[发明专利]用于液体-液体分离的分支孔数为2的新型树型纳米级圆柱孔滤膜

权利要求书

1.一种用于液体-液体分离的分支孔数为2的新型树型纳米级圆柱孔滤膜，其特征在于：在一层固体材料(1)里制造有许多个均匀分布的树状结构的通孔，每个树状结构的通孔包括一个主干孔(2)和两个分支孔即分支孔(3)和分支孔(4)，这两个分支孔均与主干孔(2)相互平行且均与主干孔(2)完全连通，主干孔(2)和这两个分支孔均为圆柱孔，主干孔(2)的表面材料和这两个分支孔的表面材料均相同，各分支孔均为滤孔，各分支孔半径均为R_b，1，各分支孔长度均为l₁，主干孔(2)和它的两个分支孔的表面涂覆涂层或不涂覆涂层，待分离的几种液体混在一起而成的混合物中的一种液体与主干孔(2)和它的分支孔的表面间的物理吸附弱，液体混合物中的其余液体与主干孔(2)和它的分支孔的表面间的物理吸附强，这里的液体与主干孔(2)表面间强物理吸附指使主干孔(2)中液体流动成为连续介质流动的临界主干孔(2)直径不小于30nm的液体与主干孔(2)表面间的物理吸附，这里的液体与主干孔(2)表面间弱物理吸附指使主干孔(2)中液体流动成为连续介质流动的临界主干孔(2)直径不大于10nm的液体与主干孔(2)表面间的物理吸附；分支孔(3)直径处于纳米量级，分支孔(3)半径R_b，1取为(0.1～0.2)R_cr，这里R_cr为使与主干孔(2)的表面间物理吸附弱的液体混合物中的那种液体成为连续介质流动所需的临界圆柱孔半径；各分支孔长度l₁尽可能小以减小滤孔的流动阻力，l₁的值根据滤孔强度要求确定，主干孔(2)的半径R_b，2比它的分支孔半径R_b，1更大，主干孔(2)和它的两个分支孔形成的树状结构的通孔在固体材料(1)的厚度方向贯穿固体材料(1)，主干孔(2)用于减小被分离净化液体在固体材料(1)里的流动阻力、增大固体材料(1)的渗透能力，该层固体材料(1)即为滤膜。

2.如权利要求1所述的一种用于液体-液体分离的分支孔数为2的新型树型纳米级圆柱孔滤膜，其特征在于：主干孔(2)半径R_b，2根据它的分支孔半径R_b，1和与主干孔(2)表面间物理吸附弱的液体混合物中的那种液体在滤膜中的最大渗透能力要求通过下式计算确定：

这里，λ₀＝l₁/l，l为固体材料(1)的厚度即滤膜的厚度，R_eq＝c₁R_b，1，R_cr为使与主干孔(2)的表面间物理吸附弱的液体混合物中的那种液体成为连续介质流动所需的临界圆柱孔半径，c₁的取值范围为：1.08～1.31，c₁的优选值为1.19，ρ为环境温度和压力下与主干孔(2)的表面间物理吸附弱的液体混合物中的那种液体的体相密度，为与主干孔(2)的表面间物理吸附弱的液体混合物中的那种液体在半径为R_eq的孔的半径方向的平均密度，这个平均密度与有关，η为环境温度和压力下与主干孔(2)的表面间物理吸附弱的液体混合物中的那种液体的体相粘度，为与主干孔(2)的表面间物理吸附弱的液体混合物中的那种液体在半径为R_eq的孔的半径方向的等效粘度，这个等效粘度与有关，为描述与主干孔(2)的表面间物理吸附弱的液体混合物中的那种液体在半径为R_eq的孔的半径方向呈现的非连续介质效应的参数。

3.如权利要求1所述的一种用于液体-液体分离的分支孔数为2的新型树型纳米级圆柱孔滤膜，其特征在于：分支孔(3)和分支孔(4)均匀分布在固体材料(1)的表面的一个圆周上，该圆周的半径为R_d，相邻分支孔在该圆周上的间距为Δ₁，Δ₁与R_b，1的比值取值范围为：k_s＝Δ₁/R_b，1＝1.25～2.0，R_d与R_b，1的比值为：R_d/R_b，1＝(2+k_s)/π。