obszar i objetosc pusta co najmniej ^/O'zazera synte¬ tyczny organiczny polimer, wykazujacy wybiórcze rozdzielanie dla co najmniej jednej pary gazów wieksze niz wybiórcze rozdzielanie materialu po¬ wlekajacego, przy czym syntetycznym polimerem organicznym jest polisulfon, kopolimer styrenu z akrylonitrylem, poli(tlenek arylenu), .poliweglan lub octan celulozy, porowata przepona -rozdzielajaca na przecietna srednice porów mniejsza niz 2000 nm i stosunek calkowitego pola powierzchni dó calkowi¬ tej powierzchni przekroju jej porów wynoszacy co najmniej 103 :1, material powlekajacy^ ma prze¬ cietna grubosc mniejsza niz 50 (mikrometrów, jest w kontakcie z co najmniej jedna powierzchnia i jest w okludujacym kontakcie z porowata prze¬ pona rozdzielajaca, przy czym wieloskladnikowa przepona wykazuje w odniesieniu do co najmniej jednej pary gazów wspólczynnik rozdzialu co naj¬ mniej o okolo 35*/o wyzszy od oznaczonego wlas¬ ciwego wspólczynnika rozdzialu materialu powlo¬ ki, a jako material powlekajacy zawiera polisilo- ksam, poliizopren, kopolimer a-metylostyrenu z po- lisdloksanem, polistyren o stopniu polimeryzacji oko¬ lo 2—20 albo organiczne zwiazki zawierajace ali¬ fatyczne rodniki weglowodorowe o 14—30 atomach wegla.
  2. 2. Przepona wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze zawiera polisulfon majacy powtarzajace sie jed¬ nostki o wzorze 1, w którym, R i ,R' oznaczaja alifatyczne lub aromatyczne rodniki weglowodoro¬ we o 1—40 atomach wegla.
  3. 3. Przepona wedlug zastrz. 2, znamienna tym, ze zawiera polisulfon imajacy powtarzajace sie jed¬ nostki o wzorze 9, w którym n oznacza liczbe calkowita 50—80.
  4. 4. Przepona wedlug zastrz. 4, znamienna tym, ze jako polisulfon zawiera polimer arylenoeterosulfo- nu.
  5. 5. Przepona wedlug zastrz. 2, znamienna tym, ze w stosunku do oo najmniej jednego gazu wy¬ branego z grupy obejmujacej tlenek wegla, azot, argon, szesciofluorek siarki, metan, etan i dwutle¬ nek wegla, efektywna grubosc rozdzielcza tej prze¬ pony, wynikajaca ze stalej przenikania dla tego gazu, wynosi co najmniej okolo 500 nim, a ciezar czasteczkowy polisufonu wynosi co najmmiej okolo i 10 000.
  6. 6. Przepona wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze jako poli(tlenek arylenu) zawiera poli(tlenek ksy¬ lilenu).
  7. 7. Przepona wedlug zastrz. 6, znamienna tym, io ze jako polii(tlenek ksylilenu) zawiera bromowany podtlenek ksylilenu).
  8. 8. Przepona wedlug zastrz. l, znamienna tym, , ze jako ppliimpr organiczny zawiera kopolimer sty¬ renu z akrylonitrylem, zawierajacy 20—70o/# wago- 13 wych styrenu i 30—80
