一种垂直流过滤元件及其制备方法技术

本申请涉及过滤装置技术领域，具体涉及一种垂直流过滤元件及其制备方法，该垂直流过滤元件包括进液导流筛网、滤液导流筛网和过滤层，其中过滤层的进液面与进液导流筛网之间具有第一粘结层，第一粘结层为热固性胶，其在室温下粘度不低于10000cps，在45℃～150℃范围内，至少存在一个温度点使得第一粘结层的粘性不高于1000cps。该方案可以提高进液导流筛网和过滤层之间的粘结性能，使膜包在制备、加工、使用、储存的过程中可以更好地保持膜的完整性和过滤性能。和过滤性能。和过滤性能。

【技术实现步骤摘要】
一种垂直流过滤元件及其制备方法


[0001]本申请涉及过滤装置
，具体涉及一种垂直流过滤元件及其制备方法。

技术介绍

[0002]在生物医药领域中，需要通过过滤器件对产物进行分离，以截取特定分子量的化合物。膜分离的方法涉及径向流过滤法和垂直流过滤法两种，其中垂直流过滤法是指液体流动方向和过滤方向垂直的过滤方法，其通过液体流动在过滤介质表面产生的剪切力，使得液体在延流道流动的同时透过过滤介质，同时流动的液体也可以进一步带动被过滤介质阻拦的大分子物质继续向前流动，进而分离得到过滤掉大分子物质的滤液和包含大分子物质的浓缩液。
[0003]膜包是一种常用于垂直流过滤的过滤元件，其常规结构包括依次堆叠的滤液单元和进液单元，以及用于固定上述结构的壳体。其中滤液单元包括过滤层
‑
流道
‑
过滤层的结构，进液单元为具有流道的筛网。当需要过滤的液体在筛网中流动时，剪切力会促使液体通过过滤层，进而将大分子物质保留在筛网中，实现分离和浓缩的效果。
[0004]过滤层在上述分离过程中起到最关键的作用，在多种过滤层材料中，纤维素材料由于具有良好的亲水性，因此在诸多场景中具有广泛的运用。现有技术中心，使用纤维素膜的膜包，常采用硅胶包覆的方式，通过硅胶将纤维素膜和筛网粘结在一起。但是在实际使用过程中，硅胶对纤维素膜的粘性较差，在对过滤组件进行加工的过程中容易出现加工瑕疵，进而影响过滤组件的质量和成品率。

技术实现思路

[0005]为了提高膜包加工的良品率，使膜包在制备、加工、使用、储存的过程中可以更好地保持膜的完整性和过滤性能，本申请提供一种垂直流过滤元件及其加工方法。
[0006]该垂直流过滤元件具有至少一个进液端和至少一个出液端，其具体包括如下组件：
[0007]进液导流筛网，所述进液导流筛网具有至少一个第一进液孔和至少一个第一滤液孔；
[0008]滤液导流筛网，所述滤液导流筛网上具有至少一个第二进液孔和至少一个第二滤液孔；
[0009]所述过滤层具有进液面和出液面；
[0010]进液导流筛网和滤液导流筛网交替堆叠设置，且在相邻的进液导流筛网和滤液导流筛网之间均具有过滤层；所述过滤层的进液面朝向与之相邻的进液导流筛网，所述过滤层的出液面朝向与之相邻的滤液导流筛网，相邻两张过滤层的进液面之间形成进液流道，相邻两张过滤层的出液面之间形成滤液流道；
[0011]所述过滤层与进液导流筛网之间具有第一粘结层，用于密封隔离第一滤液孔和滤液流道，所述过滤层进液面具有不低于200nm的SEM平均孔径，具体地，可以具有200nm、
300nm、400nm、500nm、600nm、800nm、10000nm、1200nm、1500nm、2000nm的平均孔径；所述第一粘结层为热固性胶，其具有热固温度不高于150℃；所述第一粘结层在室温下的粘性不低于10000cps，且第一粘结层在加热至45℃～150℃范围内，至少存在一个温度点使得第一粘结层的粘性不高于1000cps。
[0012]热固性胶指在加热情况下可以发生内部物理或化学反应，进而发生不可逆的固化现象的高分子树脂体系，可任选为环氧树脂、聚氨酯、酚醛树脂、脲醛树脂、酚醛树脂、呋喃树脂或其他具有加热固化性质的树脂，热固温度指热固性胶可以发生固化反应的最低温度，在该温度下，大部分热固性树脂均可以在固化剂的作用下发生交联反应形成固化体系，进而失去流动性。
[0013]热固性胶材质的第一粘结层具有随温度升高而升高的流动性，其在施胶的过程中可以先附着于进液导流筛网的表面，由于筛网的孔隙较大，因此第一粘结层在低温下即可渗透到筛网中。在本申请中，限定了第一粘结层在室温下的粘度不小于10000cps，在该粘度范围下，第一粘结层可以在进液导流筛网中铺展地较为均匀，可以实现较好的密封效果和粘结效果。若采用过低粘度的第一粘结层，则第一粘结层无法在进液导流筛网上定型，导致制备得到的过滤元件具有较差的完整性。在将进液导流筛网和过滤层复合后，再对第一粘结层进行加热，第一粘结层粘度下降后，可以通过过滤层表面的孔隙渗入到过滤层中。
[0014]在本申请中，由于过滤层本身具有两面不同的孔隙大小，一般情况下，由于液体的流向是从进液导流筛网流向滤液导流筛网，因此通常过滤层进液面一侧相较于出液面一侧具有更大的孔隙，如此设置可以提高过滤的效果，减少滤渣的堆积，增加膜包的载量。出于上述考量，粘结层需要设置于进液导流筛网和过滤层之间，以便于热固性胶渗入到过滤层中，至少渗透到过滤层的表面，进而实现固定和密封。
[0015]在上述过程中，加热温度不宜高于150℃，过高的温度会导致滤膜的通透率下降，进而影响过滤的效果。一般情况下，低于1000cps的第一粘结层可以在额外的负压作用下顺利渗入到过滤层的进液面得孔隙中，在固化后可以将过滤层和进液导流筛网粘结在一起，一方面通过进液导流筛网的支撑效果提高了过滤层本身的机械强度，使得其在制备过程中不宜损坏，另一方面也减少了工艺流程中物料的便宜、破损现象。
[0016]优选的，所述第一粘结层在60～120℃范围内至少存在一个温度点使第一粘结层的粘度在100～1000cps。
[0017]在热固性胶加热并渗透到过滤层孔隙中的过程中，热固性胶一方面会在垂直于过滤层所在平面的方向上从过滤层的进液面向出液面渗透，另一方面也会延过滤层所在的平面向四周扩散，实际生产过程中，通过在过滤层出液面施加负压，可以强化热固性胶向过滤层渗入渗透的趋势。在上述技术方案中选用100～1000cps范围的粘度，同时限定温度在60～120℃，选取该施工温度范围对过滤层本身的性质影响较小，且在该粘度范围内的热固性胶具有恰当的流动性，其不会因流动性过强而在过滤层上覆盖过多的面积。
[0018]对于具有不同性质的过滤层，所适用的最佳的热固性胶的性质也不同。因此在上述方案的基础上，所述一粘结层在60～120℃范围内至少存在一个温度，其粘度和过滤层进液面孔洞面积率满足如下关系：y＝k1/ln(2
‑
x)，其中y为第一粘结层在热固温度下的粘度，x为过滤层朝向进液导流筛网一侧的孔洞面积率，k1为常数，其范围为75～300cps。
[0019]在更优选的情况下，k1优选范围为100～250cps，且第一粘结层选用的热固性胶为
环氧树脂时，膜包具有更好的完整性。
[0020]优选的，所述过滤层在朝向进液导流筛网的一侧具有范围在30～60％的孔洞面积率。
[0021]热固性胶在加热后，在其固化之前随温度升高，流动性会增强，粘度会减弱，在过滤层中，过滤层的表面孔洞面积率越大，就更容易渗入到过滤层中，过滤层的孔洞面积率与热固性胶的最小粘度为正相关的关系。
[0022]申请人在经过多次实验后，发现采用上述公式，可以较好地拟合实验结果的参数，对于孔洞面积率越大的过滤层，其可容纳的第一粘结层的粘度范围越大，通过上述设计的公式可以利用过滤层的孔洞面积率计算得到最适合于体系的热固性胶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种垂直流过滤元件，具体包括如下组件：进液导流筛网，所述进液导流筛网具有至少一个第一进液孔和至少一个第一滤液孔；滤液导流筛网，所述滤液导流筛网上具有至少一个第二进液孔和至少一个第二滤液孔；设置于进液导流筛网和滤液导流筛网之间的过滤层，所述过滤层具有进液面和出液面；进液导流筛网和滤液导流筛网交替堆叠设置，且在相邻的进液导流筛网和滤液导流筛网之间均具有过滤层；所述过滤层的进液面朝向与之相邻的进液导流筛网，所述过滤层的出液面朝向与之相邻的滤液导流筛网，相邻过滤层的进液面之间形成进液流道，相邻过滤层的出液面之间形成滤液流道；其特征在于，所述过滤层与进液导流筛网之间具有第一粘结层，用于密封隔离第一滤液孔和滤液流道，所述过滤层进液面具有不低于200nm的SEM平均孔径；所述第一粘结层为热固性胶，其具有热固温度不高于150℃；所述第一粘结层在室温下的粘性不低于10000cps，且第一粘结层在加热至45℃～150℃范围内，至少存在一个温度点使得第一粘结层的粘性不高于1000cps。2.根据权利要求1所述的一种垂直流过滤元件，其特征在于，所述第一粘结层在60～120℃范围内至少存在一个温度点使第一粘结层的粘度在100～1000cps。3.根据权利要求2所述的一种垂直流过滤元件，其特征在于，所述一粘结层在60～120℃范围内至少存在一个温度，其粘度和过滤层进液面孔洞面积率满足如下关系：y＝k1/ln(2
‑
x)，其中y为第一粘结层在热固温度下的粘度，x为过滤层朝向进液导流筛网一侧的孔洞面积率，k1为常数，其范围为75～300cps。4.根据权利要求3所述的一种垂直流过滤元件，其特征在于，所述过滤层在朝向进液导流筛网的一侧具有范围在30～60％的孔洞面积率。5.根据权利要求3所述的一种垂直流过滤元件，其特征在于，所述过滤层的进液面一侧具有范围在50～80mN/m的表面张力。6.根据权利要求3所述的一种垂直流过滤元件，其特征在于，所述过滤层的出液面具有0.1～0.5μm的粗糙度。7.根据权利要求1所述的一种垂直流过滤元件，其特征在于，所述进液导流筛网的...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾建东，杨凯，
申请(专利权)人：杭州科百特过滤器材有限公司，
类型：发明
国别省市：