專利名稱：用于從各種疏水性液體或氣體中分離親水性物質(zhì)的過濾器材料以及用于制備此種材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于液體及氣體凈化領(lǐng)域。更具體而言，本發(fā)明涵蓋ー種g在用于從疏水性環(huán)境中分離親水性物質(zhì)的過濾器材料。本發(fā)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(zhì)中分離例如水等親水性物質(zhì)。
背景技術(shù)：
日本專利JP 4250807(A)揭露ー種用于生產(chǎn)具有小的均勻連續(xù)孔的過濾器的方法，所述過濾器適用于過濾且是由穿孔的聚こ烯醇縮醛殼體組成。將包含聚こ烯醇及淀粉粒的混合物在不會使淀粉粒轉(zhuǎn)換成α型的溫度下老化大約I小吋。在老化之后，將交聯(lián)劑及催化劑添加至所述混合物中以實現(xiàn)反應(yīng)，從而生產(chǎn)出交聯(lián)產(chǎn)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(chǎn)方法，所述多孔材料適用于過濾器且具有細致、均勻且開ロ的単元結(jié)構(gòu)，所述生產(chǎn)方法包括使聚こ烯醇、淀粉及交聯(lián)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(xiàn)某一粘度、添加催化劑(例如)、以及交聯(lián)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(chǎn)方法，其特征在于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淀粉溶液中，以及使用酸性醛的混合物來產(chǎn)生こ縮醛反應(yīng)及固化反應(yīng)，上述材料是混合的且聚こ烯醇縮醛及酚醛樹脂被轉(zhuǎn)換成具有過濾性質(zhì)的多微孔材料。本發(fā)明中所述的過濾器材料具有獨特的性質(zhì)及生產(chǎn)方法。本發(fā)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)、可重復(fù)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(fā)明描述作為用于凈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(chǎn)生的材料，所述材料能夠用于生產(chǎn)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(fā)明內(nèi)容
鑒于需要找出ー種高效的具有エ業(yè)實用性的方法以及ー種用于從疏水性液體或氣體的環(huán)境中分離親水性物質(zhì)作為連續(xù)過程的適宜材料，發(fā)明ー種具有特定性質(zhì)的材料。過濾器材料本質(zhì)上是聚合含氧材料，其最終性質(zhì)及微結(jié)構(gòu)形成于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(yīng)而生成。此反應(yīng)是在酸性催化劑的存在下發(fā)生。適宜的催化劑是例如硫酸等各種侵蝕性酸。
從實現(xiàn)過濾器材料的性質(zhì)的觀點來看，至關(guān)重要的方面是其微結(jié)構(gòu)，更具體而言是孔的尺寸及體積?？椎男纬杉靶再|(zhì)取決于添加至反應(yīng)混合物中的賦形劑。理想的賦形劑是易于膠凝且水解于酸性環(huán)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(yīng)環(huán)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(yīng)環(huán)境中，則所述賦形劑會在反應(yīng)環(huán)境中形成均勻的凝膠結(jié)構(gòu)。由所述一或多種賦形劑在反應(yīng)環(huán)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(yīng)是在溫度范圍50°c — 150°C內(nèi)在常壓下發(fā)生。 在反應(yīng)所需的時間(通常為3 - 5小時)過去之后，多元醇已變成聚縮醛且賦形劑已被水解?？拙W(wǎng)絡(luò)仍然位于因水解所述一或多種賦形劑而分解的凝膠結(jié)構(gòu)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(zhì)(未反應(yīng)的醛、賦形劑的水解產(chǎn)物、催化劑)。用于生產(chǎn)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(jié)合的OH基或(C原子的數(shù)目)/ (脂肪族OH基的數(shù)目)彡12。優(yōu)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。用于生產(chǎn)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(guān)異構(gòu)體。優(yōu)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(yōu)選為淀粉，尤其是馬鈴薯淀粉。由聚乙烯醇縮甲醛組成的多孔過濾器材料的操作原理在于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(zhì)的分子的能力。聚集于孔壁上的分子開始形成連續(xù)生長的集合，直到所述集合達到足夠的尺寸以從過濾器沉淀出為止。此種在孔壁上進行的收集以及隨后的沉淀使得能夠?qū)⒁匀闈嵋夯驓馊苣z形式出現(xiàn)于疏水性環(huán)境中的親水性物質(zhì)分離成清晰可辨的餾分。其中親水性物質(zhì)以乳濁液或氣溶膠形式出現(xiàn)的此類疏水性環(huán)境可為例如油料產(chǎn)品(汽油、柴油燃料、油)、化學品(例如Fisher-Tropsch產(chǎn)品)、起源于生物的物質(zhì)(植物脂肪及動物脂肪、香精油)、天然氣。借助于過濾器材料所分離的親水性物質(zhì)通常為水、較低級的醇類(C1-C3)、多元醇、離解于水性溶液中的有機物質(zhì)及無機物質(zhì)(鹽、酸或堿)。
