Способ химической модификации полимерной газоразделительной мембраны

)5 В 01 О 71/32 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ Ия АТЕНТ(54) СПОСОБ ХИМИЧЕСКОЙ МОДИФИКАЦИИ ПОЛИМЕРНОЙ ГАЗОРАЗДЕЛИТЕЛЬНОЙ МЕМБРАНЫ(57) Использование: химическая, металлургическая и ряд других отраслей промышленности для разделения воздуха, некоторых технологических газовых смесей. Сущность изобретения; мембрану из сополимера винилиденфторида с тетрафторэтиленом или гексафторпропиленом обрабатывают смесью летучего фторида тяжелого металла МоР 6, ЯР 6, ОР 6, ЧРБ с инертным разбавителем при содержании последнего 0-80 об.о, и давлении летучего фторида тяжелого металла, 1 з.п. ф-лы, 2 табл. опубдостаточно значительно изменять селе ность лишь по отдельным парам газов правило, между газами значительно от ющимися размерами молекул).Известен комбинированный спасо дификации полимеров с испольэова УФ-излучения.Недостатками способа являются т логическая сложность (необходим использования специально разрабать мого, сложного оборудования), невоз ность модификации неплоских матери (например, полых волокон). тив(как ичабма нием ехноость вае- мож- алов Ближ ляется сп зоразде методом ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Институт атомной энергии им. И.В.Кучатова(56) Арбатский А.Е, и др, Модификация пленочных полимерных материалов плазмойпослесвечения СВЧ.-разряда, ПрепринтИАЭ/7, М 1988,Патент США М 4593050, кл, 522/2,лик. 1983.Патент США 1 Ф 4657564, кл, 55/16, опублик. 1987. Изобретение относится к способам химической модификации полимерных газо- разделительных мембран и может быть использовано в химической, металлургической и ряде других отраслей промышленности, для улучшения селективных свойств полимерных газоразделительных мембран, применяемых для разделения воздуха, некоторых технологических газовых смесей.Известен способ модификации гаэоразделительных полимерных мембран низко- температурной плазмой.Недостатками этого способа являются технологическая сложность (необходимость использования специально разрабатываемого, сложного оборудования), невозможность модификации неплоских материалов (например, полых волокон), возможность ишим техническим решением явсоб химической модификации гательных полимерных мембран рямого фторирования, т,е, непосредственным воздействием на мембрану молекулярным фтором (Р 2).Недостатками этого способа являотся: отсутствие модифицирующего эффекта при обработке некоторых классов полимерных мембран (например, фторопластовых), использование чистого фтора, что усложняет процесс в связи с необходимостью предварительной доочистки фтора от примесей.Цель изобретения - улучшение селективных свойств полимерных мембран, предназначенных для разделения газовых смесей,Это достигается тем, что в способе химической модификации полимерных газо- разделительных мембран полимерные газоразделительные мембраны подвергают обработке летучими фторидами тяжелых металлов МаР 6,ВР, БР 6, ЧР, с давлением да 0,5 ата и температурой 303 К или их смесями с инертными разбавителями: К 2, Не, Аг, С 02, воздух при содержании инертного разбавителя 0-80 об,%,Способ осуществляется следующим образом.Предназначенную для модификации полимернуо мембрану помещают в реактор, изготовленный из Р-устойчивых материалов (например, из нержавеющей стали У 18 Н 10 Т, при использовании сухих МоРг и ИР 6 возможно применение стеклянного реактора), Реактор вакуумируется - 10 мин форвакуумным насосом и не менее 20 мин угольной ловушкой, охлаждаемой жидким азотом, После вакуумирования в реактор напускается фторирующий агент (фторирующая смесь). По окончании обработки реактор снова вакуумируется.