178654. lajstromszámú szabadalom • Szervetlen anizotróp üreges szálak
3 178654 4 hőmérsékleten való használatára, amelyeket pórusos égetett agyagra vagy műkorundra visznek fel. Más kutatók vékony fémgátakat alkalmaznak hordozókra, így pórusos fémre, kerámiára, védőrácsra vagy más alkalmas anyagra felvive annak érdekében, hogy megakadályozzák a vékony fémgát eltorzulását vagy összeroppanását. Nehézségek melültek azonban fel ilyen vékony gátak hidrogén-diffúzióhoz való felhasználásánál. Megkísérelték például körülbelül 25 mikron vastag, nagy felületű gátak előállítását hengerléssel, «gőzöléssel és galvanizálással, de ezek a gátak nem voltak megfelelőek, sőt elégtelennek bizonyultak. Ilyen gátakat nehezen lehet előállítani hengerléssel kis lyukak keletkezése nélkül, amelynek eredményeként ezek nem kielégítő teljesítményűek. Más módszerek, például a rágőzöl és és a galvanizálás rendkívül lassú és gyakorlati szempontból kedvezőtlen művelet. Jelentős mérvű kísérleteket végeztek olyan hordozós, sík fémgátak készítésére, amelyek iparilag előállítható hidrogén diffúziós készülékeket szolgáltatnak (2 958 391, 3 208198, 3 238 700, 3 344 582, 3 344 586, 3 350 846, 3 413 777 és a 3 499 265 számú amerikai szabadalmi leírások). Ezek az erőfeszítések azonban nem jelentkeztek iparilag előnyös hidrogéndiffúziós készülékek előállításában. Javasolták hosszú (adott esetben tekercselt) csövek használatát is, amelyek nem igényelnek külön hordozót. Ezek a csövek akár egymagukban, akár több csőből álló kötegekben készíthetők a diffúziós felület növelése érdekében. Ilyen csőkötegeket ismertetnek például a 2 961 062 számú amerikai szabadalmi leírásban, amelyeknél palládium-tartalmú kapilláris csöveket használnak. Ezek húzott csövek, falvastagságuk körülbelül 25- -126 mikron és furatátmérőjük 794-3175 mikron. Ezek a csövek „sűrű” vagy „tömör”, például izotróp falakkal rendelkeznek. Jóllehet ezek a kapilláris csövek technikailag megvalósítható hidrogén-diffúziós cellákat szolgáltatnak, ilyen átmérőjű és falvastagságú húzott csövek rendkívül drágán előállítható készülékeket eredményeznek. Ennek oka a palládium magas árában és a csőhúzás költséges voltában keresendő. E nagy kiadások miatt a csőhúzással olyan csöveket lehet előállítani, amelyek lényegében korlátozott területen használhatók. Az alkalmazott falvastagságnak kielégítőnek kell lennie szerkezethordozásra és nem lehetnek benne repedések, amelyek lehetővé teszik, hogy hidrogéntől különböző gázok menjenek át a gáton. Ismeretes, hogy kisebb csövek megengedik vékonyabb falak használatát (mivel a kisebb csövekhez tartozó mértani alak vékonyabb falakkal is ugyanolyan erősséget biztosít), mégis nehéz olyan kisebb csöveket készíteni, amelyek falvastagsága összefér a kívánt üzemi körülményekkel. Ez azért van így, mert a kis csövek csőhúzással való előállításának gyakorlati korlátái vannak és az előállítási költségek kedvezőtlenek. Más kutatók a 2 961 062 számú amerikai szabadalmi leírás szerinti csövekhez hasonló méretű csövek alkalmazását vizsgálták. Ezek vannak leírva például a 2 911057, 3 238 700, 3 172 742, 3 198 604, 3 208198, 3 226 915 , 3 278 268, 3 392 510, 3 368 329, 3 522 019, 3 665 680 számú amerikai és az 1 039 381 számú angol szabadalmi leírásokban. Az itt szereplő készülékekben használt csövek izotróp falszerkezetűek (hézagok nincsenek). Ezek a kutatók nem javasolják kisebb vagy nem-izotróp falú csövek alkalmazását. Jelenleg a nagy ipari potenciállal rendelkező fémcsövek bizonytalanok. A találmány olyan gátakat szolgáltat, amelyek könnyen teljesítik ezt a célt. Ezenkívül annak felismerése mellett, hogy olyan vékony fémgátak kialakítása, amelyek kiválóan alkalmazhatók gátalkotókként, például iparilag készíthető hidrogén-diffúziós készülékekben, felismertük azt is, hogy ezek az alkotók más készülékekben és eljárásoknál is használhatók. Különösen érdekesek ezen a téren a folyadékszétválasztási műveletek membránok alkalmazásával. Polimer üreges szálaknak szétválasztó membránokként való használata különböző folyadékszétválasztó folyamatoknál jól ismert, mint olyan eszköz, amelynek nagy előnyei vannak a síkmembránokhoz képest. Ez az üreges szálakhoz tartozó geometriai alaknak köszönhető, amely nagy membránfelületet biztosít az azt tartalmazó készülék térfogategységére vonatkoztatva. Ezen túlmenően ilyen üreges szálakról tudott, hogy nagyobb nyomáskülönbségeknek tudnak ellenállni, mint a lényegében ugyanolyan vastagságú és fizikai szerkezetű nem hordozós síkmembránok. Újabban olyan folyadékszétválasztásoknál használható polimer üreges szálakat készítenek, amelyek úgynevezett „Loeb-típusú” falszerkezet tel rendelkeznek. Ez a megjelölés Loeb és mtsai. munkájából származik, akik azt találták, hogy síkmembiánokkal, különleges készítésmódok esetén, nagy mértékben tudják növelni a vízáteresztőképességet cellulózacetát-membránoknál. A 3 133 132, a 3 133 137 és a 3 170 867 számú amerikai szabadalmi leírásokban ismertetik ezt a módszert, és ezt követően ,»módosított” membránszerkezet néven említik az így készített membránokat. A polimer szerkezetet kiterjedten tanulmányozták különböző színezési módszerekkel, valamint elektronmikroszkópiás úton. Az előző, kereskedelmi forgalomban levő cellulózacetát-membránoktól eltérően, amelyek teljesen sűrű és hézagmentes szerkezetűek, a Loeb és mtsai. által alkalmazott öntési folyamatokkal készített membránok egy hézagos zónával és egy sűrű zónával rendelkeznek. A pórusos zóna attól a felülettől, amely az öntési felület szomszédságában van a formázás során, kiindulva, szokásosan az egész membrán vastagság közelítőleg 90—99%-át fog lalja el, míg a fennmaradó „sűrű” zóna az ellenkező felületig teljed. Más szavakkal, mivel a membrán lényegében nem ugyanolyan sűrűségű egész vastagságában, a kutatók azt , »anizotrop ”-nak tartották, például különböző eltéréseket állapítottak meg a hézagtérfogatban a membrán különböző zónáiban. Más kutatók ezt az anizotrop szerkezetet polimer üreges szálakra is kiterjesztették. Ilyen szerkezeteket ismertetnek a 3 674 628, 3 724 672, 3 884 754 és a 4 055 696 számú amerikai szabadalmi leírások. Ezeket az anizotrop polimer üreges szálakat hordozókként használták szétválasztó membránokhoz vagy szétválasztó membránokként alkalmazták azo-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
