[其他]用附有離聚物的全氟化聚合物膜分離氣體的方法

無效

• 申請號: 87102812
• 申請日: 1987-03-22
• 公開（公告）號: CN87102812A
• 公開（公告）日: 1987-12-16
• 發明（設計）人: 瑪琳達·李·吳
• 申請（專利權）人: 陶氏化學公司
• 主分類號: B01D53/22
• 分類號: B01D53/22
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 樊衛民

本發明是關于應用膜從含有氦、氧、氮或二氧化碳的氣體混合物中分離出上述各種氣體的新方法，這種膜是含有離聚物成份的全氟化聚合物。

近年來，人們越來越希望從氣體混合物中分離出各種成份。這種分離之一就是從氮氣中分離氧，在某些情況下，例如，為了強化某種材料的燃燒，人們希望使用富氧，而在另外一些情況下，例如，在水果和食品貯藏及運輸中，人們希望得到一種含有微量氧的氮氣。另一種分離是從天然氣中分離氦。另外要求從含有二氧化碳的氣流中分離二氧化碳，其中包括從天然氣中分離出二氧化碳。人們也希望從天然氣中或含有甲烷的輕質烴中分離出氮氣。

用于這種分離的方法之一就是將膜同氣體混合物相接觸，這種膜能選擇性滲透氣體混合物成份中的一種。所說的選擇性地由膜滲透某種氣體指的是該氣體比其它成份的氣體通過膜的速率快，在膜的另一側收集到選擇性滲透的某種氣體，應用該方法能夠得到某種程度的分離氣體。

人們需要發現一種膜能提供高的滲透性，用于選擇性的滲透某種氣體，同時選擇性的滲透氣體同非選擇性的滲透氣體相比較有高的滲透率，而且這種膜要有好的機械強度。

本發明是從含有氧、氦、氮、輕質烴或二氧化碳等氣體混合物中分離氧、氦、氮或二氧化碳的方法，其特征是：

A.使一種薄片狀、無孔的、以全氟化物為主要成份并附有堿金屬、堿土金屬或過渡金屬元素的陽離子離聚物的聚合物制備的膜在一定條件下同氣體混合物相接觸，所說的氧、氮、氦、或二氧化碳氣體有選擇性地滲透并穿過膜到達膜的另一側。

B.從膜的另一側移去滲透過來的氧、氦、氮或二氧化碳。

本發明采用的膜實驗證明具有好的選擇性，氧的選擇性比氮好，氦、二氧化碳、氮各自的選擇性均比輕質烴好，而且，氧、氦和二氧化碳穿過膜的滲透性均是很好的。

本發明采用的膜是用某種聚合物制備的，這種聚合物以全氟化物為主要成份并附有離聚物基團，離聚物基團結合有堿金屬，堿土金屬或過渡金屬陽離子。優選的離聚物基團是-CO₂或-SO₃-與堿金屬、堿土金屬、或過渡金屬的陽離子的結合。本發明優選制備膜的聚合物單體分子式為：

式中：R¹分別是單個出現的氟或C_1-10全氟烷基;

R²分別是單個出現的氟或C_1-10全氟烷基;

Y是單個出現的

R³分別是單個出現的氫、氟、C_1-10烷基，C_1-10氟代烷基，或C_1-10全氟烷基。

M是堿金屬、堿土金屬或過渡金屬。

Z是從0～6的整數;

m是5～15的正實數;

p是0～16的整數;

q是1～16的整數;

在上述的式子中，R¹優選的是氟或C_1-3全氟化碳，較優選的是氟或三氟甲基，最好是氟。R²優選的是氟或C_1-3全氟化碳，較優選的是氟或三氟甲基，最好的是氟。R³優選的是氫或是C_1-10烷基，最好是氫。M優選的是堿金屬、銅或鎳，最好是鈉、鉀或銅。Y優選的是-SO₃-或-CO₂-;最好是-SO₃-。優選Z是0～2。優選q在1～6之間，最好q是2～4之間。優選的m是在5～10之間，優選的p是在0～6之間，最好p是在0～2之間。

本發明的方法中采用的聚合物具有承受應用條件的足夠的機械強度。所說的應用條件是在進行這種分離時的溫度、壓力、流速等。聚合物優選的當量為500～2000之間，較優選的當量是700～1500之間，最好當量在800～1200之間。

本發明采用的聚合物能夠由分子式為：

CF₂＝C（R¹）₂（Ⅱ）

的單體與分子式為：

R⁴X-（CFR²）-q（OCFR²CF₂）-_zCF＝CF₂（Ⅲ）的單體聚合，得到上文分子式所定義的聚合物，其中R⁴是氫、氟或C_1-10烷基，X是：