ПОДПИТЫВАЮЩИЙ ЖИДКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ МЕМБРАНЫ
FEEDING FLUID MATERIAL FOR MEMBRANE

РОДСТВЕННАЯ ЗАЯВКА
Настоящая заявка заявляет приоритет в отношении предварительной заявки на патент США с серийным номером 61/494204, поданной 7 июня 2011 г., объект которой полностью включен в настоящее описание путем ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение относится к улучшению производительности процессов пермеации.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Мембранное разделение оказалось эффективным способом разделения газов. Некоторые из механизмов, облегчающих селективное проникновение материала через мембрану, включают связывание с носителем, растворенным в растворе, который расположен внутри мембранной полимерной матрицы. Этот носитель обратимо образует комплекс с по меньшей мере одним компонентом данной смеси и, таким образом, обеспечивает повышенный транспорт через мембрану. Во время работы жидкая среда внутри мембранной полимерной матрицы обедняется, что влияет на производительность мембранного разделения.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Один из аспектов изобретения заключается в предоставлении способа проведения выделения по меньшей мере одного находящегося в газообразном пермеате рабочего материала из исходного газообразного материала, подаваемого в резервуар для исходного газообразного материала, находящийся во взаимосвязи с возможностью массопереноса через мембрану с резервуаром для пермеата, где исходный газообразный материал включает рабочий материал, представляющий собой находящийся в исходном газообразном материале рабочий материал, а мембрана включает гель, при этом способ включает:
подачу исходного газообразного материала в резервуар для исходного газообразного материала и проникновение во время подачи исходного газообразного материала в резервуар для исходного газообразного материала по меньшей мере одной отделенной фракции находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала из резервуара для исходного газообразного материала через мембрану в резервуар для пермеата, где проникновение по меньшей мере одной отделенной фракции находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала в резервуар для пермеата приводит к производству находящегося в газообразном пермеате рабочего материала, и где проникновение происходит под действием градиента химического потенциала рабочего материала между резервуаром для исходного газообразного материала и резервуаром для пермеата, и где проникновение включает транспорт транспортируемой носителем фракции находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала через мембрану, где транспортируемая носителем фракция находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала представляет собой по меньшей мере часть по меньшей мере одной отделяемой фракции находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала, и по меньшей мере одна транспортируемая носителем фракция находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала переносится через мембрану в резервуар для пермеата, и в то время как по меньшей мере одна транспортируемая носителем фракция находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала по меньшей мере частично переносится через мембрану в резервуар для пермеата, по меньшей мере одна транспортируемая носителем фракция находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала связывается с материалом носителя, который растворен в жидком материале, расположенном в мембранном геле; и
осуществление контакта между мембраной и подпитывающим жидким материалом, где подпитывающий жидкий материал включает находящийся в подпитывающем жидком материале материал носителя, который растворен в жидком материале, находящемся в подпитывающем жидком материале, где находящийся в подпитывающем жидком материале жидкий материал подпитывающего жидкого материала представляет собой жидкий материал подпитывающего жидкого материала, и где материал носителя, находящийся в подпитывающем жидком материале, растворенный в жидком материале, находящемся в подпитывающем жидком материале, представляет собой растворенный материал носителя в подпитывающем жидком материале, такой, что в результате контакта между мембраной и подпитывающим жидким материалом по меньшей мере одна фракция подпитывающего жидкого материала попадает в мембранный гель.
В другом аспекте изобретения приведено описание способа проведения выделения по меньшей мере одного находящегося в газообразном пермеате рабочего материала из исходного газообразного материала, подаваемого в резервуар для исходного газообразного материала, находящийся во взаимосвязи с возможностью массопереноса с резервуаром для пермеата через мембрану, где исходный газообразный материал включает рабочий материал, представляющий собой находящийся в исходном газообразном материале рабочий материал, и мембрана включает гель, при этом способ включает:
проникновение во время подачи исходного газообразного материала в резервуар для исходного газообразного материала по меньшей мере одной отделенной фракции находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала из резервуара для исходного газообразного материала через мембрану в резервуар для пермеата, где проникновение по меньшей мере одной отделенной фракции находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала в резервуар для пермеата приводит к производству находящегося в газообразном пермеате рабочего материала, и где проникновение происходит под действием градиента химического потенциала рабочего материала между резервуаром для исходного газообразного материала и резервуаром для пермеата, и где проникновение включает транспорт транспортируемой носителем фракции находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала через мембрану, где транспортируемая носителем фракция находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала представляет собой по меньшей мере часть по меньшей мере одной отделяемой фракции находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала, и по меньшей мере одна транспортируемая носителем фракция находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала переносится через мембрану в резервуар для пермеата, и в то время как по меньшей мере одна транспортируемая носителем фракция находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала переносится через мембрану в резервуар для пермеата, по меньшей мере одна транспортируемая носителем фракция находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала связывается с материалом носителя, который растворен в жидком материале, расположенном в мембранном геле, при периодическим контакте мембраны с подпитывающим жидким материалом, где подпитывающий жидкий материал включает находящийся в подпитывающем жидком материале материал носителя, который растворен в жидком материале, находящемся в подпитывающем жидком материале, где находящийся в подпитывающем жидком материале жидкий материал подпитывающего жидкого материала представляет собой жидкий материал подпитывающего жидкого материала, и где материал носителя, находящийся в подпитывающем жидком материале, растворенный в жидком материале, находящемся в подпитывающем жидком материале, представляет собой растворенный материал носителя подпитывающего жидкого материала, такой, что в результате контакта между мембраной и подпитывающим жидким материалом по меньшей мере одна фракция подпитывающего жидкого материала попадает в мембранный гель.
