[发明专利]膜结构及其生产和使用

说明书

技术领域

本发明涉及一种膜结构，涉及一种预先整理(pre-conditioning)用于在导管中形成膜结构的多导管整料(monolith)的方法，涉及一种处理多个多孔基底以整理用于膜的形成的基底的方法，其中所述多孔基底中形成有管状导管，本发明涉及一种处理多个多孔基底以在导管中形成膜的方法，其中所述多个多孔基底中形成有管状导管，本发明涉及一种包括多样的载体或整料的模块，并且还涉及从有机液体去除水和/或从诸如污染的河流净化水。

背景技术

US-A-5362522(Bratton等人，其公开内容通过参考包含与此)涉及膜的生产，并且公开，虽然当时已经在沸石膜领域中进行了广泛的研究，但是先前还没有公开能够制备一种具有直接连接到载体表面的沸石连续层的沸石膜。因此，提供了一种用于生产膜的处理，以生产具有分子尺寸的导管的扩展网络(extended network)，其中所述膜包括结晶材料的薄膜，所述结晶材料是一种具有晶体结构的分子筛，所述晶体结构由通过氧原子连结在一起的四面体构成，所述薄膜形成在多孔载体的小孔上。该处理包括：(a)将所述多孔载体的至少一个表面浸入在包括合成凝胶的混合物中，所述合成凝胶能够进行结晶，以生产结晶材料；(b)诱导所述凝胶的结晶作用，以便使所述材料在载体上结晶；(c)将具有所述结晶材料的薄膜的载体从残余的混合物去除；以及，(d)重复这些步骤一次或多次，以得到膜，在所述膜中，材料直接从载体结晶并直接结合到载体。

US-A-5554286(Okamoto等人，Mitsui，也参见现在撤回的等同文献EP-A-0659469；这些说明书的内容通过参考包含于此)公开了一种膜，其具有用于液体混合物分离的充分的渗透速率和分离因数，以用在渗透蒸发或水蒸汽渗透中。该膜包括多孔的载体，在所述载体的表面上保持有晶种，所述晶种的平均颗粒尺寸是1μm至5μm，并且以0.5mg/cm²至5.0mg/cm²的量保持在载体的表面上，在晶种保持在载体表面上之后，在所述多孔的载体上沉积A型沸石薄膜(例如A4沸石)。优选的多孔载体是含有30％至80％重量Al₂O₃的Al₂O₃-SiO₂陶瓷材料，该陶瓷材料具有0.1μm至2μm的平均小孔直径和30％至50％的孔隙度。对多孔载体的形状上没有限制。然而，用于渗透蒸发或水蒸汽渗透的形状应当是长为20cm至100cm、外径大约为10mm至30mm并且厚度为0.2mm至几mm的管的形式。也可以是长为20cm至100cm、外径为30mm至100mm并且厚度为0.2mm至几mm的圆筒形式，并具有多个与轴向方向平行布置的、内径为2mm至12mm的孔或导管。在实验中，使用一种由Mitsui Kensaku-Toishi Co.，Ltd.制成的管状多孔氧化铝载体“Multipoaron”，其测量为外径1cm、长20cm、厚1mm、小孔直径1μm以及40％的孔隙度。该载体用颗粒尺寸小于345μm(200网眼)的4A沸石晶种刷涂，随后进行水热合成，以形成膜，所述膜用于通过渗透蒸发方法或水蒸汽渗透来分离水-乙醇混合物。

US-A-6635594(Bratton等人，其公开内容通过参考包含与此，也参见WO 00/21628)涉及管状导管的预处理，以促进膜的形成。具体地，它公开了一种处理多孔基底的方法，其中该多孔基底内形成有管状导管，所述方法包括：将直径在20μm和0.1μm之间的不同尺寸分布的沸石颗粒混合在一起，以形成颗粒的悬浮物；使该沸石颗粒的悬浮物向下穿过管状导管，并通过管状导管的壁穿出，从而在管状导管的内表面上沉积一层沸石颗粒层。在一个实施例中，磨成粉状的沸石颗粒与未研磨的颗粒混合，以得到用于预处理的沸石颗粒的混合物。为了进行沉积，悬浮液沿着管状导管流动的周期与横向流动的周期交替，在所述横向流动中悬浮液体穿过管状导管的壁。