178654. lajstromszámú szabadalom • Szervetlen anizotróp üreges szálak
5 178654 6 kát. A polimer üreges szálakat nem éppen szerencsésen sómentesítési folyamatoknál alkalmazták és bár ezek kitűnő szétválasztó tulajdonságokat mutattak, gyakran korlátozódott a használhatóságuk &/vagy romlottak a kedvező tulajdonságaik. így 5 például számos vegyianyag, valamint a folyadék- és gázáramban levő nem kívánt vegyi szennyezők nem kívánt kémiai reakciókba léptek a polimer anyagokkal. Hasonló módon magas hőmérsékletek és nyomások gyakran nem segítik elő ilyen polimer 10 S7jílalc kívánt tulajdonságainak a megmaradását. Ezen tűlmenően ezek a polimer üreges szálak nem közelítik meg a nemesfémgátak szelektivitását. Pórusos üreges üvegszálakat már javasoltak áteresztő membránok hordozóiként, valamint 15 szétválasztó membránokként például a 3 246 764 és 3 498 909 számú amerikai szabadalmi leírásokban. Úgy tűnik, hogy ilyen üreges üvegszálak izotróp belső hézagtérfogatú falszerkezettel rendelkeznek. 20 Jdlehet számos módszert javasoltak már szervetlen szálak készítésére (például a 3 32 1 285, 3311 689, 3 385 915, 3 529 044, 3 565 749, 3 652 749, 3 671 228, 3 709 706, 3 795 524, 3 846 527, 3 953 561, 4 023 989, 4 060 355 és a 25 4 066 450 számú amerikai szabadalmi leírások), ezidáig még nem ajánlották a találmány szerinti szervetlen anizotrop üreges szálak használatát. A találmány leírása során a következő meghatározásokat használjuk. 30 A találmány leírásánál használt „üreges szál” megjelölés olyan szálat (vagy monofil-szálat) jelent, amelynek a hosszúsága nagyon nagy az átmérőjéhez képest és egy tengelyirányú folytonos csatornával rendelkezik, amely mentes a szálat-formáló 35 anyagtól (amelyre a továbbiakban szokásosan, mint Jurat”-ra hivatkozunk). Ilyen szálak gyakorlatilag a. , rvezeU használatnak megfelelően bármely kívánt hosszúságban előállíthatok. A „belső hézagtérfogat” megjelölés a szálfáiban 40 levő olyan teret jelent, amely mentes a szálat-formáló anyagtól. Egy a szálfalban levő zónát „tömör rétegének nevezünk akkor, ha az viszonylag sűrű (amely lényegében mentes belső hézagtérfogattól, ilyennel 45 nem rendelkezik) és gáthoz hasonló módon viselke- Un 3 ^°n folyadékkal szemben. Ez ényegében akár pórusos vagy lényegében nem-pónjsos lehet. A „pórusos” megjelölés azt jelenti, ogy valamely tömör réteg, amely folytonos és vi- 50 «onylag sűrű szerkezetű ugyan, mégis nagyon kicsi, gyakran görbe átjárókkal rendelkezik, amelyek ehetővé teszik, hogy a folyadék a diffúziótól eltérő módon menjen át a tömör rétegen. A .kéreg” megjelölés egy tömör réteget jelent, 55 j®“? a szál belső és/vagy külső felületének a «wielften helyezkedik el. A .kerületi külső zóna” megjelölést a szálfal külső r szének a megnevezésére használjuk, amelynek a tagsága annak a távolságnak a negyedétől a feléig 60 tjod, amely a szál külső felületét elválasztja a belső és azt jelenti, hogy a szál e külső részét t esetben beborítja egy kéreg. A .kerületi belső zóna” megjelölés a szálfalnak a bekő részét jelenti, amely körbefogja a fura- 65 tot, és amelynek a vastagsága annak a távolságnak a negyedétől a feléig terjed, amely a szál belső felületét elválasztja annak külső felületétől, és ezen azt értjük, hogy ezt a furatot körbefogó részt egy kéreg választja el a furattól. Szervetlen anyagok megjelölés valamely szinterezhető szervetlen anyagot jelent, amely lényegében mentes szerves polimer anyagtól. A ,.monolit” megjelölés azt jelenti, hogy a szál anyaga azonos összetételű annak egész szerkezetében és megtartja fizikai alakzatát a szinterezett részek közötti kötésnek köszönhetően. A „sugárirányban anizotrop belső hézagtérfogat” megjelölés azt jelenti, hogy a szálfalban levő hézag térfogat merőleges irányban változik a szál tengelyére. A találmány lényegében szervetlen, monolit üreges szálakra vonatkozik, amelyek sugárirányban anizotrop belső hézagtérfogatú falszerkezettel rendelkeznek. Ilyen szálak előnyös formái azok, amelyek pórusos vagy lényegében nem-pórusos tömör réteggel rendelkeznek. Olyan szálak, amelyek fémet tartalmaznak és lényegében nem-pórusos tömör réteget foglalnak magukban, különösen előnyösek. A találmány kiteljed ilyen szálak előállítására alkalmas eljárásra is, amely abban áll, hogy a) valamely szerves szálképző polimer oldatot készítünk, amely egyenletesen diszpergált formában egy szinterezhető szervetlen anyagot tartalmaz, b) a szervetlen anyagot tartalmazó polimer-oldatot egy üreges szálképzőfejen át extrudáljuk, c) egy prekúrzor polimer üreges szálat képezünk, amely a szervetlen anyaggal van töltve és sugárirányban anizotrop belső hézagtérfogatú falszerkezettel rendelkezik, d) a prekúrzor polimer üreges szálat a szerves polimer eltávolítása végett kezeljük, és e) a keletkező szervetlen anyagot szinterezzük, azzal a megszorítással, hogy a d) és e) lépéseket olyan körülmények között végezzük, amelyek egy sugárirányban anizotrop belső hézagtérfogatú falszerkezetet tartanak fenn az üreges szálban. Az eljárás egy előnyös kiviteli módjánál a szervetlen anyagot színterezhető szervetlen anyaggá oxidáljuk vagy redukáljuk a színterezés előtt vagy alatt. Az ily módon előállított, lényegében szervetlen üreges szál olyan falszerkezetű, amely lényegében összefügg a prekúrzor polimer üreges szál falszerkezetével, de a zsugorodás következtében csökkent mértékű. A találmány ilyen szálakat használó javított eljárásokra és készülékekre is kiterjed. Lényegében nem-pórusos tömör rétegű fémszálak például különösen jól használhatók javított készülékeknél és eljárásoknál, ideszámítva a gázdiffúziót is. Ez különösen előnyös hidrogénnek lényegében tiszta formában való termelésére és gazdaságosan végrehajtott egyensúlyi reakcióknál, amelyek hidrogént tartalmaznak. Más eljárások és készülékek is előnyösen alkalmaznak tömör réteggel rendelkező vagy nem rendelkező találmány szerinti szálakat hordozó anyagokként szervetlen membránokhoz és/vagy polimer membránokhoz. A találmány szerinti üreges szálak használhatók még fűtőelemek előállítására szolgáló készülékeknél és eljárásoknál, valamint katalizált reakcióknál is. A csatolt rajzok közül az 3
