CN107530598A - 包含纳米纤维的稳定过滤介质 - Google Patents

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Abstract

提供了包含纳米纤维的过滤介质以及与其相关的有关组件、系统和方法。在一些实施方案中，过滤介质可包括设计成赋予所述过滤介质有益特性的第一纤维网和第二纤维网。例如，在一些实施方案中，第一纤维网可提供高的颗粒效率，第二纤维网可提供合适的容量。在一些实施方案中，第一与第二纤维网可具有相似或基本上相同的某些特性(例如，水接触角、表面能)。第一与第二纤维网之间的相似性可用于提高过滤介质在多种条件(例如，高温、高压、蒸气灭菌)下的结构稳定性和/或对某些流体(例如，水)的渗透性。如本文所述的过滤介质可特别好地适用于涉及液体过滤的应用。

Description

包含纳米纤维的稳定过滤介质
技术领域
本发明的实施方案一般地涉及过滤介质，具体地，涉及包含纳米纤维的过滤介质，其可用于多种应用(例如，灭菌级过滤器)。
背景技术
过滤元件可以在多种应用中用于除去污染物。这样的元件可以包括可由纤维的网形成的过滤介质。纤维网提供允许流体(例如，气体、液体)流过该介质的多孔结构。流体内含有的污染物颗粒(例如，微生物颗粒、病毒颗粒、生物细胞、来自生物细胞的碎片和双分子聚集体)可被捕获在纤维网上或纤维网中。根据应用，可将过滤介质设计成具有不同的性能特征，例如增强的颗粒效率。
一些过滤应用需要过滤介质满足一定的效率标准。例如，额定0.22微米或更小的灭菌级过滤器需要满足ASTM F838-05规定的效率标准。在一些现有的过滤介质中，所需的效率是以过滤介质的其他有益特性(例如在多种条件下的渗透性和结构稳定性)为代价而实现的。例如，一些常规过滤介质利用聚合物膜在多种条件下实现所需的颗粒效率和稳定性。然而，在多种条件下稳定的合适聚合物膜通常具有相对低的孔隙率和/或高的阻力，这至少部分是由开放连通孔的有限网络造成的。作为另一实例，许多现有过滤介质使用包含相对较小直径的纤维的效率纤维网，其赋予高的颗粒效率，但是在灭菌过程(例如，蒸气灭菌)之后可能表现出过滤性能显著损失。例如，当暴露于大于30psi的压力时，一些常规纳米纤维介质的结构完整性可能不可逆地受损，导致颗粒效率急剧下降和不一致的渗透性，从而损害这些常规纳米纤维介质作为亚微米过滤器的可靠性。此外，一些纳米纤维介质具有有限的深度负载能力。
在一些这样的常规膜和纤维过滤介质中，可以在高的颗粒效率、渗透性、稳定性和/或长的使用寿命之间存在折衷。因此，需要可以在多种条件(例如，高温、高压、蒸气灭菌)下实现所需的颗粒效率、高渗透性和结构稳定性的过滤介质。
发明内容
提供了包含纳米纤维的过滤介质以及与该过滤介质相关联的相关组件、系统和方法。在一些情况下，本申请的主题涉及相互关联的产品、特定问题的替代解决方案、和/或结构和组成的多种不同用途。
在一组实施方案中，提供了过滤介质。
在一个实施方案中，过滤介质包括第一纤维网，所述第一纤维网的平均纤维直径小于或等于约0.5微米，最大孔径小于或等于约1.0微米。过滤介质还包括第二纤维网，所述第二纤维网的最大孔径大于或等于约3微米且小于或等于约70微米。第一纤维网的临界润湿表面张力与第二纤维网的临界润湿表面张力相差小于或等于约15达因/cm。
在另一个实施方案中，过滤介质包括第一纤维网，所述第一纤维网的平均纤维直径小于或等于约0.5微米，最大孔径小于或等于约1.0微米。过滤介质还包括第二纤维网，所述第二纤维网的最大孔径大于或等于约3微米且小于或等于约70微米。第一纤维网与第二纤维网直接相邻，具有大于与或等于约0.01lb/in且小于或等于约10lb/in的剥离强度。
当结合附图考虑时，通过以下对本发明的多个非限制性实施方案的详细描述，本发明的其他优点和新特征将变得明显。在本说明书与通过引用并入的文件包括冲突和/或不一致的公开内容的情况下，应以本说明书为准。如果通过引用并入的两个或更多个文件包括相对于彼此冲突和/或不一致的公开内容，则应以生效日期较晚的文件为准。
附图说明
将参照附图通过示例的方式描述本发明的非限制性实施方案，这些附图为示意性的且不旨在按比例绘制。在附图中，例示的各个相同或几乎相同的组件通常由同一数字表示。为了清楚起见，在不需要图解来使得本领域普通技术人员理解本发明的地方，不是在每个附图中每个组件都被标记，也不是本发明的每个实施方案中的每个组件都被示出。在附图中：
图1A至图1C示出了根据某些实施方案的过滤介质的截面。
