[发明专利]盒式过滤装置

说明书

本发明专利申请要求2007年3月29日提交的美国临时专利申请 No.60/920660以及2007年3月26日提交的美国临时专利申请No. 60/920085的优选权，它们结合在此引作参考。

技术领域

本发明涉及用于实现液体成分过滤的一次性膜过滤装置，其中， 供应液体被引入到装置中，并且过滤物流以及可选地滞留物流从装置 被去除。更具体地讲，本发明涉及一次性切向流膜过滤装置或者垂直 流(dead-ended flow)膜过滤装置，其通过以下方式被形成并可选地 被密封，利用一体成型至过滤板的垫圈，所述垫圈选择性密封过滤膜。

背景技术

在本发明之前，液体已经在多个过滤模块中被过滤，其中所述过 滤模块在集管之间被堆叠，并单独密封至集管板。每个模块包括一个 或多个过滤层，所述过滤层通过具有一体的垫圈的热塑板被隔离，以 允许并将液体供应流分配到装置中，并且从装置分配过滤物流。模块 中的过滤可以被实施为切向流过滤(TFF)过程，其中输入供应液体沿 切向流经膜表面，以形成滞留物和过滤物。可选地，过滤可以被实施 为垂直方式，或者被称为垂直流过滤(NFF)，其中所有输入供应流通 经过膜过滤器，而固体和其它碎屑滞留在膜过滤器上。在后一种方式 中，仅仅过滤物被回收。

目前，新的膜制品由于现有装置的结构而被限制。为了获得用于 实现加工级的垂直流过滤足够大的膜面积，膜被折叠并组装在盒中。 这将新膜的成分限制于那些柔软且薄的材料，并且限制了具有已经知 改进过滤性能的对称孔隙结构的膜。包括膜盒以及堆叠的盘的可选的 过滤结构取决于膜的灌封或热学结合以形成密封，另外将膜成分限制 于适于热学结合或灌封的材料，例如环氧树脂、聚氨酯或硅酮。在切 向流过滤装置的情况中，过滤物流从供应流和滞留物流被密封。粘合 剂是不期望的，因为它们具有限制的化学兼容性，是显著可萃取物的 源，对处理控制引入难度，造成结合强度限制，造成使用温度限制， 并且增加处理循环时间。溶剂结合是不期望，这是因为溶剂造成环境 问题，并且造成制造工艺变化，同时潜在有用的聚合物通过它们的溶 解特征被限制。另外，已经提出来，通过以下方式修改膜层的边缘， 将聚合热塑密封成分添加至膜层表面。然后，聚合热塑密封成分被用 于将膜密封至附近的隔离层。因为聚合热塑密封成分侵入膜层中是被 膜的小孔限制，所以密封成分与膜之间的密封强度相对较低。此外， 诸如所列举的那些处理需要很大的发展并且对于膜中的每个对应成 分、孔尺寸以及所使用的热塑性塑料而言是特别的。附加地，期望的 是用热塑性塑料或热固材料形成壳体，其不可能热学结合，或者环氧 树脂或硅酮并不粘合。膜与热塑性板的热学结合在本技术领域中也是 已知的，然而，要求膜可与热塑性过滤板兼容。目前，膜材料是由以 下不同的材料制成，例如聚四氟乙烯(PTFE)；聚偏氟乙烯(PVDF)； 聚醚砜(PES)；纤维素和聚酰胺(尼龙)，这要求大量的过滤制造工艺， 并且不利于使用新的、新颖的膜材料。

在工业中已经知道利用诸如硅酮和热塑性弹性体的垫片进行密 封。然而，其通常应用于容纳在单对塑料或不锈钢板内的单个过滤层。 如果需要更大的过滤面积以实现特定的分离，则各个壳体将以平行的 方式在外侧垂直安置，由于额外的确认以及清洁，这将是令人讨厌的、 不期望的过程。

美国专利公开文献No.5429742公开了一种过滤盒，包括多个过 滤膜成型在其中的热塑性框架。热塑性框架被成型成，提供流体通道， 确保待过滤的输入流体将通过膜，这是在将过滤的流体从过滤盒去除 之前进行的。框架厚到足以使得可以形成相对于膜来回的流体通道。 所述的过滤盒需要膜被插入成型，这将构成壳体的材料限制于那些可 适于包覆成型的以及那些将于过滤层形成密封的材料。

美国专利申请公开文献No.2004/0226875A1公开了一种过滤模 块，其中供应物、过滤物以及可选滞留物的期望的流体通道的密封通 过以下方式实现，以加热密封期望的结构的隔离层的周边。这种设计 限制于仅仅以这种方式可以工作的几种材料。