[发明专利]用于生产膜的方法和这样的膜

说明书

本申请是申请日为2010年7月20日的题为“用于生产膜的方法和这样的膜”的中国专利申请No.201080032798.8的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于生产膜(隔膜，薄膜，membrane)的方法。例如，这样的膜可以被用在电-膜工艺(电-膜法，电-隔膜法)中。这些工艺包括电渗析、反向电渗析等。所述膜也可以用于过滤工艺，如用于葡萄酒、啤酒、牛奶、水或其他流体，以及气体分离工艺(过程)。

背景技术

用于生产膜的已知方法包括烧结操作，其中逐步地，膜材料的部分被整合到膜中。该方法需要相当长的时间段，而且比较昂贵。

在用于生产膜的可替换的已知方法中，利用陶瓷材料。这些材料昂贵并且对冲击敏感。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于生产膜的改进的方法。

该目的利用根据本发明的用于生产膜的方法来实现，所述方法包括以下步骤：

-为容器提供电解质(电解液，electrolyte)；

-将一种结构置于所述容器中；以及

-为至少两个电极提供电位差，以在所述结构上实现等离子体电解氧化。

通过为电极提供电位差，实现所述结构的电化学处理，其将用根据本发明的方法处理。实际上，一种类型的等离子体电解氧化在所述结构上进行。所述电解质为导电流体，优选为液相，或者可替换地为气相。所述结构包括至少一层用等离子体电解氧化处理的材料，以获得能够充当膜的多孔产品。可选地，所述结构还包括另外的支持层(支撑层，support layer)。

优选地，所述结构为金属结构，其优选为多孔的。通过施加电位差，由此实现具有电介质的容器中的等离子体电解氧化过程(工艺)，局部地，超过结构上的氧化膜的击穿电位，并且放电发生。这样的放电导致一种类型的局部等离子体反应器，导致生长的氧化物。这构建对于所述膜的期望的结构。

通过为电极提供不同电压或电流来实现电位差。等离子体电解氧化操作在金属中产生了非常细的孔，由此形成具有比所述结构的电导率低的氧化层(氧化物层，oxide layer)，并且优选由金属材料形成。所述金属氧化层包含小孔，其可以用于分离工艺(过程)，诸如用于电-膜工艺，并且还用于过滤和气体分离工艺(过程)。

根据本发明，可以在容器中提供单独的电极。可替换地，根据本发明，也可以使用所述结构和/或容器作为电极之一。这导致高效的工艺(过程)，因为不需要单独的电极。此外，根据本发明，提供作为容器的结构(在所述结构内具有电极)可以是可能的，当然这取决于所述膜的期望的形状。

根据本发明的方法提供了可以被有效制备的膜。惊人地，孔径大小(pore sizes)可以被更有效地控制。结果，从根据本发明的方法获得的膜的特征可以被更精确地实现。这使得膜的生产能够基于膜的期望特征的说明，如孔径大小。惊人地，用根据本发明的方法生产的膜是更稳定且坚固的，因为与从常规生产方法获得的膜相比，膜颗粒之间的粘合(结合，粘结)明显更强。作为这样的更强的粘合的结果之一，在膜按照根据本发明的方法生产的情况下，所得的膜较不可能开裂(破裂)。

根据本发明的方法的另外的优点在于它能够使膜材料以组合方式(模块方式，modular way)生产。例如，当处理陶瓷材料膜时这是不可能的，因为这些必须被放入期望的构造中，由此冒损害膜的风险。事实上，根据本发明的方法的重要相关效果或优点是在用于生产这样的膜的方法中，膜的复杂的三维形状可以被处理。例如，除了板形膜，管形膜也可以较有效地生产。

根据本发明，可以自由选择待被处理以形成膜的结构的厚度。在目前优选的实施方式中，由于实际原因，通常使用约1mm的厚度。

例如，利用KOH、K₂SO₄、NA₃PO₄.12H₂O、Na₂SiO₃和/或KAlO₂来制备所述电解质。

优选地，所述金属结构的金属或合金选自能够形成非传导性(非导电性)氧化物的材料的组，如钛、铝、镁、锆、锌和铌，或合金。实验已表明这种特定的材料组导致具有期望的特征的膜，并且可以以有效的方式生产。发生在等离子体电解氧化工艺中的放电(部分地)将无定形氧化铝转变为非常更硬的晶形如刚玉(α-Al₂O₃)。