В другом аспекте изобретения приведено описание способа проведения выделения по меньшей мере одного находящегося в газообразном пермеате рабочего материала из исходного газообразного материала, подаваемого в резервуар для исходного газообразного материала, находящийся во взаимосвязи с возможностью массопереноса с резервуаром для пермеата через мембрану, где исходный газообразный материал включает рабочий материал, представляющий собой находящийся в исходном газообразном материале рабочий материал, а мембрана включает гель, и способ представляет собой повторяющийся набор стадий, где повторяющийся набор стадий включает:
подачу исходного газообразного материала в резервуар для исходного газообразного материала и проникновение во время подачи исходного газообразного материала в резервуар для исходного газообразного материала по меньшей мере одной отделенной фракции находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала из резервуара для исходного газообразного материала через мембрану в резервуар для пермеата, где проникновение по меньшей мере одной отделенной фракции находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала в резервуар для пермеата приводит к производству находящегося в газообразном пермеате рабочего материала, и где проникновение происходит под действием градиента парциального давления рабочего материала между резервуаром для исходного газообразного материала и резервуаром для пермеата, и где проникновение включает транспорт транспортируемой носителем фракции находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала через мембрану, и где транспортируемая носителем фракция находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала представляет собой по меньшей мере часть по меньшей мере одной отделяемой фракции находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала, и по меньшей мере одна транспортируемая носителем фракция находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала переносится через мембрану в резервуар для пермеата, и в то время как по меньшей мере одна транспортируемая носителем фракция находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала по меньшей мере частично переносится через мембрану в резервуар для пермеата, по меньшей мере одна транспортируемая носителем фракция находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала связывается с материалом носителя, который растворен в жидком материале, расположенном в мембранном геле;
временное прекращение подачи исходного газообразного материала в резервуар для исходного газообразного материала;
после временного прекращения подачи исходного газообразного материала осуществление контакта между мембраной и подпитывающим жидкий материалом, где подпитывающий жидкий материал включает находящийся в подпитывающем жидком материале материал носителя, который растворен в жидком материале, находящемся в подпитывающем жидком материале, где находящийся в подпитывающем жидком материале жидкий материал подпитывающего жидкого материала представляет собой жидкий материал подпитывающего жидкого материала, и где материал носителя, находящийся в подпитывающем жидком материале, растворенный в жидком материале, находящемся в подпитывающем жидком материале, представляет собой растворенный материал носителя подпитывающего жидкого материала, такой, что в результате контакта между мембраной и подпитывающим жидким материалом по меньшей мере одна из фракций подпитывающего жидкого материала попадает в мембранный гель; и
временное прекращение контакта между мембраной и подпитывающим жидким материалом.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Далее будут описаны предпочтительные варианты осуществления со следующими прилагаемыми чертежами:
Фиг.1 представляет собой схематическое изображение варианта осуществления системы, в которой представлен вариант осуществления способа; и
На фиг.2 изображена связь, возникающая в результате контакта между олефином (этиленом) и материалом носителя (ионом серебра).
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Если не указано иное, как в примерах, все количества и числа, применяемые в этом техническом описании, следует понимать, как употребленные в сочетании с термином "приблизительно". Аналогично, все соединения или элементы, упомянутые в этом техническом описании, если не указано иное, не являются ограничивающими, и эти указания могут относиться к другим соединениям или элементам, как правило, рассматриваемым экспертами в качестве принадлежащих к тому же семейству соединений или элементов.
Термин "связанный" и соответствующие грамматические конструкции относятся к любым видам взаимодействий, включая химические связи (например, ковалентные, ионные и водородные связи), и/или Ван-дер-Ваальсовы взаимодействия, и/или полярные и неполярные взаимодействия посредством иных физических сил, характерных для молекулярной структуры, и взаимодействия в результате физического смешивания.
В одном из аспектов изобретения представлен способ проведения выделения по меньшей мере одного находящегося в газообразном пермеате рабочего материала из исходного газообразного материала, подаваемого в резервуар 10 для исходного газообразного материала, находящийся во взаимосвязи с возможностью массопереноса через мембрану 30 с резервуаром 20 для пермеата. Исходный газообразный материал включает рабочий материал, представляющий собой находящийся в исходном газообразном материале рабочий материал. Мембрана включает гель ("мембранный гель").
Способ включает подачу исходного газообразного материала в резервуар 10 для исходного газообразного материала и перенос (или проникновение) во время подачи исходного газообразного материала в резервуар 10 для исходного газообразного материала по меньшей мере одной фракции находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала (далее такая фракция обозначается как "отделенная фракция") из резервуара 10 для исходного газообразного материала через мембрану 30 в резервуар 20 для пермеата. Перенос (или "проникновение") по меньшей мере одной отделенной фракции находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала в резервуар для пермеата приводит к производству находящегося в газообразном пермеате рабочего материала. Перенос (или "проникновение") происходит под действием градиента химического потенциала рабочего материала между резервуаром для исходного газообразного материала и резервуаром для пермеата. В связи с этим, во время осуществления переноса (или "проникновения") химический потенциал рабочего материала, находящегося в резервуаре для исходного газообразного материала (т.е. рабочего материала в резервуаре для исходного газообразного материала), выше, чем химический потенциал рабочего материала, находящегося в резервуаре для пермеата (т.е. рабочего материала в резервуаре для пермеата). В некоторых вариантах осуществления, например, химический потенциал определяется парциальным давлением, так, что перенос (или "проникновение") осуществляется под действием градиента парциального давления рабочего материала между резервуаром для исходного газообразного материала и резервуаром для пермеата. В связи с этим, во время осуществления переноса (или "проникновения") парциальное давление рабочего материала, находящегося в резервуаре для исходного газообразного материала (т.е. рабочего материала в резервуаре для исходного газообразного материала), выше, чем парциальное давление рабочего материала, находящегося в резервуаре для пермеата (т.е. рабочего материала в резервуаре для пермеата).
Осуществление переноса (или "проникновения") по меньшей мере одной отделенной фракции находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала в резервуар 20 для пермеата включает осуществление контакта или взаимодействие между по меньшей мере одной транспортируемой носителем фракцией находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала и материалом носителя, растворенного в жидком материале, расположенном в мембранном геле, для возникновения связи между по меньшей мере одной транспортируемой носителем фракцией и материалом носителя. По меньшей мере одна транспортируемая носителем фракция находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала представляет собой по меньшей мере часть по меньшей мере одной отделенной фракции находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала. Фракцию материала, извлеченного из рабочего материала, получают из находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала, а материал, извлеченный из рабочего материала, включает по меньшей мере транспортируемую носителем фракцию находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала, так, чтобы по меньшей мере транспортируемая носителем фракция находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала находилась как фракция материала, извлеченного из рабочего материала, в мембране 30. Считается, что в некоторых вариантах осуществления в результате контакта или взаимодействия между по меньшей мере одной отделенной фракцией находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала и материалом носителя происходит обратимая химическая реакция между по меньшей мере одной отделенной фракцией находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала и материалом носителя, приводящая к производству материала, полученного из рабочего материала. В тех вариантах осуществления, где рабочий материал содержит олефин, и материал носителя содержит ион серебра, растворенный в водном растворе в составе мембранного геля, в результате реакции олефин химически модифицируется путем связывания с ионом серебра посредством образования π-комплекса.