  9. 9. Przepona wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze powloka zawiera co najmniej jeden alifatyczny lub aromatyczny polisilóksan, majacy powtarza¬ jace sie jednostki o 1—20 atomach wegla. 10.
  10. 10. Przepona wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze zawiera polisiloksan poprzecznie siecdowany do kauczuku silikonowego, a przed sieciowaniem ma¬ jacy ciezar czasteczkowy okolo 1000—100 000.
  11. 11. Przepona wedlug zastrz. 1, znamienna tym, 25 ze w stosunku do co najmniej jednego gazu wy¬ branego z grupy obejmujacej tlenek wegla, azot, argon, szesciofluorek siarki, metan, etan i dwu¬ tlenek wegla, efektywna grubosc rozdzielcza tej przepony, wynikajaca ze stalej przenikania dla 30 tego gazu, wyndti ponlizej okolo 1500 nm, a sto¬ sunek lacznej powierzchni porowatej przepony roz¬ dzielajacej do lacznej powierzchni przekroju jej porów wynosi co najmniej okolo 10* : 1.
  12. 12. Przepona wedlug zastrz. l, znamienna tym, 35 ze w stosunku do co najmniej jednego gazu z pa¬ ry gazów mateHal powloki ma wyzsza stala prze¬ nikania niz material porowatej przepony rozdzie¬ lajacej.
  13. 13. Przepona wedlug zastrz. 1, znamienna tym, 40 ze ma postac filmu.
  14. 14. Przepona wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze ma postac rurkowatego wlókna.
  15. 15. Przepona wedlug zastrz. 14, znamienna tym, ze powloka kontaktuje co najmniej zewnetrzna po- 43 wierzchnie rurkowatego wlókna.
  16. 16. Prazona wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze powloka kontaktuje co najmniej strone zasi¬ lania porowatej przepony rozdzielajacej.
  17. 17. Prze&ona weoSug zastrz. 1, znamienna tym, oo ze powloka "kontaktuje obie powierzchnie porowa¬ tej przepony rozdzielajacej, a powloka kontaktu¬ jaca z kazda z powierzchni ma przecietna grubosc do okolo 50 mikrometrów.
  18. 18. Przepona wedlug zastrz. 1, znamienna tym, 55 ze powloka zawiera co najmniej dwie warstwy.
  19. 19. Przepona wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze czasteczki materialu powloki maja wielkosc wieksza niz minimalny wymiar porów porowatej , przepony rozdzielajacej.125 022 O u R-S I O -R' + Wzór 1 O II ¦c- Wzór O II C-N I H Wzór O II ¦N-C-N- i I H H Wz6r O II -o-c- Wzór 5125 022 R3 R7 R1 Wzór 6 Ro R«7 Rn Re R4 R8 ^ *% Wzór 7 x2 Wzór 8125 022 CH- CH< O -<&° Wzór 9 -®-|-®l Wzór 10 C(CH3)3 C(CH3)3 C(CH3)3 Wzór 11125 022 FIG. I FIG 2 FIG.3 FIG. 4125 022 FIG. 5 X *, FIG. 6 ** FIG.7 DN-3, z. 628/84 Cena 100 zl PL
PL1977202124A 1976-11-15 1977-11-14 Multicomponent membrane for separation of gases PL125022B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US74215976A 1976-11-15 1976-11-15
US05/832,481 US4230463A (en) 1977-09-13 1977-09-13 Multicomponent membranes for gas separations

