过滤器膜和设备制造技术

本公开涉及具有大内直径和薄壁的微孔中空纤维过滤器膜。纤维可用于对液体灭菌过滤或从液体中去除颗粒。本公开还涉及用于制造膜的方法和包含该膜的过滤器设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】过滤器膜和设备
本公开涉及具有大内直径和薄壁的微孔中空纤维过滤器膜。纤维可用于液体的灭菌过滤或颗粒从液体中的去除。本公开还涉及用于制造膜的方法和包含所述膜的过滤器设备。
技术介绍
WO2004/056459A1公开了适用于血液透析的选择性渗透不对称膜，包含至少一种疏水性聚合物(例如，聚醚砜)和至少一种亲水聚合物(例如，聚乙烯吡咯烷酮)。中空纤维膜的外表面具有0.5至3μm范围内的孔开口，并且外表面中的孔的数量在每平方毫米10,000至150,000个孔的范围内。膜的孔径在5至20nm的范围内。膜的内直径小于500μm且壁强度小于90μm。US2014/0175006A1公开了一种具有中空纤维膜的复合膜模块(membranemodule)，其包括中空纤维支撑层和位于支撑层表面上的活性层。活性层通过胺和酰基卤化物的界面聚合形成在支撑层上。支撑层可具有约0.1mm至约3.0mm的内直径和约10μm至约500μm(例如，50μm至200μm)的厚度。在示例中，使用内直径为0.5mm至1.0mm且厚度为0.1mm至0.15mm的支撑层。EP0998972A1公开了自支撑毛细管膜，其通过结合在毛细管膜的壁中的连续增强纤维而被纵向地增强。毛细管膜的内直径通常为0.2mm至6mm，且特别地为0.4mm至3mm。壁厚通常为0.1mm至2mm，且特别地为0.2mm至1mm。在比较例中，公开了不具有增强纤维的膜，分别具有1.5mm的内直径和0.5mm的壁厚；或者3mm的内直径和1mm的壁厚。
技术实现思路
本公开提供了一种多孔中空纤维膜，其显示出海绵状结构并具有2,300μm至4,000μm的内直径和150μm至500μm的壁强度。膜具有通过毛细管流动孔隙测量法(capillaryflowporometry)确定的大于0.2μm的平均流量孔径，并包含聚醚砜和聚乙烯吡咯烷酮。本公开还提供用于制造多孔中空纤维膜的连续溶剂相转换纺丝方法(continuoussolventphaseinversionspinningprocess)。本专利技术还提供了包括多孔中空纤维膜的过滤器设备。该过滤器设备可用于液体的灭菌过滤，细菌和/或内毒素从液体中的去除，或颗粒从液体中的去除。附图说明图1示出了根据本公开的过滤器设备的实施例的示意性剖视图；图2示出了用于确定中空纤维膜的爆裂压力的装置(set-up)；图3显示了用于确定根据本公开的过滤器设备的细菌和内毒素对数减小值(LRV)的装置。具体实施方式在本专利技术的一个方案中，提供了具有海绵状结构的多孔中空纤维膜。该膜具有通过毛细管流动孔隙测量法确定的大于0.2μm的平均流量孔径。在一个实施例中，平均流量孔径在0.2μm至0.4μm的范围内。在另一个实施例中，平均流量孔径大于0.3μm，例如在0.3μm至0.7μm的范围内。在又一个实施例中，平均流量孔径大于1μm，例如在1μm至10μm的范围内，或者在1μm至5μm的范围内。毛细管流动孔隙测量法是一种液体挤出技术，在该液体挤出技术中在不同的气压下测量通过湿膜和干膜的流速。在测量之前，膜被浸入于低表面张力液体(例如，市售的商品名为的全氟醚)中，以确保所有孔(包括小的孔在内)均充满润湿液体。通过测量使液体从孔中压出的压力，可以使用拉普拉斯方程(La-placeequation)计算其相应的直径。使用这种方法，孔径分布由在质量传输中具有活性的那些孔确定。省略了不连通和隔离的孔。从内到外对中空纤维膜进行测量。拉普拉斯方程：Dp＝直径孔[m]Υ＝表面张力[N/m]；对于来说0.016[N/m]ΔP＝压力[Pa]对于完全润湿来说该膜包含聚醚砜(PESU)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。在一个实施例中，该膜另外包括带有阳离子电荷的聚合物。合适的带有阳离子电荷的聚合物的示例包括聚乙烯亚胺、改性聚乙烯亚胺以及改性聚苯醚(modifiedpolyphenyleneoxide)。在一个实施例中，使用重均分子量为750kDa的聚乙烯亚胺。在另一个实施例中，使用重均分子量为2,000kDa的聚乙烯亚胺。合适的聚醚砜的示例包括重均分子量为约70,000至100,000Da的聚醚砜。在一个实施例中，使用重均分子量Mw在90至95kDa范围内的聚醚砜。一个示例是重均分子量Mw为92kDa且多分散性Mw/Mn为3的聚醚砜。在另一个实施例中，使用重均分子量Mw在70至80kDa范围内的聚醚砜。