В результате наличия градиента химического потенциала рабочего материала между резервуаром для исходного газообразного материала и резервуаром для пермеата концентрация по меньшей мере одной транспортируемой носителем фракции находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала в части мембраны, прилегающей к резервуару 10 для исходного газообразного материала, больше, чем концентрация по меньшей мере одной транспортируемой носителем фракции находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала в части мембраны, прилегающей к резервуару 20 для пермеата, что является движущей силой транспорта.
В то время как по меньшей мере одна транспортируемая носителем фракция находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала (представляющая собой по меньшей мере часть по меньшей мере одной отделенной фракции находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала) переносится через мембрану 30 в резервуар 20 для пермеата, во время по меньшей мере частичного (или по меньшей мере части) перенесения по меньшей мере одной транспортируемой носителем фракции находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала через мембрану 30 в резервуар 20 для пермеата, по меньшей мере одна транспортируемая носителем фракция находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала связывается с материалом носителя. В некоторых вариантах осуществления, например, связывание представляет собой образование химической связи. В этой связи, в некоторых вариантах осуществления, где рабочий материал содержит олефин, и материал носителя содержит ион серебра, растворенный в водном растворе в составе мембранного геля, связывание между по меньшей мере одной транспортируемой носителем фракцией олефина и ионом серебра представляет собой образование химической связи посредством формирования π-комплекса.
Считается, что в некоторых вариантах осуществления перенос по меньшей мере одной транспортируемой носителем фракции находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала через мембрану 30 в резервуар 20 для пермеата включает транспорт материала, полученного из рабочего материала, через мембрану 30 в резервуар 20 для пермеата. Материал, полученный из рабочего материала, получают посредством контакта между по меньшей мере одной транспортируемой носителем фракцией находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала и материалом носителя. В этой связи в некоторых вариантах осуществления перенос материала, полученного из рабочего материала, через мембрану 30 в резервуар 20 для пермеата облегчается подвижностью материала, полученного из рабочего материала, в мембране 30. В некоторых из этих вариантов осуществления, например, перенос материала, полученного из рабочего материала, через мембрану 30 в резервуар 20 для пермеата облегчается подвижностью материала, полученного из рабочего материала, в жидком материале мембранного геля.
Также считается, что в некоторых вариантах осуществления перенос по меньшей мере одной транспортируемой носителем фракции находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала через мембрану 30 в резервуар 20 для пермеата включает перенос посредством "прыжков" по меньшей мере одной транспортируемой носителем фракции находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала из связи с одним материалом носителя к следующему вплоть до резервуара 20 для пермеата.
Также считается, что в некоторых вариантах осуществления перенос по меньшей мере одной транспортируемой носителем фракции находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала через мембрану 30 в резервуар 20 для пермеата включает перенос посредством сочетания обоих приведенных выше механизмов переноса.
В некоторых вариантах осуществления, например, во время переноса (или "проникновения") по меньшей мере отделенной фракции находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала в резервуар 20 для пермеата газообразный остаток с пониженным содержанием рабочего материала выходит из резервуара для исходного газообразного материала. Молярная концентрация рабочего материала в подаваемом исходном газообразном материале выше, чем молярная концентрация рабочего материала в выходящем газообразном остатке с пониженным содержанием рабочего материала.
В некоторых вариантах осуществления, например, во время переноса (или "проникновения") по меньшей мере отделенной фракции находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала в резервуар 20 для пермеата газообразный остаток с пониженным содержанием рабочего материала выходит из резервуара для исходного газообразного материала, а газообразный продукт-пермеат, включая находящийся в пермеате газообразный рабочий материал, выходит из резервуара для пермеата. Молярная концентрация рабочего материала в подаваемом исходном газообразном материале выше, чем молярная концентрация рабочего материала в выходящем газообразном остатке с пониженным содержанием рабочего материала. Молярная концентрация рабочего материала в выходящем газообразном продукте-пермеате выше, чем молярная концентрация рабочего материала в подаваемом исходном газообразном материале.
Способ дополнительно включает контакт между мембраной 30 и подпитывающим жидким материалом. Подпитывающий жидкий материал включает находящийся в подпитывающем жидком материале материал носителя, который растворен в жидком материале, находящемся в подпитывающем жидком материале. Находящийся в подпитывающем жидком материале жидкий материал подпитывающего жидкого материала представляет собой жидкий материал подпитывающего жидкого материала. Находящийся в подпитывающем жидком материале материал носителя, который растворен в жидком материале, находящемся в подпитывающем жидком материале, представляет собой растворенный материал носителя подпитывающего жидкого материала. Под действием контакта между мембраной и подпитывающим жидким материалом по меньшей мере одна фракция подпитывающего жидкого материала попадает в мембрану. Также, в этой связи, любой жидкий материал, обедняющийся во время переноса по меньшей мере одной фракции находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала, по меньшей мере частично подпитывается за счет того, что в мембране находится подпитывающий жидкий материал (включающий жидкий материал). В некоторых вариантах осуществления, например, жидкий материал в мембране обедняется во время переноса по меньшей мере одной фракции находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала, и в результате контакта между мембраной и подпитывающим жидким материалом происходит по меньшей мере частичная подпитка жидкого материала из мембранного геля.
Такая подпитка желательна, поскольку жидкий материал обедняется вследствие массопереноса из мембраны 30 как в резервуар 10 для исходного газообразного материала, так и в резервуар 20 для пермеата. Скорость и степень обеднения жидкого материала зависят от рабочих условий, таких как рабочие температуры и давления, скорость потока материала через резервуар для исходного газообразного материала и скорость выхода продукта-пермеата из резервуара для пермеата, а также содержание воды как в резервуаре для исходного газообразного материала, так и в резервуаре для пермеата. Поддержание минимальной концентрации жидкого материала в мембране способствует осуществлению непрерывного разделения и пермеации, поскольку облегчается желательная подвижность материала, полученного из рабочего материала, и при этом сохраняется желательная структурная целостность мембраны. Полное обеднение жидкого материала может привести к неравномерным напряжениям, трещинам или точечным дефектам, что должно снижать производительность. При включении материала носителя в подпитывающий жидкий материал снижается обеднение мембраны в отношении материала носителя во время контакта между мембраной и подпитывающим жидким материалом.
В некоторых вариантах осуществления, например, происходит контакт между мембраной и подпитывающим жидким материалом после обеднения по меньшей мере одной фракции жидкого материала, находящегося в мембранном геле. В некоторых вариантах осуществления, например, контакт между мембраной и подпитывающим жидким материалом происходит в результате обеднения по меньшей мере одной фракции жидкого материала, находящегося в мембранном геле.
