[发明专利]包含带有毛细管通道的膜片的螺旋卷绕式组件

说明书

交叉引用声明

本申请要求2009年7月9日提交的美国临时申请号61/224,092的权益，其全部内容通过引用被结合在此。

背景技术

本发明通常涉及螺旋卷绕式组件。螺旋卷绕式组件(也称作螺旋卷绕式“元件”)众所周知可用于包括气相分离和液相分离两者的多种流体分离。由于其螺旋构型，可以将相对大的膜表区域塞入单独的组件中。依赖于所使用的膜类型，可以在宽范围的多种应用中使用螺旋卷绕式组件，所述应用包括：反渗透(RO)、纳滤(NF)、超滤(UF)和微滤(MF)。典型的组件包含至少一个卷绕在渗透物收集管周围的膜片。美国专利号US5,114,582、US 5,538,642和US 5,681,467中描述了这种组件的实例。如US 6,881,336中所描述的，这样的组件通常包含进料隔离片以促进进料流体通过组件的流动。在使用中，可以如US 6,632,356中所述通过端盖的方式将多个组件连通，如US 2007/0272628中所述将多个组件封装在共同的压力容器中。备选地，如US 6,066,254和US 6,299,772中所述可以使用单个组件。

通常在螺旋卷绕式组件中使用复合膜片。其实例包括FilmTec Corporation的FT-30TM膜-包含通过多官能胺单体和多官能酰卤单体之间的界面缩聚反应形成的薄膜聚酰胺甄别层的多孔聚砜片。US 4,277,344、US 6,878,278和US 2008/0185332中描述了这种膜的典型实例。

备选类型的膜片包括如US 5,046,936、US 5,089,187、US 5,171,493、US 6,787,216和US 2009/0011182中所述的包含整体毛细管通道的多孔结构体。这样的膜可以通过将聚合物混合物(例如聚砜、聚醚砜、聚偏二氟乙烯)挤出为包含多个平行排列的毛细管通道的多孔片制备。US 6,787,216、JP 59-82906、FR 2,616,812还描述了这种膜片在螺旋卷绕式组件中的使用，其中所述毛细管通道充当进料流体路径。WO1981/002750描述了与透析器有关的类似的膜片的制造和使用。

发明内容

本发明包括一种螺旋卷绕式组件，所述螺旋卷绕式组件包含至少一个卷绕在渗透物收集管周围的膜片，其中所述膜片包含多个彼此平行排列的毛细管通道，并且所述毛细管通道与所述渗透物收集管流体连通。与用于制备和使用该组件以及相应部件的方法一起公开了很多另外的实施方案。

附图简述

所包括的图与经选择的部件一起说明了主题螺旋卷绕式组件的数个实施方案。这些图未按比例绘制并且包含理想化视图以便于描述。在可能的地方，遍及图和文字说明使用相同的附图标记指明相同或类似的特征。

图1是部分装配的螺旋卷绕式组件的透视图，所述螺旋卷绕式组件包含附着于沿轴(X)延伸的渗透物收集管的单一膜片。

图2是包含毛细管通道的膜片的透视图。

图3A、3B、3C和3D是渗透物收集管的数个不同实施方案的透视图(3B、3C和3D部分切去)。

图4是包含图3A的渗透物收集管和单个膜片的部分装配的螺旋卷绕式组件的透视图。

图5是沿垂直于由渗透物收集管定义的轴的线所取的部分装配的螺旋卷绕式组件的截面图(部分切去)，所述螺旋卷绕式组件包含附着于渗透物收集管的两个膜片和两个进料隔离片。渗透物收集管设计为与图3B中所示的相同。

图6是沿垂直于由渗透物收集管定义的轴的线所取的部分装配的螺旋卷绕式组件的截面图(部分切去)，所述螺旋卷绕式组件包含附着于渗透物收集管的四个膜片。

图7是两个相邻安置的膜片和位于膜片的相对(即面对)外表面上的密封件的理想化的正视图(部分切去)。

图8是两个相邻安置的膜片和位于膜片之间的进料隔离片、密封件以及限制构件的理想化的正视图(部分切去)。

发明详述

本发明包括一种螺旋卷绕式组件，所述螺旋卷绕式组件包含至少一个卷绕在渗透物收集管周围的膜片。该膜片包含多个毛细管通道，所述毛细管通道彼此平行排列并且与所述渗透物收集管流体连通。对于完成毛细管通道与渗透物收集管之间的流体连通的方式没有特别的限定，并且描述了数个实施方案。在一个实施方案中，毛细管通道大体上垂直于渗透物收集管，以使进料和渗透物流体处于交叉流构造形式。膜片的外表面可以任选地包含甄别层。在RO应用中甄别层的使用可以是尤其有用的。