Способ модификации полимерной мембраны из поливинилтриметилсилана

 

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<SP POS="POST">.</SP>10<SP POS="POST">14</SP>-2<SP POS="POST">.</SP>10<SP POS="POST">15</SP>см<SP POS="POST">-2</SP>. Такая операция позволяет повысить селективность мембраны по парам газов Н<SB POS="POST">2</SB>/О<SB POS="POST">2</SB> и Н<SB POS="POST">2</SB>/СО<SB POS="POST">2</SB> до 15 и 13,5 соответственно. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51)5 В 01 D 71/70

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМ / СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OlNPbfTMRM

ПРИ ГКНТ CCCP (21) 4478627/31-26 (22) 29.08.88 (46) 07.10,90, Бюл. ¹ 37 (71) Институт электроники им.У.А.Арифова и Центральное проектно-конструкторское и технологическое бюро научного приборостроения АН УЗССР (72) Л.Я.Алимова, И.Е.Джамалетдинова, Т.Д.Раджабов, У.Хасамов и В,Н.Серебряков. (53) 66.071.61.8 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 924063, кл. В 01 D 13/04, 1980, Авторское свидетельство СССР № 1457950, кл. В 01 Э 13/04, 1987.

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

Цель изобретения — повьппение селективности промьппленных асимметричных мембран из поливинилтриметилсилана (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 25 кэВ и дозой 5х10 1 - 2. 10 пcM .

„„Я0„„15 7207 А1

2 (54) СПОСОБ МОДИФИКАЦИИ ПОЛИМЕРНОЙ

МЕМБРАНЫ ИЗ ПОЛИВИНИЛТРИМЕТИЛСИЛАНА (57) Изобретение относится к мембранной технологии и может быть использовано в химической промьппленности, 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 10 4—

2 10 см-2 . Такая операция позволяет повысить селективность мембраны по а

Я парам газов Н /0 и Н /СО до 15 и 13,5 соответственно,. 2 табл °

Способ осуществляют следующим образом.

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

Cs Cl. Для облччения мембран применя- ф ют расфокусированный пучок ионов цезия, Образцы мембран диаметром и

40 мм предварительно обезплривают, а затем устанавливают в камеру для облучения ° Плотность ионного тока при облучении порядка 1 мкА/см .

Температура мембраны в процессе обра1597207 ботки не более 70 С. Испытание на газоселективность.обработанных предлагаемым способом, а также исходных ; мембран проводят на установке, основ- ными частями которой являются камеры напуска и измерения, между которыми вакууино-плотно устанавливают испытуемую мембрану. Вдоль поверхности мембраны при небольшом избыточном fo давлении продувают анализируемый газ, В измерительной камере, предварительно откачанной до вакуума порядка

10 Па, происходит накопление продиффундировавшего через мембрану газа, анализ которого проводят на массхроматографе ИХ1312, Испытания.мембран проводят при комнатной температуре.

В табл.1 приведены режимы модиФи- 20 кации свойств мембран.

Из табл.1 следует, что при Е ( (2 кэВ (Е=1 кэВ) изменения гаэоселективных свойств IIBTMC незначительны.

При Е >75 кэВ разрушается диффузион25 ный слой из-за больших коэффициентов распыления легирующей примеси. Интервал доз облучения, использованный в заявляемом способе, обусловлен концентрацией вводимой примеси и ее ЭО свойствами: при Д 5х10 см- - недостаточно активных центров сорбции для эффективного протекания процесса разделения газовой смеси, а выбор верхней границы лимитируется большими . 35 значениями коэффициентов распыления при бомбардировке ионами цезия, разрушением диффузионного слоя и пересыщением поверхности цезием, что приводит к уменьшению растворимости газа 49 в полимере, ухудшению селективных свойств.

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

5х10 - 2х10 см, 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 промышленности. По сравнению с базовым объектом селективность мембран, изготовленных предлагаемым способом, возросла в 3-8 раз, что имеет первостепенное значение в устройствах и

r 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 кэВ), соответственно в

10 .pas снижаются энергозатраты в результате применения доступного и более дешевого оборудования.

Формула и з обретения

Способ модификации полимерной мембраны из поливинилтриметилсилана, включающий ее облучение потоком ионов, отличающийся тем, что, с целью повышения селективности мембраны, упрощения, удешевления технологического процесса и снижения энергозатрат, облучение проводят ионами цезия с энергией 2-5 кэВ и дозой 5 10 - 2 10" см, 1597207

Т а б л и ц а 1.

Селективность

Режим обработки

Мембран

Н /0 Н,/Co нергия Доза облучения

+ онов Сз, Д, х10.>< см- кэВ

ПВТМС

ПВТМС

ПВТМС

Таблица2

Способ

Мембрана, условия облучения

Проницаемость, х 10 моль/м с Па

Селективность

Н 0 СО

Н,/0, Н,/Со, Базовый

Предлагаемый

ПВТМС

ПВТМС (облученный)

Сз+ с Е=100 кэВ

Д = 5х10 см-

2,95 0,57 1,68

13,64 2,13 2,05

5,2 1,7

6,65 7,0

Известный ПВТМС (облученный)

Сз с E=3 кэВ

Д=1х10 см -

7,07 0,47 0,52 15„0 13,5

Составитель М. Крыкин

Техред М.Дидык Корректор М.Шароши

Редактор А.Козориз

Заказ 3023 Тираж 544 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101

0,2

0 5

2

0,2

0,5

2

0,2

0,5 .1

5

0,2

0,5

2

6 (,5

7,2

8,0

6,8

10 ° 5

11,5

13,0

12,0

11,2

11,1

13,8

15,0

13,0

9,5

9,0

9,2 .1 115

9,0

7,8

4,1

5,5

5,0

5 0

8,5

11 2

9,0

8,0

10i 0

12

13,5

8,0

7,0

7,5

9,2

7,1

5,8