[发明专利]高分离作用的复合聚硅氧烷膜

说明书

技术领域

聚硅氧烷膜适于多种分离方法。聚硅氧烷膜的一个优点特别在于它们耐受多种有机溶剂，并因此可广泛使用而没有基于溶剂的膜方法(例如亲有机的纳滤或气体分离)的问题。基于溶剂的纳滤是基于膜的压力驱动的分离方法，其分离在分子水平上溶解在有机溶剂中的分子。目前，耐溶剂的膜具体用于食品工业、石油化学、化学品工业中，和在制药业中用于制备药学活性成分。

此外，聚硅氧烷膜被用于气体分离(GS)。常规的气体分离方法是从空气中分离氮气、氢气回收、空气干燥、用于溶解烃和去除挥发性有机组分的方法。与用于气体分离方法的其他聚合物相比，聚硅氧烷膜通常具有显著更高的渗透性，但通常具有更低的选择性。在气体分离领域中的各种应用详细地描述在以下的文献资源中：Ind.Eng.Chem.Res.,Vol.41,No.6,2002。

背景技术

聚硅氧烷膜适用的基于溶剂的纳滤的一个实例是植物油生产中的己烷回收。通过在己烷回收中使用膜可节约大量的能量。

油生产中的第一个步骤是油提取。在提取过程中，油原料与己烷混合。由此得到油的己烷溶液，其亦称为油水混合物(miscella)。经溶解的油包含高达超过95%的三酰基甘油酯和作为次要组分的磷脂、游离脂肪酸(FFA)、颜料、甾醇、烃、蛋白及它们的分解产物。

油水混合物包含70-75%的己烷。例如通过蒸馏的多阶段分离可分离油和己烷。这需要相对高的能量消耗用于蒸发己烷。相比之下，如果将膜用于分离至少大部分的己烷，可节约相当多的能量。

聚硅氧烷膜的使用中可能出现的问题是含己烷体系中不充分的长时间稳定性、以及膜表面上不期待的物质聚集。

在植物油工业中聚硅氧烷复合膜(亦称为复合聚硅氧烷膜)的使用是熟知的。例如在以下的文献中描述了该领域中已进行的研究：Fett.Lipid98(1996),pp.10-14,JAOCS 79(2002)pp.937-942。在以下的文献中已描述了在大豆油的油水混合物溶液中的膜表面疏水性和膜表面上组分的聚集之间的关系：in Colloids and Surfaces,A:Physicochemical and Engineering Aspects204(2002)31-41。

原则上聚硅氧烷膜适用的基于溶剂的纳滤应用的另一实例是，例如氢化甲酰化(hydroformulation)反应的混合物：Elements,Degussa-ScienceNewsletter,18,(2007)30-35,EP-A1-1931472；从复分解的反应混合物：Recovery of Enlarged Olefin Metathesis Catalysts by Nanofiltration in an Eco-Friendly Solvent,A.Keraani,T.Renouard,C.Fischmeister,C.Bruneau,M.Rabiller-Baudry，ChemSusChem 2008,1,927,EP 1817097；从苏楚基偶联反应的混合物：Solvent-Resistant Nanofiltration of Enlarged(NHC)Pd(allyl)Cl Complexes for Cross-Coupling Reactions,Dirk Schoeps,Volodymyr Sashuk,Katrin Ebert,Herbert Plenio,Organometallics2009,28,3922；或从调聚反应混合物：US20090032465A1中分离均相催化剂。

由以下文献给出了对于多种基于溶剂的纳滤方法(有机溶剂纳滤，OSN)的深入研究：Chem.Soc.Rev.,2008,37,365-405。其中还说明了现有技术中的聚硅氧烷膜在膜上从己烷溶液至多截留90%的甘油三酯。其中所述的甘油三酯的特征在于摩尔质量为900g/mol(±10%)。

市场上可得的聚硅氧烷膜的一个生产商是GMT Membrantechnik GmbH(德国)。他们的膜的聚硅氧烷分离层是例如使用德国专利19507584中所述的方法制备的。在该方法中，聚硅氧烷涂层额外地通过辐射交联。据称由此减少了含溶剂体系中分离层的溶胀。但是，该膜在疏水性介质例如低分子量的正链烷烃中显著溶胀，并且明显失去性能和截留能力。此外，该膜是非常疏水的，这导致例如在油水混合物中、或在药学活性成分的浓缩过程中、或在均相催化剂体系的浓缩中、或在染料的浓缩中，该膜表面上显著的疏水性组分的聚集。