B - Operations – Transporting – 01 – D
Patent
B - Operations, Transporting
01
D
B01D 71/02 (2006.01) B01D 71/04 (2006.01) C04B 41/45 (2006.01) C04B 41/81 (2006.01)
Patent
CA 2068403
Gas and liquid separation with membranes has either been achieved by organic polymer membranes, which are limited by low temperature stability and a separation mechanism through adsorption or solubility in the membrane matrix, or by inorganic membranes, whose gas and liquid separation efficiency is limited by Knudsen diffusion. The membranes of this invention show a temperature stability up to 500 °C and a gas separation with separation factors better than the Knudsen limit. Continuous microporous inorganic membranes of any desirable thickness can be prepared by e-beam evaporation of metal oxides on a support membrane, which has substantially larger pores than the metal oxide membrane. It is advantageous when the support membrane consists of the same material as the microporous membrane. Themembranes are of porous structure with a narrow pore size distribution of pores, where the majority of the pores have meters smaller than 1 nm. The membranes can be used in all areas of gas and liquid separation, where the selective separation of smaller molecules from mixtures is desired (f.e. gas concentration by removal of water from natural gas, hydrogen from synthesis gas). The membranes can also be used for the concentration of aqueous solutions (fruit juices with retention of aroma compounds, vitamines and other compounds important for the flavor and nutritional value of the juice; biological liquids like lymphe, blood, or others with retention of valuable compounds including small peptides, hormones, antibiotics and others) and for the concentration of organic solutions with retention of molecules larger than the solvent including oligomers and polymers. The membranes can also be used for the concentration of waste water with retention of organic contaminants like phenol resins and coal oil at coking plants. If the membranes have been made catalytically active, the membranes can also be used for the selective and poison resistant conduction of heterogeneously catalyzed three phase reactions by having the reaction gas diffusing through the catalytically active membrane to react at the other side of the membrane with the liquid, consisting of molecules too large to penetrate the pores.
La séparation de gaz et de liquides au moyen de membranes est réalisée soit sur des membranes polymériques organiques, dont l'utilisation est limitée par la stabilité à basse température et un mécanisme de séparation par adsorption ou solubilisation dans le milieu membranaire, soit sur des membranes minérales, dont l'efficacité de séparation des gaz et des liquides est limitée par la diffusion de Knudsen. Les membranes de la présente invention offrent une stabilité thermique allant jusqu'à 500 °C et une capacité de séparation des gaz avec des facteurs de séparation supérieurs à la limite de Knudsen. Des membranes minérales microporeuses continues de toute épaisseur peuvent être obtenues par évaporation sous faisceau électronique d'oxydes métalliques sur une membrane-support, qui contient des pores beaucoup plus grands que la membrane d'oxyde métallique. Cela est avantageux lorsque la membrane-support est constituée de la même matière que la membrane microporeuse. Les membranes sont de structure poreuse, avec une distribution étroite de la taille des pores, la majeure partie de ceux-ci ayant des diamètres inférieurs à 1 nm. Les membranes peuvent être employées dans tous les domaines de la séparation des gaz et des liquides, là où on veut séparer les molécules plus petites de mélanges (p. ex. la concentration de gaz par élimination d'eau dans le gaz naturel, l'hydrogène provenant du gaz de synthèse). Les membranes peuvent aussi être employées pour la concentration de solutions aqueuses (jus de fruits avec rétention de composés aromatiques, vitamines et autres composés importants pour la saveur et la valeur nutritionnelle du jus; liquides biologiques comme la lymphe, le sang ou autres milieux avec rétention de composés utiles, comme les peptides, les hormones, les antibiotiques, etc.) et pour la concentration de solutions organiques avec rétention de molécules plus grandes que le solvant, y compris les oligomères et les polymères. Les membranes peuvent également servir à la concentration d'eau résiduelle avec rétention de contaminants organiques comme les résines phénoliques et l'huile de charbon dans les cokeries. Si les membranes ont été rendues catalytiquement actives, elles peuvent également être employées pour les réactions sélectives, anti-poison, de type triphasique à catalyse hétérogène, par diffusion du gaz de réaction à travers la membrane catalytiquement active et réaction de l'autre côté de la membrane avec le liquide constitué de molécules trop grandes pour pénétrer dans les pores.
Ceparation B.v.
Gowling Lafleur Henderson Llp
LandOfFree
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