[实用新型]复合中空纤维滤膜和过滤器

说明书

描述复合中空纤维滤膜和过滤器，所述复合中空纤维滤膜包含聚合微孔中空纤维支撑物，其包括：外表面，内表面，延伸于所述外表面与所述内表面之间的厚度；和微孔；和多孔聚合过滤层，其包括接触所述外表面的凝结聚合物。

技术领域

以下描述涉及适用作滤膜且包含多孔聚合中空纤维支撑物和过滤层的复合中空纤维；和含有所述复合中空纤维作为滤膜的过滤器组件和过滤器。

背景技术

滤膜的主要应用是从有用的流体流中去除非所需材料。使用过滤器处理工业中的许多气态和液态流体，包含环境空气、饮用水、液态工业溶剂和加工流体、用于制造或加工(例如，在半导体制造中)的工业气体和具有医学或药学用途的液体。从流体去除的非所需材料包含杂质和污染物，例如粒子、微生物，和溶解的化学物种。滤膜的杂质去除应用的特定实例包含其在制药业中从治疗性溶液中去除粒子或细菌、处理用于微电子和半导体加工中的超纯水性和有机溶剂溶液和用于空气和水净化工艺的用途。

为执行过滤功能，过滤器产品包含负责从流体去除非所需材料的滤膜。视需要，滤膜可呈平片形式，其可被卷绕(例如，成螺旋状)或打褶等等。替代地，滤膜可呈中空纤维形式。滤膜可含于包含入口和出口的外壳内，使得过滤的流体通过入口进入且在穿过出口之前穿过滤膜。

流体中的非所需材料通过以机械或静电方式由滤膜捕获，例如通过筛分或“非筛分”机制，或两者从流体去除。筛分机制为借以从液体流去除粒子的一种过滤模式，其通过归因于粒子移动对孔的机械干扰而将粒子保留于膜孔处。在这种机制中，粒径的至少一个尺寸大于孔径。“非筛分”过滤机制为通过其以机械的方式使滤膜保留流动穿过滤膜的液体中所含的悬浮粒子或溶解材料的过滤模式，例如包含通过其使粒子或溶解材料静电吸引到和保留于滤膜的外表面或内表面(深度过滤)的静电机制。

滤膜可由平均孔径可基于过滤器的预期用途(即，使用过滤器执行的过滤类型)而选择的多孔聚合膜构成。典型孔径在微米或亚微米范围内，例如为约0.001微米至约10微米。一般来说，将平均孔径为约0.001到约0.05微米的膜分类为超滤膜。有时将孔径在约0.05与10微米之间的膜分类为微孔膜。

对于商业用途，滤膜应该是可以高效地制造和组装成过滤器产品的类型。膜必须能够高效地产生且必须具有允许滤膜承受组装成过滤筒或过滤器形式的机械特性(例如强度和柔性)。除机械特性以外，膜应该具有合适化学功能性和微结构以用于高性能过滤。在一些应用中，需要多于一种化学功能性、微结构或孔径来实现高过滤性能。因此，具有至少两个或多个化学功能性的复合膜适用于这个目的。

已鉴别出可通过例如热诱导的相转化(TIPS)或非溶剂诱导的相转化(NIPS)的技术形成为多孔中空纤维滤膜的各种聚合物。同样，已研发出各种技术和装备以用于在外壳内将中空纤维滤膜组装到最终过滤产品中。参见例如WO 2017/007683和US 5,695,702，这些文件的全部内容以引用的方式并入本文中。

对于商业用途，滤膜还必须展现有效和可靠的过滤功能性，例如必须能够从穿过滤膜的连续流体流有效地去除高量的杂质。通常通过包含通量和保留率的两个参数来评估过滤性能。通量评估流体流动通过过滤器或滤膜的速率，且必须足够高以反映通过过滤器的高流量水平是可能的，因此过滤器为经济上可行的。保留率一般是指从通过过滤器的流体流去除的杂质的量(以％计)且为过滤器效率的示度。膜通量和保留率两者明显取决于膜微结构和孔径，其通常通过起泡点来测量。以较低通量为代价，具有较小孔的膜具有较高起泡点和更好的筛分保留能力(假定相同膜片形态和厚度)；假定相同膜形态和厚度，较大孔径对应于较低起泡点和较低筛分保留率但较高通量。膜的非筛分保留能力是一种更复杂的特性，除膜微结构和孔径以外，其还取决于膜表面特性(例如电荷)。