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL202124A1 PL202124A1 (pl) 1979-01-02
PL125022B1 true PL125022B1 (en) 1983-03-31

Family

ID=27113975

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL1977202124A PL125022B1 (en) 1976-11-15 1977-11-14 Multicomponent membrane for separation of gases

Country Status (28)

Country Link
JP (1) JPS5951321B2 (pl)
AR (1) AR224102A1 (pl)
AT (1) AT374375B (pl)
AU (1) AU504016B2 (pl)
BE (1) BE860811A (pl)
BR (1) BR7707583A (pl)
CA (1) CA1107203A (pl)
CS (1) CS257751B2 (pl)
DD (1) DD133298A5 (pl)
DE (1) DE2750874C2 (pl)
DK (1) DK148735C (pl)
EG (1) EG13082A (pl)
ES (3) ES464048A1 (pl)
FI (1) FI61636C (pl)
FR (1) FR2410501A1 (pl)
GB (1) GB1590813A (pl)
IL (1) IL53379A (pl)
IT (1) IT1089058B (pl)
MX (2) MX148173A (pl)
NL (1) NL175387C (pl)
NO (1) NO149019C (pl)
PH (1) PH14682A (pl)
PL (1) PL125022B1 (pl)
PT (1) PT67269B (pl)
RO (1) RO76391A (pl)
SE (1) SE440744B (pl)
TR (1) TR19886A (pl)
YU (1) YU41572B (pl)

Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5416378A (en) * 1977-07-08 1979-02-06 Asahi Chem Ind Co Ltd Polysulfone semipermeable membrane
CA1127472A (en) * 1977-11-25 1982-07-13 Robert L. Riley Gas separation membranes and process for the preparation thereof
US4181675A (en) * 1978-09-19 1980-01-01 Monsanto Company Process for methanol production
IL59581A0 (en) * 1979-03-28 1980-06-30 Monsanto Co Methods for preparing anisotropic membranes and membranes prepared therefrom
EP0017463B1 (en) * 1979-04-03 1982-11-24 Monsanto Company Gas recovery process
US4238204A (en) * 1979-06-18 1980-12-09 Monsanto Company Selective adsorption process
EP0024718A3 (de) * 1979-09-04 1981-10-14 Friedrich Wolff Vorrichtung zur Erhöhung oder Verminderung des Sauerstoffanteils der Luft sowie Verfahren zu deren Herstellung und Verfahren zu deren Betrieb
DE3006880C2 (de) * 1980-02-23 1986-10-09 Akzo Gmbh, 5600 Wuppertal Plasmaphoresemembran
FR2478482A1 (fr) * 1980-03-21 1981-09-25 Lidorenko Nikolai Membrane permeable aux gaz, procede de fabrication de celle-ci et oxygenateur de sang utilisant ladite membrane
FR2482468A1 (en) * 1980-05-19 1981-11-20 Bend Res Inc Reverse osmosis composite membrane is hollow fibre - whose inner surface is coated with interfacial salt rejecting membrane
JPS5794304A (en) * 1980-12-03 1982-06-11 Sumitomo Chem Co Ltd Gas separating membrane made of polysulfone hollow fiber and its manufacture
JPS57104007A (en) * 1980-12-19 1982-06-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Oxygen-enriched gas supplying equipment for combustion
US4362613A (en) * 1981-03-13 1982-12-07 Monsanto Company Hydrocracking processes having an enhanced efficiency of hydrogen utilization
US4367135A (en) * 1981-03-12 1983-01-04 Monsanto Company Processes
JPS588514A (ja) * 1981-07-08 1983-01-18 Ube Ind Ltd 複合分離膜の製造法
JPS58132111A (ja) * 1982-01-29 1983-08-06 Asahi Chem Ind Co Ltd ポリスルホン中空糸
US4428776A (en) * 1982-06-23 1984-01-31 The Standard Oil Company Cellulosic semipermeable membranes containing silicon compounds
JPS59160506A (ja) * 1983-02-28 1984-09-11 Kuraray Co Ltd 複合中空糸分離膜およびその製造法
JPS59169509A (ja) * 1983-03-14 1984-09-25 Toray Ind Inc 気体分離用中空糸膜およびその製造方法
EP0141793A1 (en) * 1983-06-30 1985-05-15 Monsanto Company Asymmetric gas separation membranes having increased selectivy, and process for their production
EP0131559B1 (en) * 1983-06-30 1987-12-02 Monsanto Company Amorphous aryl substituted polyarylene oxide membranes
US4530703A (en) * 1983-06-30 1985-07-23 Monsanto Company Cross-linked polyarylene oxide membranes
US4639257A (en) * 1983-12-16 1987-01-27 Costain Petrocarbon Limited Recovery of carbon dioxide from gas mixture
GB2151597B (en) * 1983-12-16 1987-09-30 Petrocarbon Dev Ltd Recovery of carbon dioxide from gas mixtures
GB2154600A (en) * 1984-02-23 1985-09-11 British Gas Corp Producing and purifying methane
DE3582394D1 (de) * 1984-04-11 1991-05-08 Syrinx Res Pty Ltd Membran mit hohem flux.
JPS61408A (ja) * 1984-06-11 1986-01-06 Toyobo Co Ltd 中空糸複合膜
ATE40297T1 (de) * 1985-02-14 1989-02-15 Uop Inc Semipermeable composite-membranen, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung in vorrichtungen zur messung und abtrennung von wasserstoff.
DE3525235C1 (de) * 1985-07-15 1986-11-27 Gkss - Forschungszentrum Geesthacht Gmbh, 2054 Geesthacht Verfahren zur Herstellung und Erhoehung der Selektivitaet einer integralasymmetrischen Membran
JPH0822373B2 (ja) * 1986-02-10 1996-03-06 旭化成工業株式会社 ポリスルホン系複合膜の製膜方法
EP0242069A3 (en) * 1986-04-14 1988-08-03 Dow Corning Corporation Semipermeable composite membranes produced from silicone water based emulsions applied to porous substrates
US4894068A (en) * 1988-12-27 1990-01-16 Permea, Inc. Process for capturing nitrogen from air using gas separation membranes
DE4242806A1 (de) * 1992-12-17 1994-06-23 Siemens Ag Sensorschlauch
US5286280A (en) * 1992-12-31 1994-02-15 Hoechst Celanese Corporation Composite gas separation membrane having a gutter layer comprising a crosslinked polar phenyl-containing - organopolysiloxane, and method for making the same -
US5514413A (en) * 1994-03-31 1996-05-07 Air Products And Chemicals, Inc. Process for producing composite membranes
US5443728A (en) * 1994-04-28 1995-08-22 Praxair Technology, Inc. Method of preparing membranes from blends of polyetherimide and polyimide polymers
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
US6128919A (en) * 1998-04-08 2000-10-10 Messer Griesheim Industries, Inc. Process for separating natural gas and carbon dioxide
US6085549A (en) * 1998-04-08 2000-07-11 Messer Griesheim Industries, Inc. Membrane process for producing carbon dioxide
US20090223229A1 (en) * 2006-12-19 2009-09-10 Hua Wang Method and System for Using Low BTU Fuel Gas in a Gas Turbine
ITUB20159436A1 (it) * 2015-12-28 2017-06-28 Medica S P A Uso di una membrana per la purificazione di biogas

