[发明专利]用于液体过滤的中空纤维膜

说明书

本发明提供用于液体的过滤的中空纤维膜，其是内在抗微生物的。该膜包含多个多孔中空双层膜纤维，其中液体从纤维外部进入，穿过多孔膜进入纤维内腔，并从纤维的中空末端流出，其中这样的配置提供液体外向内布置并将滤出物保留在外部。这意味着，本发明的膜具有内建的对抗微生物的特性，从而提供不含微生物的安全液体。中空纤维的外侧或外壁可被配置为变成疏水的，而中空纤维膜的内侧或内壁可被配置为变成亲水的，从而极大地增强水渗透性。中空纤维膜可被配置为赋予它内在的抗微生物能力。还披露了含有以上所述膜的设备。

技术领域

本发明为液体过滤领域，例如，使用具有外向内液体流动配置的内在的抗微生物性能的中空纤维膜模块的那些。该膜可以通过在液体的吸入压力或通过压力或重力头下直接工作的多用途外壳用于便携式水过滤设备。具体来说，本发明的示例实施方案还涉及中空纤维的疏水的外侧或外壁和中空纤维膜的亲水的内壁，其具有长期的优异的水渗透性能且没有任何反洗。

背景技术

纯净的饮用水一直是全球的大问题。6.63亿人依赖未经改善的水源，其中1.6亿人依赖于地表水。在全球范围内，至少有21亿人使用被粪便污染的饮用水源。受污染的水可以传播腹泻，霍乱，痢疾，伤寒和脊髓灰质炎等疾病。估计每年有842,000人死于因不安全的饮用水、消毒和手卫生造成的腹泻。腹泻在很大程度上是可以预防的，如果这些风险因素得到解决，每年可以避免361,000名5岁以下儿童死亡。根据世界卫生组织的报告，接近感染水的寄生虫引起的急性和慢性疾病血吸虫病几乎有2.4亿人受到血吸虫病的影响。

在巴基斯坦，44％的人口在其一生中完全无法获得纯净饮用水。2015年，由于清洁水的稀缺，仅在塔尔就有311名儿童在死亡。在开伯尔-普赫图赫瓦(KPK)和联邦直辖部落地区(FATA)，40％的死亡是由于水传播疾病造成的。每一分钟，巴基斯坦就有一名儿童死于水污染。巴基斯坦每年都会报告100万例腹泻病例。巴基斯坦目前每年花费13亿美元用于消除水媒病。根据世界卫生组织，25-30％的巴基斯坦人入院医院是由于水生细菌引起的，60％的总婴儿死亡是由于水污染造成的。

清洁水为家庭以及个人层面的大问题。对于迁移中的人来说，清洁饮用水已变成昂贵的资源。当前需要一种可以在现场过滤任何可用水的设备。平均而言，超过70％的新鲜水被污染，因此不能安全饮用。目前使用的技术既昂贵又不便携，需要电力或寿命短。

在自然灾害或其他灾害，紧急情况或重大事故中，救援部门或军队使用消毒药物，凝固剂药片，或者如果可能的话，他们安装水过滤设备。前两个是低效和不可靠的，因为它们对人体有已知的有害影响，而最后一个是昂贵的并且运输干净的水也是困难的。

常规水过滤膜需要电源将水泵送通过该膜。这些膜具有不受限定的或较大的孔尺寸，这通常会导致生物污染物逃逸进入该膜的净化水侧。因此，常规基于膜的水过滤方案大多配备紫外线，臭氧化或氯化单元(消毒剂)。前两种需要高能量，而最后一种对人体有致癌作用。

基于砂/花岗岩/木炭/吸附剂床的过滤器具有低处理速度，重量大，处理能力低，生物污染物(尤其是病毒)的去除效率低。为了大规模地提供经过滤的水，需要大量设置，并且需要频繁更换吸附剂以保持过滤速度。在这种情况下，还需要后处理单元来去除生物污染物。

现在用于便携式水过滤装置的陶瓷膜缺乏耐久性。它们在受到撞击时容易受到损坏，重量较重并且制造时需要较高的温度。在这种可以有效去除生物污染物的膜中保持孔尺寸也是很困难的。用于生产这种陶瓷的烧结方法还未能在商业上减少在20nm以下的孔尺寸。