[go: up one dir, main page]

NL1010097C2 - Scheidingsinrichting met keramisch membraan. - Google Patents

Scheidingsinrichting met keramisch membraan. Download PDF

Info

Publication number
NL1010097C2
NL1010097C2 NL1010097A NL1010097A NL1010097C2 NL 1010097 C2 NL1010097 C2 NL 1010097C2 NL 1010097 A NL1010097 A NL 1010097A NL 1010097 A NL1010097 A NL 1010097A NL 1010097 C2 NL1010097 C2 NL 1010097C2
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
alumina
layer
porous layer
alkali
support material
Prior art date
Application number
NL1010097A
Other languages
English (en)
Inventor
Hendrik Kruidhof
Arian Nijmeijer
Hendrik Verweij
Original Assignee
Univ Twente
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univ Twente filed Critical Univ Twente
Priority to NL1010097A priority Critical patent/NL1010097C2/nl
Priority to CA002344171A priority patent/CA2344171A1/en
Priority to AU55350/99A priority patent/AU5535099A/en
Priority to PCT/NL1999/000537 priority patent/WO2000015326A2/en
Priority to EP99941875A priority patent/EP1144098A3/en
Priority to JP2000569905A priority patent/JP2002524240A/ja
Priority to US09/787,152 priority patent/US6632360B1/en
Application granted granted Critical
Publication of NL1010097C2 publication Critical patent/NL1010097C2/nl
Priority to NO20011267A priority patent/NO20011267D0/no

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/12Composite membranes; Ultra-thin membranes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/02Inorganic material
    • B01D71/024Oxides
    • B01D71/025Aluminium oxide
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/02Inorganic material
    • B01D71/024Oxides
    • B01D71/027Silicium oxide