В некоторых вариантах осуществления, например, контакт с подпитывающим жидким материалом происходит через заданные интервалы времени, определяемые несколькими факторами, где предполагаемое влияние этих факторов определяется экспериментальными данными. Эти факторы включают объем газа, прошедшего через мембрану, рабочую температуру, градиент давления, толщину хитозановой мембраны, молярность гидратирующего раствора, характеристики субстрата и т.п. (некоторые их этих факторов, конечно, зависят друг от друга). Эксперименты показали бы время начала измерений в проницаемости мембраны, селективности мембраны или обоих параметров при заданном сочетании рабочих условий и состава мембраны вследствие дегидратирования мембраны. Жидкий материал подпитывается через заданные интервалы времени для сохранения стабильной производительности и/или защиты целостности мембраны.
В некоторых вариантах осуществления, например, осуществление контакта между мембраной и подпитывающим жидким материалом происходит при подаче исходного газообразного материала в резервуар для исходного газообразного материала. В некоторых из этих вариантов осуществления контакт между мембраной и подпитывающим жидким материалом происходит периодически, так, чтобы минимальная концентрация растворенного материала носителя в подпитывающем жидком материале, подаваемом во время по меньшей мере одного из периодов, была выше, чем максимальная концентрация растворенного материала носителя в подпитывающем жидком материале, подаваемом во время по меньшей мере одного другого периода. В некоторых вариантах осуществления, например, минимальная концентрация растворенного материала носителя в подпитывающем жидком материале, подаваемом во время по меньшей мере одного из периодов, выше максимальной концентрации растворенного материала носителя в подпитывающем жидком материале, подаваемом во время по меньшей мере одного другого из периодов, с множителем между 1,05 и 2,0. В некоторых вариантах осуществления желательно, чтобы подпитывающий жидкий материал, более разбавленный в растворенном материале носителя, подавался во время по меньшей мере одного из периодов для усиления растворения любого материала носителя, который можно осадить на мембрану 30 во время данного процесса.
В некоторых вариантах осуществления, например, осуществление контакта между мембраной и подпитывающим жидким материалом, осуществляемое после подачи исходного газообразного материала в резервуар для исходного газообразного материала, на время прекращают. В некоторых из этих вариантов осуществления, например, способ дополнительно включает временное прекращение контакта между мембраной и подпитывающим жидким материалом, что завершает первый интервал времени жидкой подпитки. После временного прекращения контакта между мембраной и подпитывающим жидким материалом восстановление подачи исходного газообразного материала в резервуар для исходного газообразного материала осуществляют так, что при возобновлении подачи исходного газообразного материала в резервуар для исходного газообразного материала происходит проникновение по меньшей мере части отделенной фракции находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала из резервуара для исходного газообразного материала через мембрану в резервуар для пермеата. После этого временно прекращается возобновленная подача исходного газообразного материала в резервуар для исходного газообразного материала. После временного прекращения возобновленной подачи исходного газообразного материала в резервуар для исходного газообразного материала возобновляется контакт между мембраной и подпитывающим жидким материалом для осуществления второго интервала жидкостной подпитки, во время которого имел бы место контакт между мембраной и подпитывающим жидким материалом. В некоторых их этих вариантов осуществления, например, минимальная концентрация растворенного материала носителя в подпитывающем жидком материале, подаваемом во время одного из первого и второго интервала жидкостной подпитки, выше, чем максимальная концентрация растворенного материала носителя в подпитывающем жидком материале, подаваемом во время другого одного из первого и второго интервала жидкостной подпитки. В некоторых вариантах осуществления, например, минимальная концентрация растворенного материала носителя в подпитывающем жидком материале, подаваемом во время одного из первого и второго интервала жидкостной подпитки, выше, чем максимальная концентрация растворенного материала носителя в подпитывающем жидком материале, подаваемом во время одного другого из первого и второго интервала жидкостной подпитки, с множителем между 1,05 и 2,0. В некоторых вариантах осуществления желательно, чтобы подпитывающий жидкий материал, более разбавленный в растворенном материале носителя, подавался во время одного из периодов жидкостной подпитки для усиления растворения любого материала носителя, который можно осадить на мембрану 30 во время данного процесса.
В другом аспекте изобретения представлен способ проведения выделения по меньшей мере одного находящегося в газообразном пермеате рабочего материала из исходного газообразного материала, подаваемого в резервуар для исходного газообразного материала, находящийся во взаимосвязи с возможностью массопереноса с резервуаром для пермеата через мембрану. Исходный газообразный материал включает рабочий материал, представляющий собой находящийся в исходном газообразном материале рабочий материал. Мембрана включает гель. Этот способ включает проникновение во время подачи исходного газообразного материала в резервуар для исходного газообразного материала по меньшей мере одной отделенной фракции находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала из резервуара для исходного газообразного материала через мембрану в резервуар для пермеата, где проникновение по меньшей мере одной отделенной фракции находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала в резервуар для пермеата приводит к производству находящегося в газообразном пермеате рабочего материала, и где проникновение происходит под действием градиента химического потенциала рабочего материала между резервуаром для исходного газообразного материала и резервуаром для пермеата, и где проникновение по меньшей мере одной отделенной фракции находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала в резервуар для пермеата включает осуществление контакта или взаимодействия между по меньшей мере одной транспортируемой носителем фракцией находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала и материалом носителя, растворенным в жидком материале, находящемся в мембранном геле, для возникновения связывания между транспортируемой носителем фракцией и материалом носителя. По меньшей мере одна транспортируемая носителем фракция находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала представляет собой по меньшей мере часть по меньшей мере одной отделенной фракции находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала. В то время как по меньшей мере одна транспортируемая носителем фракция находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала (представляющая собой по меньшей мере часть по меньшей мере одной отделенной фракции находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала) переносится через мембрану в резервуар для пермеата, и во время по меньшей мере частичного (или по меньшей мере части) перенесения по меньшей мере одной транспортируемой носителем фракции находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала через мембрану в резервуар для пермеата, по меньшей мере одна транспортируемая носителем фракция находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала периодически связывается с материалом носителя, осуществляя контакт мембраны с подпитывающим жидким материалом. Подпитывающий жидкий материал включает находящийся в подпитывающем жидком материале материал носителя, который растворен в жидком материале, находящемся в подпитывающем жидком материале. Находящийся в подпитывающем жидком материале жидкий материал подпитывающего жидкого материала представляет собой жидкий материал подпитывающего жидкого материала. Находящийся в подпитывающем жидком материале материал носителя, который растворен в жидком материале, находящемся в подпитывающем жидком материале, представляет собой растворенный материал носителя подпитывающго жидкого материала. Под действием контакта между мембраной и подпитывающим жидким материалом по меньшей мере одна фракция подпитывающего жидкого материала попадает в мембранный гель. В некоторых из этих вариантов осуществления, например, минимальная концентрация растворенного материала носителя в подпитывающем жидком материале, подаваемом во время по меньшей мере одного из периодов, выше максимальной концентрации растворенного материала носителя в подпитывающем жидком материале, подаваемом во время по меньшей мере одного другого из периодов. В некоторых вариантах осуществления, например, минимальная концентрация растворенного материала носителя в подпитывающем жидком материале, подаваемом во время по меньшей мере одного из периодов, выше максимальной концентрации растворенного материала носителя в подпитывающем жидком материале, подаваемом во время по меньшей мере одного другого из периодов, с множителем между 1,05 и 2,0. В некоторых вариантах осуществления желательно, чтобы подпитывающий жидкий материал, более разбавленный в растворенном материале носителя, подавался во время по меньшей мере одого из периодов для усиления растворения любого материала носителя, который можно осадить на мембрану 30 во время данного процесса.
