[发明专利]从均相的有机液体组合物中富集铬化合物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用有机溶剂纳滤膜从均相的有机液体组合物中富集铬化合物的方法。

背景技术

膜技术是一种相对较新的用于分离物质混合物的技术。其基本原理在于将待分离的物质混合物添加至膜，该膜对于混合物中存在的单个组分具有不同的渗透率。这使得待分离的物质混合物中存在的各组分以不同的速率穿过(渗透过)膜，并因此在膜两侧浓缩至不同程度。因此分离标准就是膜对于待分离物质的渗透率。驱动力主要为膜两侧之间的压力梯度，即所谓的透膜压力Δp。另外，也可以使用其它驱动力。

这里利用的膜技术不仅是根据不同粒度选择组分的机械筛分作用，而且包括溶解和扩散作用。由于此膜以比简单的机械过滤器显著更复杂的方式工作，因此也可以将液体或气体彼此分离。

在具体的技术构造中，待分离的混合物以进料形式输送至所述膜。在那里，其在膜的一侧分离成截留物，在膜的另一侧分离成渗透物。渗透物和截留物由膜连续排出。因为分离作用，在渗透物中变得富集的组分是膜对其具有高渗透率的那些组分，而在截留物中收集的物质是膜对其渗透性较差的那些组分。因为许多膜工艺使用原则上对物质混合物的所有组分都可渗透的膜-对于各组分仅具有不同的通过速率，所以在截留物和渗透物两者中存在物质混合物的所有组分，只是浓度(质量分数)不同而已。

因此，在膜技术中，为表征膜的渗透率，膜对物质混合物的特定组分的截留率R定义如下：

R＝1-w_P/w_R

其中w_P为考察的渗透物中的组分的质量分数，w_R为考察的膜截留物中的组分中的质量分数。截留率R因此可以是0至1的值，并因此优选以％给出。以简单的双组分体系来看，例如0％的截留率则表示考察的组分恰好像溶剂一样渗透，这意味着截留物中的组分的质量分数与渗透物中的相同。另一方面，100％的截留率则表示考察的组分完全被截留。

关于待分离的组分，除截留率之外，所谓的膜渗透率对于表征其渗透率也是决定性的：

P＝m'/(A*Δp)

其中m'为渗透物的质量流(mass stream)，A为膜面积，Δp为施加的透膜压力。渗透率通常以单位kg/(h*m²*bar)表示。

渗透率P和截留率R由膜的分离-活性材料预先给定，也由待分离的物质混合物的组成预先给定。当设计膜分离工艺时，这些参数总是相关的。因为这些参数的物质依赖性，它们由膜材料的选择来保证。因此，对于具体的分离任务而言，分离-活性膜材料的选择性对于整个工艺设计是决定性的。

迄今为止和以下再现的膜技术的原理可以在Melin/Rautenbach：Membranverfahren.Grundlagen der Modul-und Anlagenauslegung.[Membrane Processes.Fundamentals of Module and System Design]Springer，Berlin Heidelberg 2004中查阅。

根据待分离的物质的参数、使用的分离作用和驱动力，不同类别的膜和/或膜分离工艺之间产生了差别。超滤、纳滤、气体渗透和反渗透是常见的类别。这些概念并非均一地使用，但其彼此也没有清晰地加以区分。每当本文讨论纳滤时，预期的是借助于膜从至少部分的液体物质混合物中分离摩尔质量大于200g/mol的分子。因为这类分子具有1nm数量级的直径，所以使用术语纳滤或纳滤膜。

根据主要是分离水性物质混合物还是主要是分离有机物质混合物，使用的术语分别为水性纳滤或亲有机性纳滤。因为膜材料的耐受性和特别是它们在水性介质或有机介质中的溶胀行为经证明是非常不同的，所以这种差别对膜技术人员来说意义重大。

可以使用亲有机性纳滤的一个领域为从来源于均相催化化学反应的反应混合物中分离催化剂和/或其成分或分解产物。

已经有现有技术公开了使用纳滤膜从均相的液体体系中富集金属配位化合物催化剂，例如CN101360549A和CN105938518A，在此以引用的方式并入到本文中。

本发明人探索了使用有机溶剂纳滤膜从均相的有机液体组合物中富集其中的铬化合物的可能性，从而完成了本发明。

目前现有的从有机液体组合物中富集或除去其中的铬化合物方法包括沉淀法、吸附法和离子交换法等，其中沉淀法会引入额外的化学物质，吸附法和离子交换法效率较低，其对于低浓度的铬化合物溶液的处理还不理想，并且吸附剂和离子交换树脂的再生也可能构成问题。

发明内容