用於從各種疏水性液體或氣體中分離親水性物質的過濾器材料以及用於製備此種材料的方法

2023-09-27 06:08:45

專利名稱：用於從各種疏水性液體或氣體中分離親水性物質的過濾器材料以及用於製備此種材料的方法
技術領域：
本發明屬於液體及氣體淨化領域。更具體而言，本發明涵蓋ー種g在用於從疏水性環境中分離親水性物質的過濾器材料。本發明中所用的過濾器材料能夠從例如烷烴混合物等各種疏水性物質中分離例如水等親水性物質。
背景技術：
日本專利JP 4250807(A)揭露ー種用於生產具有小的均勻連續孔的過濾器的方法，所述過濾器適用於過濾且是由穿孔的聚こ烯醇縮醛殼體組成。將包含聚こ烯醇及澱粉粒的混合物在不會使澱粉粒轉換成α型的溫度下老化大約I小吋。在老化之後，將交聯劑及催化劑添加至所述混合物中以實現反應，從而生產出交聯產物。還將消泡劑添加至所述混合物中。日本專利JP 4139236(A)揭露ー種多孔材料的生產方法，所述多孔材料適用於過濾器且具有細緻、均勻且開ロ的単元結構，所述生產方法包括使聚こ烯醇、澱粉及交聯劑(甲醛或苯甲醛)的混合物在某一溫度下老化直到所述混合物實現某一粘度、添加催化劑(例如)、以及交聯所述混合物。CN 1296025(A)揭露ー種大分子多微孔的過濾器材料的生產方法，其特徵在於將酚醛樹脂的線性水性溶液及聚こ烯醇添加至多孔佐劑的澱粉溶液中，以及使用酸性醛的混合物來產生こ縮醛反應及固化反應，上述材料是混合的且聚こ烯醇縮醛及酚醛樹脂被轉換成具有過濾性質的多微孔材料。本發明中所述的過濾器材料具有獨特的性質及生產方法。本發明中所述的過濾器材料具有簡單的特性、能夠分解各種分散體系(乳濁液、氣溶膠)、可重複使用及重量輕。化合物聚こ烯醇縮甲醛具有非常廣闊的物理特性。下文所揭露的發明描述作為用於淨化燃料的附加裝置的聚こ烯醇縮甲醛過濾器。描述ー種聚こ烯醇縮甲醛過濾器，其被合成為能在不存在任何添加劑的情況下運作。描述ー種通過合成聚こ烯醇縮甲醛而產生的材料，所述材料能夠用於生產具有最大的物理特性(燃料、空氣、氣體、水、油等)的各種過濾器。

