[发明专利]复合过滤介质

说明书

本发明涉及由一种起过滤作用的组分和一种基质组分构成的先进复合过滤介质，及其制备和使用方法。更具体地，本发明涉及先进复合过滤介质和含起过滤作用组分的先进复合过滤制品，例如一种生物二氧化硅制品(例如，硅藻土)或天然玻璃制品(如膨胀珍珠岩)等，它产生适用于过滤的特殊的多孔的复杂结构，该组分通过加热烧结到基质组分上，如软化温度低于所说的起过滤作用组分的软化温度的工程聚合物(例如，玻璃、晶体矿物、热塑性塑料和金属等)。

相关技术描述

在本申请书全文中，各种出版物、专利和公开的专利申请书被引用参考；可以在本说明书末尾的权利要求书之前找到这些文件的完整引用。为了更完整地描述本发明涉及的技术现状，可参考本发明参考的出版物、专利和公开的专利申请的内容。

本发明涉及先进的复合过滤介质，包括(ⅰ)一种起过滤作用的组分和(ⅱ)一种基质组分，其中，所说的基质组分的软化温度低于所说的起过滤作用的组分的软化温度，其中，所说的起过滤作用的组分紧密结合在所说的基质组分上。与简单的混合物不同，简单的混合物在悬浮(例如，在流体中)或输送或运输过程中容易分层，而本发明的先进复合过滤介质中起过滤作用的组分和基质组分例如通过加热烧结等方法紧密地结合。

本发明的先进复合过滤介质在与目前可以得到的过滤介质相同的许多用途中是有用的，但是提供了一种或多种对过滤应用特别有价值的独特性能，例如增大了渗透性、低的离心湿密度、低的方石英含量、和／或独特形状的颗粒(例如纤维)，以及改进了的效率和／或经济性。

在过滤领域中，颗粒与流体分离的许多方法使用硅藻土制品或天然玻璃制品作为过滤助剂。这些硅质材料独特的复杂多孔结构对于过滤过程中的颗粒的物理截留是特别有效的。这些复杂的多孔结构产生有空隙的网络，从而产生可以飘浮的过滤介质颗粒，其表观密度类似于其悬浮流体的密度。通常在改善含有悬浮颗粒或颗粒状物质或具有一定浊度的流体的透明度时使用过滤制品。

在有时称为“预涂层”的步骤中，硅藻土或天然玻璃制品通常在过滤过程中用于隔膜，来改善透明度并增大流量。在通常称为“主体喂料”的步骤中，硅藻土或天然玻璃制品通常还直接添加到流体中，在流体过滤时减小不希望存在的颗粒在隔膜上的负荷，同时保持计划的液体流速。取决于所涉及的特定分离过程，硅藻土或天然玻璃制品可以用于预涂层步骤中或主体喂料步骤中，或者在这两个步骤中都用。多孔介质过滤的工作原理已经发展了许多年(Carman，1937；Heertjes，1949，1966；Ruth，1946；Sperry，1916；Tiller，1953，1962，1964)，最近，又从其实用方面(Cain，1984；Kiefer，1991)及其基础的理论原理方面(Bear，1988；Norden，1994)详细地进行了评述。

在某些情况下，硅藻土或天然玻璃制品在过滤过程中可以表现出优异的吸附性能，这大大地增强了流体的澄清或提纯。这些吸附性能是非常特殊的，取决于被吸附物质对硅藻土表面的弱电荷的吸引的弱作用力，或者取决于在硅藻土表面产生的硅醇(即，≡Si-OH)官能团的反应活性。例如，离子化的硅醇基团(即，≡Si-O-)可以与溶液中的酸性物质(如柠檬酸，即C₆H₈O₇)提供的水化酸离子(即，H₃O⁺)反应在表面处吸附H⁺。在某些情况下，珍珠岩制品，尤其是那些经过表面处理的珍珠岩制品在过滤过程中也可以表现出优异的性能，从而大大增强流体的澄清或提纯(Ostreicher，1986)。

在某些过滤应用中，不同的硅藻土制品可以混合在一起，或者把不同的天然玻璃制品混合在一起，来进一步改进或优化过滤过程。另外，有时也可以把硅藻土制品和天然玻璃制品混合在一起，或者与其它物质混合在一起。在某些情况下，这些混合物可以包括简单的混合物，例如，与纤维素、活性炭、粘土、石棉或其它材料的混合物。在某些情况下，这些混合物是更复杂的混合物，其中，硅藻土或天然玻璃制品与其它成分紧密混合制成板、棒、滤筒、块体或团粒介质，用作支撑体、基体或用于催化剂的制备过程中。

这些硅藻土或天然玻璃制品中任何一种的更加精心的改进物可以用于过滤或分离，例如，包括对硅藻土或天然玻璃制品，混合物或其组合进行表面处理或化学物质的吸附。