В другом аспекте изобретения представлен способ проведения выделения по меньшей мере одного находящегося в газообразном пермеате рабочего материала из исходного газообразного материала, подаваемого в резервуар для исходного газообразного материала находящийся во взаимосвязи с возможностью массопереноса с резервуаром для пермеата через мембрану. Исходный газообразный материал включает рабочий материал, представляющий собой находящийся в исходном газообразном материале рабочий материал. Мембрана включает гель. Способ включает повторяющийся набор стадий.
Повторяющийся набор стадий включает:
(а) подачу исходного газообразного материала в резервуар для исходного газообразного материала и проникновение во время подачи исходного газообразного материала в резервуар для исходного газообразного материала по меньшей мере одной отделенной фракции находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала из резервуара для исходного газообразного материала через мембрану в резервуар для пермеата, где проникновение по меньшей мере одной отделенной фракции находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала в резервуар для пермеата приводит к производству находящегося в газообразном пермеате рабочего материала, где проникновение происходит под действием градиента химического потенциала (например, определяемого величинами парциального давления) рабочего материала между резервуаром для исходного газообразного материала и резервуаром для пермеата, и где проникновение по меньшей мере одной отделенной фракции находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала в резервуар для пермеата включает осуществление контакта или взаимодействия между по меньшей мере одной транспортируемой носителем фракцией находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала и материалом носителя, растворенным в жидком материале, находящемся в мембранном геле, для возникновения связывания между транспортируемой носителем фракцией и материалом носителя. По меньшей мере одна транспортируемая носителем фракция находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала представляет собой по меньшей мере часть по меньшей мере одной отделенной фракции находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала. В то время как по меньшей мере одна транспортируемая носителем фракция находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала (представляющая собой по меньшей мере часть по меньшей мере одной отделенной фракции находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала) переносится через мембрану в резервуар для пермеата, во время по меньшей мере частичного переноса (или по меньшей мере части) по меньшей мере одной транспортируемой носителем фракции находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала через мембрану в резервуар для пермеата, по меньшей мере одна транспортируемая носителем фракция находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала связывается с материалом носителя;
(b) временное прекращение подачи исходного газообразного материала в резервуар для исходного газообразного материала;
(c) после временного прекращения подачи исходного газообразного материала осуществление контакта между мембраной и подпитывающим жидким материалом, где подпитывающий жидкий материал включает находящийся в подпитывающем жидком материале материал носителя, который растворен в жидком материале, находящемся в подпитывающем жидком материале, где жидкий материал, находящийся в подпитывающем жидком материале, из подпитывающего жидкого материала представляет собой жидкий материал подпитывающего жидкого материала, и материал носителя, находящийся в подпитывающем жидком материале, растворенный в жидком материале, находящемся в подпитывающем жидком материале, представляет собой растворенный материал носителя подпитывающего жидкого материала, такой, что в результате контакта между мембраной и подпитывающим жидким материалом по меньшей мере одна фракция подпитывающего жидкого материала попадает в мембранный гель; и
(d) временное прекращение контакта между мембраной и подпитывающим жидким материалом.
В некоторых их этих вариантов осуществления, например, повторяющийся набор стадий выполняют по меньшей мере дважды, так, что имеет место по меньшей мере два полных набора стадий. Минимальная концентрация растворенного материала носителя в подпитывающем жидком материале, подаваемом во время по меньшей мере одного из по меньшей мере двух завершенных наборов стадий, выше, чем максимальная концентрация растворенного материала носителя в подпитывающем жидком материале, подаваемом во время по меньшей мере одного другого по меньшей мере из двух полных наборов стадий.
В некоторых вариантах осуществления, например, минимальная концентрация растворенного материала носителя в подпитывающем жидком материале, подаваемого во время по меньшей мере одного из по меньшей мере двух завершенных наборов стадий, выше, чем максимальная концентрация растворенного материала носителя в подпитывающем жидком материале, подаваемом во время по меньшей мере одного из по меньшей мере двух завершенных наборов стадий, с множителем между 1,05 и 2,0. В некоторых вариантах осуществления желательно, чтобы подпитывающий жидкий материал, более разбавленный в растворенном материале носителя, подавался во время по меньшей мере одного из завершенных наборов стадий для усиления растворения любого материала носителя, который можно осадить на мембрану 30 во время данного процесса.
В некоторых вариантах осуществления, например, контакт между мембраной 30 и подпитывающим жидким материалом осуществляют в течение интервала времени от 1 сек до 100 мин. В некоторых вариантах осуществления, например, контакт между мембраной 30 и подпитывающим жидким материалом осуществляют в течение интервала времени от 10 сек до 30 мин. В некоторых вариантах осуществления, например, контакт между мембраной 30 и подпитывающим жидким материалом осуществляют в течение интервала времени от 15 сек до 20 мин.
В некоторых вариантах осуществления, например, контакт между мембраной 30 и подпитывающим жидким материалом осуществляют в резервуаре 10 для исходного газообразного материала. В некоторых вариантах осуществления, например, контакт между мембраной и подпитывающим жидким материалом осуществляют в резервуаре 20 для пермеата. В некоторых вариантах осуществления, например, контакт между мембраной и подпитывающим жидким материалом осуществляют как в резервуаре 10 для исходного газообразного материала, так и в резервуаре 20 для пермеата. В некоторых из этих вариантов осуществления, например, контакт осуществляют при помощи стационарного вымачивания или вымачивания в условиях отсутствия движения в подпитывающем жидком материале.
В некоторых вариантах осуществления, например, при контакте между мембраной 30 и подпитывающим жидким материалом осуществляют подачу подпитывающего жидкого материала для обеспечения контакта с мембраной. В некоторых вариантах осуществления, например, подачу подпитывающего жидкого материала осуществляют в резервуар 10 для исходного газообразного материала. В некоторых вариантах осуществления, например, подачу подпитывающего жидкого материала осуществляют в резервуар 20 для пермеата. В некоторых вариантах осуществления, например, подачу подпитывающего жидкого материала осуществляют как в резервуар 10 для исходного газообразного материала, так и в резервуар 20 для пермеата.
В некоторых вариантах осуществления, например, данный способ применяют в мембранном модуле 40, и резервуар 10 для исходного газообразного материала и резервуар 20 для пермеата представляют собой соответствующие отделения 12, 22. В одном из этих вариантов осуществления подачу подпитывающего жидкого материала в любое или оба из отделения 12 для исходного газообразного материала и отделения 22 для пермеата выполняют путем пропускания подпитывающего жидкого материала в направлении снизу вверх. Это приводит к улучшенному контакту между подаваемым подпитывающим жидким материалом и мембраной 30.
В некоторых вариантах осуществления, например, подпитывающий жидкий материал подают в резервуар 10 для исходного газообразного материала и в резервуар 20 для пермеата, так, чтобы осуществлялся транспорт через мембрану 30 из одного из резервуара 10 для исходного газообразного материала и резервуара 20 для пермеата в другой один из резервуара 10 для исходного газообразного материала и резервуара 20 для пермеата; и где давление в другом одном из резервуара для исходного газообразного материала и резервуара для пермеата ниже атмосферного давления. При транспорте подпитывающего жидкого материала через мембрану в резервуар с давлением ниже атмосферного снижается конденсация жидкого материала. Такая конденсация вызывает обратное фильтрационное давление на мембрану, что мешает переносу (или проникновению) отделенной фракции находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала из резервуара для исходного газообразного материала в резервуар для пермеата.
В некоторых вариантах осуществления, например, подпитывающий жидкий материал включает водный раствор, содержащий молярную концентрацию иона серебра по меньшей мере 1,0. В некоторых вариантах осуществления, например, подпитывающий жидкий материал включает водный раствор, содержащий молярную концентрацию иона серебра между 2,0 и 10,0. В некоторых вариантах осуществления, например, подпитывающий жидкий материал включает водный раствор, содержащий молярную концентрацию иона серебра между 5,0 и 8,0. В некоторых из этих вариантов осуществления, например, мембрана включает хитозан.
В некоторых из этих вариантов осуществления, например, жидкий материал представляет собой воду, или же он включает воду. В этой связи, в некоторых вариантах осуществления, например, материал носителя растворен в воде, так, чтобы имелся водный раствор, включающий растворенный материал носителя.
В некоторых вариантах осуществления, например, подпитывающий жидкий материал включает от 10 до 90 вес.% воды в расчете на общий вес подпитывающего жидкого материала. В некоторых вариантах осуществления, например, подпитывающий жидкий материал включает от 25 до 75 вес.% воды в расчете на общий вес подпитывающего жидкого материала. В некоторых вариантах осуществления, например, подпитывающий жидкий материал включает от 30 до 50 вес.% воды в расчете на общий вес подпитывающего жидкого материала.
В некоторых вариантах осуществления, например, жидкий материал подпитывающего жидкого материала также может включать другие добавки, такие как сорастворители и гигроскопичный материал.
В некоторых вариантах осуществления, например, перенос отделенной фракции осуществляется в условиях, когда температура как в резервуаре для исходного газообразного материала, так и в резервуаре для пермеата составляет от 5 градусов Цельсия до 70 градусов Цельсия. В некоторых вариантах осуществления, например, перенос отделенной фракции осуществляется в условиях, когда температура как в резервуаре для исходного газообразного материала, так и в резервуаре для пермеата составляет от 10 градусов Цельсия до 60 градусов Цельсия. В некоторых вариантах осуществления, например, перенос отделенной фракции осуществляется в условиях, когда температура как в резервуаре для исходного газообразного материала, так и в резервуаре для пермеата составляет от 15 градусов Цельсия до 50 градусов Цельсия.
В некоторых вариантах осуществления, например, исходный газообразный материал обладает относительной влажностью между 0 и 100%. В некоторых вариантах осуществления, например, исходный газообразный материал обладает относительной влажностью между 70 и 99%. В некоторых вариантах осуществления, например, исходный газообразный материал обладает относительной влажностью между 95 и 99%.
В некоторых вариантах осуществления, например, рабочий материал включает по меньшей мере одно рабочее соединение. В некоторых из этих вариантов осуществления, например, материал, полученный из рабочего материала, включает по меньшей мере одно соединение, полученное из рабочего материала. Для каждого одного из по меньшей мере одного соединения, полученного из рабочего материала, по меньшей мере один фрагмент соединения, полученного из рабочего материала, получен из рабочего материала. Каждое одно из по меньшей мере одного из соединения, полученного из рабочего материала, включает по меньшей мере один фрагмент из одного или более рабочих соединений.
В некоторых вариантах осуществления, например, подходящее рабочее соединение представляет собой олефин, и подходящие олефины включают этилен, пропилен, 1-бутен и 2-бутен. На фиг.2 изображена связь, возникающая в результате контакта между олефином (этиленом) и материалом носителя (ионом серебра).
В некоторых вариантах осуществления, например, рабочий материал представляет собой по меньшей мере одно рабочее соединение, и по меньшей мере одно рабочее соединение представляет собой олефин. В некоторых вариантах осуществления, например, каждое одно из по меньшей мере одного из рабочего соединения представляет собой олефин.
В некоторых вариантах осуществления, например, рабочий материал представляет собой по меньшей мере одно рабочее соединение, и каждое одно из по меньшей мере одного рабочего соединения представляет собой олефин. В некоторых вариантах осуществления, например, рабочий материал представляет собой по меньшей мере одно рабочее соединение, и по меньшей мере одно рабочее соединение представляет собой единственное рабочее соединение, и это единственное рабочее соединение является олефином.
В некоторых вариантах осуществления, например, подходящий олефин представляет собой олефин с общим числом атомов углерода между двумя (2) и восемью (8).
