[发明专利]液体脱气薄膜接触器、元件、系统及相关方法

说明书

对于相关申请的交叉参考

本申请要求在2010年9月28日提交的、授予Taylor等的美国临时专利申请No.61/387,292的优先权和其利益，该临时专利申请由此完全包括在这里以供参考。

技术领域

本申请涉及薄膜接触器或模块和它们的制造和使用方法。在至少选中实施例中，本发明指向液体脱气薄膜接触器或模块和/或它们的制造和/或使用方法。按照至少选中实施例、例子或方面，本发明指向液体脱气薄膜接触器、元件、系统、及/或它们的制造方法和/或其使用方法。在至少某些实施例中，本发明指向用空心纤维薄膜接触器或模块将液体脱气，该液体具有夹杂或溶解气体。在至少特别可能的优选实施例中，接触器或模块被整体地封装，具有平面盘形端盖、和圆筒形外壳或壳体，该圆筒形外壳或壳体接收和支撑薄膜结构，该薄膜结构包括开孔芯部、多个空心纤维薄膜、管隔板或封装物，该管隔板或封装物固定空心纤维的每个端部，并且粘结到外壳或壳体的内部上。在至少特别可能的优选实施例中，平面盘形端盖的每一个具有在其中的中心开口，具有在其中的另一个开口，及适于在所述圆筒形外壳或壳体中由至少一个保持元件，如卡环或锁紧环，保持到位，该中心开口适于接收液体端部端口或喷嘴，该另一个开口适于接收气体端部端口或螺纹管，该至少一个保持元件接收在圆筒形外壳或壳体内部中的凹槽中。在至少特别可能的优选实施例中，整体封装薄膜结构在外壳或壳体中由颠倒封装过程封装到位，该颠倒封装过程涉及可除去柱塞或塞子的使用，以使封装物凹入，并且然后修整封装物的端部，及优选地使用内圆车床装置打开空心纤维的端部。

发明的背景

薄膜接触器可以用于多种目的，包括但不限于：从液体除去夹杂气体；将液体去泡；过滤液体；及将气体添加到液体中。薄膜接触器已知用在多种不同用途中，例如，当从印刷时使用的油墨中除去夹杂气体时，可以使用薄膜接触器。

薄膜接触器也可以提供完成气体/液体、和液体/液体(它可包括液体/溶解固体)分离的装置。薄膜接触器典型地用来将两种不互溶流体相，例如第一液体和第二液体、或气体和液体，带到彼此接触，以实现一种或多种成分从一种流体到另一种的分离和/或转移。

空心纤维薄膜接触器典型地包括一束微孔空心纤维、和刚性壳体或外壳，该刚性壳体或外壳包围纤维束。壳体可以设有四个流体端口：用来引入第一流体的进口、用来排出第一流体的出口、用来引入第二流体的进口、及用来排出第二流体的出口。空心纤维可以在外壳内在两个端部上都封装，以形成聚合物管隔板，这些聚合物管隔板具有纤维孔，这些纤维孔在每个端部上通到壳体的公共第一和第二端盖部分中。在“管侧”或“孔腔侧”接触器中，第一端盖可以包含用于第一流体的进口，该第一流体指示为“管侧”或“孔腔侧”流体，因为它是穿过纤维的内部孔腔的流体。第二端盖包含用来排出孔腔侧流体的出口。第二流体-指示为“壳体侧”流体，典型地通过进口和出口端口进入和离开外壳，该进口和出口端口布置在管隔板之间，借此，壳体侧流体接触纤维的外表面。壳体侧流体流过在纤维束的纤维之间的空隙，并且可以定向成，与纤维长度平行或垂直地流动。作为例子，授予Prasad等的美国专利No.5,352,361可能有助于在壳体内跨过空气纤维薄膜的流体接触的背景理解，该专利全部包括在这里以供参考。

在壳体侧接触器中，接触器可以包括中心芯部，该中心芯部穿过端盖，并且具有第一端部，该第一端部用作用于第一流体的进口，该第一流体指示为“壳体侧”流体，因为它是越过空心纤维的外部或壳体的流体。第一端盖可以包含用于第二流体的进口，该第二流体指示为“管侧”或“孔腔侧”流体，因为它是穿过纤维的内部孔腔的流体。第二端盖包含用来排出孔腔侧流体的出口。第一流体-指示为“壳体侧”流体，典型地通过开孔芯部的进口和出口端口(敞开端部)进入和离开外壳，并且典型地离开和重新进入在管隔板之间的芯部中的开孔，借此，壳体侧流体接触纤维的外表面。壳体侧流体流过在纤维束的纤维之间的空隙，并且可以定向成，与纤维长度平行或垂直地流动。

因为管隔板将孔腔侧流体与壳体侧流体分离，所以孔腔侧流体不与壳体侧流体混合，并且只有在孔腔侧流体与壳体侧流体之间的转移通过空心纤维的壁发生。在纤维壁中的细孔通常填充有两种流体之一的静止层，由于表面张力和/或压力差效应，阻止其它流体进入孔中。质量转移和分离通常由扩散引起，这种扩散典型地由在两相之间的转移物质的浓度差驱动。典型地，跨过薄膜不发生对流或体积流动。