[发明专利]干燥物质、制备及其用途

说明书

相关申请

对同此同一日期提交的共同拥有的、在审的()进行交叉引用。

领域

本发明涉及呈现水渗透蒸发特性的膜和其他物质的领域。

背景

从诸如有机气体的气体中分离或去除诸如水的液体是化学、石化、医疗和能源工业中重要的工艺。在各种各样的有机溶剂的初级生产(primaryproduction)，在回收和循环用过的溶剂以及在从化学平衡反应中除水以将反应驱动向优选的产物中，除水是重要的。

要求不含或基本上不含诸如水的液体的气体的另一种应用是医学呼吸分析，施行该分析以提供与患者的病情有关的信息。通常施行的气体分析的示例是二氧化碳浓度监测仪(capnography)，其监测呼吸的二氧化碳(CO₂)浓度，该浓度通常是随时间变化的。随时间变化的呼吸的CO₂浓度可以用于直接监测呼入的和呼出的CO₂的浓度，并间接监测患者血液中的CO₂浓度。还可以单独或组合测量诸如氧气(O₂)、一氧化碳(CO)、氮气或类似气体的其他气体。

在呼吸分析系统中，例如二氧化碳浓度监测仪，可以对呼吸气体进行取样，诸如通过主流分析仪或侧流分析仪进行取样。在主流分析仪中，样品室被设置在患者的气流中，通常在患者的呼吸系统的末端附近。此装置通常比侧流系统更重和更麻烦。

在侧流分析仪中，通常通过管从呼吸系统中提取气体。管(其可以被连接至管接头)将气体驱动至取样位置(诸如取样室)。优选的是，在流体样品的情形中随时清除取样线的液体如冷凝出来的液体，以便进行连续的、无干扰的监测。

冷凝出来的液体通常指的是在取样管中从湿气(呼吸中的水蒸气)冷凝出来的水。冷凝出来的液体是通常妨碍呼吸分析，尤其是妨碍侧流二氧化碳浓度监测仪的主要问题。由于呼出的和吸入的呼吸气体是潮湿的且相对温暖的，所以管内的内部湿度水平是高的，尤其在呼吸连接区域附近是高的。根据气道湿化系统和患者的需要，在通常用在通常高于环境温度(如，约34℃)的温度下具有高达100％湿度的气体(如，空气)进行人工通气的被插管的患者时，也是这种情形。湿气(水蒸气)通常在管的内部冷凝，当管延伸得离呼吸连接区域更远而因温度降低时尤其如此。

已经用于使流体脱水的各种工艺包括较新的基于膜的技术，诸如渗透蒸发和蒸气渗透。渗透蒸发是一种涉及膜与进料侧或上游侧上的流体(其可以包括气体和/或液体)和与渗透侧或下游侧上的蒸气进行接触的工艺。通常，将真空或惰性气体施加到膜的蒸气侧以提供此工艺的驱动力。通常，下游压力低于渗透物的饱和压力。除了在膜的进料侧上接触蒸气而不是接触液体之外，蒸气渗透非常类似于渗透蒸发。因为适于渗透蒸发分离的膜通常也适于蒸气渗透分离，所以本文中使用的术语“渗透蒸发”包括“渗透蒸发”和“蒸气渗透”两者。

已经描述了使用在渗透蒸发脱水工艺中的多种不同类型的膜。用于制备膜的材料包括亲水性有机聚合物，诸如聚乙烯醇、聚酰亚胺、聚酰胺和聚电解质。此外，已经使用了具有微孔结构的诸如分子筛和矿物(如，沸石，其是铝硅酸盐矿物)的无机材料。

起先，基于聚合物的渗透蒸发膜包括密实的、均匀的膜。这种膜的典型示例由Yamasaki等人进行描述[J.Appl.Polym.Sci.60(1996)743-48]，该文献在此以引用方式全文并入。当这些膜相当厚时，它们存在通量(每单位时间流过单位膜面积的流体的量)低的缺陷。虽然通过减小膜的厚度可以增大膜的通量，但是这导致机械强度和坚固性的降低。

两种途径通常已经用于克服上述膜(其中一些膜可以被认为是均匀的膜)所遇到的问题。第一种途径涉及使用不对称膜，其中密实的表面层被支撑在由相同的聚合物制成的更多孔的材料上。这种不对称膜的典型示例由Huang等人公开[Sep.Sci.Tech.28(1993)2035-48]，该文献在此以引用方式全文并入。