Конкретные условия обработки; давление фтарагента, температура, состав смеси и ее давление, время обработки зависят ат материала мембраны и предъявляемых к модифицированной мембране требований,В табл. 1 представлены результаты по влияниа обработки летучими фтаридами тяжелых металлов на селективные свойства полимерных газоразделительных мембран, Б табл. 2 представлены результаты по влияни а обработки смесями МоРб/К 2 на селективные свойства полимерных газоразделительных мембран.Из табл. 1,2 следует: обработка летучими фторидами тяжелых металлов позволяет улучшать селективные свойства фторопластовых газоразделительных мембран, селективные свойства модифицированных мембран зависят от используемого фторагента, его абсолютного давления, времени обработки и практически не зависят от типаи количества инертного разбавителя. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 П р и м е р 1, Мембрану типа Ф(сополимер винилиденфторида и гексафтарпропилена) обрабатываот в течение 36 ч МоРб с Р -- 0,5 ата при Т =- 303 К. Селективность мембраны изменяется: па паре 02/К 2 с 1,9 до 2,6, по паре СО 2/М 2 с 11 до 18, по паре Не%2 с 28 до 53,П р и м е р 2, Мембрану типа Ф(саполимер винилиден 4 торида и тетрафторэтилена) обрабатываот в течение 150 часов ОРб с Р0,2 ата при Т = 303 К. Селективность мембраны изменяется; по паре 02/гч 2 с 2,1 до 3,6, по паре С 02/гч 2 с 9 до 19, по паре Не/М 2 с 38 до 84.П р и м е р 3. Мембрану типа Фобрабатываот в течение 300 ч смесью МоРв/И 2 с содержанием МоР 6 20 об.% при Р = 1,0 ата и Т = 303 К. Селективность мембраны изменяется; по паре 02/гч 2 с 1,9 до 3,0, по паре С 02/И 2 с 11 до 17, по паре Не/И 2 с 28 до 73.Использование изобретения позволяет- повысить эффективность разделения(т.е, увеличить чистоту и степень извлеченияцелевого компонента, снизить расход мембраны) ряда газовых смесей (например,02/К 2 (воздух), С 02/И 2, Не/ч 2) за счет более высокой селективности модифицированных мембран,- повышать селективность фторопластовых мембран не модифицируемых паямым фторированием,- использовать для модификации сбросные, промежуточные потоки и сдувки в технологиях с использованием летучихфторидов тяжелых металлов, т,е. использовать для модификации потоки где летучиефториды идут с примесями инертав,-угучцить экологическую обстановку врайонах предприятий, работающих с г етучими фторидами тяжелых металлов, снизитьнагрузку на их очистные саарукения, поскольку использование для модификациисбросных(сдувачных) газов(до ихдаочисткиперед выбросом в атмосферу), содеркащихлетучие фтариды тяжелых металлов будет .приводить к их дополнительному извлечению из сбросных продуктов.Формула изобретения1. Способ химической модификацииполимерной газоразделительной мембраныобработкой ее смесью газообразного фторсодержащего агента с инертным раэбавителем, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюулучшения селективных свойств мембраныиз .ополимера винилиденфторида с тетрафтарэтиленам или гексафтарпропиленамвкачестве фторсоцержащего агента используют гетучий фтарид тяжелого металла, вы1776194 2, Способпа и, 1,отличающийся тем, что в качестве инертного разбавителя используют гелий, аргон, двуокись углерода, азот, воздух. Таблица 1 Влияние обработки летучими фторидами тяжелых металлов на сепективные свойства полимерных газоразделительных мембран (Грвр.=303 К), войства иф. аг 1 е/О исходи УоГ24 17 39 60 69 8 блиц ан (7 бр, =Э яние обработки см и Мог х мем г не сепективные свойства полимерных газораздепитепь лек О Г 4г 15 17 6 19 22 16 2,4 2,9 2,8 31 18 18 и (Не, Аг, СОз, воздух) получаемые висимости получены и при испопьзо гных разбаеителОгАналогичные 1-1 гв, Чрз ). При использовании других ин приведенных в таблице не более, чем на летучих фтсридов тяжелых металлов Гуу результаты отличаются о анин других предлагаемы бранный из группы рЛо 1.6, ИГб, ОГб, ЧГ 5 иобработку осуществляют при содержаниипоследнего 0-80 об.% и его давлении до 0,5ат 0 о 8 Э 40 53 77 47 75 75 40 74 73 4 З 58 4 О 53 45 70 84 38 4 З 53 73 58 77 54 75 74 60 1 З 20 г 1 26 19 26 г 1 26 26 г 9 18 19 20 г 4 20 23 гз 19 гз 20