В некоторых вариантах осуществления, например, один или несколько олефинов представляют собой альфа-олефин.
В некоторых вариантах осуществления, например, материал носителя включает по меньшей мере один катион металла. В некоторых вариантах осуществления, например, материал носителя включает по меньшей мере один из иона серебра и иона одновалентной меди. В некоторых вариантах осуществления, например, материал носителя включает ион серебра. В этой связи, в некоторых вариантах осуществления, например, жидкий материал включает растворенный нитрат серебра, и материал носителя включает ион серебра из нитрата серебра. В некоторых из этих вариантов осуществления, например, нитрат серебра растворен в жидком материале, так, что обеспечивается водный раствор, содержащийся в мембранном геле, включающий растворенный нитрат серебра. В некоторых вариантах осуществления, например, мембрана включает полимерный материал, и материал носителя образует комплекс или хелатное соединение с полимерным соединением.
В некоторых вариантах осуществления, например, мембрана 30 включает полимерный материал. В некоторых из этих вариантов осуществления, например, полимерный материал включает по меньшей мере одно полимерное соединение. В некоторых вариантах осуществления, например, по меньшей мере одно полимерное соединение представляет собой хитозан. В некоторых вариантах осуществления, например, каждое одно из по меньшей мере одного полимерного соединения является гидрофильным. В некоторых вариантах осуществления, например, каждое одно из по меньшей мере одного полимерного соединения обладает среднечисловым молекулярным весом между 20000 и 1000000.
В некоторых вариантах осуществления, например, мембрана 30 включает полисахарид. В этой связи, в некоторых вариантах осуществления, например, мембрана включает один или более полисахаридов.
1-6
Подходящие полисахариды включают природные полисахариды, такие как альгиновая кислота, пектиновая кислота, хондроитин, гиалуроновая кислота и ксантановая камедь; целлюлоза, хитин, пуллулан, производные природных полисахаридов, такие как Cсложные эфиры, их сложные эфиры, простые эфиры и алкилкарбоксильные соединения, и фосфаты этих природных полисахаридов, таких как частично метилэтерифицированная альгиновая кислота, карбометоксилированная альгиновая кислота, фосфорилированная альгиновая кислота и аминированная альгиновая кислота, соли анионных производных целлюлозы, такие как карбоксиметилцеллюлоза, сульфат целлюлозы, фосфат целлюлозы, сульфоэтилцеллюлоза и фосфонэтилцеллюлоза, и полусинтетические полисахариды, такие как фосфат гуаровой камеди и фосфат хитина. Конкретные примеры мембран из полисахаридов включают мембраны из солей хитозана и его производных (включая соли хитозана), таких как N-ацетилированный хитозан, фосфат хитозана и карбоксиметилированный хитозан. Из них мембраны, состоящие из альгиновой кислоты и ее солей и производных, хитозана и его солей и производных, целлюлозы и ее производных (помимо ее моно-, ди- и триацетатных производных, которые не предполагаются для включения в рамки настоящего изобретения), предпочтительны ввиду пластичности, механической прочности и свойств соответствующих пленок.
В некоторых вариантах осуществления, например, мембрана 30 включает один или более полисахаридов, а также включает одно или более других полимерных соединений. В этой связи, в некоторых вариантах осуществления, например, мембраны состоят из смесей значительного количества (например, по меньшей мере 60 вес.%) одного или более полисахаридов и меньшего количества (например, до 40 вес.%) одного или более других совместимых с ними полимерных соединений, таких как, например, поливиниловый спирт (PVA) или нейтральные полисахариды, такие как крахмал и пуллулан. В некоторых вариантах осуществления, например, мембрана состоит из привитых ионизированных полисахаридов, полученных путем прививания гидрофильного винильного мономера, такого как акриловая кислота.
В некоторых вариантах осуществления, например, изготовление мембраны 30 включает получение литой пленки из раствора полимерного материала (такого как один или более полисахаридов). В некоторых вариантах осуществления, например, раствор включает менее пяти (5) вес.% воды в расчете на общий вес раствора. В некоторых вариантах осуществления, например, раствор включает менее двух (2) вес.% воды в расчете на общий вес раствора. В некоторых вариантах осуществления, например, раствор представляет собой водный раствор кислоты. В некоторых вариантах осуществления кислота представляет собой органическую кислоту с общим числом атомов углерода от одного (1) до четырех (4). В некоторых вариантах осуществления, например, кислота включает уксусную кислоту. В некоторых вариантах осуществления, например, полученный раствор можно наливать в виде пленки на плоскую пластинку для получения промежуточной мембраны. Подходящие поверхности для литья включают стекло или тефлон (Teflon™) и т.п. (например, гладкий субстрат с низкой адгезией к полимерной пленке). Затем раствор высушивают для формирования пленки. В других вариантах осуществления, например, полученный раствор можно наливать в виде пленки на материал субстрата для получения промежуточной мембраны, нанесенной на материал субстрата. Подходящий материал субстрата, сам по себе, может быть пленкой или нетканой подложкой, а также может быть полой подложкой из волокна.
В некоторых вариантах осуществления, например, мембрана 30 включает хитозан.
3
2
+
Хитин может быть деацетилирован путем обработки горячей щелочью с получением хитозана. Затем полисахарид можно обработать основанием с формированием протонированного производного (NH) или непротонированного амина (NH).
Хитозан представляет собой общий термин для продуктов деацетилирования хитина, полученного путем обработки концентрированными щелочами. Его получают путем нагрева хитина, основного компонента панцирей ракообразных, таких как лобстеры и крабы, до температуры по меньшей мере 60 градусов Цельсия вместе с щелочным раствором с концентрацией щелочи от 30 до 50 вес.% (таким как водный раствор гидроксида натрия), в результате чего происходит деацетилирование хитина. С химической точки зрения хитозан представляет собой линейный полисахарид, состоящий из случайно распределенных β-(1-4)-связанных D-глюкозаминов (деацетилированный компонент) и N-ацетил-D-глюкозаминов (ацетилированный компонент). Хитозан легко растворяется в разбавленном водном растворе кислоты, таком как уксусная кислота и соляная кислота, с образованием соли, но при повторном контакте с водным раствором щелочи снова коагулирует и выпадает в осадок. В некоторых вариантах осуществления, например, хитозан достигает степени деацетилирования по меньшей мере 50%, и в некоторых из этих вариантов осуществления, например, хитозан обладает степенью деацетилирования по меньшей мере 75%.
