通过添加技术制造过滤膜的方法以及所得到的膜技术

本发明专利技术涉及一种制造用于过滤流体的膜的方法，所述膜包括：具有三维结构并且由一体式陶瓷多孔体组成的基底；和具有孔隙率低于所述基底的孔隙率的至少一个分离过滤层，其中所述基底的三维结构通过重复以下步骤形成彼此相继叠置并连接的单元层而产生：a)沉积连续的粉末床，所述粉末床至少部分由旨在形成陶瓷多孔体的粉末组成，所述床具有横跨表面区域的恒定厚度，所述表面区域大于在所述层处测量的所述多孔体的截面；b)根据各个层的预定图案，局部固结部分的沉积材料以产生单元层，并且同时使如此形成的单元层与在前的层连接，从而使所期望的三维形状逐步生长。本发明专利技术还涉及通过这样的方法获得的膜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】通过添加技术制造过滤膜的方法以及所得到的膜 本专利技术涉及通常称为膜的过滤元件的
更具体地说，本专利技术涉及通过添 加法制造膜的方法，并涉及通过这样的方法能够得到的膜。 使用膜的分离方法用于众多领域，特别是生产饮用水和处理工业流出物的环境领 域、化学工业、石化工业、制药工业和食品加工业以及生物
膜构成了选择性屏障，并且使得有可能在转移力的作用下使待处理的介质的某些 组分通过或停止。组分的通过或停止可以由其尺寸相对于膜的孔径而决定，所述膜表现为 过滤器。依据孔径，这些技术被称为微滤、超滤或纳米过滤。 存在具有不同结构和构造的膜。膜通常由多孔载体组成，其确保了膜的机械强度， 并且还赋予形状，并因此确定了膜的过滤表面。具有几微米厚度的一个或多个层（其确保 分离并称为分离过滤层、分离层或活性层）被沉积在载体上。在分离期间，过滤的流体转移 通过分离层，然后该流体散布通过该载体的多孔构造，以朝向多孔载体的外部表面。通过分 离层和多孔载体的待处理的这一流体部分被称为渗透物，并且通过膜周围的收集室回收。 另一部分被称为渗余物并且通常凭借循环回路被重新注入膜上游的待处理的流体中。 通常，根据所希望的形状通过以下首先制造载体：挤出，然后在足以确保所需的 坚固性，同时在获得的陶瓷中保持所期望的开放且相互连接的多孔构造的温度和时间下烧 结。该方法促使获得直的通道，在通道内部一个或多个分离过滤层被沉积和烧结。因此，这 样产生的膜经受至少两个烧结操作。在其挤出前添加到浆料中的有机粘合剂在载体的烧结 过程中被完全焚烧。 这样的方法是令人满意的，但仍然希望提高该方法的利润率并尽可能地限制设计 缺陷。 在本专利技术中，提供了制造膜的新方法，其一方面能够获得相对于现有技术的可靠 性和生产速率方面的增益，并且另一方面能够获得关于载体形状的选择以及载体内部的通 道的选择方面的大的可变性。 在本文中，本专利技术涉及制造用于过滤流体的膜的方法，所述膜包含：-具有三维结构并且由一体式陶瓷多孔体组成的载体，其平均孔径优选在4μm至 40μπ?的范围内，和-沉积在所述载体表面的一部分上的至少一个分离过滤层， 其中所述载体的三维结构通过重复以下步骤形成彼此相继结合的叠置的各个片 材来产生： a)沉积连续的粉末床，所述粉末床至少部分由旨在形成陶瓷多孔体的粉末组成， 所述床具有沿表面的不变厚度，所述表面大于在所述片材的水平处获得的所述多孔体的截 面； b)根据各个片材的预定图案局部固结部分的沉积物质以产生各个片材并且同时 使如此形成的各个片材结合至在前的片材，从而使得所期望的三维形状逐步生长。 换言之，根据本专利技术的方法包括重复以下步骤： a)沉积粉末物质的厚度不变的均匀连续床，该床形成覆盖表面的层，该表面大于 在该片材的水平处获得的期望形成的多孔体的截面图案； b)根据用于所述片材的预定图案局部固结所沉积的部分粉末物质并且同时使该 新固结的物质结合至在下层片材中的先前固结的图案，从而使所期望的三维形状一片接一 片的逐步生长。 形成三维结构后，去除未固结的物质。 在本专利技术中，步骤b)是特别通过能量贡献或通过喷涂细小液滴形式的液体来进 行。 局部固结以自动化方式控制。更具体而言，能量贡献或喷涂液体的施加点是计算 机控制的。 根据第一实施方式，所沉积的物质是旨在形成多孔体的粉末与可活化的粘合剂的 混合物，并且固结是通过局部喷涂使所述粘合剂活化的试剂来进行。然后，通过局部喷涂该 活化试剂进行固结。 