Способ модификации полимерной мембраны из поливинилтриметилсилана Советский патент 1990 года по МПК B01D71/70 

Изобретение относится к мембранной технологии и может быть использовано в химической промьшшенности, в частности для вьщеления водорода из газовых смесей.

Цель изобретения - повышение селективности промьшшенных асимметричных мембран из поливинилтриметилсила- на (ПВТМС), упрощение, удешевление технологического процесса и снижение энергозатрат.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу модификации полимерной мембраны из ПВТМС, включающему ионную бомбардировку, облучение проводят ионами цезия с энергией 2- . 5 кэВ и дозой 2.«10 .

Способ осуществляют следующим образом.

Обработку мембран проводят на высоковакуумной установке (вакуум порядка 10 Па) сепарированными положительными ионами , которые получают с помощью источника ионов с поверхностной ионизацией при термическом разложении щелочной соли

Cs С1. Для облучения мембран применяют расфокусированный пучок ионов цезия. Образцы мембран диаметром 40 мм предварительно обезжиривают, а затем устанавливают в камеру для облучения. Плотность ионного тока при облучении порядка 1 мкА/см. Температура мембраны в процессе обраСП

;0

Ю

ботки не более . Испытание на газоселективность.обработанных предлагаемым способом, а также исходных у мембран проводят на установке, основ- ными ЧАСТЯМИ которой являются камеры напуска и измерения, между которыми вакуумно-плотно устанавливают испытуемую мембрану. Вдоль поверхности мембраны при небольшом избыточном давлении продувают анализируемый газ, В измерительной камере, предварительно откачанной до вакуума порядка 10 Па, происходит накопление продиф- фундировавшего через мембрану газа анализ которого проводят на масс- кроматографе МХ1312. Испытания, мембран проводят при комнатной температуре.

В табл.1 приведены режимы модифи- кадии свойств мембран.

Из табл,1 следует, что при Е 2 кэВ ( кэБ) изменения газосеЛективных свойств ПВТМС незначительны,

При Е 75 кэВ разрушается диффузион-

ный слой из-за больших коэффициентов распыления легирующей примеси. Интервал доз облучения, использованный в заявляемом способе, обусловлен концентрацией вводимой примеси и ее свойствами: при Д :5х10 - недостаточно активных центров сорбции для эффективного протекания процесса разделения .газовой смеси, а выбор верхней границы лимитируется большими значениями коэффициентов распьшения при бомбардировке ионами цезия, разрушением диффузионного слоя и пересыщением поверхности цезием, что приводит к уменьшению растворимос и газа в полимере, ухудшению селективных свойств.

j ю 5 20

7)

303540

97207

Таким образом, оптимальные режимы облучения ионами цезия лежат в интервале .энергий 2-5 кэВ и доз облучения

, при которых наблюдается максимальный эффект увеличения селективности данных мембран.

В табл.2 приведены сравнительные данные по проницаемости и селективности мембран из ПВТМС.

За базовый объект приняты асимметричные мембраны из ПВТМС, выпускаемые в промьш1ленности. По сравнению с базовым объектом селективность мембран, изготовленных предлагаемым способом, возросла в 3-8 раз, что имеет первостепенное значение в устройствах и у установках, связанных с радиолизом воды и выделением водорода и кислорода (углекислого газа) из реакционной среды.

По сравнению с известными в предлагаемых селективных мембранах селективность увеличивается в 2 раза.

Кроме того, технологичность способа возрастает за счет использования низкоэнергетичных ионов (2-5 кэВ вместо 80-120 K3B)j соответственно в 10 раз снижаются энергозатраты в результате применения доступного и более дешевого оборудования. Формула изобретения

Способ модификации полимерной мембраны из поливинилтриметилсилана, включающий ее облучение потоком ионов, отличающийся тем, что, с целью повьшгения селективности мембраны, упрощения, удешевления технологического процесса и снижения энергозатрат, облучение проводят ионами цезия с энергией 2-5 кзВ и дозой 5 Z-lO cM-z .

Таблица 1

Изобретение относится к мембранной технологии и может быть использовано в химической промышленности. Целью изобретения является повышение селективности поливинилтриметилсилановой мембраны при выделении водорода и кислорода из газовых смесей, упрощение, удешевление технологического процесса и снижение энергозатрат. Существо способа заключается в том, что мембрану облучают потоком ионов цезия с энергией 2-5 кэВ и дозой 5^.10¹⁴-2^.10¹⁵см^-2. Такая операция позволяет повысить селективность мембраны по парам газов Н₂/О₂ и Н₂/СО₂ до 15 и 13,5 соответственно. 1 табл.

Cs с кэВ

Д 5х10 см-2 ПВТМС (облученный) с кэВ Д 1х10 см-5

Таблица2

7,07 0,47 0,52

15,0 13,5