具體實施例方式本發(fā)明的實施例為生產(chǎn)過濾器材料，混合多元醇、醛、賦形劑及催化劑。用于生產(chǎn)過濾器材料的混合物的組分I.聚乙烯醇(制造商日本VAM&P0VAL有限公司，注冊商標VC-13) — Ikg2.水性甲醛溶液(36%) - Ikg3.馬鈴薯淀粉一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于生產(chǎn)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，然后混合馬鈴薯淀粉，最后小心地加入硫酸。在相關(guān)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制得均質(zhì)體為止。將所得的混合物倒入一或多個模具中，并在80°C溫度下的恒溫器中保持4個小吋。在保持于恒溫器中的時間段期間，甲醛與聚こ烯醇將彼此相互反應(yīng)，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(fā)生馬鈴薯淀粉的水解，從而產(chǎn)生能較好地溶于水的葡萄糖。在4個小時之后，從模具中取出原始的過濾器材料，并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、以及馬鈴薯淀粉的水解產(chǎn)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。在用水進行清洗之后，在室溫下干燥過濾器材料7天。在干燥之后得到可用作過濾器材料的輕的、白色且多孔的物質(zhì)。表I顯示對于在利用過濾器進行處理之前(油A的測試結(jié)果)及之后(油B的測試結(jié)果)的用過的食用油所執(zhí)行的分析的結(jié)果，所述過濾器是由利用上述方法生產(chǎn)的過濾器材料制成。表I
權(quán)利要求
1.一種用于從各種疏水性液體或氣體的環(huán)境中分離親水性物質(zhì)的過濾器材料，其中所述疏水性物質(zhì)是在60°c溫度下不溶于水的液態(tài)或氣態(tài)化合物，包括例如汽油、柴油燃料、油等油料產(chǎn)品、化學品、起源于生物的物質(zhì)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(zhì)是水、例如C1-C3等較低級的醇類、多元醇、離解于水性溶液中的有機物質(zhì)及無機物質(zhì)一包括鹽、酸及堿，所述過濾器材料的特征在于，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(yīng)而獲得的多元醇的乙縮醛。
2.如權(quán)利要求I所述的過濾器材料，其特征在于，所述酸性催化劑是硫酸。
3.如權(quán)利要求I所述的過濾器材料，其特征在于，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(quán)利要求I及2所述的過濾器材料，其特征在于，多元醇是包括聚乙烯醇在內(nèi)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(jié)的OH基。
5.如權(quán)利要求I及2所述的過濾器材料，其特征在于，醛是C1-C6醛，包括甲醛。
6.如權(quán)利要求I所述的過濾器材料，其特征在于，所述過濾器材料具有多孔結(jié)構(gòu)，所述多孔結(jié)構(gòu)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(quán)利要求I所述的過濾器材料，其特征在于，賦形劑是易于水解的聚合物，包括多醣、聚脂。
8.一種用于生產(chǎn)過濾器材料的方法，包括以下步驟 一將易于水解的聚合物及水添加至包含多元醇及醛的反應(yīng)混合物中以形成孔； 一與乙縮醛的生成反應(yīng)同時進行賦形劑的水解反應(yīng)，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(jié)構(gòu)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(chǎn)物。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在所述反應(yīng)中使用適宜的賦形劑，以實現(xiàn)所述過濾器材料的所述孔的所需尺寸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種過濾器材料及其制備方法，以用于從各種疏水性液體或氣體的環(huán)境中分離親水性物質(zhì)。此類疏水性物質(zhì)可為不同的化學品及油料產(chǎn)品、起源于生物的物質(zhì)(脂肪、香精油)。親水性物質(zhì)可為水、較低級的醇類(甲醇、乙醇)、多元醇、離解于水性溶液中的物質(zhì)(鹽、酸及堿)。過濾器材料呈含氧聚合物的形式，其微觀及宏觀結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)是在聚縮醛的合成反應(yīng)期間通過被加入到反應(yīng)介質(zhì)中的輔助物質(zhì)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(yōu)先權(quán)日2009年12月21日
發(fā)明者布里特·波斯特, 托馬斯·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