用于生产膜的方法和这样的膜技术

本发明专利技术涉及一种用于生产膜的方法和这样的膜。所述方法包括以下步骤：为容器提供电解质；将一种结构置于所述容器中；以及为至少两个电极提供电位差，以在所述结构上实现等离子体电解氧化。优选地，所述结构包括金属结构，其中所述金属结构选自钛、铝、镁、锆、锌和铌、和/或合金的组。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于生产膜(隔膜，薄膜，membrane)的方法。例如，这样的膜可以被用在电-膜工艺(电-膜法，电-隔膜法)中。这些工艺包括电渗析、反向电渗析等。所述膜也可以用于过滤工艺，如用于葡萄酒、啤酒、牛奶、水或其他流体，以及气体分离工艺(过程)。
技术介绍
用于生产膜的已知方法包括烧结操作，其中逐步地，膜材料的部分被整合到膜中。 该方法需要相当长的时间段，而且比较昂贵。在用于生产膜的可替换的已知方法中，利用陶瓷材料。这些材料昂贵并且对冲击敏感。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于生产膜的改进的方法。该目的利用根据本专利技术的用于生产膜的方法来实现，所述方法包括以下步骤-为容器提供电解质(电解液，electrolyte)；-将一种结构置于所述容器中；以及-为至少两个电极提供电位差，以在所述结构上实现等离子体电解氧化。通过为电极提供电位差，实现所述结构的电化学处理，其将用根据本专利技术的方法处理。实际上，一种类型的等离子体电解氧化在所述结构上进行。所述电解质为导电流体，优选为液相，或者可替换地为气相。所述结构包括至少一层用等离子体电解氧化处理的材料，以获得能够充当膜的多孔产品。可选地，所述结构还包括另外的支持层(支撑层， support layer)0优选地，所述结构为金属结构，其优选为多孔的。通过施加电位差，由此实现具有电介质的容器中的等离子体电解氧化过程(工艺)，局部地，超过结构上的氧化膜的击穿电位，并且放电发生。这样的放电导致一种类型的局部等离子体反应器，导致生长的氧化物。 这构建对于所述膜的期望的结构。通过为电极提供不同电压或电流来实现电位差。等离子体电解氧化操作在金属中产生了非常细的孔，由此形成具有比所述结构的电导率低的氧化层(氧化物层，OXide layer)，并且优选由金属材料形成。所述金属氧化层包含小孔，其可以用于分离工艺(过程)，诸如用于电-膜工艺，并且还用于过滤和气体分离工艺(过程)。根据本专利技术，可以在容器中提供单独的电极。可替换地，根据本专利技术，也可以使用所述结构和/或容器作为电极之一。这导致高效的工艺(过程)，因为不需要单独的电极。 此外，根据本专利技术，提供作为容器的结构(在所述结构内具有电极)可以是可能的，当然这取决于所述膜的期望的形状。根据本专利技术的方法提供了可以被有效制备的膜。惊人地，孔径大小(pore sizes)可以被更有效地控制。结果，从根据本专利技术的方法获得的膜的特征可以被更精确地实现。这使得膜的生产能够基于膜的期望特征的说明，如孔径大小。惊人地，用根据本专利技术的方法生产的膜是更稳定且坚固的，因为与从常规生产方法获得的膜相比，膜颗粒之间的粘合(结合，粘结)明显更强。作为这样的更强的粘合的结果之一，在膜按照根据本专利技术的方法生产的情况下，所得的膜较不可能开裂(破裂)。根据本专利技术的方法的另外的优点在于它能够使膜材料以组合方式(模块方式， modular way)生产。例如，当处理陶瓷材料膜时这是不可能的，因为这些必须被放入期望的构造中，由此冒损害膜的风险。事实上，根据本专利技术的方法的重要相关效果或优点是在用于生产这样的膜的方法中，膜的复杂的三维形状可以被处理。例如，除了板形膜，管形膜也可以较有效地生产。根据本专利技术，可以自由选择待被处理以形成膜的结构的厚度。在目前优选的实施方式中，由于实际原因，通常使用约Imm的厚度。例如，利用KOH、K2SO4, NA3PO4. 12H20、Na2SiO3 和 / 或 KA1& 来制备所述电解质。优选地，所述金属结构的金属或合金选自能够形成非传导性(非导电性)氧化物的材料的组，如钛、铝、镁、锆、锌和铌，或合金。实验已表明这种特定的材料组导致具有期望的特征的膜，并且可以以有效的方式生产。发生在等离子体电解氧化工艺中的放电(部分地)将无定形氧化铝转变为非常更硬的晶形如刚玉(a-Al2O3)。在本专利技术的优选的实施方式中，容器填满有电解质，所述电解质包括稀释的碱性流体或溶液，优选为液相，或可替换地为固相。这样的溶液的实例为KOH和Na2SiCV用于生产特定膜的电解质的类型可以尤其是基于膜的期望的特征决定。在根据本专利技术的优选的实施方式中，所述结构被置于至少两个电极之间。通过放置在电极之间，等离子体影响整个结构，并且不限于仅表面区域。与表面处理相比，渗透的深度由此高得多。虽然将所述结构置于至少两个电极之间是优选的实施方式，但是作为本专利技术的可替换实施方式，使用所述金属结构作为电极之一将是可能的。此外，可替换地或与其结合，根据本专利技术，使用所述容器作为电极之一将是可能的。实际上， 根据本专利技术，使用所述结构和所述容器两者作为电极使得不需要使用单独的电极将是可能的。在根据本专利技术的优选的实施方式中，所述结构选自包括支持层，以及金属和/或合金层的复合结构。通过提供包括至少两个不同的层的复合结构，实现了膜的有效生产过程(工艺)。 优选地，所述支持结构为能够实现膜的有效杀菌的金属材料。可选地，生产膜的方法包括去除支持层(优选部分地)的步骤。所述支持层(优选部分)的这样的去除可以在金属的蚀刻操作和/或电化学溶解中实现。例如，钛层被设置在支持层上，支持层通过蚀刻被部分去除以获得膜并仍实现对产品的有效支持(支撑)。在根据本专利技术的另外优选的实施方式中，所述结构选自现有的膜。通过提供现有膜作为一种结构，优选金属结构，实现了这样的现有膜的一种类型的后处理。采用这种方法，现有膜可以被更新，由此延长其使用寿命。此外，现有膜的孔径大小可以被有效地控制，由此改进膜的质量，并由此改进其中应用了膜的工艺。优选地，在现有膜上进行等离子体氧化操作前，该膜的孔被关闭。这可以例如通过相对快地加热材料，由此仅融化顶层，以及研磨所述材料来实现。在根据本专利技术的另外的优选的实施方式中，提供电位差包括施加超过100伏，优选超过200伏的电压。在所述至少两个电极之间施加超过100伏，优选超过200伏的电位导致局部放电和局部等离子体反应器，其中一种类型的等离子体电解氧化过程发生。这形成了膜。提供电位差优选包括施加持续(连续)和/或脉冲直流(电)和/或持续(连续)和/或脉冲交流(电)。这包括直流和/或交流的每个组合。它也可以包括负脉冲或双极性脉冲(bipolar pulses)。并且提供给电极的这些信号的组合是可能的。对特定类型的信号的选择可以取决于由根据本专利技术的方法产生的膜的期望的特性。为了进一步改进用根据本专利技术的方法获得的膜的特性，也可以选择或操纵其他工艺参数，如选择特定类型或几种类型的材料和/或电极的构造和/或电解质组成。本专利技术还涉及包括结构和利用如上述方法在所述结构上提供的多孔层的膜。这样的膜提供了与涉及所述方法的那些相同的效果和优点。优选地，所述多孔层包括在0-2微米，优选I-IOOnm范围内的孔。具有这样的孔径大小的膜的使用改进了例如其中应用了所述膜的分离工艺(过程)。优选地，大多数孔，更优选至少75%，甚至更优选至少90%，在上述规定的范围内。采用具有受控制的孔径大小的膜，甚至可以进一步改进分离工艺(过程)。附图说明本专利技术的另外的优点、特征和细节将基于其优选的实施方式阐明，其中参考了附图，其中-图1示出了根据本专利技术的膜；-图2示出了用于生产这样的膜的装置；-图3A和图:3B分别示出了现有方法和根本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：汉斯·汉德瑞克·沃尔特斯，哈姆·范达尔夫森，西布兰杜斯·雅各布·梅茨，
申请(专利权)人：金属膜克姆有限公司，
类型：发明
国别省市：