[发明专利]分析基体孔径的系统和方法

说明书

优先权声明

本申请要求于2010年10月1日提交的美国临时申请号61/388,645的优先权，其以引用方式整体并入本文。

技术领域

本发明涉及可用于识别具有均匀或特定孔径的用来分离颗粒物质或形成阻隔，例如阻隔薄膜、膜或过滤器的基体的系统和方法，以及以非破坏方式估算其孔径的系统和方法。

背景技术

设计为从流体、玻璃、光和固体中分离颗粒物质的基体在本领域是已知的。一类这种基体是膜系统。这些膜系统通常利用能够分离流体混合物或从流体中分离固体或颗粒的阻隔。一个实例包括设计为从微咸水或盐水中除去盐的反渗透膜。另一个实例包括超滤膜，其可以从液体中除去较高分子量有机化合物。另一类基体是壁流式过滤器。壁流式过滤器通常是陶瓷基的，根据尺寸从流体中分离颗粒。壁流式过滤器的常见设计包含成型的陶瓷制品，其具有在一个方向上延伸通过该制品的流动通道。壁流式过滤器在一个方向上具有限定了流动通道的一系列壁，所述壁通常排列成使得壁和流动通道是相互平行设置的并且所述壁和通道延伸通过所述成型的陶瓷制品。在垂直于所述壁和流动通道的方向上，所述壁流式过滤器通常展示出一致的横截面形状。所述横截面形状可以是适于壁流式过滤器预定用途的任意形状。所述横截面形状可以是圆形、椭圆形、正方形、长方形、多面体或者由正方形、长方形或多面体成型部件的组合定义的形状。在一些实施方案中，所述壁流式过滤器表现出在每一端具有所期望的横截面形状的两个面，流动通道垂直于过滤器的所述面并从一端或面延伸到另一端或面。这种排列通常被称为蜂窝式设计，因为过滤器的每一端看起来类似蜂窝。所述壁流式过滤器可以具有正方形或长方形横截面形状。在另一个优选的实施方案中，壁流式过滤器包含多个单独形成的部件，其被组装在一起在垂直于流动通道的方向上形成所期望的横截面。在这种最后的情况中，壁流式过滤器的横截面包含用于制备壁流式过滤器的部件的横截面的组合并且可以被设计为具有任何所期望的形状。壁流式过滤器通常被布置为具有限定多个流动通道的多个壁。在壁流式过滤器中，在一端每隔一个流动通道被堵塞，使得流体不能流过流动通道被堵塞的一端。在另一端相邻的通道以类似的方式被堵塞。这种排列形成了这样的结构：每个流动通道在一端是敞开的并且相对的一端是堵塞的。每个流动通道都被相对端被堵塞的通道包围。为了从流体料流中分离颗粒，所述流体料流通过过滤器的一端被引入到这一端的流动通道中。因为流动通道的另一端被堵塞，流体只能通过流动通道的多孔壁流出过滤器并进入到与引入流体的流动通道相邻的流动通道中。有流体流入的流动通道在流体进入的相对端是敞开的。通常地，在流体最初进入的流动通道和与其相邻的流动通道之间保持压力差以驱使流体通过流动通道壁。包含在流体中的尺寸大于流动通道壁上孔的尺寸的颗粒物质保留在流体进入的流动通道的壁上。流出过滤器相对端的流体基本上不含尺寸大于流动通道的壁中孔尺寸的颗粒。在一个实施方案中，壁流式过滤器的制造方法经调整用于生产具有相对均匀的孔的壁以促进所期望的分离。陶瓷壁流式过滤器的设计和制造在本领域是众所周知的，不是本发明的主题。可以用作薄膜或膜的基体基本上是平的，待分离或纯化的流体与薄膜的一侧接触，不被允许通过薄膜，或者所需要的流体通过薄膜并被收集在相对侧上，而不需要的材料保留在原来的接触表面上。在其他实施方案中，基体以另一种方式排列在具有用于进料待分离流体的入口和用于回收纯化的流体的出口的设备中。该出口可以远离实际的分离器件。这种类型的结构的实例是壁流式过滤器、中空纤维膜和螺旋卷式膜系统。