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Description

SCHEIDINGSINRICHTING MET KERAMISCH MEMBRAAN
5 De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het onderling scheiden van vloeistof- en/of gascomponenten, voorzien van een keramisch membraan omvattende een poreuze laag γ-alumina die is aangebracht op een poreuze laag ondersteuningsmateriaal, ofwel de drager, alsmede op 10 het in deze inrichting toegepaste membraan.
De scheiding van verschillende moleculen welke aanwezig zijn in vloeistoffen of gassen is vaak een belangrijk onderdeel van industriële chemische processen.
15 Industriële scheidingstechnieken zijn traditioneel gebaseerd op destillatie, kristallisatie, absorptie, extractie en/of cryogene technieken. Een nadeel van deze technieken is dat zij energie-intensief zijn en hoge investeringen vereisen.
20
Er bestaat derhalve behoefte aan scheidingstechnieken welke minder energie vragen en welke zowel op grote als op kleine schaal kunnen worden toegepast. In dit verband worden vaak membranen toegepast om gassen of vloeistoffen 25 op moleculair niveau te scheiden of te filtreren. Er bestaan verschillende soorten membranen, waaronder polymere- en keramische membranen. Keramische membranen krijgen een steeds bredere industriële toepassing.
30 Een aantal voordelen van keramische membranen ten opzichte van polymere membranen zijn de grotere thermische en chemische stabiliteit, mechanische sterkte, selectiviteit en doorstroomsnelheid.
35 Een aantal specifieke toepassingsgebieden zijn stoomsterilisatie ten behoeve van de voedingsmiddelenindustrie en de medische industrie, filtratie van stoom bevattende hete afgassen in de procesindustrie, en membraanreactoren zoals 40 stoomreformers en dehydrogeneringsreactoren.
101009? 2
Voor ultrafiltratiedoeleinden bestaat de filterlaag in veel gevallen uit γ-alumina, een mesoporeus materiaal, dat kan zijn aangebracht op een drager van macroporeus a-alumina. Voor gasfiltratiedoeleinden kan op de γ-5 aluminalaag nog een silicalaag worden aangebracht, een microporeus materiaal. In dat geval functioneert de γ-| aluminalaag als een overbruggingslaag tussen de grote poriën van de drager en de zeer kleine poriën van de silicalaag.
; 10
Een nadeel bij het gebruik van dit soort keramische membranen in genoemde industriële processen is de beperkte weerstand tegen bepaalde stoffen, zoals stoom, waarbij de γ-aluminalaag onder invloed van de stoom van 15 de drager kan loslaten. Het loslaten van de y-aluminalaag kan tevens de eventueel aanwezige silicalaag doen breken, waarmee de functie van een dergelijk membraan verloren gaat.
20 De uitvinding beoogt een membraan met een lange levensduur en een stabiele hechting van de γ-aluminalaag op de drager.
Hiertoe is alkalivrij fosforhoudend materiaal aangebracht 25 tussen het ondersteuningsmateriaal en de laag γ-alumina. In de praktijk is gebleken dat een dergelijk fosforhoudend materiaal een goede hechting tussen de beide lagen bevordert, welke hechting goed bestand blijkt te zijn tegen onder meer stoom.
30
Bij voorkeur bestaat het alkalivrij fosforhoudend materiaal in hoofdzaak uit monoaluminiumfosfaat en bestaat het ondersteuningsmateriaal in hoofdzaak uit alumina en/of titania en/of zirconia en/of silica en/of 35 verbindingen van metalen. Dergelijke, op zichzelf bekende materialen blijken in de praktijk goed te voldoen voor - het verkrijgen van een stabiel en bedrijfszeker membraan.
il '1 | 1 n i on o 7 3
In een voorkeursuitvoering is de poreuze laag γ-alumina voorzien van een poreuze toplaag met een kleinere poriënafmeting, bij voorkeur een toplaag bevattende silica, waardoor een goed werkend gasscheidingsfilter 5 wordt verkregen.
Tevens heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor het onderling scheiden van vloeistof- en/of gascomponenten, waarbij de vloeistof en/of het gas wordt 10 geleid door een keramisch membraan omvattende een poreuze laag γ-alumina die is aangebracht op een poreuze laag ondersteuningsmateriaal, waarbij alkalivrij fosforhoudend materiaal is aangebracht tussen het ondersteuningsmateriaal en de laag γ-alumina.
15
Voorts heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een keramisch membraan voor het onderling scheiden van vloeistof en/of gascomponenten, waarbij een poreuze laag γ-alumina wordt aangebracht op 20 een poreuze laag ondersteuningsmateriaal, met het kenmerk, dat tussen het ondersteuningsmateriaal en de laag γ-alumina alkalivrij fosforhoudend materiaal wordt aangebracht. In een voorkeursuitvoering wordt op het ondersteuningsmateriaal een waterige oplossing van 25 monoaluminiumfosfaat aangebracht, waarna het membraan langzaam wordt verwarmd en tenminste twee uur op een temperatuur van meer dan 250 graden celsius wordt gehouden en vervolgens langzaam wordt afgekoeld, waarna de laag γ-alumina wordt aangebracht. Op deze wijze wordt 30 een stabiele hechting verkregen.
Ter verduidelijking van de uitvinding wordt hierna, onder verwijzing naar de tekening, een uitvoeringsvoorbeeld beschreven. De tekening omvat figuren 1 en 2, beide een 35 schematische weergave van een gedeeltelijke dwarsdoorsnede van een keramisch mebraan. Figuur 1 toont een membraan volgens de stand van de techniek en figuur 2 toont een membraan volgens de uitvinding.
10100Q7 4
Volgens figuur 1 is op een drager 1 van ondersteuningsmateriaal, zoals bijvoorbeeld a-alumina, welke in het algemeen enkele millimeters dik is, door middel van bekende technieken een mesoporeuze γ-5 aluminalaag 2 aangebracht, welke laag bij voorkeur een dikte heeft welke kleiner is dan 100 μπι. Hierop kan bijvoorbeeld nog een silicalaag 3 met een dikte van enkele tienden μιη worden aangebracht indien het membraan wordt toegepast als gasscheidingsfilter. Voor de drager 1 10 kunnen in plaats van a-alumina tevens titania, zirconia, silica of verbindingen van metalen worden gebruikt.
De stabiliteit van de lagen kan worden getest met de zgn.
“Scotch Tape Test". Bij deze test wordt een strook 15 plakband op het membraanoppervlak geplakt en hier weer van afgetrokken. Indien de laag een goede kwaliteit heeft, zal hij niet loslaten. Een op hierboven beschreven wijze vervaardigd membraan is in contact met stoom niet stabiel en zal derhalve in de Scotch Tape Test falen.
J 20
De instabiliteit van de geprepareerde membranen onder stoomcondities is althans gedeeltelijk te wijten aan de instabiliteit van de aluminalagen. Het is komen vast te staan dat het loslaten is te wijten aan de slechte 25 hechting tussen de γ-aluminalaag en de α-aluminadrager.
Een belangrijke verbetering in de stabiliteit wordt bereikt door volgens figuur 2 een hechtlaag 4 aan te brengen tussen de drager 1 en de γ-aluminalaag 2, door de 30 drager voordat de γ-aluminalaag 2 wordt aangebracht voor te behandelen met een verdunde MAP(monoaluminiumfosfaat,
Al (H2P04) 3) -oplossing. Hiertoe wordt een bijvoorbeeld in de handel verkrijgbare 50 gew% MAP-oplossing verdund tot max. een 10%-, doch bij voorkeur een 5%-MAP-oplossing. De 35 drager 1 wordt hierin gedipt en hierna gedroogd in een droogkast, waarbij de temperatuur eerst met ongeveer 1 ""1 : °C/min wordt verhoogd tot een temperatuur is bereikt I ongeveer 300 °C, vervolgens ongeveer 3 uur deze ; i n i η n o 7 5 temperatuur wordt gehandhaafd waarna deze met ongeveer l °C/min wordt verlaagd tot kamertemperatuur.
In plaats van MAP zou eveneens fosforzuur, fosforigzuur 5 of een ander fosforhoudend, (aard-)alkalivrije stof kunnen worden gebruikt.
1 01 0097