根据该第一实施方式，该方法包括去除未固结的物质的步骤以及在去除未固结的 物质之后的最终烧结步骤。 在本专利技术中，在第一实施方式的特别情况下，分离过滤层（其根据定义必须具有 比载体更小的平均孔径）可以在多孔体形成之后产生，以产生旨在与待处理的流体接触的 表面。 根据第二实施方式，通过能量贡献，特别是通过激光、UV或电子束处理进行固结。 所述能量贡献可以变化，以便在同一个片材内获得平均的孔径梯度并且因此同时获得载体 和分离过滤层的生长。在这种情况下，分离过滤层的形成和载体的形成均是通过重复执行 步骤a)和b)来进行的。 在该第二实施方式中，通常所沉积的物质将仅由旨在形成多孔体的粉末组成。 无论采用何种实施方式，所沉积的物质包括将构成最终陶瓷的无机物质粉末，或 将构成最终陶瓷的有机/无机或无机前体的粉末，甚至仅由将构成最终陶瓷的无机物质粉 末或将构成最终陶瓷的有机/无机或无机前体的粉末组成。多孔体和分离过滤层本质上是陶瓷，并且通常由氧化物、氮化物、碳化物或其它陶 瓷材料、或其任意混合物组成，并且优选金属氧化物、氮化物和碳化物。特别地，多孔体和/ 或分离过滤层将由甚至仅由氧化钛、氧化铝、氧化锆或其任意一种混合物，或还由氮化钛、 氮化铝、氮化硼或碳化硅（任选地作为与另一种陶瓷材料的混合物）组成。 当一层或多层分离过滤层和多孔载体均是通过重复步骤a)和b)形成时，其必须 由同一种材料制成。与之相对比，当一层或多层分离过滤层通过常规沉积技术沉积在预成 形的多孔体上时，它们可以由不同的无机物质制成。 有利的是，无论采用何种实施方式，在步骤a)中沉积的粉末的平均粒度优选比陶 瓷中期望获得的平均孔径大2. 4至4倍，所沉积的粉末的颗粒形态和粒度分布影响所获得 的平均孔径。 本专利技术的另一个主题是通过本专利技术中定义的方法得到的膜。这种膜包括：-具有三维结构并且由一体式陶瓷多孔体组成的载体，和-沉积在所述载体表面的一部分上的至少一个分离过滤层。 已经根据本专利技术进行了该载体的三维结构的生长的事实可以通过经由光学显微 镜或扫描电子显微镜使不同片材可视化来证明，其表征了，载体甚至是分离层存在于这样 的膜中（当分离层也是通过添加技术制备时）。当然，可能期望不同片材之间的边界尽可能 细微。 与通过连续进行的挤出来制备载体的方法（特别是其因此不会产生载体材料的 构造上的任何可识别的边界）不同，本专利技术中的通过添加层并因此以非连续性方式进行的 方法在片材之间的边界上留下残余痕迹。 参照附图进行以下描述，其使得能够更好地理解本专利技术。 首先，将给出本专利技术中使用的术语的一些定义。 平均粒度将被理解为指体积分布的d50值，其中所述颗粒的总体积的50%对应于 具有小于所述d50的直径的颗粒的体积。所述体积分布是表示颗粒体积频率随其直径而变 化的曲线（分析函数）。d50对应于将通过激光衍射粒径测定得到的频率曲线下面积平均 分成两个相等部分的中值，其是本专利技术所选择的用于测量中值粒径的参考技术。特别地，测 量d50的技术可参照： -关于通过激光粒度测定测量的技术的标准ISO13320:2009;-关于所分析的粉末的取样技术的标准ISO14488:2007 ;-关于通过激光粒度测定测量之前将粉末样品可重现地分散于液体中的标准ISO 14487:2000 ；当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造用于过滤流体的膜的方法，所述膜包括：‑具有三维结构并且由一体式陶瓷多孔体组成的载体，和‑沉积在所述载体的表面的一部分上的至少一个分离过滤层，其中所述载体的三维结构通过重复以下步骤形成彼此相继结合的叠置的各个片材来产生：a)沉积连续的粉末床，所述粉末床至少部分由旨在形成陶瓷多孔体的粉末组成，所述床沿表面的厚度是不变的，所述表面大于在所述片材的水平处获得的所述多孔体的截面；b)根据各个片材的预定图案局部固结部分的沉积物质以产生各个片材，并且同时使如此形成的各个片材结合至在前的片材，从而使得所期望的三维形状逐步生长。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·莱斯科舍，J·安奎蒂尔，
申请(专利权)人：高技术与膜工业公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR