可变体积过滤器或浓缩器制造技术

悬浮料液中含微细固体的浓缩器，其中包括壳体，内装有微孔纤维束。增压悬浮料液从入口引入并从纤维的外壁上流过，其中清液从纤维的内腔中排出，而料液浓缩后从出口处排出。截留在壳体内的固体的排出方法是，先通入增压流体然后通入气体，气体压力足以保证其通过纤维中较大的孔，以便将壳内的固体经出口排至外面的收集点。纤维由置于分隔开的封头固紧的扎膜装置之内的可变体积膜所包围。改变经入口引入到膜和扎膜装置之间的流体压力就可改变膜的体积。（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及装有多孔空心纤维束的可变体积过滤器或浓缩器。为了方便起见，本专利技术就使用空心纤维从悬浮液中回收微细固体来进行描述。但应当了解，本专利技术并不仅限于此，因为本专利技术亦可容易地应用于交叉流动过滤器以及其它使用多孔空心纤维束的装置。浓缩悬浮液中微细固体的问题与使悬浮液恢复为清液的问题是相互补充的。清液生产者通常将所有可见的痕量固体看做是废物。采用的方法常包括加入絮凝剂和助滤剂，这会污染固体。固体的含量有变低的倾向，这就促使采用一些方法从连续加料的悬浮料液罐中转移走清液，罐中固体含量增加，直到呈现一些有害的影响后，需要将悬浮料液罐中物料排卸到其他一些设备中去。恒定地累积固体会稳定地减慢生产，而采用一些连续排放浓缩固体的设备，则可使生产率提高。相反，微细粉状固体生产者常是食品、开采或制造工业，他们希望得到固体，而液体最好是循环使用。还有，固体在粒度和纯度方面有一定技术要求，常需进一步加工并大都需要得到高固体含量的浓缩物。当然，助滤剂将会污染产品。R.Bertera，H.Steven和M.Metcalfe在1984年6月的The Chemical Engineer第10-14页对在交叉流动微孔过滤方面的这类需要，做了最新的详细讨论。正如上述引文图8所示，如果在恒定浓度交叉流动(横向过滤)模式下，处理含微细无机物填料的料液，用穿过滤膜的清液去反洗，即使是最新的1984年商品恩卡-曼布兰纳有限公司(Enka Membrana A.G.)的过滤器组件、也会迅速堵塞并使清液通量不断下降。不用助滤剂也能经济地克服固体严重堵塞是最迫切的问题。这类堵塞问题早已众所周知，而且工艺上记载了一些用气体代替清液去反洗，以避免清液反流到悬浮料液中去的尝试。因此，日本未审定的专利公开号53(1978)-108882指明“由于本专利技术中不用滤液反向来清洗滤膜，先有技术方法的严重缺点(即滤液实质上返回原始料液)得以克服，对工业明显有利。”气体穿过滤膜反向冲洗，对极微孔的过滤器，象反渗透膜和超滤器是不适用的，因为克服表面张力所需压力，远超过做这种用途的常用的空心纤维膜的强度;可润湿液体可以通过这种膜，但气体不行。穿过这类膜的每个气泡都表明在膜上存在有针孔状缺陷。因此，这项专利技术不适用于反渗透膜或真正的超滤器。这项专利技术与微孔过滤器有关，该过滤器具有比超滤器大一些的孔，其范围为0.001至10微米。通常，较大的孔的分布应能使清液不具有任何可见的浊度。浊度不只涉及到颗粒物的大小，它由熟知的光学定律引出并服从该定律。起初微孔过滤器迅速堵塞，是由于它们处理的颗粒物不是靠布朗运动或扩散而呈悬浮态，而是这些颗粒物以堵筛孔的方式填到与其粒度大小相似的孔中。解决这一问题的一种先有技术，是让亲水的微孔过滤器在交叉流动模式下工作，用清液穿过滤膜来反洗。高的交叉流动速度要求悬浮料液处在与较大的纤维外表面相比为较小的腔内过滤表面一边。这样，反洗压力就必须加以限制，以避免压垮纤维。较小的过滤面积降低了产量，故通常不用这种手段来解决堵塞问题。在日本公开专利53(1978)-108882中披露了另一个先有技术，其中的方法是一种亲水的“聚乙烯醇(PVA)”纤维做成一种具有象一束散开的“腊烛”那种形状的空心纤维束，以使得在用空气进行长时间(一分钟)的内腔反洗时使纤维束扭动。在这份日本说明书中叙述的这类“腊烛”状过滤器更象一端封闭的过滤器，而不太象交叉流动套管型及管型过滤器，这些过滤器在其一端封闭，呈拉长的空心罐形状。我们的共同未决国际专利申请PCT/AU86/00049“悬浮液中固体的浓缩”和PCT/AU86/00080“冷却空心纤维交叉流动过滤器”公开了以最短的时间从悬浮液中浓缩和分离出固体的改进方法。更广义地讲，这两件说明书都涉及悬浮液中固体的浓缩方法，其步骤包括(1)将悬浮液加到壳体或套管的弹性微孔空心纤维的外表面上，使得(a)部分悬浮液通过纤维壁，从纤维腔中成为清液流出，(b)至少一部份固体截留在纤维上或纤维内，或截留在壳体内，而未被截留固体连同残留液体一起从壳体中除去，(Ⅱ)从壳体中排出截留的固体，通过纤维腔施加(a)加压液体，使其通过基本上所有的孔，从而把基本上所有的孔都撑大，以洗出截留固体，接着，(b)压缩气体，使其通过较大的孔来撑大这些孔，以除去这些孔内截留固体，并吹洗纤维的外壁和壳体内部，将任何固体从壳体内除去，转移到外部收集点。但是，上述专利技术可从包围多孔空心过滤纤维束的壳体体积出发来加以改进。在一般的交叉流动操作过程中，需要清除死角和沿纤维的整个长度上通过均匀且快速的悬浮液流，这就需要相当紧密的壳体来实现这一点。可是，壳体直径不应当保持不变。随着过滤以普通浓缩循环模式的进行(其中，清液和浓缩固体均应尽可能快地排出)，原料悬浮液中的固体含量会过分增加。因此，需要将壳体扩大以使沿纤维长度上的压力降保持恒定。而在开始添加每一批新物料之前，又需要让壳体直径收缩。相反，在进行每次渗透液/气体联合排出固体时，又需要将壳体扩大，以促进固体的排出并对纤维之间进行清洗。用弹性或热收缩性衬里材料对壳体加衬，已在法国专利2，267，138号中公开。但是，这种衬里的目的，是促使在多孔空心纤维束外构成紧密的套筒。这只有在原料不变的情况下，才能于壳内消除死角，并保证均匀的液流和压力降。其中没有提及排出固体，甚至也没有提及反洗的措施。到那时为止，对先有技术的综合性述评，也载于同一篇法国专利之中。况且，先有技术未能认识到弹性套筒的价值，所说套筒的弹性可调或者通过拉伸或通过反压使其可调，从而使脉冲的原料流可在纤维之间以及纤维和弹性套筒之间造成受控的摩擦，同时又不会扰乱纤维。这种受控摩擦从另一角度控制了任何滤饼的厚度，从而可减少以前作为单一控制手段而采用的高原料循环量。因此，法国专利2，267，138号未能指出在交叉流动过滤过程中，对操作中直径可变而且常常是每分钟都必须能膨胀，以排出固体的壳体的迫切需要。根据本专利技术，提供了处理悬浮液的设备，其中包括壳体，壳体内的多根弹性微孔空心纤维，将加压悬浮料液送入壳体的装置，从壳体内排出清液的装置，反向通入加压清液然后反向通入加压气体以排出截留于纤维上或纤维内或截留于壳体内的固体的装置，排出浓缩悬浮液的装置，以及壳体内可变体积伸缩膜。优选的作法是，使用压缩气体来反洗整个纤维的全部长度，从而让压力低于纤维壁饱和压力点的气体置换纤维内腔中的任何液体。然后用相对不可压缩的料液密封壳体，当被捕集的气体的压力高于饱和压力点时，气体也不能流过纤维壁。然后解除液体密封，让被捕集的气体既使在离纤维内腔入口端最远处，亦可基本上均匀地从纤维壁逸出，从而使随后对气体入口附近孔的优先清洗量最小。在本专利技术的一个较好方式中，浓缩器还包括用压缩气体置换纤维内腔中液体后，将相对不可压缩的悬浮料液密封在壳体内的装置，因此，气体就可以在压力高于纤维壁的饱和压力点时被捕集于纤维内腔之中;还包括可让气体突然释放并基本上均匀地通过纤维壁的装置。膜的直径可根据预定方案或者为使壳体内的压力降可控制而作相应变化。压力降基本上与原料粘度无关。也可加大直径来促使空心纤维上或其之间积聚起来的固体周期性地排出。本专利技术还提供一种方法，其中包括(a)首先使用压力低于纤维壁饱和压力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理悬浮液的设备，其中包括壳体，壳体内的多根弹性微孔空心纤维，将加压悬浮料液送入壳体的装置，从壳体中排出清液的装置，反向通入加压清液然后反向通入加压气体以排出截留于纤维上或纤维内或截留于壳体内的固体的装置，排出浓缩悬浮液的装置，以及壳体内包围多根纤维的可变体积伸缩膜。

