CN105473212B - 螺旋错流过滤器 - Google Patents

Abstract

本公开描述了一种螺旋错流过滤器渗透管以及包含该渗透管的螺旋错流过滤器。渗透管包括：阻塞的中间部分；中空入口部分，其包括由入口部分的圆柱形壁的穿孔径向偏移部形成的歧管；以及中空出口部分。中空出口部分可选择地包括由出口部分的圆柱形壁的穿孔径向偏移部形成的歧管。

Description

螺旋错流过滤器

相关申请的交叉引用

本专利申请根据专利合作条约条款8要求2013年5月17日提交的美国专利申请号13/896370的优先权，其通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及改进的螺旋错流过滤器以及关于螺旋错流过滤器的方法。

背景技术

错流过滤是一种膜过滤，其可以在流体承载可插入“死端”过滤器的一定量固体材料时使用。错流过滤不同于死端过滤。在死端过滤中，进给穿过膜或床，将滞留物捕获在该膜或床上，且通过膜或床释放滤液。通常在死端过滤中，用于进给流体退出过滤器的唯一方法是通过膜。然而，在错流过滤中，进给在一定的压力、浓度、或进给与膜另一侧上的滤液之间的其它差异下穿过过滤膜(切向于过滤膜)。比膜孔径尺寸更小的材料穿过作为滤液的膜。一些进给被捕获在膜中或其上作为滞留物，而剩下的进给流穿过进给侧上的过滤器，而没有穿过膜或被捕获在膜中或其上。离开过滤器的未过滤的进给流与滤液保持分离，并且可以通过过滤器再循环回来。这种操作模式可用于具有引起“致盲”风险的固体的进给。致盲是滞留物在膜上的积累，其阻碍和/或减少过滤器的效率。采用死端过滤，固体材料可以迅速致盲过滤表面，且进给流可能不再穿过膜，致使过滤器失效。采用错流过滤，整个膜上的大部分流体的切向运动促使过滤表面上的被捕获的粒子由切向进给流除去。这意味着错流过滤器可以在相比于死端过滤器的相对较高的固体负荷下具有减少致盲地连续操作。

错流过滤装置可以采取许多形状，包括板、中空纤维、管和螺旋形。螺旋错流过滤装置可以包括过滤介质，其在“果冻卷”型的设计中缠绕着渗透管。当观察“螺旋”过滤器的端部时，过滤器元件的各个叶片的端部边缘使平面曲线由盘绕中心轴线但距其越来越大距离的点跟踪。每个“叶片”实际上是中空的，像由过滤介质做出来的“外壳”。在螺旋错流过滤器中，进给流体平行于渗透管流动。进给流穿过过滤介质进入叶片“外壳”之一。过滤后的流体或渗透物穿过介质以及叶片“外壳”内部的介质之间的螺旋并进入渗透管。渗透物通过渗透管离开过滤器，并且与单独离开过滤器的剩余进给流保持分离。

错流膜过滤技术已广泛应用于工业全局。例如，错流过滤还可以用于微滤、超滤、纳滤和反渗透。然而，还需要改进的错流过滤装置。

发明内容

本公开中描述的实施例包括一种螺旋错流过滤器，包括：外壳体和在所述外壳体内同轴对准并沿径向从其偏移的渗透圆柱管。所述过滤器还可以包括设置在外壳体与渗透管之间的环形内的环形褶状过滤器元件。过滤器元件可以包括复合过滤材料，该复合过滤材料包括：邻近所述外壳体的膜材料第一层，和邻近所述渗透管的渗透间隔件材料第二层。所述过滤器元件的褶皱可以限定多个沿周向间隔开的叶片，每个在其近端边缘至渗透管包括连接件。多个叶片可以在“螺旋”配置中缠绕着所述渗透管。

应当理解的是，所公开的发明并不局限于在该说明内容中所述的实施例。本发明旨在包括在如由权利要求书单独限定的本发明范围内的修改及其他主题。

附图说明

参照下面的附图，可以对所公开的非限制性实施例的各个特性和特征进行更好地理解，其中：

图1是根据本发明的螺旋错流过滤器的实施例的示意性分解透视图；

图2是构成如图1所示的错流过滤器的复合过滤器元件的膜和渗透间隔件材料的示意图；

图3是图2中所示的材料的复合夹层的示意图，示出了部分褶状构造。

图4是在图1中所示的错流过滤器的示意性局部剖视图，示出了连接到渗透管的过滤器元件的褶状复合夹层的边缘；

图5是在图1中所示的错流过滤器的示意性局部透视图，示出了连接到渗透管的过滤器元件的褶状复合夹层的边缘；

图6是在图1中所示的错流过滤器的示意性局部透视图，示出了连接到渗透管并且具有进给间隔件的过滤器元件的褶状复合夹层的边缘；

图7是在图1中所示的错流过滤器的端盖的示意性端视图；

图8是沿着图7中的线“A-A”截取的示意性剖视图，示出了连接到螺旋形过滤器的端盖；

图9是渗透管的示意性横截面侧视图，包括形成朝向渗透管的入口和出口端设置的环形歧管的受阻中间部分和径向偏移穿孔部分；

图10是在图9中所示的渗透管的示意性局部透视图；

图11A是在图9中所示的渗透管的入口端的示意性局部横截面侧视图；图11B是在图9中所示的渗透管的出口端的示意性局部横截面侧视图；

图12是在图9中所示的渗透管的示意性局部透视图，其中褶状过滤器元件包括连接到邻近环形歧管的渗透管外圆柱形表面的多个沿轴向间隔开的叶片；

图13A是过滤器入口部分的示意性横截面端视图，包括在图9中所示的与外圆柱形壳体同轴对准并沿径向从其偏移的渗透管，并且包括含有多个连接到渗透管外圆柱形表面的沿周向间隔开的叶片的环形褶状过滤器元件；图13B是过滤器出口部分的示意性横截面端视图，包括在图9中所示的与外圆柱形壳体同轴对准并沿径向从其偏移的渗透管，并且包括含有多个连接到渗透管外圆柱形表面的沿周向间隔开的叶片的环形褶状过滤器元件；

图14A是在图9和13A中所示的渗透管及过滤器元件组件的入口部分的示意性局部横截面轴向视图，示出了沿周向间隔开的叶片连接到渗透管；图14B是在图9和13B中所示的渗透管及过滤器元件组件的出口部分的示意性局部横截面轴向视图，示出了沿周向间隔开的叶片连接到渗透管；

