[发明专利]一种从液流中分离带电粒子的方法和改进的过滤器

说明书

本发明涉及通过过滤和吸附分离液体中带电粒子，本发明还涉及一种改进的过滤器。

在表面过滤中，固体主要是在多孔过滤介质表面形成滤饼。表面过滤不同于深层过滤，在深层过滤中，固体的大部分是在较深的过滤介质中捕集到的。在表面过滤和深层过滤中，过滤介质常呈筒状，它可反洗或处理。过滤介质可以由如棉，聚丙烯，尼龙，聚乙烯，聚酯或金属丝布制成。

预涂层过滤是一种特殊类型的过滤，预涂层过滤元件在称之为隔膜的多孔支撑结构上利用了过滤介质，如此，形成的滤饼基本上和隔膜隔开。预涂层可是颗粒状材料，如硅藻土、珍珠岩或纤维素纤维。隔膜可是机织织物，纱线缠绕元件，直纹无纺织物或相对硬的穿孔元件。预涂层完成过滤作用并保护隔膜免于堵塞。

一般，预涂层介质的尺寸大于隔膜孔的尺寸。隔膜主要用作支持构件，而预涂层主要完成所发生的过滤。预涂层可以定期地通过如反洗除去并施加上新的预涂层来。

过滤作用之外，一些预涂层还可同工艺流中的杂质进行化学作用。例如美国专利3，250，702、3，250，703、3，250，704和3，250，705-Levendusky描述了含离子交换树脂的预涂层。粉状阳离子交换树脂和阴离子交换树脂被应用到压力壳体内滤筒元件外侧上形成大约1/16到约2时厚的预涂层。所述的离子交换树脂的粒子尺寸范围在100至1000目。当树脂干净时，穿过有粉末状阳离子和阴离子树脂混合物的预涂层过滤器的压差较小。压差的改善是由于静电力使阳离子和阴离子颗粒聚集，使得混合物更易被液流渗透。其它材料，如纤维素纤维同阳离子树脂和阴离子树脂混合以形成聚凝混合物，它们更易聚集和渗透。

美国专利4，177，142描述了一种除去杂质的方法，该方法采用一种助滤材料具有相反电荷粒子的结团滤器预涂层助滤材料。所述的助滤材料包括硅藻土，纤维素纤维，活性炭，膨胀珍珠岩、石棉纤维、离子交换树脂和无机离子交换器。所述的滤床为带有相反电荷粒子助滤材料的混合物，一些助滤材料带电粒子有常态的表面电荷，而另一些助滤材料的带电粒子则带有化学感应表面电荷，带有相反电荷粒子的预涂层显示出团聚现象（clumping    phenomenon）。

为比较好的利用机械的和离子交换预涂层的优点而研制了专门的设备，如UK专利申请GB2    214    447A公开了一种用于带纵褶隔膜的预涂层过滤器的滤器元件。在反洗中，环形带约束该膜。所述的的预涂层过最小厚度约5mm（0.2时）该申请描述了预涂层型过滤器和离子交换树脂一起用于原料水的处理，和核能发电系统的冷凝，过滤器可反洗以除去预涂层。

各种型式的超滤和微滤设备用来分离水流中的金属腐蚀物，特别是锅炉补充给水和冷凝回流液。超滤是一种压力驱动的分子过滤，包括使液流通过薄层（sheet）过滤器或孔径约0.01微米的空心纤维。微滤直接用于较大的胶体和悬浮粒子，通常采用薄层过滤器，例如膜，筒式过滤器或孔径约0.1微米的褶状的过滤器。另外，孔径约0.1微米的空心纤维也可用于微滤。

空心纤维与薄层过滤膜不同，空心纤维是管状的内径大约0.1-1mm。薄层过滤器通常呈平板状或者由平板制成缠绕式膜。然而，空心纤维微滤器和薄层微滤器常由相同的材料制成，例如醋酸纤维、酰胺、聚砜、聚丙烯腈、聚肤喃、尼龙和聚乙烯。

薄层过滤器与通常由铸造制成的空心纤维相比可是编织的，涂制的，铸造的，缠绕的，挤出的或热熔的和喷涂的。薄层过滤器与空心纤维过滤器相比每单位隔膜面积可处理较大的液体流量，一般安装和操作更经济。

日本kokai专利申请HE02-83020介绍了再循环水的过滤，它用粉状阳离子交换树脂涂覆成的空心纤维来除去如铁和铜的离子杂质。该申请阐明优选用氧化铁涂覆。人们认为，在该申请中描述的所使用的阳离子交换树脂是用来除去离子，而不是粒子。

在日本kokai专利申请SH062-870231；SH062-220200和HE011-80205中公开了用空心纤维过滤器的过滤方法。据报导含细颗粒氧化铁的水通过空心纤维过滤器，在膜上形成一层氧化铁或氢氧化铁的薄涂层。所述的薄涂层使得更容易反洗去随后收集在过滤器上的杂质。据报导，氧化铁层可挡住铁离子从而保护膜，防止铁离子沉淀在膜表面。

空心纤维过滤器和薄层过滤器适用于核发电站，因为它们可有效地反洗，而产生的需进行放射性废物处理的反洗废水量较小。空心纤维过滤器与薄层过滤器相比，每单位体积可以制造具有相对大的表面积的过滤器元件。另一方面，薄层过滤器显示出较高通量，较低的初始成本和较低的更换费用。