[其他]超濾裝置

無效

• 申請號: 87104231
• 申請日: 1987-06-12
• 公開（公告）號: CN87104231A
• 公開（公告）日: 1988-01-20
• 發明（設計）人: 勞倫斯·J·尼森
• 申請（專利權）人: 勞倫斯·J·尼森
• 主分類號: B01D13/02
• 分類號: B01D13/02
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 楊松齡

本發明所屬技藝領域，有關將液體加壓，通過半滲透膜，分離成為若干部分，即所謂的超濾法，具體是有關執行這種任務所用的裝置。

超濾法是將液體加壓，通過半滲透膜，分離成若干部分的方法的一般稱謂。通過適當選擇濾膜材料，便可能根據分子量分離液體，取得純度極高的過濾物。這類方法在許多工業領域中應用廣泛，例如用于干酪制造，將奶液分離成乳清及初步奶酪制品，又如用于將發酵培養基濃縮為抗生素。

識別本發明在技藝領域中的地位，有兩個將點很重要。第一，在領域中將過濾方法分為微過濾，超過濾和反滲透。這些方法之間的區別，主要根據使用的濾膜的孔眼尺寸和裝置的工作壓力。微過濾用相對大孔眼（0.02-2.0微米）和低壓力（30-150磅/英寸²）工作。反滲透的工作孔眼尺寸在5-15埃范圍，到分子和離子尺寸范圍（分子量在150以下），壓力在200-1000磅/英寸²。超濾法在兩種方法的數據之間工作，分子量的極限在200至350，000之間，濾孔直徑在約10至1000埃之間。雖然本發明理想實施方案主要側重于超濾法，但同樣也適合于微濾法，在反滲透設備中也適用。

其次，超濾技術領域包括若干將液體分離為若干部分的裝置。首先應理解到超濾的運轉方式和“過濾”法不相似，在“過濾”法中，液體從橫放在流路中的過濾器中通過，過濾器將無用的固體阻攔，目的是取得澄清的液體輸出。而超濾法是將液體放在半滲透膜的條件下，將基本液體分離為兩個部分;一部分液體（稱為過濾物）從膜中通過，另一部分留在基本液流內，稱為濾余物。因此，超濾系統是將基本液在過濾裝置上越過，而不從過濾裝置中通過。并且，取決于具體應用，將其一部分或另一部分可作為過程的有用產品。例如，在干酪制造中，有用產品為濾余物（初步奶酪液），而在果汁制造中，成品是過濾物，即澄清果汁。

在技藝領域中曾有許多超濾方法提出。本發明主要涉及的是，屬于“板框式”超濾類的方法，在這方法中，有一組板支持半滲透膜，將基本液在膜上流過而過濾。在其他的方法中有螺旋卷式裝置，膜將一根多孔收集管包圍，基本液沿管的縱向通過。膜也可以是管形，基本液在管內通過，過濾物從管壁通過，用膜的外殼收集。否則也可用中空纖維膜，在管形殼中有一束中空纖維膜。基本液從纖維芯中通過，過濾物從圍繞纖維的通道中收集。這些方法的缺點，在和本發明比較時，凡熟悉本技藝領域者可以清楚看出。

板框法之是否理想，當然取決于是否能給基本液提供大過濾面積，使用濾膜支持件，將濾膜材料放在板的兩側，板疊放成垛在本領域中已屬已知。這種疊垛一般設有基本液的輸入通道和輸出通道，設置在疊垛的相對兩側，使液體可以流到一塊板的一側，再到相鄰板的膜之間，使基本液在加壓下緊觸濾膜表面，進行超濾。由于在系統中通過一次一般不足將需要的成分完全提盡，一般將濾余物通過超濾裝置再循環若干次。此外，在已知的方法中有將疊垛分成若干組合件的，各組合件有輸入通道及輸出通道，從而液體在組合件的全部支持件的濾膜上，平行流過，從一個組合件的輸出通道，流到下一組合件的輸入通道。

目前已有的設備顯示了許多問題。對超濾設備的評價，以兩個標準作基礎-濃縮比-反映基本液加工所能達到的最大濃縮度（定義為基本液的初始體積和加工后體積的比例），和流率-定義為單位時間中過濾物從給定濾膜面積中通過的量，一般用GFD表示，即每平方英尺在每日中通過的過濾物加侖數。這兩參數決定在某一應用中使用的超濾裝置的規格。

先有技術領域中提出的典型裝置是一種橢球體，如頒發麥德森（Madsen）的美國專利第3，872，015號所揭示。如所揭示，該裝置和上述的相似，每一板形件有橢球體形狀。每一板還有兩個開口，在長軸的兩端附近形成，因此，當用定位螺栓從對正的孔中穿過，形成一個疊垛，進口通道和出口通道便也形成。板表面上有一條弧形槽，從一個開口伸到另一開口。這些槽一般可說成是形成了一組同心橢圓，周緣逐個減小。有阻擋件放在有周期性間隔的元件一個開口中，把疊垛分成組合件，如上文所討論。

基本液從組合件的進口通道中通過，流入相鄰膜之間的間隙中。基本液的流體壓力，把兩個膜向相應的板表面壓迫，從而液體在相當于表面槽的槽道中流動。假如全部槽道起點的液壓都相同，外槽道的流程則比內槽道的流程大很多，從流體動力學的基本原理，可令人相到內槽道中的流速，比外槽道的流速大很多。這種想法在運轉中得到證實。濾余物的粘滯性增高時，外槽道中的流速減低，最后減低為零，槽道便堵塞。相對短的內槽道實際上使流線譜“短路”，通過這系統的再循環次數增加后，基本液的濃度增高，“短路”便持續。