[发明专利]具有不透流体部分的中空纤维膜垫和相关方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2009年9月30日提交的美国专利申请序列号61/247,205的优先权。

技术领域

本发明涉及膜接触器或组件、中空纤维膜接触器、在选定区域内具有防渗性的膜接触器、在选定区域内具有防渗性的中空纤维膜垫、和/或在选定区域内具有防渗性的中空纤维膜。根据至少一个实施例，中空纤维膜垫具有彼此平行且彼此相邻地布置的中空纤维膜，膜具有壁和连续的内腔，其中中空纤维膜借助多个连接线而彼此连接，所述连接线彼此间隔并彼此平行地布置，而膜由连接线保持彼此间隔，且其中中空纤维膜由热塑性聚合物构成。本发明还涉及制造和/或利用这种接触器、组件、或垫的方法。

背景技术

基于中空纤维膜或毛细管膜的膜组件被用于最多样的用途中以从液体过滤或分离出个别成分或将这种成分添加至液体。中空纤维膜通常具有半透壁，所述半透壁具有多孔结构，各个成分经由所述多孔结构渗至液体中或从液体渗出。在许多情况下，中空纤维膜结合成垫(例如纺织或编织垫)以便有更好的可加工性以及以便制造具有改进的流体动力特性的膜组件。在例如美国专利4940617中描述了这种类型的垫和由此制成的多层卷绕体，所述专利通过引用结合入本文。

同时，中空纤维膜组件已在添加气体至液体、液体的脱气或气体分离的领域中广泛应用。在例如美国专利文献US 4220535、US 5186832、US 5264171、US 5284584和US 5352361中描述了中空纤维膜组件、接触器、织物、或滤筒，每一所述专利文献都通过引用结合入本文。

在制药和化学工业的各种过程中，需要进行多步的提取过程，在所述提取过程期间，起初借助有机相提取了处于例如液相的溶解成分，而随后借助第二液相从有机相分离了该成分。这种类型的多步过程可在膜组件中组合成一步过程，所述膜组件包含两组中空纤维膜，其中进给流流动通过一组中空纤维膜，而最终含有所分离成分的流(脱离流)流动通过第二组中空纤维膜。中空纤维膜周围的外部空间充满提取液，所述提取液将待提取的成分从第一组的中空纤维膜输送至第二组的中空纤维膜。在此，包围中空纤维膜的液体起到液膜的作用。这种类型的过程在文献中也作为CLM(含浸液膜)分离过程进行了描述(见例如Majumdar等，AIChE期刊，卷34(1988)，编号7，1135-1145页；Sengupta等，AIChE期刊，卷34(1988)，编号10，1698-1708页；Basu等，膜科学期刊，卷75(1992)，131-149页)。借助这些分离过程，可从液体以及从气态介质分离成分。在所引用的文献中描述的膜组件具有两组中空纤维膜，所述两组中空纤维膜彼此平行地布置在壳体的中间区域中。

在CLM分离过程领域内的各种应用中，液相(即液膜)的稳定性不足，且存在对可供选择的组件设计的需求，所述组件设计使得实现液膜的持久稳定性。

在美国专利申请序列号12/112,071中公开了具有增加的液相稳定性的这种类型的膜组件设计或这种类型的膜接触器的范例，所述专利申请提交于2008年4月30日、公布为US 2009/0272684A1、公布于2009年11月5日，该专利申请通过引用结合入本文。在其中描述的CLM接触器具有由半透中空纤维膜构成的第一和第二垫，所述半透中空纤维膜相对于彼此偏置地布置在中空纤维膜的纵向方向中，所述垫绕穿孔的中央管卷绕。以这种方式卷绕至中空纤维膜卷绕体中的垫子的相对于彼此偏置的中空纤维膜的末端在CLM接触器的一端处埋置于第一和第三密封剂中，而在接触器的另一端处埋置于第二和第四密封剂中，其中在第一和第三密封剂之间形成了第一腔室，而在第二和第四密封剂之间形成了第二腔室。由此，第一中空纤维膜垫的中空纤维膜的壁在第一腔室的区域内流体防渗，且第二中空纤维膜垫的中空纤维膜的壁在第二腔室的区域内流体防渗，而中空纤维膜的壁在各个腔室外是多孔和半透的。

发明内容

根据本发明的至少一个方面或实施例，本发明满足了对可供选择的组件设计的需求，所述组件设计使得实现液膜的持久稳定性。

根据本发明的至少某些方面或实施例，提供了改进的或可供选择的膜接触器或组件、中空纤维膜接触器、在选定区域内具有防渗性的膜接触器、在选定区域内具有防渗性的中空纤维膜垫、和/或在选定区域内具有防渗性的中空纤维膜。根据至少一个特定施例，中空纤维膜垫具有彼此平行且彼此相邻地布置的中空纤维膜，中空纤维膜具有壁和连续的内腔，其中中空纤维膜借助多个连接线而彼此连接，所述连接线彼此间隔并彼此平行地布置，而中空纤维膜被连接线保持成彼此间隔，且其中中空纤维膜由热塑性聚合物构成。