[發明專利]用于液體-液體分離的分支孔數為3的新型樹型納米級圓柱孔濾膜

在審

• 申請號: 201810430674.3
• 申請日: 2018-04-27
• 公開（公告）號: CN108579424A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 張永斌;袁虹娣
• 申請（專利權）人: 袁虹娣
• 主分類號: B01D61/02
• 分類號: B01D61/02;B01D69/00;B01D69/06;B01D71/02;B01D17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種用于液體-液體分離的分支孔數為3的新型樹型納米級圓柱孔濾膜，其特征在于：在一層固體材料(1)里制造有許多個均勻分布的樹狀結構的通孔，每個樹狀結構的通孔包括一個主干孔(2)和三個分支孔即分支孔(3)、分支孔(4)和分支孔(5)，這三個分支孔均與主干孔(2)相互平行且均與主干孔(2)完全連通，主干孔(2)和這三個分支孔均為圓柱孔，主干孔(2)的表面材料和這三個分支孔的表面材料均相同，各分支孔均為濾孔，各分支孔半徑均為R_b，1，各分支孔長度均為l₁，主干孔(2)和它的三個分支孔的表面涂覆涂層或不涂覆涂層，待分離的幾種液體混在一起而成的混合物中的一種液體與主干孔(2)和它的分支孔的表面間的物理吸附弱，液體混合物中的其余液體與主干孔(2)和它的分支孔的表面間的物理吸附強，這里的液體與主干孔(2)表面間強物理吸附指使主干孔(2)中液體流動成為連續介質流動的臨界主干孔(2)直徑不小于30nm的液體與主干孔(2)表面間的物理吸附，這里的液體與主干孔(2)表面間弱物理吸附指使主干孔(2)中液體流動成為連續介質流動的臨界主干孔(2)直徑不大于10nm的液體與主干孔(2)表面間的物理吸附；分支孔(3)直徑處于納米量級，分支孔(3)半徑R_b，1取為(0.1～0.2)R_cr，這里R_cr為使與主干孔(2)的表面間物理吸附弱的液體混合物中的那種液體成為連續介質流動所需的臨界圓柱孔半徑；各分支孔長度l₁盡可能小以減小濾孔的流動阻力，l₁的值根據濾孔強度要求確定，主干孔(2)的半徑R_b，2比它的分支孔半徑R_b，1更大，主干孔(2)和它的三個分支孔形成的樹狀結構的通孔在固體材料(1)的厚度方向貫穿固體材料(1)，主干孔(2)用于減小被分離凈化液體在固體材料(1)里的流動阻力、增大固體材料(1)的滲透能力，該層固體材料(1)即為濾膜。

2.如權利要求1所述的一種用于液體-液體分離的分支孔數為3的新型樹型納米級圓柱孔濾膜，其特征在于：主干孔(2)半徑R_b，2根據它的分支孔半徑R_b，1和與主干孔(2)表面間物理吸附弱的液體混合物中的那種液體在濾膜中的最大滲透能力要求通過下式計算確定：

這里，λ₀＝l₁/l，l為固體材料(1)的厚度即濾膜的厚度，R_eq＝c₁R_b，1，R_cr為使與主干孔(2)的表面間物理吸附弱的液體混合物中的那種液體成為連續介質流動所需的臨界圓柱孔半徑，c₁的取值范圍為：1.18～1.44，c₁的優選值為1.31，ρ為環境溫度和壓力下與主干孔(2)的表面間物理吸附弱的液體混合物中的那種液體的體相密度，為與主干孔(2)的表面間物理吸附弱的液體混合物中的那種液體在半徑為R_eq的孔的半徑方向的平均密度，這個平均密度與有關，η為環境溫度和壓力下與主干孔(2)的表面間物理吸附弱的液體混合物中的那種液體的體相粘度，為與主干孔(2)的表面間物理吸附弱的液體混合物中的那種液體在半徑為R_eq的孔的半徑方向的等效粘度，這個等效粘度與有關，為描述與主干孔(2)的表面間物理吸附弱的液體混合物中的那種液體在半徑為R_eq的孔的半徑方向呈現的非連續介質效應的參數。

3.如權利要求1所述的一種用于液體-液體分離的分支孔數為3的新型樹型納米級圓柱孔濾膜，其特征在于：分支孔(3)、分支孔(4)和分支孔(5)均勻分布在固體材料(1)的表面的一個圓周上，該圓周的半徑為R_d，相鄰分支孔在該圓周上的間距為Δ₁，Δ₁與R_b，1的比值取值范圍為：k_s＝Δ₁/R_b，1＝0.15～0.5，R_d與R_b，1的比值為：R_d/R_b，1＝(6+3k_s)/(2π)。