制备过滤元件的方法及相应过滤元件技术

本发明专利技术涉及制备过滤元件的方法及相应的过滤元件。所述方法包括：提供芯管；和将膜卷绕到所述芯管上，所述膜包括多孔基材以及形成在多孔基材上的过滤层。本发明专利技术也涉及相应的过滤元件。本发明专利技术所涉及的过滤元件在相同容积下可以容纳更多的膜，可以获得高通量和高截盐率。

Method for producing filter element and corresponding filter element

The present invention relates to a method for producing a filter element and to a corresponding filter element. The method includes providing a core tube; and winding the film onto the core tube comprising a porous substrate and a filter layer formed on the porous substrate. The invention also relates to a corresponding filter element. The filter elements of the present invention can accommodate more membranes at the same volume, and can obtain high throughput and high salt removal rates.

【技术实现步骤摘要】
制备过滤元件的方法及相应过滤元件
本专利技术涉及制备过滤元件的方法及相应过滤元件。技术背景通常，过滤元件中过滤组件包括多孔基材和过滤片。其中，过滤片通过将形成过滤层的溶液施涂到背衬材料(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))上制得，包括背衬层和过滤层。该背衬材料的平均孔隙度通常小于50微米。但是，该过滤组件的厚度较大，在相同过滤元件容积下过滤活性区域较少。另外，现有的过滤元件很多时候也无法在高截盐率和高通量之间取得良好的平衡。美国专利申请公开第US20040222158A1号公开了用于水的软化的带有内部分级的螺旋缠绕式组件的纳米过滤系统。所述组件由分别具有高截盐率但低通量和高通量但低截盐率的膜片混合，用以提供介于所用两种膜片之间的截盐率和通量性能。现有技术中已有的过滤元件并不能完全满足目前的应用需求。例如，对于某些应用来说，本领域技术人员仍希望降低过滤元件的厚度，简化过滤元件结构，及/或提供高通量和高截盐率。因此，需要提供一种新的方法来制备过滤元件及相应的过滤元件。
技术实现思路
一方面，本专利技术一些实施方式涉及一种制备过滤元件的方法，所述方法包括：提供芯管；和，将膜卷绕到所述芯管上，所述膜包括多孔基材以及形成在多孔基材上的过滤层，所述多孔基材的平均孔隙度为50-1000微米。另一方面，本专利技术一些实施方式提供一种过滤元件，包括：芯管；卷绕在该芯管上的膜，其中，所述膜包括多孔基材以及形成在多孔基材上的过滤层，所述多孔基材的平均孔隙度为50-1000微米；进水隔片，该进水隔片卷绕在芯管上；可选的，引导多孔基材，该引导多孔基材卷绕在所述芯管上；和可选的，过滤片，所述过滤片包括背衬层和过滤层。通过下面的详细描述、附图以及权利要求，本专利技术的其他特征和方面将更加清楚。附图说明通过结合附图对于本专利技术的示例性实施例进行描述，可以更好地理解本专利技术，在附图中：图1显示了本专利技术一些实施例中包含导水流道的多孔基材侧面的电子扫描显微(SEM)图；图2显示了图1所示多孔基材的包含多孔结构的另一侧面的SEM图。图3是本专利技术一些实施例中制备膜的方法的示意图；图4是本专利技术另一些实施方式中制备膜的方法的示意图；图5是本专利技术再一些实施方式中制备膜的方法的示意图；图6是本专利技术一些实施例中制备过滤元件的方法的示意图；和图7是本专利技术另一些实施例中制备过滤元件的方法的示意图。具体实施方式以下将描述本专利技术的具体实施方式。除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属
内具有一般技能的人士所理解的通常意义。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“结合”、“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，也不限于是直接的还是间接的连接。在文中，术语“芯管”是指用于过滤元件的管材，其通常中空，其管壁上具有孔，供过滤液流通。在本文中，术语“多孔基材”是指具有多孔结构的基材。在一些实施例中，所述多孔基材包括导水基材。在文中，术语“导水基材”是指一种具有多孔结构的聚合物基材。所述聚合物包括，但不限于，对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚四氟乙烯、聚烯烃、聚酯或它们任意的组合。在一些实施例中，所述多孔基材1具有不对称结构，其中，该结构的一侧2包括许多导水流道3(见图1)，另一侧4包括多孔结构5(见图2)。在一些实施例中，多孔基材的厚度为200-500微米，250-400微米或者300-350微米。在一些实施例中，所述多孔基材的平均孔隙度为50-1000微米、100-1000微米、150-800微米、150-400微米、150-300微米或者350-1000微米。平均孔隙度可以按照以下方式测量：当所述多孔基材为纤维多孔基材时，按GB/T2679.14-1996进行测量；当所述多孔基材为非纤维多孔基材时，使用光学或电子显微镜直接测量法进行测量。纤维多孔基材的示例包括，但不限于，无纺布。非纤维多孔基材的示例包括，但不限于，编织物。在文中，术语“进水隔片”是指一种具有多孔结构的聚合物基材。所述聚合物包括，但不限于，对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚四氟乙烯、聚烯烃、聚酯或它们任意的组合。在一些实施例中，进水隔片可以和多孔基材具有相同的构造和材质，可以相互替换的使用。在一些实施例中，进水隔片的厚度为200-500微米，250-400微米或者300-350微米。在一些实施例中，所述进水隔片的平均孔隙度为50-1000微米、100-1000微米、150-800微米、150-400微米、150-300微米或者350-1000微米。一些实施例中，进水隔片与多孔基材构造不同。一些实施例中，进水隔片相反两面的构造相同，都具有相同的多孔结构。在一些实施例中，所述膜包括多孔基材以及在多孔基材的一个表面部分上形成的过滤层(即，单面膜)。所述膜的厚度可为100-1000微米、280-800微米、或者300-350微米。在一些实施例中，所述膜包括多孔基材以及在多孔基材的两个表面部分上形成的过滤层(即，双面膜)。所述膜的厚度可为100-1000微米、280-800微米、或者300-450微米。本专利技术一些实施方式所涉及的膜可集中导水功能和过滤功能。相比已知的膜(如过滤片)，所述膜可降低过滤元件的厚度，并可具有良好的通量和截盐率的平衡。在文中，术语“过滤层”一般是指可利用微滤(MF)、超滤(UF)、纳米过滤(NF)、反渗透(RO)、正向渗透(FO)和气体分离等原理进行过滤的层。一些实施方式中，所述过滤层包括，但不限于，微滤过滤层、超滤过滤层、纳米过滤层、反渗透过滤层、正向渗透过滤层和他们的任意组合。在一些实施例中，所述过滤层使用溶液固化的方式形成。在一些实施例中，所述膜通过图3所示的方式制得。首先，提供具有许多孔隙的多孔基材。将该多孔基材放置在操作台上，且将多孔基材中具有导水流道的一面朝向该操作台。使用预填充溶液31来填充多孔基材。在本文中，术语“预填充溶液”是指用于填充多孔基材中孔隙、便于后续施涂过滤层的一种填充性溶液。在一些实施例中，所述预填充溶液包括水、有机溶剂或它们的组合。在一些实施例中，所述有机溶剂包括醇、甘油、乙二醇、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯啉(NMP)、二甲基亚砜(DMSO)、二甲基乙酰胺(DMAc)或者它们的组合。在一些实施例中，所述醇包括甲醇、乙醇、异丙醇或它们的组合。在填充预填充溶液之后，将多孔基材上部多余的预填充溶液去除，由此，所述预填充溶液占据所述多孔基材的下部区域(见图3中的标记32)，形成在包含导水流道的一面负载有预填充溶液的多孔基材。然后，将形成过滤层的溶液浇铸到具有预填充溶液的多孔基材上，快速固化，在多孔基材上形成过滤层33。过滤层直接形成在多孔基材上，由此形成膜。在一些实施例中，所述形成过滤层的溶液包含，但不限于，聚砜(PSU)、聚丙烯、聚偏氟乙烯(PVF)、聚醚砜(PES)、聚丙烯腈(PAN)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯醇(PVA)、乙酸纤维素(CA)、聚酰亚胺(PI)、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备过滤元件的方法，所述方法包括：提供芯管；和，将膜卷绕到所述芯管上，所述膜包括多孔基材以及形成在多孔基材上的过滤层，所述多孔基材的平均孔隙度为50‑1000微米。

【技术特征摘要】
1.一种制备过滤元件的方法，所述方法包括：提供芯管；和，将膜卷绕到所述芯管上，所述膜包括多孔基材以及形成在多孔基材上的过滤层，所述多孔基材的平均孔隙度为50-1000微米。2.如权利要求1所述的方法，包括：将所述膜折叠；将进水隔片插入折叠的膜中，形成膜袋；和将所述膜袋卷绕到所述芯管上。3.如权利要求2所述的方法，包括：提供过滤片，所述过滤片包括背衬层和过滤层，并将过滤片折叠；将进水隔片插入折叠的过滤片中，形成过滤片袋；和将过滤片袋卷绕在芯管上。4.如权利要求3所述的方法，其中，所述过滤片袋和膜袋交替卷绕在芯管上。5.如权利要求1所述的方法，包括：提供过滤片，所述过滤片包括背衬层和过滤层；提供进水隔片；和将膜、过滤片和进水隔片依次堆叠后卷绕到所述芯管上。6.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨凌露，黄杰，彭云，陈林，吕苏，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US