Claims (10)

1. Inrichting voor het onderling scheiden van vloeistof- en/of gascomponenten, voorzien van een 5 keramisch membraan omvattende een poreuze laag γ- alumina die is aangebracht op een poreuze laag ondersteuningsmateriaal, met het kenmerk, dat alkalivrij fosforhoudend materiaal (4) is aangebracht tussen het ondersteuningsmateriaal en ; 10 de laag γ-alumina.
2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het alkalivrij fosforhoudend materiaal (4) in hoofdzaak bestaat uit monoaluminiumfosfaat. : 15
3. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het ondersteuningsmateriaal (1) in hoofdzaak bestaat uit alumina en/of titania en/of zirconia en/of silica en/of verbindingen van 20 metalen.
4. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de poreuze laag (2) γ-alumina is voorzien van een poreuze toplaag (3) met een 25 kleinere poriën-afmeting, bij voorkeur een toplaag bevattende silica.
5. Keramisch membraan voor het onderling scheiden van vloeistof- en/of gascomponenten, omvattende een 30 poreuze laag γ-alumina die is aangebracht op een poreuze laag ondersteuningsmateriaal, met het kenmerk, dat alkalivrij fosforhoudend materiaal (4) is aangebracht tussen het ondersteuningsmateriaal (1) en de laag γ-alumina (2). 35
6. Werkwijze voor het onderling scheiden van vloeistof- en/of gascomponenten, waarbij de vloeistof en/of het gas wordt geleid door een 1 1010037 1 ' keramisch membraan omvattende een poreuze laag γ-alumina die is aangebracht op een poreuze laag ondersteuningsmateriaal, met het kenmerk, dat alkalivrij fosforhoudend materiaal (4) is 5 aangebracht tussen het ondersteuningsmateriaal (1) en de laag (2) γ-alumina.
7. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat het fosforhoudend materiaal (4) in hoofdzaak 10 bestaat uit monoaluminiumfosfaat.
8. Werkwijze voor het vervaardigen van een keramisch membraan voor het onderling scheiden van vloeistof-en/of gascomponenten, waarbij een poreuze laag (2) 15 γ-alumina wordt aangebracht op een poreuze laag (1) ondersteuningsmateriaal, met het kenmerk, dat tussen het ondersteuningsmateriaal (1) en de laag (2) γ-alumina alkalivrij fosforhoudend materiaal (4) wordt aangebracht. 20
9. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat het alkalivrij fosforhoudend materiaal (4) in hoofdzaak bestaat uit monoaluminiumfosfaat.
10. Werkwijze volgens conclusie 8 of 9, met het kenmerk, dat op het ondersteuningsmateriaal (1) een waterige oplossing van monoaluminiumfosfaat wordt aangebracht, waarna het membraan langzaam wordt verwarmd en tenminste twee uur op een temperatuur 30 van meer dan 250 graden celsius wordt gehouden en vervolgens langzaam wordt afgekoeld, waarna de laag (2) γ alumina wordt aangebracht. 1010097
NL1010097A 1998-09-15 1998-09-15 Scheidingsinrichting met keramisch membraan. NL1010097C2 (nl)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1010097A NL1010097C2 (nl) 1998-09-15 1998-09-15 Scheidingsinrichting met keramisch membraan.
CA002344171A CA2344171A1 (en) 1998-09-15 1999-08-30 A separating device comprising a ceramic membrane
AU55350/99A AU5535099A (en) 1998-09-15 1999-08-30 A separating device comprising a ceramic membrane
PCT/NL1999/000537 WO2000015326A2 (en) 1998-09-15 1999-08-30 A separating device comprising a ceramic membrane
EP99941875A EP1144098A3 (en) 1998-09-15 1999-08-30 A separating device comprising a ceramic membrane
JP2000569905A JP2002524240A (ja) 1998-09-15 1999-08-30 セラミック膜から成る分離装置
US09/787,152 US6632360B1 (en) 1998-09-15 1999-08-30 Separating device comprising a ceramic membrane
NO20011267A NO20011267D0 (no) 1998-09-15 2001-03-13 Suspensjonsanordning omfattende en keramisk membran

