La presente invenzione riguarda un nuovo metodo per la preparazione di un tipo di membrane composite idrofobiche comprendenti a) un polimero idrofobo perfluorurato o altamente fluorurato b) un filler poroso, e preferibilmente un filler poroso con rapporto dimensionale elevato e con le sue dimension maggiori parallele alla superficie della membrana; a dette membrane; all’uso di dette membrane in metodi di separazione. In particolare la presente invenzione riguarda un metodo per preparare membrane composite comprendenti un polimero idrofobo perfluorurato o altamente fluorurato, and filler dotati di micro, meso o macro pori, comprendenti i seguenti passaggi: modifica del filler poroso con un agente di modifica superficiale fluorofilico; miscelazione del filler poroso con una soluzione del polimero; formazione di una distribuzione omogenea del filler poroso nella soluzione del polimero; stesura della membrana; rimozione del solvente dalla membrana composita. Membrane a matrice mista in cui la fase continua è costituita da un polimero idrofobo perfluorurato o altamente fluorurato, e la fase dispersa è costituita da particelle microporose, mesoporose o microporose, sono ottenute attraverso un trattamento preliminare di modifica superficiale delle particelle disperse con la quantità stechiometrica o con un modesto eccesso di un agente di modifica superficiale fluorofilico. L’agente di modifica superficiale fluorofilico è un composto organico del silicio bi- o trifunzionale, tale che (a) almeno un gruppo sostituente del silicio sia compatibile con il polimero, e (b) due o tre radicali sostituibili del silicio possano reagire con la superficie esterna delle particelle porose consentendo al silicio di legarsi su di essa con due o tre legami covalenti, al fine di impartire stabilità idrolitica al legame. Il processo per la preparazione di tali membrane a matrice mista prevede il trattamento preliminare delle particelle porose con un agente di modifica fluorofilico, la dispersione uniforme delle particelle porose con il fluoropolimero, e la formazione della struttura delle membrane a matrice mista. Le membrane oggetto della presente invenzione possono essere preparate con filler porosi ad alto rapporto dimensionale, in cui dette particelle porose sono orientate con le loro dimensioni maggiori parallele alla superficie esterna della membrana. Le membrane oggetto dell’invenzione possono essere porose o dense, e trovano applicazione nella separazione di miscele di gas e di liquidi, nella separazione di soluti da una soluzione, o come membrane catalitiche. Le membrane a matrice mista dense per la separazione di gas preparate secondo il metodo della presente invenzione offrono una migliore combinazione di permeabilità e selettività rispetto a membrane in solo polimero. Le membrane oggetto dell’invenzione che contengono filler porosi ad alto rapporto dimensionale orientati con le loro dimensioni maggiori parallele alla superficie esterna della membrana consentono di ottenere migliori combinazioni di permeabilità e selettività rispetto a membrane analoghe contenenti filler a basso rapporto dimensionale. Membrane a matrice mista dense formate da una fase continua in perfluoropolimero e setacci molecolari dispersi, preparate secondo il procedimento dischiuso dalla presente invenzione, mostrano migliorate combinazioni di permeabilità e selettività per la separazione di CO2 da metano.

Metodo per la preparazione di membrane a matrice mista fluorurate e idrofobiche, dette membrane, e metodi di separazione che usano dette membrane

Giovanni Golemme
;
Maria Giovanna Buonomenna;
2012

Abstract

La presente invenzione riguarda un nuovo metodo per la preparazione di un tipo di membrane composite idrofobiche comprendenti a) un polimero idrofobo perfluorurato o altamente fluorurato b) un filler poroso, e preferibilmente un filler poroso con rapporto dimensionale elevato e con le sue dimension maggiori parallele alla superficie della membrana; a dette membrane; all’uso di dette membrane in metodi di separazione. In particolare la presente invenzione riguarda un metodo per preparare membrane composite comprendenti un polimero idrofobo perfluorurato o altamente fluorurato, and filler dotati di micro, meso o macro pori, comprendenti i seguenti passaggi: modifica del filler poroso con un agente di modifica superficiale fluorofilico; miscelazione del filler poroso con una soluzione del polimero; formazione di una distribuzione omogenea del filler poroso nella soluzione del polimero; stesura della membrana; rimozione del solvente dalla membrana composita. Membrane a matrice mista in cui la fase continua è costituita da un polimero idrofobo perfluorurato o altamente fluorurato, e la fase dispersa è costituita da particelle microporose, mesoporose o microporose, sono ottenute attraverso un trattamento preliminare di modifica superficiale delle particelle disperse con la quantità stechiometrica o con un modesto eccesso di un agente di modifica superficiale fluorofilico. L’agente di modifica superficiale fluorofilico è un composto organico del silicio bi- o trifunzionale, tale che (a) almeno un gruppo sostituente del silicio sia compatibile con il polimero, e (b) due o tre radicali sostituibili del silicio possano reagire con la superficie esterna delle particelle porose consentendo al silicio di legarsi su di essa con due o tre legami covalenti, al fine di impartire stabilità idrolitica al legame. Il processo per la preparazione di tali membrane a matrice mista prevede il trattamento preliminare delle particelle porose con un agente di modifica fluorofilico, la dispersione uniforme delle particelle porose con il fluoropolimero, e la formazione della struttura delle membrane a matrice mista. Le membrane oggetto della presente invenzione possono essere preparate con filler porosi ad alto rapporto dimensionale, in cui dette particelle porose sono orientate con le loro dimensioni maggiori parallele alla superficie esterna della membrana. Le membrane oggetto dell’invenzione possono essere porose o dense, e trovano applicazione nella separazione di miscele di gas e di liquidi, nella separazione di soluti da una soluzione, o come membrane catalitiche. Le membrane a matrice mista dense per la separazione di gas preparate secondo il metodo della presente invenzione offrono una migliore combinazione di permeabilità e selettività rispetto a membrane in solo polimero. Le membrane oggetto dell’invenzione che contengono filler porosi ad alto rapporto dimensionale orientati con le loro dimensioni maggiori parallele alla superficie esterna della membrana consentono di ottenere migliori combinazioni di permeabilità e selettività rispetto a membrane analoghe contenenti filler a basso rapporto dimensionale. Membrane a matrice mista dense formate da una fase continua in perfluoropolimero e setacci molecolari dispersi, preparate secondo il procedimento dischiuso dalla presente invenzione, mostrano migliorate combinazioni di permeabilità e selettività per la separazione di CO2 da metano.
Polimeri Fluorurati, Membrane a matrice mista, Cariche porose, Separazione di gas, Modifica superficiale, Adesione
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/20.500.11770/308510
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