一种多孔载体、滤膜及多孔载体的制造方法技术

一种多孔载体（１），用于待处理流体的切向过滤，该多孔载体具有：至少一个朝向该待处理流体的表面（３），该待处理流体沿指定流动方向流动；以及用于流动穿过该多孔载体的所谓滤液部分的提取表面（１↓［１］），该载体是通过使初始载体改性而形成的，该载体的特征在于，其渗透性与该初始载体相比降低，且当沿该待处理流体的流动方向平行于所述朝向该待处理流体的载体表面（３）移动时，该载体的渗透性是一致的。

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.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及采用了通常称为滤膜的分离元件的切向分离
这些滤膜通常由无机材料制成并包含多孔载体和至少一个分离层，其性质和形貌设计成对待处理流体介质中所包含的分子或颗粒进行分离。滤膜分离将包含分子与/或颗粒的液体分离成两个部分滤液部分，其包含穿过该滤膜并由此穿过该载体和所述分离层的分子或颗粒；以及滞留部分，其包含被滤膜保留的分子或颗粒。更精确地，本专利技术的主题涉及制作多孔介质以及结合这种介质的滤膜。滤膜为这样的有形结构，即在物质输运的驱动力作用下，允许在其所分隔的流体体积之间选择性地阻断或通过。所实现的所述分离取决于该输运所采用的驱动力。如果该输运的驱动力为电场，则该分离被称为电渗析；如果该驱动力为压力，则该分离被称为微过滤、超过滤、纳米过滤或反渗透；如果该驱动力为化学势差，则该分离被称为渗析。本专利技术的主题可以尤其有利地应用于纳米过滤、超过滤、微过滤、过滤或反渗透的领域。该分离滤膜具有两个主要用途-提取，对应于待回收的分子或颗粒穿过该滤膜的情形；以及-浓缩，对应于待回收的分子或颗粒被该滤膜保留的情形。
技术介绍
常规地，滤膜被定义为诸如陶瓷之类的无机材料的多孔载体与一个或多个无机材料分离层的结合。该载体具有一个朝向该待处理流体并因此用于滤液进入的表面和一个用于提取的表面。该一个或多个分离层置于所述朝向该待处理液体的表面上，并通过烧结工艺与该载体结合在一起。这些类型的滤膜称为复合滤膜。这些滤膜可以采用不同的几何形状，特别是扁平型或管型。这些层的作用是执行分子或颗粒种类的分离，而该载体的作用是借助其机械强度而形成非常薄的多个层。考虑到滤膜的特征在于与流体方向交叉且彻底贯穿其厚度延伸的孔，这些孔通常具有非对称的形貌(属于“埃菲尔铁塔”类型)，孔的最窄部分与待处理流体接触。这种形貌使得在每个孔的活性部分具有最小的孔径，由此形成最大的渗透性。对于陶瓷滤膜的情形，通过将递减晶粒尺寸的多孔介质堆叠在该多孔载体上，可以获得这种形貌。当作用力为压力时，该分离仅仅是物理分离。这些分子或颗粒并未变化，仍保持它们的初始状态。受滤膜阻挡的分子或颗粒沉积在滤膜表面上，并引起可能是非常严重的堵塞。为了减少后一种情形，存在下述两种技术一切向清除阻塞，其中待处理的液体切向地流到滤膜的表面。这种流动引起摩擦，该摩擦增大了输运系数，一逆向过滤，包括沿逆向穿过滤膜而返回一部分被过滤的液体。目前，工业滤膜型设备仅使用切向清除堵塞或者将其与逆向过滤组合。然而，无论采取何种清除堵塞的技术，渗透性随时间变化的曲线图总是具有图1所示曲线图的形状。可以看到，在滤膜工作的最初时段内渗透性会突然降低。这种降低会趋于稳定并最后基本上持平。工作720分钟后的渗透性数值与工作4分钟后的渗透性数值之间的比值为20。即使由该系统得到的渗透性数值足够高，从而在经济上是可以接受的，但是这种降低的大小表明当前的清除堵塞系统并不让人满意。解释渗透性随时间的这种降低的原因为堵塞的本质。实际上，呈现有两种类型的阻塞，即表面阻塞和深度堵塞。表面堵塞受待处理流体的切向流动的限制，因为深度堵塞导致在流动表面上摩擦待处理流体，由此消除了位于表面上的任何沉淀。原理上，逆向过滤应该能够移动被物理固定到滤膜内部的颗粒，因此能够限制任何深度的堵塞。然而，构成该滤膜的元件的具体形貌会形成孔的互连网络，这降低了上述可能性。因此这两种清除堵塞的方法都无法让人完全满意。这种有限效果的原因在于滤膜工作的最初时段。实际上，在上述示例中，滤膜的渗透性从对水的渗透性数值降低到对产物的渗透性的数值。这两个数值之间的比约为20。颗粒或分子以与流量和过滤表面的比值相等的速度到达滤膜表面。在工作的最初时段内，该速度最大，颗粒或分子的运动程度也是最大的。当与壁发生撞击时，颗粒或分子将渗入滤膜内部与其运动程度成正比的深度。现在，渗入滤膜的颗粒或分子对于切向清除堵塞而言是无法达到的。颗粒或分子渗入越深，越难以清除。因此需要避免颗粒或分子这样渗入到滤膜内。