Промежуточную мембрану из хитозана можно получить путем растворения хитозана в разбавленном водном растворе кислоты и наливания раствора в виде пленки на плоскую пластинку для образования однородной фракции хитозана или на материал субстрата (такой как полый субстрат из волокна) с формированием композитной мембраны. Литую пленку затем можно привести в контакт с водным раствором щелочи для нейтрализации кислоты и снижения ее растворимости или обеспечения ее нерастворимости в воде или высушить воздухом, а затем привести в контакт с водным раствором щелочи.
Для приготовления полисахаридной мембраны из хитозана аминогруппы промежуточной композитной мембраны по меньшей мере частично нейтрализованы при помощи одной или более кислот с образованием аммонийной соли. Примеры подходящих кислот, которые можно использовать для нейтрализации, включают неорганические кислоты, такие как соляная кислота, бромистоводородная кислота, серная кислота и фосфорная кислота; и органические кислоты, такие как уксусная кислота, метансульфоновая кислота, муравьиная кислота, пропионовая кислота, щавелевая кислота, малоновая кислота, янтарная кислота, фумаровая кислота, малеиновая кислота, глутаровая кислота, фталевая кислота, изофталевая кислота, терефталевая кислота, тримезиновая кислота, тримеллитовая кислота, лимонная кислота, аконитовая кислота, сульфобензойная кислота, пиромеллитовая кислота и этилендиаминтетрауксусная кислота.
Можно осуществить протонирование промежуточной полисахаридной мембраны из хитозана при помощи этих кислот, например, с применением метода, который состоит в погружении промежуточной полисахаридной мембраны из хитозана в раствор, содержащий кислоту для ионизации аминогрупп в мембране; или с применением метода, который состоит в обработке полисахаридной мембраны из хитозана путем испарения через полупроницаемую мембрану с использованием смешанной жидкости, содержащей кислоту для успешной конверсии аминогрупп в полисахаридной мембране из хитозана в ионы аммония.
В некоторых вариантах осуществления, например, промежуточная мембрана обладает толщиной от 0,5 до 20 мкм, например, от трех (3) до десяти (10) мкм, или, например, от пяти (5) до восьми (8) мкм. В некоторых вариантах осуществления, например, материал субстрата обладает толщиной от 30 до 200 мкм, например, от 50 до 150 мкм, или, например, от 80 до 110 мкм.
Затем промежуточную мембрану приводят в контакт с солью катиона металла (такого как ион серебра или ион одновалентной меди). В некоторых вариантах осуществления, например, контакт включает погружение промежуточной мембраны в водный раствор, содержащий соль катиона металла (такой, как 5-8 M водный раствор нитрата серебра). Контакт приводит к внедрению катионов металла в мембрану (путем хелатирования) и распределению по всей толщине мембраны и в порах, что приводит к формированию геля.
Мембрана 30 может быть выполнена в любой одной из нескольких конфигураций, включая плоские лист, пластинку и каркас; свернутое в спираль, трубчатое или полое волокно.
В некоторых вариантах осуществления, например, исходный газообразный материал дополнительно включает материал с пониженной проникающей способностью. Материал с пониженной проникающей способностью включает по меньшей мере одно соединение с пониженной проникающей способностью. Соединение с пониженной проникающей способностью представляет собой соединение, отличающееся пониженной проникающей способностью через мембрану 30 по сравнению с каждым одном из по меньшей мере одного рабочего соединения. Такая низкая проникающая способность может быть следствием относительно более низкого коэффициента диффузии в мембране, его относительно более низкой растворимости в мембране или обеих причин.
В некоторых вариантах осуществления, например, соединение с пониженной проникающей способностью обладает практически нулевой проникающей способностью в мембране 30.
В некоторых вариантах осуществления, например, перенос (или "проникновение") по меньшей мере одной отделенной фракции находящегося в исходном материале рабочего материала осуществляется в то время как по меньшей мере одно соединение с пониженной проникающей способностью переносится (или проникает) из резервуара 10 для исходного газообразного материала через мембрану 30 в резервуар 20 для пермеата. Для каждого одного из по меньшей мере одного рабочего соединения из по меньшей мере одной отделенной фракции находящегося в исходном газообразном материале рабочего материала имеется рабочее соотношение, относящееся к рабочему соединению, определяемое отношением молярной скорости проникновения рабочего соединения и молярной доли рабочего соединения в резервуаре для исходного газообразного материала, так, чтобы имелся ряд рабочих соотношений, относящихся к рабочим соединениям, и по меньшей мере одно из ряда рабочих соотношений, относящихся к рабочим соединениям, представляет собой минимальное рабочее соотношение, относящееся к рабочему соединению. Для каждого одного из по меньшей мере одного переносимого (или проникающего) соединения с пониженной проникающей способностью отношение молярной скорости проникновения соединения с пониженной проникающей способностью и мольной доли соединения с пониженной проникающей способностью в резервуаре исходного газообразного материала ниже минимального рабочего соотношения, относящегося к рабочему соединению, так, что для каждого одного из по меньшей мере одного рабочего соединения молярная концентрация рабочего соединения в газообразном пермеате, переносимого (или проникающего) из резервуара для исходного газообразного материала через мембрану в резервуар для пермеата, выше, чем молярная концентрация рабочего соединения в исходном газообразном материале. В некоторых вариантах осуществления, например, во время переноса газообразный пермеат выпускают из резервуара для пермеата в качестве газообразного продукта-пермеата.
В некоторых вариантах осуществления, например, каждое одно из по меньшей мере одного соединения с пониженной проникающей способностью представляет собой парафин.
В некоторых вариантах осуществления, например, по меньшей мере одно соединение с пониженной проникающей способностью представляет собой единственное соединение с пониженной проникающей способностью, и единственное соединение с пониженной проникающей способностью представляет собой парафин.
В некоторых вариантах осуществления, например, подходящий олефин представляет собой парафин с общим числом атомов углерода между одним (1) и десятью (10).
В вышеизложенном описании с целью объяснения приведены многочисленные детали для полного понимания настоящего изобретения. Однако для специалиста в данной области очевидно, что эти конкретные детали не требуются, чтобы осуществить на практике настоящее раскрытие. Хотя указаны конкретные размеры и материалы для осуществления описанных в примерах вариантов осуществления, в рамках настоящего изобретения могут быть использованы другие размеры и/или материалы, входящие в объем данного раскрытия. Предполагается, что все такие изменения и варианты, включая все подходящие текущие и будущие изменения в технологии, находятся в области действия и в рамках объема настоящего изобретения. Все упомянутые ссылки целиком включены в настоящее описание путем ссылки.