[发明专利]一种用于生物大分子切向流过滤的中空纤维膜组件及其应用

权利要求书

1.一种用于生物大分子切向流过滤的中空纤维膜组件，包括筒状壳体和中空纤维膜束，所述筒状壳体设置有进液口、回流液口和透过液口；所述进液口与中空纤维膜束的入口端相连通，所述回流液口与中空纤维膜束的回流端相连通，所述透过液口与中空纤维膜束的透过端相连通，所述中空纤维膜束由收纳在所述壳体内的多个中空纤维膜构成，其特征在于：所述中空纤维膜包括主体，所述主体朝向内腔的一侧表面为内表面，另一侧表面为外表面，所述主体内具有非定向曲折通路；

所述中空纤维膜的内腔直径为1.0-2.0mm；所述中空纤维膜的内腔直径与膜平均厚度之比为3:1至15:1；

所述内表面上具有若干个狭缝形的第一孔洞，所述第一孔洞的孔径宽度平均值为60nm-450nm，所述第一孔洞在内表面上的孔洞面积率为5-30％，其中所述第一孔洞的孔径宽度方向与中空纤维膜的周向一致；

所述中空纤维膜的水通量为400-3000L*h^-1*m^-2@10psi。

2.根据权利要求1所述的一种用于生物大分子切向流过滤的中空纤维膜组件，其特征在于：

一定粘度的流体，在一定入口端压力的作用下，所述中空纤维膜的实际长度L不大于低压损膜丝长度Y＝-k(X-1)*10+b；

其中X为中空纤维膜的内径，X为1-2mm；

其中低压损膜丝长度Y是指回流端压力占入口端压力之比不低于50％时中空纤维膜的长度；

b为当膜丝内径为1mm，且回流端压力占入口端压力之比为特定值时，膜丝的长度；所述b为80-250cm；

k为回流端压力占入口端压力之比为特定值时，膜丝长度随着膜丝内径变化的变化率；所述k为10-80cm/cm；

流体的粘度不低于20cps；入口端压力为5-30psi。

3.根据权利要求1所述的一种用于生物大分子切向流过滤的中空纤维膜组件，其特征在于：所述中空纤维膜的平均厚度为100-200μm，膜整体孔隙率为40-70％；所述内表面的表面粗糙度RA＝10-40μm；所述内表面的第一水接触角为45°-70°；

所述内表面上，所述第一孔洞的孔径宽度的最大值与最小值之差为10-200nm，且该差值不超过孔径宽度平均值的50％；

所述中空纤维膜的最大厚度与最小厚度之差为5-18um，且该差值不超过膜平均厚度的10％。

4.根据权利要求1所述的一种用于生物大分子切向流过滤的中空纤维膜组件，其特征在于：

所述第一孔洞的孔径长度平均值为120-800nm，所述第一孔洞的孔径长度平均值为第一孔洞的孔径宽度平均值的1.3-6倍；其中所述第一孔洞的孔径长度方向与中空纤维膜的长度方向一致。

5.根据权利要求1所述的一种用于生物大分子切向流过滤的中空纤维膜组件，其特征在于：所述内表面上还包括有若干个短纤维，所述短纤维两端均与所述第一孔洞的内壁相连接，相邻第一孔洞之间通过短纤维相隔开,所述短纤维的平均直径为10-40nm。

6.根据权利要求1所述的一种用于生物大分子切向流过滤的中空纤维膜组件，其特征在于：

在从内表面至外表面的膜厚度方向上，所述主体的平均孔径先增大再减小；

所述主体包括分离层和支撑层，所述分离层的一侧为内表面，所述支撑层的一侧为外表面；

所述支撑层包括第一缓冲区，所述第一缓冲区的平均孔径至少为第一孔洞的孔径宽度平均值的4倍以上；

所述第一缓冲区到内表面的最近距离小于所述第一缓冲区到外表面的最近距离。

7.根据权利要求6所述的一种用于生物大分子切向流过滤的中空纤维膜组件，其特征在于：所述分离层的厚度为0.5-15μm，所述分离层厚度占膜平均厚度的0.5-12.5％；所述分离层的孔隙率为10-45％。