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1010097A NL1010097C2 (nl) 1998-09-15 1998-09-15 Scheidingsinrichting met keramisch membraan.
NL1010097 1998-09-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL1010097C2 true NL1010097C2 (nl) 2000-03-17

Family

ID=19767820

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL1010097A NL1010097C2 (nl) 1998-09-15 1998-09-15 Scheidingsinrichting met keramisch membraan.

Country Status (8)

Country Link
US (1) US6632360B1 (nl)
EP (1) EP1144098A3 (nl)
JP (1) JP2002524240A (nl)
AU (1) AU5535099A (nl)
CA (1) CA2344171A1 (nl)
NL (1) NL1010097C2 (nl)
NO (1) NO20011267D0 (nl)
WO (1) WO2000015326A2 (nl)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160030856A1 (en) * 2013-03-15 2016-02-04 Transtar Group, Ltd Distillation reactor module
JP7065492B2 (ja) * 2017-09-06 2022-05-12 国立大学法人 名古屋工業大学 分離膜

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0242208A1 (en) * 1986-04-16 1987-10-21 Alcan International Limited Composite membrane
JPH0557162A (ja) * 1991-08-28 1993-03-09 Nok Corp 薄膜積層多孔質アルミナ中空糸の製造法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL9100217A (nl) * 1991-02-07 1992-09-01 Univ Delft Tech Moleculaire-zeefkristallen bevattend anorganisch composietmembraan.
DE4237604C2 (de) * 1992-11-06 1996-08-14 Geesthacht Gkss Forschung Verwendung einer Membran mit porenfreier hydrophiler Trennschicht zur Ultrafiltration
DE19741498B4 (de) * 1997-09-20 2008-07-03 Evonik Degussa Gmbh Herstellung eines Keramik-Edelstahlgewebe-Verbundes
JP4393610B2 (ja) * 1999-01-26 2010-01-06 日本コークス工業株式会社 リチウム二次電池用負極材料、リチウム二次電池、及び同二次電池の充電方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0242208A1 (en) * 1986-04-16 1987-10-21 Alcan International Limited Composite membrane
JPH0557162A (ja) * 1991-08-28 1993-03-09 Nok Corp 薄膜積層多孔質アルミナ中空糸の製造法

Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Römpp Chemie Lexicon", 1990, THIEME VERLAG, STUTTGART, DE, XP002103317 *
"Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry", 1991, VCH VERLAG, WEINHEIM, DE, XP002103316 *
CINI P ET AL: "PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF MODIFIED TUBULAR CERAMIC MEMBRANES FOR USE AS CATALYST SUPPORTS", JOURNAL OF MEMBRANE SCIENCE, vol. 55, no. 1 / 02, 1 January 1991 (1991-01-01), pages 199 - 225, XP000175419 *
DATABASE WPI Section Ch Week 9315, Derwent World Patents Index; Class J01, AN 93-120517, XP002103318 *
LAFARGA D ET AL: "Thermal stability of gamma-Al2O3/alpha-Al2O3 mesoporous membranes", JOURNAL OF MEMBRANE SCIENCE, vol. 147, no. 2, 2 September 1998 (1998-09-02), pages 173-185, XP004147081 *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 017, no. 367 (C - 1082) 12 July 1993 (1993-07-12) *
UHLHORN R J R ET AL: "HIGH PERMSELECTIVITIES OF MICROPOROUS SILICA-MODIFIED GAMMA -ALUMINA MEMBRANES", JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE LETTERS, vol. 8, no. 22, 1 January 1989 (1989-01-01), pages 1135 - 1138, XP000198877 *

Also Published As

Publication number Publication date
AU5535099A (en) 2000-04-03
EP1144098A2 (en) 2001-10-17
NO20011267L (no) 2001-03-13
EP1144098A3 (en) 2002-03-20
NO20011267D0 (no) 2001-03-13
WO2000015326A2 (en) 2000-03-23
CA2344171A1 (en) 2000-03-23
US6632360B1 (en) 2003-10-14
JP2002524240A (ja) 2002-08-06
WO2000015326A3 (en) 2001-12-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Huang et al. Dehydration of isopropanol by pervaporation using aromatic polyetherimide membranes
Yang et al. Preparation and application in oil–water separation of ZrO2/α-Al2O3 MF membrane
US5104546A (en) Pyrogens separations by ceramic ultrafiltration
US5444097A (en) Porous polymeric structures and a method of making such structures by means of heat-induced phase separation
US5250184A (en) Procedure for the preparation of microporous ceramic membranes for the separation of gas and liquid mixtures
AU2007310055B2 (en) Ceramic porous membrane and ceramic filter
US9776142B2 (en) Porous polymeric membrane with high void volume
HU213925B (en) Composite a symmetric membrane and process for selectively removing viral particles from solutions and process for forming a composite membrane
EP2913100B1 (en) Composite porous polymeric membrane with high void volume
JP2013158771A (ja) 非対称性膜
KR101470571B1 (ko) 큰 기공 폴리머 막
EP2913099B1 (en) Porous polymeric membrane with high void volume
TW201526979A (zh) 具有複數電荷之膜
AU2011377235B2 (en) Method for producing carbon membrane
NL1010097C2 (nl) Scheidingsinrichting met keramisch membraan.
EP0346739B1 (en) Method for separating a liquid component from a solution containing two or more liquid components
JP5796235B2 (ja) 複数のサイズの繊維を含む膜
RU2596257C1 (ru) Способ фракционирования смесей низкомолекулярных углеводородов с использованием капиллярной конденсации на микропористых мембранах
NL9200624A (nl) Composietmembraan, toepassing ervan en werkwijze voor het ontwateren van organische oplosmiddelen.
CN116272431A (zh) 一种湿度感应小孔层厚度可控超滤膜的制备方法和超滤设备
Franken Membrane distillation: a new approach using composite membranes
Richau et al. Electrochemical characterization of charged membranes and membrane systems
JPS6099314A (ja) 有機物水溶液の濃縮方法
Kusworo et al. Improvement of Separation Performance Cellulose Acetate Membrane via Thermal Annealing and Dope Composition for Brackish Water Treatment from Jepara
DE19629061A1 (de) Kompositmembran mit Keramikunterstruktur zur Pervaporation

Legal Events

Date Code Title Description
PD2B A search report has been drawn up
VD1 Lapsed due to non-payment of the annual fee

Effective date: 20080401