【技术特征摘要】
1.一种处理悬浮液的设备，其中包括壳体，壳体内的多根弹性微孔空心纤维，将加压悬浮料液送入壳体的装置，从壳体中排出清液的装置，反向通入加压清液然后反向通入加压气体以排出截留于纤维上或纤维内或截留于壳体内的固体的装置，排出浓缩悬浮液的装置，以及壳体内包围多根纤维的可变体积伸缩膜。2.根据权利要求1所述的设备，其中还包括置于壳体内的扎膜装置，该装置用设于其外侧和壳体内侧之间的分隔开的环塞固紧，并将膜的两端固定在此扎膜装置的两端上。3.根据权利要求2所述的设备，其中还包括向膜和扎膜装置之间输入流体的装置，以及控制此流体压力的装置。4.根据权利要求3所述的设备，其中的压力控制装置适于根据预定的方案控制流体压力。5.根据权利要求3所述的设备，其中的压力控制装置适于按照料液以及浓缩过的料液的压力变化来控制流体压力。6.根据权利要求1所述的设备，其中还包括在压缩气体置换了纤维内腔中的液体后，将悬浮料液密封于壳体内的装置，从而使气体在压力高于纤维壁饱和压力点时，也能被捕集于纤维内腔之中，以及可让气体突然释放并基本上均匀地通过纤维壁的装置。7.浓缩悬浮液中固体的方法，其步骤包括(ⅰ)将悬浮液送到置于壳体或套管内并被可变形的可变体积膜所包围的弹性微孔空心纤维的外表面上，使得(a)部分悬浮液通过纤维壁，并作为清液从纤维内腔中排出，(b)至少一部分固体截留于纤维上或纤维内或截留于壳体内，而未被截留的固体连同残留液体从壳体中排出;(ⅱ)从壳体中排出截留的固体，其方法是通过纤维内腔施加(a)增压液体，使其通过几乎所有的孔，从而使几乎所有的孔都扩张，以洗出...

【专利技术属性】
技术研发人员：道格拉斯莱昂斯福特，克林顿弗吉尔科普，
申请(专利权)人：梅姆特克有限公司，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]