图15是在图9和13A中所示的渗透管及过滤器元件组件的入口部分的示意性局部横截面侧视图，示出了通过周向间隔的叶片的切向流；以及

图16是在图9中所示的渗透管及过滤器元件组件的示意性侧视图，示出了通过周向间隔的叶片的切向流。

具体实施方式

应当理解的是，本文公开的实施例的各种描述已被简化，以仅示出对清楚理解所公开实施例相关的这些元件、特征和方面，同时为了清楚起见消除了其他元件、特征和方面。考虑到所公开实施例的本描述，本领域普通技术人员要认识到的是，其他元件和/或特征也可用于所公开实施例的特定实施或应用。然而，因为考虑到所公开实施例的本描述，这样的其它元件和/或特征可以由本领域普通技术人员很容易地确定和实施，且因此对所公开实施例的完整理解没有必要，所以本文未提供这样的元件和/或特征的描述。因此，要理解的是，本文所阐述的描述仅是示范和说明所公开的实施例，并无旨在限制如由权利要求单独限定的本发明的范围。

在本公开中，除非另有说明，表示数量或特性的所有数字都应该被理解为在所有情况下由术语“约”开始和修改。因此，除非有相反的指示，在下面描述中阐述的任何数值参数可以取决于在根据本发明的实施例中所寻求获得的所需性能而有所不同。最起码，以及并非试图限制等同于权利要求范围的教导的应用，在本说明书中描述的每个数字参数应当至少根据所公布的显著数字的数目并且通过应用普通的四舍五入技术得到解释。

此外，本文所列举的任何数值范围旨在包括包含在其中的所有子范围。例如，范围“1至10”旨在包括所列举的最小值1和所列举的最大值10之间(并且包括它们)的所有子范围，即具有的最小值等于或大于1和最大值等于或小于10。本文中所列举的任何最大数值限度旨在包括包含在其中的所有更低数值限度，本文中所列举的任何最小数值限度旨在包括包含在其中的所有更高数值限度。因此，申请人保留修改本公开包括权利要求书的权利，以明确列出在本文中明确列举的范围内的任何子范围。所有这样的范围旨在在本文中被固有地公开，使得修改明确列出任何这样的子范围将充分符合说明书要求。

如本文所用，语法冠词“一”、“一个”以及“特指的那个”意在包括“至少一个”或“一个或多个”，除非另有说明。因此，这些冠词在本文中用于指一个或一个以上(即至少一个)该冠词的语法对象。例如，“一个部件”是指一个或多个部件，因此可能的话，一个以上的部件被考虑并且可以用于实现所描述的实施例。

被说成通过引用并入本文的任何专利、出版物或其他公开材料全部地或部分地以其整体并入本文，但程度仅限于并入的材料不与现有的定义、陈述或在本公开中明确规定的其他公开材料相冲突。因此，在必要的程度上，如本文所述的公开内容取代通过引用并入本文的任何冲突材料。被说成通过引用并入本文但与现有的定义、陈述或在本文所阐述的其他公开材料相冲突的任何材料或其部分仅在所并入的材料与现有的公开材料之间没有冲突的程度上被并入。

本公开内容包括各个实施例的描述，包括实施例的各种不同的特点、方面和特征。应当理解的是，本文所述的所有实施例是示例性的、说明性的以及非限制性的。因此，本发明并不受限于各种示例性、说明性以及非限制性实施例的描述。相反，本发明仅由权利要求书限定，其可被修改成列举明确或固有地描述在本公开中或者由本公开以其他方式明确或固有地支持的任何特点、方面和特征。

此外，本文中所呈现的附图代表本公开的非限制性实施例。这些附图未按比例绘制，仅被提供用于帮助理解各个实施例，不应被解释为限制本公开的范围。

本文所述的实施例总体涉及用于从流体诸如液体(例如水)或气体(例如空气)中除去污染物的装置。本文所述的实施例还可以用于其它流体。例如，待纯化或以其它方式过滤的流体可以是任何化学、工业或生物流体。如本文通常所用，“污染物”可以指流体中任何不期望的物质。例如，“污染物”可以包括但不限于任何固体和碎屑、重金属、聚芳族化合物、卤化聚芳族化合物、矿物质、维生素、包括病毒、真菌(例如霉菌和酵母菌)、蛋白质和核酸的微生物(以及微生物的生殖形式，包括囊肿和孢子)、杀虫剂和包括有机化学品、无机化学品以及溶解盐的其他农药。

如本文通常所用，“除去污染物”或“减少污染物”是指是否通过物理或化学去除、减少、破坏污染物或者以其他方式使一个或多个污染物无害来消除或除去流体中的一个或多个污染物。另外，本公开还设想各个方面，其中特定的实施例包括除去一个或多个污染物，但特别排除一种或多种类型、组、类别、或者以及具体确定的污染物。例如，在各个方面，“除去污染物”可以包括一个或多个特定的污染物，或者可以仅包括一个特定的污染物，或者可特别排除一个或多个污染物。

图1示出了根据本发明各个实施例的螺旋错流过滤器1的实施例。这些实施例具有外圆柱形壳体3和在壳体3内同轴对准并沿径向从其偏移的多孔渗透圆柱形管4。这些实施例还具有设置在外壳体3与渗透管4之间的环6内的环形褶状过滤器元件5。过滤器元件5由多个叶片7和多个进给间隔件8形成。为了便于说明，图1中所示的叶片7和进给间隔件8未被完全包裹并且紧紧地塞在“螺旋”或“果冻卷”配置中。错流过滤器1的各个实施例可包括端盖2。

下面参照图2，过滤器元件可以包括复合夹层，其至少具有膜材料第一层9和渗透间隔件材料第二层10。在如图1所示的螺旋过滤器中，膜材料第一层9可以相邻于外壳体3，渗透间隔件材料第二层10可以相邻于渗透管4。下面参照图3，复合夹层过滤器元件5可以包括两层，并且可以是褶状的。褶状过滤器元件5可被置于围绕渗透管4。一旦被置于围绕渗透管4，则过滤器元件5的褶皱可以限定多个连续的沿周向间隔开的径向叶片7。一旦过滤器元件5被置于围绕渗透管4，则叶片7就可以沿均匀的方向缠绕着渗透管4。叶片7可以例如由外壳体3和/或端盖2保持在缠绕位置。在各个实施例中，过滤器元件5可以不连接到渗透管4。在各个实施例中，每个叶片7可以在其近端边缘11具有至渗透管4的连接件12。一旦连接件形成，则多个叶片7就可以沿均匀的方向缠绕着渗透管4。图4示出了连接到渗透管4的过滤器元件5的局部剖视图。图4仅示出了渗透管4的一部分以及多个叶片7中的仅两个。过滤器元件5在其近端边缘11包括连接件12。一旦连接到渗透管4，每个叶片7可以被描述为“中空封套”，具有两层9、10。

图6示出了连接到渗透管4的过滤器元件5的两个叶片7。虽然仅示出了两个叶片7，但各个实施例可以具有围绕渗透管4的周边连续连接的更多数量的叶片7。在图6中，叶片7沿由箭头13所示的均匀方向部分地缠绕着渗透管4，但未完全缠绕在最终的“螺旋”或“果冻卷”配置中。图6所示的过滤器元件5还包括插在两个叶片7之间的进给间隔件8。在各个实施例中，过滤器元件5包括在多个叶片7的每个之间的进给间隔件8。进给间隔件8的目的是保持叶片7之间的分离来建立通过过滤器元件5的长度的进给流动路径。由进给间隔件8促进的螺旋流有助于防止膜9因聚集的滞留物而被结垢或致盲。

图5和6示出了渗透管4和过滤器元件5的端部的局部透视图。在图5中，叶片7尚未缠绕着渗透管4。在图6中，叶片7部分地缠绕着渗透管4。下面参照图5和6，在各个实施例中，多个叶片7中的每个在边缘15(入口边缘和/或出口边缘)具有粘结14，该粘结14一起密封膜材料9和渗透间隔件材料10。如本文所用，术语“密封”或“密封的”是指形成基本上不透流体的密封，但材料并不一定粘结在一起。如本文所用，术语“粘结”或“粘结的”是指所描述的材料物理地和/或化学地粘结在一起，例如采用粘合剂或一些粘结技术，比如超声波焊接，使得形成基本上不透流体的密封。在图5和6中所示的叶片7还包括沿着叶片7的近端边缘11的连接件12。一旦粘结在边缘15和连接到渗透管4，则就形成具有两层的“中空封套”。边缘粘结14可以形成在褶状之后和连接到渗透管4之前，或者在连接到渗透管4之后。每个叶片7的边缘15粘结在一起，但是近端边缘11略微分开，其中它们形成至渗透管4的连接件12。因此，在各个实施例中，小的间隙16可以形成在每个叶片7的近端边缘11附近。在这样的实施例中，间隙16可以被端盖2的内部部分20覆盖和密封。在各个实施例中，端盖2粘结到每个叶片7的一部分，覆盖并密封间隙16。

下面参照图5，因为多个叶片7由至少一个褶状过滤器元件5形成，所以叶片7是连续的，除了褶状过滤器元件5的端部17交汇的地方。在图5中，过滤器元件5的每个端部17构成半个叶片7。因此，在各个实施例中，至少一个叶片7将在远端边缘19具有粘结18，结合褶状过滤器元件5的两个端部17并且与端部17形成叶片7。在各个实施例(未示出)中，褶状过滤器元件5的每个端部17将是完整叶片7的端部，并且将不会是叶片7的一半。在这样的实施例中，端部17在近端边缘11形成连接件12。过滤器元件5的端部17将终止于完整叶片7，并且没有叶片7将通过接合褶状过滤器元件5的端部17而形成。

在各个实施例中，粘结14、18和连接件12不包括粘合剂。在各个实施例中，粘结14、18和连接件12选自包括超声波粘结、热粘结、IR粘结、射频粘结以及微波粘结的组。在各个实施例中，粘结14、18和连接件12是超声波粘结。在各个实施例中，连接件12是超声波粘结，其在近端边缘11将每个叶片7的膜9材料和渗透间隔件10材料粘结到渗透管4。在各个实施例中，粘结14、18是超声波粘结，其在边缘15和远端边缘19粘结每个叶片7的膜9材料和渗透间隔件10材料。在各个实施例中，包括超声波粘结的过滤器部件可以由相同的基础聚合物(包括本文中列举的任何聚合物)形成。在各个实施例中，这些部件可以由相容于超声波粘结或焊接的目的的基础聚合物形成。这些部件包括膜9材料、渗透间隔件10材料、渗透管4、端盖2和外壳体3。这些部件还可以包括进给间隔件8和本文描述的任何其他部件。

如图1和6所示，在各个实施例中，进给间隔件8由波纹形热塑性片材形成。进给间隔件8中的波纹建立流动通道，其相比于平网或其它材料在进给流动路径中产生较少的流动限制。令人惊奇地发现，使用波纹进给间隔件8有助于平衡穿过过滤器1的流动，允许过滤器1处理更高的错流速率、更高粘度的流体以及更高量的进给固体，而同时有助于避免致盲。在各个实施例中，形成进给间隔件8的波纹形热塑性片材是多孔的。如本文所用，“多孔”包括开口范围从微观孔至宏观孔。在各个实施例中，开口可以由例如包括挤出的热塑性网的开放晶格形成。开口可以随着进给间隔件8材料被制成而在原位形成，或者开口可以在进给间隔件8材料被制成之后通过机械或化学方法(例如冲孔、镗孔、钻孔、打孔等)被创建。在各个实施例中，形成进给间隔件8的波纹形热塑性片材是无孔的且基本上不透流体。

在各个实施例中，进给间隔件8由无纹理的波纹形热塑性片材形成。如本文所用，术语“无纹理的”包括在宏观水平上大致光滑的表面。在各个实施例中，波纹形热塑性片材是有纹理的。如本文所用，术语“有纹理的”包括具有在宏观水平上可见的凸起特征的表面。有纹理的片材可以有助于在流体流动中创造湍流，这可能有助于如在本文中所述的螺旋错流过滤器的操作。波纹形进给间隔件的示例可以在Sawada等人的美国专利号4834881中找到，其通过引用并入本文。

在各个实施例中，波纹形热塑性片材具有0.02英寸至0.25英寸的幅度和0.02英寸至0.25英寸的波长。在各个其它实施例中，波纹形热塑性片材具有0.05英寸至0.15英寸的幅度和0.05英寸至0.15英寸的波长。在各个实施例中，进给间隔件8由选自包括聚偏二氟乙烯、聚丙烯、聚酯、聚乙烯、聚醚砜、聚砜、聚丙烯腈、尼龙、乙烯三氟氯乙烯、氟丙烯、全氟烷氧基、聚醚醚酮、聚叠加硫化物、聚碳酸酯和共聚物及其中的任何共混物的组的热塑性塑料制成。

