本文描述了含有过滤介质的过滤系统以及与其有关的方法。过滤系统包括可缠绕长度的多条纤维，其中，纤维是碳纳米管并入的纤维材料。过滤系统可用卷对卷处理进行操作，或者以连续方式进行操作，以从液体介质中吸附疏水材料。过滤系统还包括从过滤介质中除去疏水材料的各种装置，包括压辊和化学萃取浴。可用过滤系统处理的示例性液体介质包括，例如混合在水相中的疏水材料、双层(例如，油-水双层)、地下地层中的油、含痕量有机污染物或痕量有机化合物的水源和发酵液。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及过滤，更具体而言，涉及利用碳纳米管的过滤。
技术介绍
将疏水材料(例如，油和类似的石油化学产品、环境污染物、痕量物质、溶剂和类似的疏水有机化合物)从各种液体介质中除去的能力是各种应用的特征，所述应用包括， 例如油萃取和分离、环境修复、水净化、危险物质去除和痕量有机化合物的分离/净化。用于从液体介质去除疏水材料的典型吸附材料(sorption material)本身是对其它疏水化合物有亲和性的疏水化合物。材料吸附疏水材料的效率通常被表示为吸附的疏水材料质量与产生的吸附材料质量的比率。该比率在本文中被称为吸附能力。用于从液体介质去除疏水材料的常规吸附材料常常显示约20或更低的吸附能力。即，吸附材料能够吸附疏水材料的量高达吸附材料的质量的约20倍。大部分常规吸附材料以批量方式被应用，而不是在连续或接近连续的方法中被应用。由于它们的疏水特性，每单位质量的碳纳米管能够吸附大量的疏水材料。据报道， 碳纳米管可以吸附高达它们重量约180倍的某些疏水材料。尽管碳纳米管的吸附能力高， 但高生产成本已经阻止了它们在大部分应用一包括涉及从液体介质除去疏水材料的那些应用——的商业发展。像更常规的吸附材料一样，碳纳米管迄今为止仅被用于分批方式吸附疏水材料。鉴于上述情况，对疏水材料具有闻吸附能力的新的吸附材料在本领域中将有实质性益处。这种吸附材料可用于各种过滤工艺，以从液体介质除去并分离疏水材料。理想地， 用于制备这些吸附材料的方法能够以这样的规模被实施，所述规模足以使得它们能够以低成本广泛应用于需要从液体介质除去疏水材料的各种应用中。另外，在连续或接近连续的方法中利用这些吸附材料的能力会大大促进使用它们的容易性并提高可以从各种液体介质除去疏水材料的速度。本专利技术正好满足这些需要，而且还提供有关的优势。
技术实现思路
在一些实施方式中，本文描述的过滤系统包括移动过滤介质,其含有多条可缠绕长度的纤维，其中所述纤维是碳纳米管并入的纤维材料。在一些实施方式中，本文描述的过滤系统包括包含第一卷和第二卷的卷对卷 (reel-to-reel)处理系统、与卷对卷处理系统连接的移动过滤介质、至少一个对齐棍 (alignment roller)和至少一个浸溃辊，依靠该浸溃辊和对齐辊移动过滤介质被张紧、以及至少一个压辊，通过该压辊移动过滤介质被运输。移动过滤介质含有多条连续长度的纤维，其中纤维是碳纳米管并入的纤维材料。在一些实施方式中，本文描述的方法包括提供含有多条可缠绕长度的纤维的移动过滤介质，其中所述纤维是碳纳米管并入的纤维材料；运输移动过滤介质通过含有疏水材料的液体介质；从液体介质吸附至少部分疏水材料到移动过滤介质上；和在吸附疏水材料之后运输移动过滤介质通过至少一个压辊。在一些实施方式中，本文描述的方法包括提供含多条有可缠绕长度的纤维的移动过滤介质，其与含有第一卷和第二卷的卷对卷处理系统连接，其中纤维是碳纳米管并入的纤维材料；运输移动过滤介质通过含有疏水材料的液体介质；从液体介质吸附至少部分疏水材料到移动过滤介质上；在吸附疏水材料之后运输移动过滤介质通过至少一个压辊；和隔离在收集装置中的至少一个压辊处去除的任何疏水材料。在一些实施方式中，本文描述的方法包括提供含有多条可缠绕长度的纤维的移动过滤介质，其中所述纤维是碳纳米管并入的纤维材料；运输移动过滤介质通过含痕量疏水化合物的液体介质；从液体介质吸附至少部分痕量疏水化合物到移动过滤介质上；和从移动过滤介质分离所述痕量疏水化合物。以上概述了本公开内容的相当广泛的特征，以使下面的详细描述可以被更好地理解。本公开内容的另外的特征 和优势将在下文中进行描述，其形成权利要求书的主题。附图简介为了更完整地理解本公开内容及其优势，现在参考以下描述结合描述本公开内容具体实施方式的附图，其中图I显示已经并入到碳纤维的碳纳米管的示例性TEM图像；图2显示已经并入有碳纳米管的碳纤维的示例性SEM图像，其中，碳纳米管在 40 μ m的目标长度的+20%之内；图3显示用于碳纳米管并入的纤维材料移动过滤介质的、含有卷对卷处理系统的过滤系统的示例性实施方式的示意图；图4显示用于碳纳米管并入的纤维材料移动过滤介质的、含有卷对卷处理系统的过滤系统的可选示例性实施方式的示意图；图5显示碳纳米管并入的纤维材料移动过滤介质的含有连续环路(continuous loop)的不例性过滤系统的不意图；和图6显示碳纳米管并入的碳纤维的织造织物的示例性SEM图像。专利技术详述本公开内容部分涉及含有移动过滤介质的过滤系统，其中，移动过滤介质含有多条可缠绕长度的纤维。本公开内容也部分涉及利用移动过滤介质的过滤方法和痕量化合物分离方法，其中移动过滤介质含有多条可缠绕长度的纤维。根据本文的实施方式，可缠绕长度的纤维是碳纳米管并入的纤维材料。已经并入有碳纳米管的纤维材料，包括碳纤维、陶瓷纤维、金属纤维、玻璃纤维和有机纤维(例如，芳族聚酰胺纤维)描述在申请人的共同未决美国专利申请12/611，073、12/611，101 和 12/611，103-2009 年 11 月 2 日提交，以及 12/938，328-2010 年 11 月2日提交，其均通过引用以其整体被并入本文。图I显示已经并入碳纤维的碳纳米管的示例性TEM图像。图2显示已经并入有碳纳米管的碳纤维的示例性SEM图像，其中碳纳米管在40μπι的目标长度的+ 20%之内。在图I和2的图像中，碳纳米管是多壁碳纳米管，尽管任何类型的碳纳米管，如单壁碳纳米管、双壁碳纳米管和具有两个以上壁的多壁碳纳米管可用于本文的各种实施方式中。如本文中所使用的，术语“并入的”意思是结合的，而“并入”是指结合的过程。因此，碳纳米管并入的纤维材料指其上结合碳纳米管的纤维材料。碳纳米管与纤维材料的结合可以包括机械连接(machanical attachment)、共价结合、离子结合、π - Ji相互作用和/ 或范德华力-介导的(mediated)物理吸附。在一些实施方式中，碳纳米管被直接结合到纤维材料。在其它实施方式中，碳纳米管通过隔离涂层(barrier coating)和/或用于介导碳纳米管生长的催化纳米颗粒与纤维材料间接结合。其中，碳纳米管被并入到纤维材料的具体方式可被称为结合基序(bonding motif)。如本文中所使用的，术语“可缠绕长度”或“可缠绕维度”等同地指这样的纤维材料，其具有至少一个长度不被限制的维度，从而允许纤维材料在并入有碳纳米管之后储存在卷轴(spool)或者心轴(mandrel)上。“可缠绕长度”或“可缠绕维度”的纤维材料具有至少一个这样的维度，该维度指示使用分批或者连续处理，以使碳纳米管并入到纤维材料。另外，“可缠绕长度”或“可缠绕维度”碳纳米管并入的纤维材料可用于各种连续或接近连续的过滤系统以及本文描述的方法中。通常，如果纤维材料长度大于约I. 5英尺，本公开内容的碳纳米管并入的纤维材料就具有可缠绕长度。在本文的一些实施方式中，可缠绕长度的碳纳米管并入的纤维材料的长度大于约100英尺。在其它实施方式中，可缠绕长度的碳纳米管并入的纤维材料的长度大于约1,000英尺。在再其它的实施方式中，可缠绕长度的碳纳米管并入的纤维材料的长度大于约10，000英尺，或者长度大于约25，00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】2010.01.22 US 61/297,7041.过滤系统，包括 包含多条可缠绕长度的纤维的过滤介质，所述多条可缠绕长度的纤维包含碳纳米管并入的纤维材料。2.权利要求I所述的过滤系统，其中所述多条纤维包括选自以下的形式纺线、纤维丝束、带材、编织物、织造织物、非织造织物、纤维板片和纤维垫。3.权利要求I所述的过滤系统，进一步包括 至少一个浸溃辊和至少一个对齐辊。4.权利要求I所述的过滤系统，进一步包括 卷对卷处理系统，其包括第一卷和第二卷； 其中所述过滤介质从所述第一卷被运输到所述第二卷。5.权利要求I所述的过滤系统，其中所述过滤介质包括在多个辊上被连续运输的闭合环结构。6.权利要求I所述的过滤系统，进一步包括 至少一个压辊，通过所述压辊运输所述过滤介质。7.权利要求6所述的过滤系统，进一步包括 至少一个收集装置，其可操作地用于隔离在所述至少一个压辊处从所述过滤介质去除的任何液体。8.权利要求6所述的过滤系统，进一步包括 至少一个化学萃取浴，通过所述化学萃取浴运输所述过滤介质。9.权利要求8所述的过滤系统，进一步包括 至少一个收集装置，其可操作地用于隔离在所述至少一个压辊处从所述过滤介质去除的任何液体。10.权利要求I所述的过滤系统，进一步包括 至少一个化学萃取浴，通过所述化学萃取浴运输所述过滤介质。11.过滤系统，包括 卷对卷处理系统，其包括第一卷和第二卷； 过滤介质，其与所述卷对卷处理系统连接； 其中所述过滤介质包括多条连续长度的纤维，所述多条连续长度的纤维包含碳纳米管并入的纤维材料； 至少一个对齐辊和至少一个浸溃辊，依靠它们所述过滤介质被张紧；和 至少一个压辊，通过所述压辊运输所述过滤介质。12.权利要求11所述的过滤系统，其中所述多条纤维包含选自下列的形式纺线、纤维丝束、带材、编织物、织造织物、非织造织物、纤维板片和纤维垫。13.权利要求11所述的过滤系统，进一步包括 至少一个收集装置，其可操作地用于隔离在所述至少一个压辊处从所述过滤介质去除的任何液体。14.权利要求11所述的过滤系统，进一步包括 至少一个化学萃取浴，通过所述化学萃取浴运输所述过滤介质。15.权利要求14所述的过滤系统，进一步包括至少一个收集装置，其可操作地用于隔离在所述至少一个压辊处从所述过滤介质去除的任何液体。16.方法,包括 提供包含多条可缠绕长度的纤维的过滤介质，所述多条可缠绕长度的纤维包含碳纳米管并入的纤维材料； 运输所述过滤介质通过包含疏水材料的液体介质； 从所述液体介质吸附至少部分所述疏水材料到所述过滤介质上；和 在吸附所述疏水材料之后，...
【专利技术属性】
技术研发人员：T·K·沙，H·C·马来茨基，
申请(专利权)人：应用纳米结构方案公司，
类型：发明
国别省市：
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