[發明專利]一種分離膜及其制備方法

無效

• 申請號: 200810012042.1
• 申請日: 2008-06-26
• 公開（公告）號: CN101612529A
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發明（設計）人: 楊維慎;李硯碩
• 申請（專利權）人: 楊維慎;李硯碩
• 主分類號: B01D69/04
• 分類號: B01D69/04
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司
• 代理人: 畢 進

技術領域

本發明涉及一種非對稱分離膜，尤其涉及其宏觀表面結構。

背景技術

膜分離是一項新興的高效分離技術，在化工、輕工、醫藥、食品和環境治理領域中廣泛應用。該技術應用過程中的一個主要問題是濃差極化、溫差極化(特別是針對有相變的分離過程，比如滲透汽化)以及由此造成的膜污染及分離效率的降低。針對這些問題，國內外許多專家和學者結合過程的具體情況，為減少乃至消除濃差極化和膜污染的影響，采取了多種形式的措施和控制方法。其中，加設湍流促進器的方法，即可強化流態的多種障礙物，由于設備簡便、方法簡單、能耗較低、促湍效果明顯，受到越來越廣泛的重視。

名稱為“附加湍流器強化陶瓷膜微濾過程的研究”(《化工機械》1997年第24卷，第6期，315～318頁)和“陶瓷微濾膜處理鈦白粉水洗液的過程強化研究”(《高校化學工程學報》1999年10月，第13卷第5期，421～427頁)的科技論文以及專利號為00241072.9的中國實用新型專利均對此方法應用作出了詳盡的描述和討論。從這些文獻也可以看出，現有技術中通用的方法是添加湍流促進器，并將其放置在主體流中間，以促進湍流的產生。這樣的做法雖然可以達減少沉積和消除濃差極化的目的，但仍存在一些問題需要進一步改進，首先，湍流促進器的固定難度較高，尤其是應用于一些空間本身比較狹窄的組件時，若不能穩妥地固定，其晃動可能對分離膜造成損傷；其次，湍流促進器放置在主體流中間，因分離原料物的性質不同，對湍流促進器的材質要求不同，當然往往需要它們可以耐酸、耐堿，甚至需要滿足一些非常特別的要求，如此一來，湍流促進器的制造成本很高，難于推廣利用。

在當今的以多孔載體為支撐層的復合膜技術領域，具有實用意義的為管狀膜，但其突出的缺點是面積-體積比低以及由此而導致的成本較高。目前對此的解決方案主要是開發多通道膜和中孔纖維膜，這兩類方案的研發生產成本均較高，組件構建中密封難度很高，很難再廣泛的領域取得大規模的應用，因此如果可以通過簡便有效的方法提高現有管狀膜的有效分離面積，從而提高膜組件的面積-體積比，具有十分重要的實際意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種分離膜，該膜可以在不加設額外裝置的前提下，簡單有效地解決濃差極化、溫差極化等問題，并增加了有效分離面積。

為實現上述目的，本發明提供一種新型的分離膜，該分離膜表面有紋路。本發明中紋路的設計是為了促進膜分離過程中湍流的產生，通過原料液體系內不穩定流體的流動來以強化傳質過程，進而減小濃差極化或溫差極化的影響。容易理解，任意凹凸結構的紋路均可以不同程度地促使湍流的產生，波紋狀、點狀突起、線狀突起的紋路以及管狀分離膜上的螺紋是較常用的紋路結構；借鑒現有技術中對湍流促進器的研究結果，本領域的技術人員通過有限次數的實驗即可確定分離膜表面紋路設計的結構參數。

本發明的設計優選地應用于非對稱分離膜，此類分離膜包括分離層和載體層，載體層表面有紋路，分離層均勻涂覆于與紋路同側的載體層表面。在非對稱分離膜中應用促湍流紋路的設計，除了上述的強化傳質過程、進而減小濃差極化或溫差極化的影響的作用以外，還增大了有效膜面積，提高分離效率。為了強化這個作用，本發明的設計更優選的是應用于載體層是僅具有支撐作用而不具有分離作用的多孔載體層，即被分離物質分子在支撐層中傳輸阻力可忽略。

更優選地，本發明的分離膜是指管狀非對稱膜管，管狀載體層內/外表面有紋路，分離層均勻涂覆于與紋路同側的載體層表面。其中，所述的載體層優選多孔陶瓷載體或多孔不銹鋼載體。

本發明同時還提供了上述分離膜的制備方法，是首先制備具有紋路的載體層，再在與紋路同側的載體表面制備均勻涂覆的分離層。非常重要的是保證分離層在載體層表面涂覆均勻。

本發明的分離膜增加了膜表面紋路的設計，分離過程中，原料液流經分離膜表面時，在這些紋路的影響下產生湍流，進而促進原料液體系內部不穩定流體的流動、強化傳質過程，進而減小濃差極化或溫差極化的影響；同時，紋路的存在還增大了有效分離面積、提高分離效率。

附圖說明

本發明附圖3幅，

圖1是實施例1所述的分離膜的結構示意圖；

圖2是實施例2所述的分離膜的結構示意圖；

圖3是實施例3所述的分離膜的結構示意圖；

圖中：1、載體層，2、分離層，3、紋路。

具體實施方式

實施例1