發明內容
鑑於需要找出ー種高效的具有エ業實用性的方法以及ー種用於從疏水性液體或氣體的環境中分離親水性物質作為連續過程的適宜材料，發明ー種具有特定性質的材料。過濾器材料本質上是聚合含氧材料，其最終性質及微結構形成於此合成エ藝的過程中。更具體而言，過濾器材料是多元醇的こ縮醛或包含脂肪族OH基(羥基)的聚合物，其是通過多元醇與醛之間的反應而生成。此反應是在酸性催化劑的存在下發生。適宜的催化劑是例如硫酸等各種侵蝕性酸。
從實現過濾器材料的性質的觀點來看，至關重要的方面是其微結構，更具體而言是孔的尺寸及體積。孔的形成及性質取決於添加至反應混合物中的賦形劑。理想的賦形劑是易於膠凝且水解於酸性環境中的聚合物。此類聚合物是多糖或聚脂。少量的水與一或多種賦形劑一起添加至反應環境中，以確保膠凝。如果使用醛的水性溶液，則不需要使用水。一或多種賦形劑的概念是如果將所述賦形劑與少量的水以及主要組分(多元醇及醛)一起添加至反應環境中，則所述賦形劑會在反應環境中形成均勻的凝膠結構。由所述一或多種賦形劑在反應環境中形成的凝膠將在酸性催化劑的影像下開始分解，與此同時會在多元醇與醛之間形成乙縮醛。乙縮醛的形成反應是在溫度範圍50°c — 150°C內在常壓下發生。 在反應所需的時間(通常為3 - 5小時)過去之後，多元醇已變成聚縮醛且賦形劑已被水解。孔網絡仍然位於因水解所述一或多種賦形劑而分解的凝膠結構的位置處。用水或某一其他溶劑清洗所形成的過濾器材料，以移除各種殘留物質(未反應的醛、賦形劑的水解產物、催化劑)。用於生產過濾器材料的適宜多元醇可為任何聚合物，其包含每聚合物的至少十二個碳原子一個脂肪族結合的OH基或(C原子的數目)/ (脂肪族OH基的數目)彡12。優選的比率是每4 (四)個碳原子I (一)個OH基，且理想的比率是每2 (二)個碳原子I (一)個OH基。也可使用多種不同多元醇的混合物。用於生產過濾器材料的適宜醛包含一至六個碳原子，可能的話，所述醛包括甲醛、乙醛、丙醛、正丁醛、戊醛、己醛及相關異構體。優選的醛是甲醛(蟻醛)。此外，可使用上述多種醛的混合物。適宜的賦形劑是各種多糖或聚酯或其各種混合物。優選為澱粉，尤其是馬鈴薯澱粉。由聚乙烯醇縮甲醛組成的多孔過濾器材料的操作原理在於其在靜電力的影響下收集孔壁上的帶電分子或強極化物質的分子的能力。聚集於孔壁上的分子開始形成連續生長的集合，直到所述集合達到足夠的尺寸以從過濾器沉澱出為止。此種在孔壁上進行的收集以及隨後的沉澱使得能夠將以乳濁液或氣溶膠形式出現於疏水性環境中的親水性物質分離成清晰可辨的餾分。其中親水性物質以乳濁液或氣溶膠形式出現的此類疏水性環境可為例如油料產品(汽油、柴油燃料、油)、化學品(例如Fisher-Tropsch產品)、起源於生物的物質(植物脂肪及動物脂肪、香精油)、天然氣。藉助於過濾器材料所分離的親水性物質通常為水、較低級的醇類(C1-C3)、多元醇、離解於水性溶液中的有機物質及無機物質(鹽、酸或鹼)。
具體實施例方式本發明的實施例為生產過濾器材料，混合多元醇、醛、賦形劑及催化劑。用於生產過濾器材料的混合物的組分I.聚乙烯醇(製造商日本VAM&P0VAL有限公司，註冊商標VC-13) — Ikg2.水性甲醛溶液(36%) - Ikg3.馬鈴薯澱粉一Ikg
4.硫酸(97%) — Ikg在30°C — 40°C的溫度下在專門的容器中混合用於生產過濾器材料所需的組分。首先將聚こ烯醇與水性甲醛溶液混合在一起，然後混合馬鈴薯澱粉，最後小心地加入硫酸。在相關的一致溫度下混合所得的混合物，且如果需要的話，對所述混合物進行冷卻直到製得均質體為止。將所得的混合物倒入一或多個模具中，並在80°C溫度下的恆溫器中保持4個小吋。在保持於恆溫器中的時間段期間，甲醛與聚こ烯醇將彼此相互反應，從而生成聚こ烯醇縮甲醛。與聚こ烯醇縮甲醛的形成同時，發生馬鈴薯澱粉的水解，從而產生能較好地溶於水的葡萄糖。在4個小時之後，從模具中取出原始的過濾器材料，並用水進行清洗直到所有已作為催化劑起作用的酸、過量的甲醛、以及馬鈴薯澱粉的水解產物從過濾器材料分離為止。當清洗水的PH為中性時，可認為清洗完成。在用水進行清洗之後，在室溫下乾燥過濾器材料7天。在乾燥之後得到可用作過濾器材料的輕的、白色且多孔的物質。表I顯示對於在利用過濾器進行處理之前(油A的測試結果)及之後(油B的測試結果)的用過的食用油所執行的分析的結果，所述過濾器是由利用上述方法生產的過濾器材料製成。表I
權利要求
1.一種用於從各種疏水性液體或氣體的環境中分離親水性物質的過濾器材料，其中所述疏水性物質是在60°c溫度下不溶於水的液態或氣態化合物，包括例如汽油、柴油燃料、油等油料產品、化學品、起源於生物的物質一包括植物脂肪及動物脂肪、香精油、天然氣，且其中所述親水性物質是水、例如C1-C3等較低級的醇類、多元醇、離解於水性溶液中的有機物質及無機物質一包括鹽、酸及鹼，所述過濾器材料的特徵在於，從化學上講，所述過濾器材料是利用賦形劑通過在酸性催化劑的存在下使多元醇與醛反應而獲得的多元醇的乙縮醛。
2.如權利要求I所述的過濾器材料，其特徵在於，所述酸性催化劑是硫酸。
3.如權利要求I所述的過濾器材料，其特徵在於，多元醇的乙縮醛是包含脂肪族羥基的聚合物的乙縮醛。
4.如權利要求I及2所述的過濾器材料，其特徵在於，多元醇是包括聚乙烯醇在內的聚合物，其聚合物鏈每12個碳原子包含至少I (一)個脂肪族鍵結的OH基。
5.如權利要求I及2所述的過濾器材料，其特徵在於，醛是C1-C6醛，包括甲醛。
6.如權利要求I所述的過濾器材料，其特徵在於，所述過濾器材料具有多孔結構，所述多孔結構是通過在一或多種賦形劑的存在下合成多元醇的乙縮醛而獲得。
7.如權利要求I所述的過濾器材料，其特徵在於，賦形劑是易於水解的聚合物，包括多醣、聚脂。
8.一種用於生產過濾器材料的方法，包括以下步驟 一將易於水解的聚合物及水添加至包含多元醇及醛的反應混合物中以形成孔； 一與乙縮醛的生成反應同時進行賦形劑的水解反應，從而使賦形劑的分子分解成較小的成分； 一獲得具有多孔結構的多元醇的乙縮醛；以及 一分離用作賦形劑的所述聚合物的分解產物。
9.如權利要求8所述的方法，其特徵在於，在所述反應中使用適宜的賦形劑，以實現所述過濾器材料的所述孔的所需尺寸。
全文摘要
本發明涉及一種過濾器材料及其製備方法，以用於從各種疏水性液體或氣體的環境中分離親水性物質。此類疏水性物質可為不同的化學品及油料產品、起源於生物的物質(脂肪、香精油)。親水性物質可為水、較低級的醇類(甲醇、乙醇)、多元醇、離解於水性溶液中的物質(鹽、酸及鹼)。過濾器材料呈含氧聚合物的形式，其微觀及宏觀結構是在聚合過程中形成。更確切地說，所述過濾器材料是由聚縮醛(例如聚乙烯縮醛)組成。過濾器材料的聚合結構是在聚縮醛的合成反應期間通過被加入到反應介質中的輔助物質的作用而形成。
文檔編號B01D71/38GK102725055SQ201080058789
公開日2012年10月10日 申請日期2010年12月20日 優先權日2009年12月21日
發明者布裡特·波斯特, 託馬斯·凱文德, 瑞尼·彼得森, 維塔利·切比茲波夫 申請人:Bioconsult有限責任公司