一種多孔載體、濾膜及多孔載體的制造方法技術

一種多孔載體（１），用于待處理流體的切向過濾，該多孔載體具有：至少一個朝向該待處理流體的表面（３），該待處理流體沿指定流動方向流動；以及用于流動穿過該多孔載體的所謂濾液部分的提取表面（１↓［１］），該載體是通過使初始載體改性而形成的，該載體的特征在于，其滲透性與該初始載體相比降低，且當沿該待處理流體的流動方向平行于所述朝向該待處理流體的載體表面（３）移動時，該載體的滲透性是一致的。

Porous carrier, filter membrane and method for manufacturing porous carrier

A porous carrier (1), for the treatment of fluid tangential filtration, the porous carrier has at least one toward the surface of the fluid to be treated (3), the treatment fluid flow along the specified flow direction; and for the part of the filtrate surface extraction flow through the porous carrier (1 case of 1), the carrier is formed by the initial carrier modification, characterized in that the carrier, the permeability and the initial vector decreased, and when the parallel along the flow direction of the fluid to be treated in the form of the carrier fluid toward the surface to be processed (3) moves, permeability the carrier is the same.

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及采用了通常稱為濾膜的分離元件的切向分離
這些濾膜通常由無機材料制成并包含多孔載體和至少一個分離層，其性質和形貌設計成對待處理流體介質中所包含的分子或顆粒進行分離。濾膜分離將包含分子與/或顆粒的液體分離成兩個部分濾液部分，其包含穿過該濾膜并由此穿過該載體和所述分離層的分子或顆粒；以及滯留部分，其包含被濾膜保留的分子或顆粒。更精確地，本專利技術的主題涉及制作多孔介質以及結合這種介質的濾膜。濾膜為這樣的有形結構，即在物質輸運的驅動力作用下，允許在其所分隔的流體體積之間選擇性地阻斷或通過。所實現的所述分離取決于該輸運所采用的驅動力。如果該輸運的驅動力為電場，則該分離被稱為電滲析；如果該驅動力為壓力，則該分離被稱為微過濾、超過濾、納米過濾或反滲透；如果該驅動力為化學勢差，則該分離被稱為滲析。本專利技術的主題可以尤其有利地應用于納米過濾、超過濾、微過濾、過濾或反滲透的領域。該分離濾膜具有兩個主要用途-提取，對應于待回收的分子或顆粒穿過該濾膜的情形；以及-濃縮，對應于待回收的分子或顆粒被該濾膜保留的情形。
技術介紹
常規地，濾膜被定義為諸如陶瓷之類的無機材料的多孔載體與一個或多個無機材料分離層的結合。該載體具有一個朝向該待處理流體并因此用于濾液進入的表面和一個用于提取的表面。該一個或多個分離層置于所述朝向該待處理液體的表面上，并通過燒結工藝與該載體結合在一起。這些類型的濾膜稱為復合濾膜。這些濾膜可以采用不同的幾何形狀，特別是扁平型或管型。這些層的作用是執行分子或顆粒種類的分離，而該載體的作用是借助其機械強度而形成非常薄的多個層。考慮到濾膜的特征在于與流體方向交叉且徹底貫穿其厚度延伸的孔，這些孔通常具有非對稱的形貌(屬于“埃菲爾鐵塔”類型)，孔的最窄部分與待處理流體接觸。這種形貌使得在每個孔的活性部分具有最小的孔徑，由此形成最大的滲透性。對于陶瓷濾膜的情形，通過將遞減晶粒尺寸的多孔介質堆疊在該多孔載體上，可以獲得這種形貌。當作用力為壓力時，該分離僅僅是物理分離。這些分子或顆粒并未變化，仍保持它們的初始狀態。受濾膜阻擋的分子或顆粒沉積在濾膜表面上，并引起可能是非常嚴重的堵塞。為了減少后一種情形，存在下述兩種技術一切向清除阻塞，其中待處理的液體切向地流到濾膜的表面。這種流動引起摩擦，該摩擦增大了輸運系數，一逆向過濾，包括沿逆向穿過濾膜而返回一部分被過濾的液體。目前，工業濾膜型設備僅使用切向清除堵塞或者將其與逆向過濾組合。然而，無論采取何種清除堵塞的技術，滲透性隨時間變化的曲線圖總是具有圖1所示曲線圖的形狀。可以看到，在濾膜工作的最初時段內滲透性會突然降低。這種降低會趨于穩定并最后基本上持平。工作720分鐘后的滲透性數值與工作4分鐘后的滲透性數值之間的比值為20。即使由該系統得到的滲透性數值足夠高，從而在經濟上是可以接受的，但是這種降低的大小表明當前的清除堵塞系統并不讓人滿意。