图7示出了端盖2的端视图。各个实施例可以包括在渗透管4的入口端上的入口端盖2和在渗透管4的出口端上的出口端盖2。端盖2具有密封渗透管4的入口端或出口端的内部部分20。在各个实施例中，内部部分20还密封叶片7的近端边缘11附近的间隙16，并且可以粘结到叶片7的一部分。端盖2还具有至少一个开口部分21，其引导入口流体流动朝向多个叶片7的入口边缘15，或者引导来自多个叶片7的出口边缘15的出口流体流动。各个实施例可以包括连接到渗透管4的至少出口端的出口端盖2，该出口端盖2具有的结构配置成将从渗透管4流动的渗透流体流与从多个叶片7的出口边缘15流动的出口流体流分离。

下面参照图8，在各个实施例中，端盖2粘结到并且密封渗透管4的端部。在各个实施例中，在入口侧上，端盖2的内部部分20被关闭，使得没有流体进入入口端的渗透管4。在出口侧上，端盖2的内部部分20是开放的，使得渗透可以离开过滤器1。在各个实施例中，渗透管4的入口端和出口端是开放的，并且不会被端盖2的内部部分20阻塞。在各个实施例中，渗透管4的中间部分被阻塞。在这样的实施例中，流体在渗透管4的入口端流动。阻塞的中间部分迫使流体流出渗透管并进入叶片7。一旦在叶片中，流体平行于渗透管4流动并且保持在叶片中。在这样的实施例中，过滤的流体可以从进给侧穿过至渗透侧或者从渗透侧至进给侧。流体在渗透管的阻塞的中间部分下游重新进入渗透管4。在各个其它实施例中，渗透管4的两端是开放的，且两端都是出口端。这允许减小流体流动限制，因为穿过膜9并进入叶片7然后是渗透管4的流体可在任一端离开渗透管4。

在图8中，过滤器元件5由阴影区域表示。多个叶片7沿均匀的方向缠绕着渗透管4，但是在该图中未示出单个叶片7。在如图8所示的实施例中，端盖2的肋22未粘结到叶片7的边缘15。在各个实施例中，肋22粘结到过滤器元件5的多个叶片7的边缘15。如前所述，端盖2的内部部分20还可以密封或粘结到可包括间隙16的叶片7的一部分。

外圆柱形壳体3可以由刚性热塑性塑料、玻璃纤维或金属管制成，或者可以由非刚性材料制成，比如但不限于条带。在各个实施例中，外圆柱形壳体3可以在叶片7已缠绕着渗透管4之后形成。在这样的实施例中，壳体3可以通过使柔性材料比如玻璃纤维缠绕着过滤器元件5而形成。在任一情况下，端盖2的外部部分23与外圆柱形壳体3形成密封。在各个实施例中，端盖2的外部部分23可以进一步粘结到壳体3。在各个实施例中，入口端盖2和出口端盖2至少粘结到渗透管4并且还可能连接到壳体3，通过选自包括超声波焊接、热粘结、IR粘结、射频粘结以及微波粘结的组的方法。

在操作中，进给流动被引导在过滤器元件5的叶片7的入口边缘15。进给流动可以通过端盖2中的开口21进入螺旋过滤器1。进给流动被引导在入口边缘15的叶片7之间。空间可以由进给间隔件8保持在叶片7之间。滤液可以穿过膜9，并且在沿着已缠绕渗透管4的任何叶片7的任何点进入叶片7。可以通过压力差、浓度梯度或者任何其它方法迫使滤液穿过膜9。一旦滤液已经穿过叶片7的膜9，则滤液就保持在该叶片7内。滤液被迫流向渗透管4同时在叶片7的内部。虽然在叶片7的内部，但是滤液必须最终穿过渗透间隔件10，使得其可以进入多孔渗透管4。渗透管4至少在其长度的一部分是多孔的，使得其与每个叶片7的内部流体连通。一旦在渗透管4内，滤液通过渗透管4的出口端流出过滤器1。滤液保持与还没有进入叶片7的离开过滤器1的进给流动分开。还没有进入叶片7的进给流动通过过滤器元件5的叶片7的出口边缘15离开螺旋过滤器1。切向于叶片7流动的未经过滤的进给流的恒定流动有助于从过滤器表面膜9除去或带走滞留物，并且防止膜9致盲。在各个实施例中，剩余的进给流通过出口端盖孔2中的开口21离开过滤器1。未经过滤的进给流最终可能通过入口端盖2被再循环回到螺旋过滤器1中。

在各个实施例中，如本文所述的过滤器可以具有大于或等于3米/秒的错流速率(测量为流体速度)。在各个实施例中，如本文所述的过滤器可以具有大于或等于5米/秒的错流速率。在各个实施例中，如本文所述的过滤器可以具有小于或等于1米/秒的错流速率。在各个实施例中，如本文所述的过滤器可以具有1米/秒至5米/秒或1米/秒至3米/秒的错流速率。在各个其它实施例中，如本文所述的过滤器可以具有20厘米/秒至100厘米/秒的错流速率。

在各个实施例中，如本文所述的错流过滤器可以具有的叶片高度与螺旋直径的比率小于或等于3，在一些实施例中小于或等于2.5，在其它实施例中小于或等于2。如本文所用，例如如图4和5所示，当叶片从渗透管沿径向延伸时，“叶片高度”指的是从叶片的近端边缘之间的点到叶片的远端边缘的距离。如本文所用，“螺旋直径”指的是如本文所述的过滤器的直径的长度，从渗透管的外边缘测量到外圆柱形壳体的内边缘。

如本文所述的过滤器可用于各种过滤应用。在各个实施例中，螺旋错流过滤器的膜材料可以由选自包括微滤材料、超滤材料、纳米过滤材料和反渗透材料的组的材料制成。如本文所用，微滤材料被定义为多孔过滤材料，其除去小于10微米至0.01微米的大部分颗粒，通常效率大于90％。如本文所用，超滤材料被定义为多孔过滤材料，其除了像微滤材料那样执行之外还除去从约1百万道尔顿至低于1000道尔顿的大多数分子，通常效率大于90％。如本文所用，纳米过滤材料被定义为多孔过滤材料，其除了作为超滤材料执行之外还除去大多数多价离子，通常效率大于90％。如本文所用，反渗透材料被定义为多孔过滤材料，其除了作为纳米过滤材料执行之外还除去大部分单价离子，通常效率大于90％。

如本文所述的过滤器可以与适于在此列出的过滤类型的任何已知的材料一起使用。在各个实施例中，膜材料可以选自包括微滤材料和超滤材料的组。在各个实施例中，膜材料可以由选自包括聚偏二氟乙烯、聚丙烯、聚酯、聚乙烯、聚醚砜、聚砜、聚丙烯腈、尼龙、乙烯三氟氯乙烯、氟丙烯、全氟烷氧基、聚四氟乙烯、聚醚醚酮、聚叠加硫化物和聚碳酸酯的组的材料形成。在各个实施例中，膜材料可以选自包括聚偏二氟乙烯和聚醚砜的组。