技术实现思路
在本说明书上下文中，本专利技术提出了一种方案，该方案能够避免这种渗入，并在载体与分离层相结合以形成滤膜时使载体的渗透性以及滤膜的渗透性受到限制。因此，本专利技术包含作为其主题的多孔载体以用于待处理流体的切向过滤，该多孔载体具有至少一个朝向沿指定流动方向流动的待处理流体的表面，以及用于流动穿过该多孔载体的所谓滤液部分的输出表面。该载体是通过初始载体的改性、尤其是通过初始载体的部分堵塞而获得，与初始载体相比，该载体的渗透性降低，且当沿该待处理流体的流动方向平行于所述朝向该待处理流体的载体表面移动时，该载体的渗透性是一致的。该载体的渗透性与初始载体相比，优选降低了1.5倍至10倍。根据本专利技术的另一个方案，在从所述朝向该待处理流体的载体表面起测量的特定固定深度的范围内，当越过所述朝向该待处理流体的载体表面朝该载体的内部移动时，从所述朝向该待处理流体的表面到滤液的所述提取表面，该载体的平均横向孔隙率递增；对于这个部分而言，当沿该待处理流体的流动方向、平行于所述朝向该待处理流体的载体表面、朝该载体的内部移动时，该载体的平均纵向孔隙率是一致的。本专利技术还包括作为其主题的用于切向过滤待处理流体的滤膜，将诸如上述的多孔载体与至少一个用于该待处理流体的分离层相结合，采用孔隙率小于或等于载体的孔隙率的所述分离层来覆盖所述朝向该待处理流体的载体表面。根据本专利技术的又一个方案，本专利技术涉及一种用于切向过滤待处理流体的多孔载体的制造工艺，该多孔载体包含至少一个朝向沿特定流动方向流动的待处理流体的表面；以及用于流动穿过该多孔载体的所谓滤液部分的输出表面。该制造工艺包括多孔的初始载体的改性步骤，即，越过所述朝向该待处理流体的载体表面，从所述朝向该待处理流体的表面到用于滤液的所述提取表面，将平均直径小于初始载体的孔隙平均直径dp的无机颗粒，从所述朝向该待处理流体的载体表面渗入基本上固定的深度；对于这部分而言，当沿该待处理流体的流动方向、平行于所述朝向该待处理流体的载体表面、朝该载体的内部移动时，该载体的平均纵向孔隙率是一致的。附图说明通过参考附图进行的下述描述，可以理解本专利技术的各种其他特性。图1示出了先前设计的滤膜渗透性随时间的变化。图2示出了根据本专利技术的载体的纵向剖面。图3示出了根据本专利技术的滤膜的断面，该滤膜包含根据图2的载体。图4将根据本专利技术的滤膜渗透性随时间的变化与先前设计的滤膜的情形进行比较。具体实施例方式根据本专利技术的多孔载体由无机材料构成，该无机材料的输运阻力适用于待实现的分离。多孔载体1由诸如金属氧化物、炭或金属之类的无机材料形成。在图2所示的实施例中，多孔载体1为沿纵向中轴线A延伸的管状，也可以采用沿中心平面伸展的扁平形状。多孔载体1具有多边形的直边断面或者如图2所示示例一样具有圆形断面。多孔载体1具有至少一个朝向该待处理流体的表面3，该表面3对应于当仅使用该载体时待处理流体所流过的表面。载体1通常与分离层5相结合以形成滤膜4，在这种情况下，待处理流体并不直接在所述朝向该待处理流体的载体表面3上流动，而是在分离层5上流动。对于这种在切向模式下工作的滤膜而言，所述朝向该待处理流体的载体表面3随后被该分离层5所覆盖，该分离层5旨在与沿特定方向和载体上游端与下游端之间的流动方向流动的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多孔载体（１），用于待处理流体的切向过滤，该多孔载体具有：至少一个朝向该待处理流体的表面（３），该待处理流体沿指定流动方向流动；以及用于流动穿过该多孔载体的所谓滤液部分的提取表面（１↓［１］），该载体通过部分堵塞初始载体而获得，其特征在于，该载体与该初始载体相比具有降低的渗透性，且当沿该待处理流体的流动方向平行于所述朝向该待处理流体的载体表面（３）移动时，该载体的渗透性是一致的。

【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，
申请(专利权)人：高技术与膜工业公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]