解釋滲透性隨時間的這種降低的原因為堵塞的本質。實際上，呈現有兩種類型的阻塞，即表面阻塞和深度堵塞。表面堵塞受待處理流體的切向流動的限制，因為深度堵塞導致在流動表面上摩擦待處理流體，由此消除了位于表面上的任何沉淀。原理上，逆向過濾應該能夠移動被物理固定到濾膜內部的顆粒，因此能夠限制任何深度的堵塞。然而，構成該濾膜的元件的具體形貌會形成孔的互連網絡，這降低了上述可能性。因此這兩種清除堵塞的方法都無法讓人完全滿意。這種有限效果的原因在于濾膜工作的最初時段。實際上，在上述示例中，濾膜的滲透性從對水的滲透性數值降低到對產物的滲透性的數值。這兩個數值之間的比約為20。顆粒或分子以與流量和過濾表面的比值相等的速度到達濾膜表面。在工作的最初時段內，該速度最大，顆粒或分子的運動程度也是最大的。當與壁發生撞擊時，顆粒或分子將滲入濾膜內部與其運動程度成正比的深度。現在，滲入濾膜的顆粒或分子對于切向清除堵塞而言是無法達到的。顆粒或分子滲入越深，越難以清除。因此需要避免顆粒或分子這樣滲入到濾膜內。
技術實現思路
在本說明書上下文中，本專利技術提出了一種方案，該方案能夠避免這種滲入，并在載體與分離層相結合以形成濾膜時使載體的滲透性以及濾膜的滲透性受到限制。因此，本專利技術包含作為其主題的多孔載體以用于待處理流體的切向過濾，該多孔載體具有至少一個朝向沿指定流動方向流動的待處理流體的表面，以及用于流動穿過該多孔載體的所謂濾液部分的輸出表面。該載體是通過初始載體的改性、尤其是通過初始載體的部分堵塞而獲得，與初始載體相比，該載體的滲透性降低，且當沿該待處理流體的流動方向平行于所述朝向該待處理流體的載體表面移動時，該載體的滲透性是一致的。該載體的滲透性與初始載體相比，優選降低了1.5倍至10倍。根據本專利技術的另一個方案，在從所述朝向該待處理流體的載體表面起測量的特定固定深度的范圍內，當越過所述朝向該待處理流體的載體表面朝該載體的內部移動時，從所述朝向該待處理流體的表面到濾液的所述提取表面，該載體的平均橫向孔隙率遞增；對于這個部分而言，當沿該待處理流體的流動方向、平行于所述朝向該待處理流體的載體表面、朝該載體的內部移動時，該載體的平均縱向孔隙率是一致的。本專利技術還包括作為其主題的用于切向過濾待處理流體的濾膜，將諸如上述的多孔載體與至少一個用于該待處理流體的分離層相結合，采用孔隙率小于或等于載體的孔隙率的所述分離層來覆蓋所述朝向該待處理流體的載體表面。根據本專利技術的又一個方案，本專利技術涉及一種用于切向過濾待處理流體的多孔載體的制造工藝，該多孔載體包含至少一個朝向沿特定流動方向流動的待處理流體的表面；以及用于流動穿過該多孔載體的所謂濾液部分的輸出表面。該制造工藝包括多孔的初始載體的改性步驟，即，越過所述朝向該待處理流體的載體表面，從所述朝向該待處理流體的表面到用于濾液的所述提取表面，將平均直徑小于初始載體的孔隙平均直徑dp的無機顆粒，從所述朝向該待處理流體的載體表面滲入基本上固定的深度；對于這部分而言，當沿該待處理流體的流動方向、平行于所述朝向該待處理流體的載體表面、朝該載體的內部移動時，該載體的平均縱向孔隙率是一致的。附圖說明通過參考附圖進行的下述描述，可以理解本專利技術的各種其他特性。圖1示出了先前設計的濾膜滲透性隨時間的變化。圖2示出了根據本專利技術的載體的縱向剖面。圖3示出了根據本專利技術的濾膜的斷面，該濾膜包含根據圖2的載體。圖4將根據本專利技術的濾膜滲透性隨時間的變化與先前設計的濾膜的情形進行比較。具體實施例方式根據本專利技術的多孔載體由無機材料構成，該無機材料的輸運阻力適用于待實現的分離。多孔載體1由諸如金屬氧化物、炭或金屬之類的無機材料形成。在圖2所示的實施例中，多孔載體1為沿縱向中軸線A延伸的管狀，也可以采用沿中心平面伸展的扁平形狀。多孔載體1具有多邊形的直邊斷面或者如圖2所示示例一樣具有圓形斷面。多孔載體1具有至少一個朝向該待處理流體的表面3，該表面3對應于當僅使用該載體時待處理流體所流過的表面。載體1通常與分離層5相結合以形成濾膜4，在這種情況下，待處理流體并不直接在所述朝向該待處理流體的載體表面3上流動，而是在分離層5上流動。對于這種在切向模式下工作的濾膜而言，所述朝向該待處理流體的載體表面3隨后被該分離層5所覆蓋，該分離層5旨在與沿特定方向和載體上游端與下游端之間的流動方向流動的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種多孔載體（１），用于待處理流體的切向過濾，該多孔載體具有：至少一個朝向該待處理流體的表面（３），該待處理流體沿指定流動方向流動；以及用于流動穿過該多孔載體的所謂濾液部分的提取表面（１↓［１］），該載體通過部分堵塞初始載體而獲得，其特征在于，該載體與該初始載體相比具有降低的滲透性，且當沿該待處理流體的流動方向平行于所述朝向該待處理流體的載體表面（３）移動時，該載體的滲透性是一致的。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：P萊斯科舍，
申請(專利權)人：高技術與膜工業公司，
類型：發明
國別省市：FR[法國]