参照图9-11B，渗透管104包括分离入口部分120和出口部分130的中间部分140。渗透管104的中间部分140被阻塞，并且不允许流体流过渗透管104的整个长度。相反，被阻塞的中间部分140迫使流体进入通过渗透管104的入口端125出来通过形成在入口部分120的轴向偏移部153中的穿孔155。参照图11A，进入通过渗透管104的入口端125的流体由箭头160表示。流体流160进入渗透管104的入口部分120的中空腔157中，并且被迫出来通过入口部分120的圆柱形壁的轴向偏移部153中的穿孔155，如由箭头165所示。

被迫离开渗透管104的入口部分120的流体流165进入环形褶状过滤器元件的沿周向间隔开的叶片(下面结合图12至16进行更详细地描述)。一旦在过滤器元件的叶片中，流体沿切向流动到渗透管104的被阻塞的中间部分140(参见图15和16，下面进行描述)。参照图11B，在沿切向流过过滤器元件的叶片之后，流体通过出口部分130的圆柱形壁的轴向偏移部153中的穿孔155重新进入渗透管，如由箭头175所示。通过穿孔155进入渗透管104的出口部分130的流体流175结合在出口部分130的中空腔157中，并且通过出口端135离开渗透管104，如由箭头170所示。

渗透管104的入口部分120和出口部分130每个都包括由入口部分120与出口部分130的径向偏移部153形成的环形歧管150。入口部分120和出口部分130的径向偏移部153相对于中间部分140的外圆柱形表面147径向偏移。入口部分120和出口部分130的径向偏移部153还分别相对于入口部分120的外圆柱形表面127和出口部分130的外圆柱形表面137径向偏移。径向偏移部153沿径向向内偏移远离渗透管104的外圆柱形表面并且朝向入口部分120与出口部分130的中空腔157。

渗透管104的入口部分120和出口部分130的圆柱形壁中的穿孔155位于径向偏移部153中，并且形成的孔提供歧管150分别与入口部分120和出口部分130的中空腔157之间的流体连通。渗透管104的入口部分120和出口部分130的圆柱形壁的穿孔径向偏移部153将渗透管104的外圆柱形表面划分成入口部分120的外圆柱形表面127、出口部分130的外圆柱形表面137、以及中间部分140的外圆柱形表面147。

在图9-11A所示的实施例中，渗透管104具有沿着渗透管的整个轴向长度的恒定外径，而不是在径向偏移部153以及在从渗透管104的外圆柱形表面(127、137、147)至径向偏移部153的过渡。然而，应该理解的是，在各个实施例中，渗透管的外径可以沿着渗透管的轴向长度变化。例如，在各个实施例中，入口部分120和出口部分130分别的外圆柱形表面127和137可以具有的直径小于或大于中间部分140的外圆柱形表面147的直径。在各个实施例中，穿孔径向偏移部153可以相对于入口部分120的外圆柱形表面127、出口部分130的外圆柱形表面137以及中间部分140的外圆柱形表面147中的至少一个沿径向向内偏移。

中间部分140位于入口部分120的径向偏移部153与出口部分130的径向偏移部153之间。在图9-11B所示的实施例中，渗透管104的中间部分140沿着位于相应的径向偏移部153之间的中间部分140的整个轴向长度受阻。然而，应该理解的是，在各个实施例中，渗透管的中间部分可以只沿着中间部分的轴向长度的一段或多段受阻，前提是该中间部分阻塞流体流过渗透管并且迫使流体流从入口部分通过径向偏移部中的穿孔并进入歧管，并且前提是流体流可以通过由出口部分的穿孔径向偏移部形成的歧管重新进入中间部分下游的渗透管的出口部分。

在图9-11B示出的实施例中，渗透管104关于沿着渗透管的轴向长度的中点是对称的。因此，入口部分120与出口部分130的结构配置和尺寸是相同的，包括穿孔径向偏移部153和歧管150。然而，应该理解的是，在各个实施例中，入口部分120和出口部分130的结构配置可以是不同的，前提是至少入口部分包括的穿孔径向偏移部形成与打开至并通过渗透管的入口端提供流体连通的中空腔流体连通的歧管。

例如，在各个实施例中，入口部分的径向偏移部的轴向长度可以与出口部分的径向偏移部的轴向长度相同或不同；入口部分的径向偏移部的径向偏移的幅度可以与出口部分的径向偏移部的径向偏移的幅度相同或不同；入口部分的径向偏移部中的穿孔的数量、形状和/或尺寸可以与出口部分的径向偏移部中的穿孔的数量、形状和/或尺寸相同或不同；入口部分的中空腔的内径和/或轴向长度可以与出口部分的中空腔的内径和/或轴向长度相同或不同；和/或入口部分的外圆柱形表面的外径和/或轴向长度可以与出口部分的外圆柱形表面的外径和/或轴向长度相同和/或不同。在其他实施例中，渗透管的入口部分可以包括径向偏移部和环形歧管，出口部可以没有径向偏移部和环形歧管。

图12示出的组件包括图9-11A示出的渗透管104和褶状过滤器元件105。褶状过滤器元件105包括由过滤器元件105的褶皱限定的多个沿周向间隔开的叶片107。在各个实施例中，过滤器元件105和过滤器叶片107可以包括相同的结构配置、结构材料、密封/粘结、以及上面结合图1-6所示的过滤器元件5和过滤器叶片7所述的连接机构。过滤器元件105通过在叶片107的近端边缘111与渗透管104的外圆柱形表面(127、137和/或147)之间形成的连接件12连接到渗透管104。为了便于说明，在图12-16中所示的过滤器元件105和叶片107示于间隔开的配置中并且没有定位在相邻叶片之间的进给间隔件。然而，应该理解的是，在各个实施例中，过滤器可以包括渗透管和过滤器元件组件，其中过滤器元件的叶片在最终的螺旋或“果冻卷”型配置中沿均匀的方向缠绕着渗透管。还应该理解的是，在各个实施例中，过滤器可以包括渗透管与过滤器元件组件，其包括定位在过滤器元件的两个或更多个相邻叶片之间的一个或多个进给间隔件。这种进给间隔件可以包括相同的结构配置、结构材料以及上面结合图1和6所示的进给间隔件8所述的其他构件。

过滤器元件105的叶片107包括的轴向长度与渗透管104(参见图16)的轴向长度基本相同。叶片107的近端边缘111与入口部分120的外圆柱形表面127物理接触并且连接。叶片107的近端边缘111与出口部分130的外圆柱形表面137物理接触并且连接。叶片107的近端边缘111可以但不是必须与中间部分140的外圆柱形表面147物理接触并且连接。

