МЕМБРАНЫ НА ОСНОВЕ ПОЛИМЕРА, НАПОЛНЕННОГО МЕТАЛЛООРГАНИЧЕСКОЙ КАРКАСНОЙ СТРУКТУРОЙ

1. Мембрана для разделения газов, где указанная мембрана включает металлоорганическую фазу и полимерную фазу, указанная металлоорганическая фаза содержит пористые кристаллические соединения металла и лиганды, указанная полимерная фаза содержит молекулярно самоорганизующийся полимер.
2. Мембрана по п.1, в которой металлоорганическая фаза содержит от примерно 1 мас.% до примерно 70 мас.% композита полимера с металлоорганической каркасной структурой (MOF) в расчете на общую массу композита полимера с металлоорганической каркасной структурой (MOF).
3. Мембрана по п.1, в которой указанная металлоорганическая фаза содержит соединения переходных металлов или металлоидов, при этом указанный переходный металл или металлоид выбран из группы, состоящей из скандия, титана, ванадия, хрома, марганца, магния, кобальта, железа, никеля, меди, цинка, иттрия, циркония, ниобия, молибдена, рутения, родия, палладия, серебра, кадмия, лантана, гафния, тантала, вольфрама, рения, осмия, иридия, золота, индия, алюминия, свинца, олова, галлия, германия, висмута, полония и их смесей.
4. Мембрана по п.1 или 2, в которой указанная металлоорганическая фаза содержит переходный металл, выбранный из группы, состоящей из алюминия, индия, никеля, цинка и их смесей.
5. Мембрана по п.1 или 2, в которой указанный лиганд выбран из группы, включающей бидентатный лиганд, тридентатный лиганд, макроциклический лиганд и их смеси.
6. Мембрана по п.1 или 2, в которой указанный лиганд выбран из группы, включающей дикарбоновую кислоту, диангидриды, диимиды, замещенные дикарбоновые кислоты, дизамещенные амины, дизамещенные циклоамины, имидазолы и их смеси.
7. Мембрана по п.1 или 2, в которой указанный лиганд выбран из группы, включающей терефталевую кислоту, 1,4-диазобицикло(2,2,2)октан, 2-аминотерефталевую кислоту, 2-метилимидазол и их смеси.
8. Мембрана по п.1 или 2, в которой молекулярно самоорганизующийся полимерный материал выбран из группы, состоящей из сложного полиэфирамида, полиэфирамида, сложного полиэфируретана, полиэфируретана, полиэфиркарбамида, сложного полиэфиркарбамида и их смеси.
9. Мембрана по п.8, в которой молекулярно самоорганизующийся материал содержит самоорганизующиеся звенья, содержащие множество матриц с водородными связями.
3
-1
10. Мембрана по п.9, в которой множество матриц с водородными связями имеют константу ассоциации K(assoc) более чем 10 M.
11. Мембрана по п.9, в которой множество матриц с водородными связями содержит по меньшей мере 4 центра, образующих донорно-акцепторные водородные связи, на молекулярно самоорганизующееся звено.
12. Мембрана по п.9, в которой множество матриц с водородными связями содержит в среднем от 2 до 8 центров, образующих донорно-акцепторные водородные связи, на молекулярно самоорганизующееся звено.
13. Мембрана по п.1 или 2, в которой молекулярно самоорганизующийся материал содержит повторяющиеся звенья формулы I:
и по меньшей мере одно второе повторяющееся звено, выбранное из сложноэфирных амидных звеньев формулы II и III:
и сложноэфируретановые звенья формулы IV:
или их комбинации, при этом:
2
20
2
20
R представляет собой в каждом случае, независимо, C-C неароматическую гидрокарбиленовую группу, C-C неароматическую гетерогидрокарбиленовую группу или полиалкиленоксидную группу, имеющие молекулярную массу от примерно 100 г на моль до примерно 15000 г на моль;
1
1
20
R в каждом случае, независимо, представляет собой связь или C-C неароматическую гидрокарбиленовую группу;
2
1
20
R в каждом случае, независимо, представляет собой C-C неароматическую гидрокарбиленовую группу;
N
3
3
3
N
1
6
2
20
2
20
R представляет собой -N(R)-Ra-N(R)-, где R в каждом случае, независимо, является H или C-C алкиленом, и Ra является C-C неароматической гидрокарбиленовой группой, или R представляет собой C-C гетероциклоалкильную группу, содержащую два атома азота, в которой каждый атом азота связан с карбонильной группой в соответствии с формулой (III), представленной выше; n составляет по меньшей мере 1 и имеет среднюю величину менее чем 2; и w представляет мольную долю сложного эфира формулы I, и x, y и z представляют мольные доли амида или уретана формул II, III, и IV, соответственно, где w+x+y+z=1, и 0<w<1, и по меньшей мере одна из x, y и z больше чем ноль, однако меньше чем 1.
14. Мембрана по п.1 или 2, в которой молекулярно самоорганизующийся (MSA) материал является полимером или олигомером формулы II или III:
2
20
2
20
где R представляет собой в каждом случае, независимо, C-C неароматическую гидрокарбиленовую группу, C-C неароматическую гетерогидрокарбиленовую группу или полиалкиленоксидную группу, имеющие молекулярную массу от примерно 100 г на моль до примерно 5000 г на моль;
1
1
20
R в каждом случае, независимо, представляет собой связь или C-C неароматическую гидрокарбиленовую группу;
2
1
20
R в каждом случае, независимо, представляет собой C-C неароматическую гидрокарбиленовую группу;
N
3
3
3
N
1
6
2
20
2
20
R представляет собой -N(R)-Ra-N(R)-, где R в каждом случае, независимо, является H или C-C алкиленом, и Ra является C-C неароматической гидрокарбиленовой группой, или R представляет собой C-C гетероциклоалкильную группу, содержащую два атома азота, где каждый атом азота связан с карбонильной группой в соответствии с формулой (III), представленной выше; n составляет по меньшей мере 1 и имеет среднюю величину менее чем 2; и x и y представляют собой мольные доли, при этом x+y=1, и 0<x<1 и 0<y<1.
15. Мембрана по п.8, в которой среднечисловая молекулярная масса (Mn) молекулярно самоорганизующегося материала составляет между примерно 1000 г/моль и примерно 100000 г/моль.
16. Мембрана по п.15, в которой Mn молекулярно самоорганизующегося материала составляет менее чем 5000 г/моль.
17. Мембрана по п.5, в которой лиганд имеет аминовую функциональную группу.
18. Мембрана по п.17, в которой указанная аминовая функциональная группа является непрореагировавшей.
19. Мембрана по п.17, в которой указанная аминовая функциональная группа является прореагировавшей.
20. Способ извлечения кислого газа из газового потока посредством мембраны, где указанная мембрана содержит металлоорганическую фазу и полимерную фазу, указанная металлоорганическая фаза содержит пористые кристаллические соединения металла и лиганды, указанная полимерная фаза содержит молекулярно самоорганизующийся полимер, указанный способ включает следующие стадии:
a) приведение указанной газовой смеси в соприкосновение с указанной мембраной; и
b) извлечение указанных кислых газов из указанного газового потока,
при этом проницаемость кислого газа обычно составляет по меньшей мере примерно 30 и селективность в отношении кислый газ/неполярный газ составляет по меньшей мере примерно 6.