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL126633C (pl) * 1958-02-24 1900-01-01
US3350844A (en) * 1964-09-21 1967-11-07 Gen Electric Process for the separation or enrichment of gases
GB1069231A (en) * 1966-02-21 1967-05-17 Du Pont Separation of fluid mixtures
FR1566272A (pl) * 1968-01-19 1969-05-09
NL158087B (nl) * 1968-01-30 1978-10-16 Universal Oil Prod Co Werkwijze voor het afscheiden van gassen met behulp van een membraan uit een cellulose-ester.
FR2082095A5 (pl) * 1970-03-03 1971-12-10 Rhone Poulenc Sa
US3926798A (en) * 1974-10-17 1975-12-16 Us Interior Reverse osmosis membrane
JPS5255719A (en) * 1975-10-31 1977-05-07 Daicel Chem Ind Ltd Hollow fibers having selective gas permeability and production thereof
US3980456A (en) * 1975-03-31 1976-09-14 General Electric Company Method for sealing breaches in multi-layer ultrathin membrane composites

Also Published As

Publication number Publication date
ES466474A1 (es) 1979-06-01
CS257751B2 (en) 1988-06-15
DK503277A (da) 1978-05-16
DK148735C (da) 1986-02-03
YU272277A (en) 1982-10-31
CA1107203A (en) 1981-08-18
MX148173A (es) 1983-03-24
BE860811A (fr) 1978-05-16
NO149019C (no) 1984-02-01
PH14682A (en) 1981-11-10
PT67269A (en) 1977-12-01
SE7712818L (sv) 1978-05-16
NL175387C (nl) 1984-11-01
ES464048A1 (es) 1978-08-01
DK148735B (da) 1985-09-16
PL202124A1 (pl) 1979-01-02
FR2410501A1 (fr) 1979-06-29
FR2410501B1 (pl) 1982-12-10
PT67269B (en) 1979-04-18
DE2750874C2 (de) 1986-04-30
AT374375B (de) 1984-04-10
MX172537B (es) 1993-12-17
ES475666A1 (es) 1979-05-16
NL7712432A (nl) 1978-05-17
DE2750874A1 (de) 1978-05-18
JPS5386684A (en) 1978-07-31
FI61636C (fi) 1982-09-10
NL175387B (nl) 1984-06-01
GB1590813A (en) 1981-06-10
BR7707583A (pt) 1978-08-22
ATA812477A (de) 1983-09-15
FI61636B (fi) 1982-05-31
IL53379A0 (en) 1978-01-31
RO76391A (ro) 1981-05-30
IL53379A (en) 1980-05-30
IT1089058B (it) 1985-06-10
AR224102A1 (es) 1981-10-30
JPS5951321B2 (ja) 1984-12-13
YU41572B (en) 1987-10-31
AU3060777A (en) 1979-05-24
NO773882L (no) 1978-05-18
DD133298A5 (de) 1978-12-27
EG13082A (en) 1980-10-31
TR19886A (tr) 1980-04-09
FI773439A (fi) 1978-05-16
AU504016B2 (en) 1979-09-27
SE440744B (sv) 1985-08-19
NO149019B (no) 1983-10-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
PL125022B1 (en) Multicomponent membrane for separation of gases
US4230463A (en) Multicomponent membranes for gas separations
Liang et al. High-performance multiple-layer PIM composite hollow fiber membranes for gas separation
US8337598B2 (en) Photo-crosslinked gas selective membranes as part of thin film composite hollow fiber membranes
US4157960A (en) Method for enhancing membrane separation
JPH0248023A (ja) 複合膜及び複合膜の製造及び用法
JP6694326B2 (ja) 複合膜
JPH06503258A (ja) 促進輸送プロセス用複合膜
JPH0459928B2 (pl)
PT87512B (pt) Processo para o pos-tratamento reactivo de membranas de separacao de gas
Shieh et al. Gas separation performance of poly (4-vinylpyridine)/polyetherimide composite hollow fibers
EP0257011B1 (en) Permeation modified asymmetric gas separation membranes having graded density skins
Randon et al. Preliminary studies on the potential for gas separation by mesoporous ceramic oxide membranes surface modified by alkyl phosphonic acids
CA2127034A1 (en) Fluid separation composite membranes prepared from sulfonated aromatic polymers in lithium salt form
US5091216A (en) Reactive post treatment for gas separation membranes
WO2000040321A1 (en) Ozone treatment of surface of membrane to improve permselectivity
Li et al. Preparation of high flux organic solvent nanofiltration membrane based on polyimide/Noria composite ultrafiltration membrane
Liu et al. Effects of spinning temperature on the morphology and performance of poly (ether sulfone) gas separation hollow fiber membranes
Lopez et al. Diffusion through composite membranes: A two-dimensional analysis
Yamasaki et al. Effect of gelation conditions on gas separation performance for asymmetric polysulfone membranes
RU2050954C1 (ru) Способ дегидратации газа
JPH0478729B2 (pl)
JP2688882B2 (ja) 気体分離用複合膜の製造方法
JPS62294420A (ja) 流体分離膜の形成方法
JP2002126479A (ja) 多孔質膜、ガス分離膜及びその製造方法