叶片107的近端边缘111与渗透管的外圆柱形表面之间的连接件112可以位于沿着相应外圆柱形表面的整个轴向长度或可以位于沿着相应外圆柱形表面的轴向长度的仅一段或者在沿着相应外圆柱形表面的轴向长度的离散位置，例如近端地和远端地邻近歧管150。叶片107的近端边缘111与渗透管的外圆柱形表面之间的连接件112可以包括化学或物理粘结，其提供叶片107的近端边缘111与渗透管的外圆柱形表面的至少一部分之间的基本上不透液体的密封。例如，超声波焊接可用于在叶片107的近端边缘111与渗透管的外圆柱形表面的至少一部分之间形成粘结，例如邻近歧管。

从在图12、14A、14B、15和16中显示的视图中省略了许多叶片107，以说明过滤器元件105相对歧管150的定向。叶片107围绕渗透管104(参见图13A和13B)的圆周的周向间隔以及叶片107的近端边缘111至少连接到入口部分120的外圆柱形表面127和出口部分130(参见图14A和14B)的外圆柱形表面137完成歧管150的环形配置，所述歧管完全围绕着渗透管的入口部分120和出口部分130的穿孔径向偏移部153。以这种方式，过滤器元件105的叶片107沿轴向跨越在中间部分140的外圆柱形表面147与分别入口和出口部分120和130的外圆柱形表面127和137之间，但叶片107并不进入环形歧管150，因此不物理地接触穿孔径向偏移部153。

如图13A和13B所示，包括渗透管104和褶状过滤器元件105的组件可以定位在外圆柱形壳体103内，以形成螺旋错流过滤器101。渗透管104可以定位成与外圆柱形壳体103同轴对准，并且从其径向偏移，例如在同心定向上。螺旋错流过滤器101的外圆柱形壳体103可以包括相同的结构配置、结构材料、以及上面结合图1和8所示的螺旋错流过滤器1的外圆柱形壳体3所述的其它构件。在各个实施例中，螺旋错流过滤器101可以包括入口端盖和出口端盖。例如，入口端盖和出口端盖可以包括相同的结构配置、结构材料以及上面结合图1、7和8所示的端盖2描述的其它特征。

如图13A和14A所示，流体流动进入渗透管104的入口部分120中的中空腔157，并且被迫出来通过入口部分120的圆柱形壁的轴向偏移部153的穿孔155，如由箭头165所示。流体流动165从渗透管的入口部分120的中空腔157离开并进入环形歧管150，其提供用于流体流动从渗透管104的入口部分120均匀地分布到在过滤器元件105的叶片107中形成的内部包络180。一旦在过滤器元件105的叶片107中的内部包络180中，流体就沿切向流动到渗透管的阻塞的中间部分140，如由图15和16中的箭头190所示。包括膜材料109和渗透间隔件材料110的褶状过滤器元件105的复合夹层结构在切向渗透管侧流体流动190与切向壳体侧流体流动(未示出)之间提供半渗透屏障。

如在图13B、14B和16中所示，切向流体流动190从过滤器元件105的叶片107中的内部包络180离开，并且进入歧管150，其提供用于流体流动从过滤器元件105均匀地分布到渗透管104的出口部分130，如由箭头175所示。以这种方式，流体流动175通过出口部分130的圆柱形壁的轴向偏移部153中的穿孔155重新进入渗透管104。通过穿孔155进入渗透管104的出口部分130的流体流动175结合在出口部分130中的中空腔157中，并且通过出口端135离开渗透管104，如由箭头170所示。

参照图14A和14B，褶状过滤器元件105的褶皱形成叶片107，其可以在错流过滤器(未示出)的最终螺旋配置中缠绕着渗透管104。过滤器元件105包括复合夹层结构，其包括膜材料第一层109和渗透间隔件材料第二层110。在螺旋缠绕的错流过滤器中，膜材料层109可以位于邻近外壳体(在图14A和14B中未示出，但参见图13A和13B)，渗透间隔件材料层110可位于邻近渗透管104。

如图14A和14B所示，膜材料层109和渗透间隔件材料层110都呈褶状，以形成过滤器元件105的叶片107。叶片具有近端边缘111(相对于渗透管104的近端)，其至少物理地接触入口部分120的外圆柱形表面127和出口部分130的外圆柱形表面137。过滤器元件105被固定到渗透管104，其中连接件12在叶片107的近端边缘111的至少一部分与入口部分120的外圆柱形表面127和出口部分130的外圆柱形表面137的至少一部分之间。在一些实施例中，连接件12还可以形成在叶片107的近端边缘111与中间部分140的外圆柱形表面147的至少一部分之间。连接件12(例如其可以包括超声焊接粘结或另一无粘合剂粘结机构)可以位于沿着相应外圆柱形表面的整个轴向长度或可以位于沿着相应外圆柱形表面的轴向长度的仅一段或者在沿着相应外圆柱形表面的轴向长度的离散位置。例如，连接件12可以位于近端地和/或远端地邻近歧管150(相对于渗透管104的轴向长度的近端和/或远端)。连接件12将过滤器元件105固定到渗透管并且将内部包络180保持在每个叶片107内。

在各个实施例中，例如可以通过超声波焊接、热粘结、IR粘结、射频焊接、微波焊接、激光焊接或热风焊接中的一个或多个形成本文针对过滤器的各个部件所述的连接件和粘结。

包括含有入口及出口端歧管的渗透管的螺旋错流过滤器促进可能收益于通过过滤器的顺流或逆流切向流(例如，膜蒸馏和渗透膜蒸馏)(即在过滤膜的两侧(渗透管侧和壳体侧)上的切向流)的过滤操作。在本说明书中所描述的环形歧管通过尽量减小流动限制并在褶状过滤器元件的渗透管侧上产生均匀分布流体流过过滤器元件的叶片来提供优化的流体流动动力学。

包括含有入口及出口端歧管的渗透管的螺旋错流过滤器的应用的示例是盐水(氯化钠)或其它含盐水溶液的膜蒸馏。浓缩的苛性碱溶液(氢氧化钠)流过包括入口及出口端歧管的螺旋错流过滤器的渗透管侧，这促进苛性碱溶液从渗透管的入口流过过滤器元件的叶片和渗透管的出口。盐水溶液流过螺旋错流过滤器的壳体侧。流过过滤器的苛性碱及盐水溶液由包括过滤器元件的疏水膜材料(例如聚四氟乙烯)分离。流过过滤器的苛性碱及盐水溶液被加热到的温度低于纯水的沸点温度，例如约90℃。由于盐水及苛性碱溶液的水蒸汽压力差(P_v(盐水)>P_v(苛性碱))，水蒸汽通过膜从盐水溶液输送到苛性碱溶液，由此浓缩盐水溶液并稀释苛性碱溶液。