一个示例是重均分子量Mw为75kDa且多分散性Mw/Mn为3.4的聚醚砜。合适的聚乙烯吡咯烷酮包括重均分子量在50kDa至2,000kDa范围内的乙烯吡咯烷酮的均聚物。这些均聚物通常具有14kDa至375kDa范围内的数均分子量。用于制备本专利技术的膜的合适聚乙烯吡咯烷酮的示例分别为K30，K85，K90和K90HM，所有这些均可从BASFSE购得。在本专利技术的一个实施例中，包含在多孔中空纤维膜中的聚乙烯吡咯烷酮由高(≥100kDa)重均分子量组分和低(<100kDa)重均分子量组分组成。合适的重均分子量小于100kDa的聚乙烯吡咯烷酮的示例是重均分子量为50kDa且数均分子量为14kDa的聚乙烯吡咯烷酮。这样的产品可在商品名K30下从BASFSE获得。合适的重均分子量大于100kDa的聚乙烯吡咯烷酮的示例包括重均分子量在约1,000kDa至2,000kDa(例如1,100kDa至1,400kDa，或1,400kDa至1,800kDa)范围内；数均分子量在约200kDa至400kDa(例如250kDa至325kDa，或325kDa至325kDa)范围内；且多分散性Mw/Mn在约4至5(例如4.3至4.4，或4.3至4.8)范围内的聚乙烯吡咯烷酮。本专利技术的一个实施例使用重均分子量为约1,100kDa、数均分子量为约250kDa的聚乙烯吡咯烷酮均聚物。本专利技术的另一个实施例使用重均分子量为约1,400kDa、且数均分子量为约325kDa的聚乙烯吡咯烷酮均聚物。本专利技术的又一个实施例使用重均分子量为约1,800kDa、且数均分子量为约375kDa的聚乙烯吡咯烷酮均聚物。膜的内直径为2,300μm至4,000μm且壁强度为150μm至500μm。在一个实施例中，内直径大于3,000μm且小于或等于3,700μm，并且壁强度在180μm至320μm的范围内。在另一个实施例中，内直径为2,300μm至2,500μm且壁强度为180μm至320μm。在又一个实施例中，内直径为2,900μm至3,400μm且壁强度为180μm至320μm。膜的内直径与其壁强度之比大于10。在一个实施例中，内直径与壁强度之比大于15。具有大的内直径与壁强度之比的薄膜(即，薄壁膜)更具柔性且易于变形。在折弯时这些膜比厚壁膜更不易于形成折痕。薄壁中空纤维的端部也可能容易地通过卷边而被封闭，从而产生不连通(dead-end)过滤元件。在一个实施例中，该膜显示根据下面的方法部分所述那样确定的至少2.5巴(表压)(例如大于3巴(表压))的爆裂压力。在一个实施例中，膜显示3巴(表压)至5巴(表压)范围内的爆裂压力。在一个实施例中，膜具有大于7的细菌对数减小值(LRV)。在另一个实施例中，该膜具有大于8的LRV。如下面的方法部分所述，用缺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有海绵状结构的多孔中空纤维膜；所述膜具有由孔隙测量法确定的大于0.2μm的平均流量孔径；所述膜包含聚醚砜和聚乙烯吡咯烷酮；所述膜具有的内直径为2,300μm至4,000μm且壁强度为150μm至500μm；并且内直径与壁强度之比大于10。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.22 EP 16152332.91.一种具有海绵状结构的多孔中空纤维膜；所述膜具有由孔隙测量法确定的大于0.2μm的平均流量孔径；所述膜包含聚醚砜和聚乙烯吡咯烷酮；所述膜具有的内直径为2,300μm至4,000μm且壁强度为150μm至500μm；并且内直径与壁强度之比大于10。2.根据权利要求1所述的膜，其中，所述内直径大于3,000μm且小于或等于3,700μm，并且所述壁强度在180μm至320μm的范围内。3.根据权利要求1所述的膜，其中，内直径与壁强度之比大于15。4.根据权利要求1至3中任一项所述的膜，具有至少为2.5巴(表压)的爆裂压力。5.根据权利要求1至4中任一项所述的膜，具有大于7的细菌对数减小值(LRV)。6.根据权利要求1至5中任一项所述的膜，还包括带有阳离子电荷的聚合物。7.根据权利要求6所述的膜，其中，所述带有阳离子电荷的聚合物是聚乙烯亚胺。8.一种用于制备多孔中空纤维膜的连续溶剂相转换纺丝方法，包括以下步骤：a)将至少一种聚醚砜、至少一种聚乙烯吡咯烷酮以及任选的带有阳离子电荷的聚合物溶解在N-甲基-2-吡咯烷酮中以形成聚合物溶液；b)通过具有两个同心开口的喷嘴的...

【专利技术属性】
技术研发人员：贝恩德·克劳泽，艾德里安娜·波斯切蒂德菲尔洛，M·福格特，约翰内斯·格克勒，费迪南德·施温格，
申请(专利权)人：甘布罗伦迪亚股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE