用于过滤装置的隔片制造方法及图纸

一种隔片，其用于气体分离、反向渗透、正向渗透、透析、微过滤、超过滤或纳米过滤的装置，该隔片包括扁平材料，该扁平材料在一侧或双侧表面上具有多个凸出的、基面为0.03～600mm2的支承元件，所述支承元件在扁平材料上以包括一个或多个周期性重复的、具有2～100000个支承元件的、表面覆盖率为0.1～20％的单元格的图案设置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种隔片，其用于气体分离、反向滲透、正向滲透、透析、微过滤、超过滤或纳米过滤的装置，其包括在单侧或双侧具有支承元件的扁平材料。
技术介绍
在许多エ业和市政应用例如污水处理和海水淡化中，几十年来使用膜过滤方法、尤其是横流过滤。在此，扁平地构造的多孔膜被待浄化的流体(下面称为进料)切向于膜表面地流过。根据具体应用，膜的孔径大小在大约10纳米至几个微米范围内。被进料流过的空间(通常称为进料空间)通过膜与渗透物空间分开。在进料空间和渗透物空间之间施加大约O. I巴至100巴的压差，该压差引起从进料空间向渗透物空间的物质运输，在此，滲透物(或者说滤出物)进入渗透物空间。 膜通常构造为包括一个支承无纺布和ー个多孔膜层的双层复合物。优选多孔膜层由聚醚砜、聚砜、聚丙烯腈、聚偏ニ氟こ烯、聚酰胺、聚醚酰亚胺、こ酸纤维素、再生纤维素、聚烯烃或含氟聚合物制成。多孔膜层例如以下述方式制造为无纺布或织物涂覆聚合物溶液并且在随后的相转变步骤中沉积出该聚合物。作为替换方案可以以适合的方式拉伸聚合物膜，在此在该聚合物膜中产生孔。然后，将拉伸的聚合物膜层合到支承无纺布上，以便机械稳定。按照这些方法制造的滤膜在市场上可得到，例如名称为NADIR 膜(MICRODYN-NADIR有限责任公司，威斯巴登)或Celgard 平板膜(Celgard股份有限公司，美国北卡罗来纳州夏洛特市)。进料中所包含的组分的直径过大以至于不能通过膜孔吋，这些组分被挡在膜表面上并且部分保持附着。在横流过滤中，进料持续地流过膜表面，以便从膜表面运走被挡住的组分(滞留物)。通过这种方式可实现具有恒定渗透物流的连续的过滤运行。横流运行方式带来ー种具有用于进料、滞留物和滲透物的三个接ロ的膜模块的典型结构方式。滲透物空间通过两个分开的膜或者通过ー个一体的膜的两个部分表面限定。在这两个膜或部分表面之间设置多孔的滲透物隔片，其一方面用作被加载100巴以下的跨膜压差的敏感膜的支撑结构，并且另ー方面确保通路，滲透物通过所述通路沿膜/分件的内侧流走。为了尽量減少排出滲透物所需的能量，使用流动阻力尽可能小的滲透物隔片。因此现有技术中常见的渗透物隔片例如具有这样的表面，它们设有许多沿压カ降的方向平行延伸的且通过连接片分开的通道，连接片在此用作膜的支撑物。为了降低流动阻力，不能任意减小连接片宽度并且/或者也不能任意扩大连接片间距，否则膜的支撑将不充分并且膜在高的跨膜压差下将弯曲并且/或者机械损坏。现有技术常见的过滤设备包括扁平过滤模块或螺旋缠绕过滤器。在扁平过滤模块中设置许多彼此平行地处于堆叠中的平面的过滤元件。在每两个相邻的过滤元件之间设置隔片——下面称为进料隔片。所述进料隔片在多数情况下构造成网状的并且调整进液在膜上的流动。为了实现膜的紧凑结构和高效的在膜上的流动，过滤元件和进料隔片构造得尽可能薄。常用的进料隔片由网构成，其包括两层交叉设置的单丝。所述单丝由聚合物材料例如尼龙或聚丙烯制成并且其直径在O. 5 I. 5mm的范围中。优选使用所谓的菱形隔片，其中，聚合物网具有菱形网眼并且单丝相对于进液的流动方向以约45°角倾斜延伸。进料隔片的按体积的空隙率——參考总面积和单丝直径的乘积，该空隙率基本上对应于敞开的网眼面积和单丝直径的乘积——通常为70 90%。此外现有技术中已知许多其它的进料隔片，其构造为由聚合物材料、金属材料或陶瓷材料制成的扁平的成型体。ー些已知的进料隔片设有几何形状复杂、例如之字形或螺旋形的导流结构。螺旋缠绕过滤器多数情况下以这样的方式制造由第一膜、进料隔片、第二膜和渗透物隔片上下叠置成四个柔性幅面并且在大的拉力作用下螺旋形围绕ー个圆柱形管卷绕。为了使进料空间和渗透物空间彼此密封隔开，根据螺旋缠绕过滤器的具体结构，所述膜与滲透物隔片在两个或更多个边缘侧上流体密封地封闭并且必要时在另一个边缘侧上与中央设置的管连接，以便提供用于排出滲透物的通路。作为替换方案，可这样设计螺旋缠绕过滤器，使得在膜的ー个或两个纵向边缘上、即在螺旋缠绕过滤器的端面上除去滲透物并且通过所述中间管供应进液。 专利文件US 20080290031A1公开了ー种进料隔片，其适用于螺旋缠绕过滤器和扁平过滤模块。该进料隔片由平面的材料制成，其在两侧具有突出的元件，所述突出的元件构造成不同类型的，它们尤其是具有球形或槽形形状。这些突出的元件以由彼此平行的线构成的规则图案设置在扁平材料上。进料隔片决定进液(横流)在膜表面上的流动路线。对于材料运输和过滤效率而言，分离或者说使在所谓的极化层中富集的滞留物与新鲜进液的通混是必要的。因此，进料隔片决定性地影响过滤装置的效率和经济性。因此在エ业和研究中做出很多努力来研发新型的进料隔片，它们提高膜表面上的物质运输，同时减小流动阻カ并因此降低进料空间和滞留物排出部之间的压力降。尤其是后一点越来越重要，因为由此減少了用于运行过滤装置的能量需求。过滤运行成本的主要部分产生于用于形成进液流过的能量。根据流动速度和进料隔片的几何形状在横流中形成涡流以及堵塞区和死区。在现有技术中常见的网状进料隔片中，横流的干扰主要通过倾斜于或垂直于流动方向延伸的单丝引起。涡流增大流动阻力，而在堵塞区或死区中物质运输受阻并且因此降低过滤效率。除了能源效率和过滤效率之外，其它准则例如过滤模块的清洁和因此进料隔片的机械稳定性也很重要。
技术实现思路
本专利技术的任务是提供一种隔片，其用于气体分离、反向滲透、正向滲透、透析、微过滤、超过滤或纳米过滤的装置，其具有良好的过滤效率，同时流动阻力小。在用作滲透物隔片时，所述隔片应确保在没有点状过载的情况下均匀地机械地支撑滤膜。此外，所述隔片应机械坚固并且可低成本地制造。该任务通过ー种隔片来其解决，其包括扁平材料，该扁平材料在ー侧或双侧表面上具有多个基面为O. 03 600mm2的支承元件，所述支承元件在扁平材料上以包括ー个或多个周期性重复的、具有2 100000个支承元件且表面覆盖率为O.I 20%的单元格的图案设置。按本专利技术的隔片的多种扩展方案的特征在于-所述支承元件在扁平材料上的表面覆盖率在O.I 10%、优选I 8%、并且尤其是在I 5%的范围中；-所述单元格具有3 10000个、优选10 1000个、并且尤其是20 100个支承元件；-在扁平材料的ー侧或双侧表面上沿规定方向或者说轴线延伸的任意直线在长度为2 IOOOmm的区段上与至少ー个支承元件的基面相交；-所述支承元件以包括ー个或多个周期性重复的、平行四边形或矩形的、具有第一和第二边D和L的単元格的图案设置，所述第一边和第二边彼此无关地具有2 IOOOmm的长度，所述单元格具有2 100000个支承元件,并且N个支承元件相对于单元格的原点并且在边D的方向上以大于D · (2 · j-Ι) / (2 · N) -O. I · D/N 且小于 D · (2 · j_l) / (2 · N) +0. I · D/N 的间距设置，其中，N为整数且2 < N < 1000、优选3 < N < 1000、尤其是10 < N < 200、并且特别优选20彡N彡100 ；j为整数且I彡j彡N并且每个值j = I......N出现正好一次； -所述N个支承元件相对于单元本文档来自技高网...

【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：A·佐纳克，U·迈尔布卢门洛特，
申请(专利权)人：MN投资有限公司，
类型：发明
国别省市：