至螺旋错流过滤器的进给溶液可以包括来自化工厂的废物流，并且来自螺旋错流过滤器的离开流可以再循环回到化工厂。以这种方式，使用如在本说明书中所述的螺旋错流过滤器的膜蒸馏可以减少用于化学处理操作的废物排出和进给要求。然而，为了优化盐水或其它盐溶液的膜蒸馏，需要尽量减小热极化和化学浓度极化(即，局部温度和浓度在紧邻过滤膜的边界层增加)。在盐侧上的化学浓度极化可能会导致在膜材料上形成盐晶体，这可以导致润湿疏水性物质和交叉污染。在苛性碱侧上的化学浓度极化可以降低水蒸汽传输速率。在任一侧上的热极化还可以降低水蒸汽传输速率。因此，重要的是在渗透管侧和壳体侧上保持均衡地切向流过螺旋错流过滤器。

在壳体侧上，盐溶液在过滤器元件的相邻叶片之间的平衡的切向流通常不会造成问题，因为盐溶液可以被送入并且从过滤器通过外壳体或端盖中的端口撤回。然而，在管侧上，叶片内的苛性碱溶液的切向流可能是有问题的，因为该溶液必须从渗透管的入口流入叶片、流出叶片、回到渗透管以及通过渗透管出口撤回。使用包括含有入口和/或出口端歧管的渗透管的螺旋错流过滤器改善流动通过过滤器元件的叶片的分布，从而改善流动动力学并且提供必要的平衡流动来减少在膜蒸馏操作中的极化。

在各个实施例中，螺旋错流过滤器可以包括外壳体、在该外壳体内同轴对准并沿径向从其偏移的渗透管、以及位于外壳体与渗透管之间的环形内的褶状过滤器元件。过滤器元件可以包括复合过滤材料。复合过滤材料可以包括邻近外壳体的膜材料第一层和邻近渗透管的渗透间隔件材料第二层。过滤器元件的褶皱可以限定多个沿周向间隔开的叶片。多个叶片可以沿均匀的方向缠绕着渗透管。渗透管的中间部分可被阻塞，并且配置成引导流体从渗透管出来，进入多个叶片并返回到渗透管的阻塞的中间部分下游的渗透管中。

在各个实施例中，渗透管可以包括由渗透管的圆柱形壁的穿孔径向偏移部所形成的至少一个歧管。过滤器元件的多个叶片中的一个或多个叶片可以通过叶片边缘与邻近于歧管的渗透管的外圆柱形表面之间的连接件连接到渗透管。

在各个实施例中，渗透管可以包括定位成邻近渗透管入口端的第一歧管和定位成邻近渗透管出口端的第二歧管。第一歧管可以由渗透管的中空入口部分的圆柱形壁的穿孔径向偏移部形成。第二歧管可以由渗透管的中空出口部分的圆柱形壁的穿孔径向偏移部形成。过滤器元件的多个叶片中的一个或多个叶片可以通过叶片边缘与邻近于第一歧管的渗透管的入口部分的外圆柱形表面之间的连接件连接到渗透管。过滤器元件的多个叶片中的一个或多个叶片可以通过叶片边缘与邻近于第二歧管的渗透管的出口部分的外圆柱形表面之间的连接件连接到渗透管。

在各个实施例中，螺旋错流过滤器包括外壳体、在外壳体内同轴对准并沿径向从其偏移的渗透管、以及位于外壳体与渗透管之间的环形内的褶状过滤器元件。渗透管可以包括：阻塞的中间部分，中空入口部分，其包括由入口部分的圆柱形壁的穿孔径向偏移部形成的第一歧管，以及中空出口部分，其包括由出口部分的圆柱形壁的穿孔径向偏移部形成的第二歧管。过滤器元件可以包括邻近外壳体的膜材料第一层和邻近渗透管的渗透间隔件材料第二层。过滤器元件的褶皱可以限定多个沿周向间隔开的叶片，且多个叶片可以沿均匀的方向缠绕着渗透管。

在各个实施例中，渗透管包括：阻塞的中间部分；中空入口部分，其包括由入口部分的圆柱形壁的穿孔径向偏移部形成的歧管；以及中空出口部分。中空出口部分还可以包括由出口部分的圆柱形壁的穿孔径向偏移部形成的歧管。

已经参照各个示例性的、说明性的且非限制性的实施方案对本公开进行了说明。然而，本领域普通技术人员要理解的是，在不脱离仅由权利要求限定的本发明范围的情况下，可以对任何公开的实施例(或其部分)进行各种替换、修改或组合。因此，可以预期并理解的是，本公开涵盖未在本文中明确阐述的额外实施例。例如，这样的实施例可以通过组合、修改或重新组织本文所描述的实施例的任何所公开的步骤、成分、组成、部件、元件、特征、方面等而得到。因此，本公开并非由各种示例性的、说明性的和非限制性的实施例的描述限制，而是仅由权利要求限制。以这种方式，申请人保留审查期间修改权利要求书的权利来增加如本文所不同描述的特征。

Claims (27)

1.一种螺旋错流过滤器，包括：

外壳体；

在所述外壳体内同轴对准的并沿径向从其偏移的渗透管，其中，所述渗透管包括由渗透管的圆柱形壁的穿孔径向偏移部形成的至少一个歧管；以及

褶状过滤器元件，其位于所述外壳体与渗透管之间的环形内，所述褶状过滤器元件包括复合过滤材料，该复合过滤材料包括：

邻近所述外壳体的膜材料第一层，和

邻近所述渗透管的渗透间隔件材料第二层，

所述过滤器元件的褶皱限定多个沿周向间隔开的叶片，其中，多个沿周向间隔开的叶片沿均匀的方向缠绕着所述渗透管；

其中所述渗透管包括：

被阻塞的中间部分；

中空入口部分，其包括由该中空入口部分的圆柱形壁的穿孔部形成的第一环状歧管，其中穿孔部相对于被阻塞的中间部分的外圆柱形表面和所述入口部分的外圆柱形表面沿径向向内偏移；以及

中空出口部分，其包括由该中空出口部分的圆柱形壁的穿孔部形成的第二环状歧管，其中穿孔部相对于被阻塞的中间部分的外圆柱形表面和所述入口部分的外圆柱形表面沿径向向内偏移；

其中，所述过滤器被配置成引导流体从渗透管出来，进入所述多个叶片，以及返回到被阻塞的中间部分下游的渗透管中。

2.根据权利要求1所述的过滤器，其中，所述渗透管配置成通过由所述渗透管的圆柱形壁的穿孔径向偏移部形成的第一环状歧管引导流体从渗透管出来，进入所述多个叶片，并且通过由渗透管的阻塞的中间部分下游的渗透管的圆柱形壁的穿孔径向偏移部形成的第二环状歧管返回到渗透管中。

3.根据权利要求2所述的过滤器，其中，所述过滤器元件的多个叶片中的一个或多个叶片通过叶片边缘与邻近于所述歧管的渗透管的外圆柱形表面之间的连接件连接到渗透管。

4.根据权利要求3所述的过滤器，其中，所述连接件不包括粘合剂。

5.根据权利要求3所述的过滤器，其中，所述连接件包括叶片边缘与邻近于所述歧管的渗透管的外圆柱形表面之间的粘结，所述粘结由超声波焊接、热粘结、IR粘结、射频粘结、激光焊接、或热风焊接形成。

6.根据权利要求1所述的过滤器，其中，所述渗透管包括定位成邻近渗透管入口端的第一环状歧管和定位成邻近渗透管出口端的第二环状歧管，所述第一环状歧管由渗透管的中空入口部分的圆柱形壁的穿孔径向偏移部形成，所述第二环状歧管由渗透管的中空出口部分的圆柱形壁的穿孔径向偏移部形成。

7.根据权利要求6所述的过滤器，其中，所述过滤器元件的多个叶片中的一个或多个叶片通过叶片边缘与邻近于所述第一环状歧管的渗透管的入口部分的外圆柱形表面之间的连接件连接到渗透管，并且其中，所述过滤器元件的多个叶片中的一个或多个叶片通过叶片边缘与邻近于所述第二环状歧管的渗透管的出口部分的外圆柱形表面之间的连接件连接到渗透管。

8.根据权利要求7所述的过滤器，其中，所述连接件不包括粘合剂。

9.根据权利要求7所述的过滤器，其中，所述连接件包括由超声波焊接、热粘结、IR粘结、射频粘结、激光焊接、或热风焊接形成的粘结。

10.根据权利要求1所述的过滤器，其中，所述过滤器元件的多个叶片中的一个或多个叶片通过叶片边缘与所述渗透管的外圆柱形表面之间的连接件连接到渗透管。

11.根据权利要求10所述的过滤器，其中，所述连接件不包括粘合剂。

12.根据权利要求10所述的过滤器，其中，所述连接件包括由超声波焊接、热粘结、IR粘结、射频粘结、激光焊接、或热风焊接形成的粘结。

13.根据权利要求1所述的过滤器，还包括定位在所述多个叶片中的每个之间的进给间隔件。

14.根据权利要求1所述的过滤器，还包括连接到所述渗透管的入口端的入口端盖和连接到所述渗透管的出口端的出口端盖。

15.根据权利要求14所述的过滤器，其中，所述入口端盖和出口端盖采用不包括粘合剂的粘结连接到外圆柱形壳体和渗透管。

16.根据权利要求1所述的过滤器，其中，所述多个叶片中的每个叶片包括沿着所述过滤器元件的入口边缘的至少一部分和沿着所述过滤器元件的出口边缘的至少一部分的粘结，该粘结将所述过滤器元件的相邻褶皱密封在一起，以在过滤器元件的入口边缘和出口边缘向每个叶片提供不透流体的密封。

17.根据权利要求16所述的过滤器，其中，所述粘结不包括粘合剂。

18.根据权利要求16所述的过滤器，其中，所述粘结由超声波焊接、热粘结、IR粘结、射频粘结、激光焊接、或热风焊接形成。

19.根据权利要求1所述的过滤器，其中，所述多个叶片包括的叶片高度与螺旋直径的比率小于或等于3。

20.一种螺旋错流过滤器，包括：

外壳体；

在所述外壳体内同轴对准的并沿径向从其偏移的渗透管，所述渗透管包括：

阻塞的中间部分；

中空入口部分，其包括由该中空入口部分的圆柱形壁的穿孔部形成的第一环状歧管，其中穿孔部相对于被阻塞的中间部分的外圆柱形表面和所述入口部分的外圆柱形表面沿径向向内偏移；和

中空出口部分，其包括由该中空出口部分的圆柱形壁的穿孔部形成的第二环状歧管，其中穿孔部相对于被阻塞的中间部分的外圆柱形表面和所述出口部分的外圆柱形表面沿径向向内偏移；以及

褶状过滤器元件，其位于所述外壳体与渗透管之间的环形内，所述过滤器元件包括复合过滤材料，该复合过滤材料包括：

邻近所述外壳体的膜材料第一层，和

邻近所述渗透管的渗透间隔件材料第二层，

所述过滤器元件的褶皱限定多个沿周向间隔开的叶片，其中，多个沿周向间隔开的叶片沿均匀的方向缠绕着所述渗透管；

其中所述过滤器被配置成引导流体从渗透管出来，进入所述多个叶片，并返回到被阻塞的中间部分下游的渗透管中。

21.根据权利要求20所述的过滤器，其中，所述过滤器元件的多个叶片中的一个或多个叶片通过叶片边缘与邻近于所述第一环状歧管的渗透管的入口部分的外圆柱形表面之间的连接件连接到渗透管，并且其中，所述过滤器元件的多个叶片中的一个或多个叶片通过叶片边缘与邻近于所述第二环状歧管的渗透管的出口部分的外圆柱形表面之间的连接件连接到渗透管。

22.根据权利要求21所述的过滤器，其中，所述连接件不包括粘合剂。

23.根据权利要求21所述的过滤器，其中，所述连接件包括由超声波焊接、热粘结、IR粘结、射频粘结、激光焊接、或热风焊接形成的粘结。

24.根据权利要求20所述的过滤器，其中，所述多个叶片中的每个叶片包括沿着所述过滤器元件的入口边缘的至少一部分和沿着所述过滤器元件的出口边缘的至少一部分的粘结，该粘结将所述过滤器元件的相邻褶皱密封在一起，以在过滤器元件的入口边缘和出口边缘向每个叶片提供不透流体的密封。

25.根据权利要求24所述的过滤器，其中，所述粘结不包括粘合剂。

26.根据权利要求24所述的过滤器，其中，所述粘结由超声波焊接、热粘结、IR粘结、射频粘结、激光焊接、或热风焊接形成。

27.根据权利要求20所述的过滤器，其中，所述多个叶片包括的叶片高度与螺旋直径的比率小于或等于3。