具体实施方式
提供了包含纳米纤维的过滤介质以及与该过滤介质相关联的相关组件、系统和方法。在一些实施方案中，过滤介质可包括被设计成赋予过滤介质有益特性的第一纤维网(例如，纳米纤维的纤维网)和第二纤维网(例如，支撑纤维网)。例如，在一些实施方案中，第一纤维网可提供高的颗粒效率，第二纤维网可提供合适的污物保留容量(dirt holdingcapacity)和/或机械稳定性。在一些实施方案中，第一纤维网和第二纤维网可具有相似或基本上相同的某些特性(例如，水接触角、表面能)。第一纤维网与第二纤维网之间的相似性可用于提高在多种条件(例如，高温、高压、蒸气灭菌)下过滤介质的结构稳定性和/或对某些流体(例如，水)的渗透性。如本文所述，过滤介质可以特别好地适用于涉及液体过滤的应用，包括在无菌环境中的微滤和超滤，尽管介质也可用于其他应用，例如油和气的微滤和超滤、工艺用水、废水、半导体、脱盐和化学工业。
在一些实施方案中，本文所述的过滤介质不会遭受常规过滤介质的一个或多个限制。例如，本文所述的过滤介质能够在多种条件(例如，高温、高压、蒸气灭菌)下实现所需的颗粒效率同时具有高的渗透性且结构稳定。在一个实例中，过滤介质可包括包含纳米纤维(例如，平均直径小于或等于约0.5微米)的第一纤维网和第二纤维网。第一纤维网可以配置成保留相对高百分比的颗粒(例如，微生物、病毒颗粒、生物细胞)同时保持相对高的渗透性。例如，第一纤维网的最大孔径可小于或等于约0.5微米(例如，灭菌之前和之后)，孔隙率可为约70％至约90％，和/或表面积可为约5m2/g至约350m2/g(例如，约5m2/g至约70m2/g)。第二纤维网可以配置成赋予过滤介质有益的特性(例如，机械支撑、污物保留容量)，同时对过滤介质的对给定应用重要的一个或更多个特性(例如渗透性、结构稳定性和/或颗粒效率)具有相对最小或没有不利影响。在一些这样的实施方案中，第二纤维网的最大孔径可为约1微米至约70微米(例如，约3微米至约30微米)，和/或第二纤维网中纤维的平均直径与第一纤维网中纤维的平均直径之比为约1至约100(例如，约1至约70)。
如上所述，在一些实施方案中，第一纤维网与第二纤维网之间的相似性可用于提高过滤介质在多种条件下的结构稳定性和/或对某些流体的渗透性。例如，如下面更详细地描述，包括具有基本上相同或相似的水接触角、临界表面张力和/或临界润湿表面张力的第一纤维网和第二纤维网的过滤介质与包括关于这些特性不相似的第一纤维网和第二纤维网的过滤介质相比，可在多种条件下表现出提高的润湿特性(例如，流体吸收性和渗透性)、机械完整性(例如，剥离强度)和/或结构稳定性。在一些这样的实施方案中，第一纤维网与第二纤维网的水接触角可相差小于或等于约20°(例如，小于或等于约15°)，临界表面张力可相差小于或等于约15达因/cm(例如，小于或等于约7达因/cm)，和/或临界润湿表面张力可相差小于或等于约15达因/cm(例如，小于或等于约5达因/cm)。
第一纤维网和第二纤维网的结构特征与某些特性的相似性的组合可以产生具有改善且意料之外的过滤性能的过滤介质。例如，过滤介质的透水率可大于或等于约0.1ml/分钟·cm2·psi，第一纤维网与第二纤维网之间的剥离强度可为约0.01lb/in至约10lb/in，并且当暴露于多种条件(例如，蒸气灭菌、高压、高温)时，最大孔径可变化小于或等于约20％。如本文所述的包括第一纤维网和第二纤维网的过滤介质可用于满足某些颗粒效率标准(例如，ASTM F838-05)，同时还具有期望的透水性、剥离强度、稳定性、污物保留容量和/或使用寿命等有益特性。
包括纤维网的过滤介质的非限制性实例示于图1A至图1C中。在一些实施方案中，过滤介质10可包括第一纤维网15和第二纤维网20。在一些实施方案中，第一纤维网15与第二纤维网20可直接相邻，如图1A至图1B所示。在一些这样的实施方案中，第一纤维网和第二纤维网可以层合或以其他方式粘合在一起。不受限于理论，认为第一纤维网与第二纤维网之间的相似性用于提高纤维网之间的粘合。在另一些实施方案中，纤维网15与纤维网20可以不彼此直接相邻，并且一个或更多个中间纤维网(例如，稀松布)可以隔开纤维网。
如本文所使用的，当纤维网被称为与另一纤维网“相邻”时，其可以与该纤维网直接相邻，或者也可以存在中间纤维网。一纤维网与另一纤维网“直接相邻”意指不存在中间纤维网。
在一些实施方案中，过滤介质10可包括设置在纤维网15和/或纤维网20的上游和/或下游的一个或更多个任选的纤维网(例如，稀松布、纤维网)，如图1B至图1C所示。例如，如图1B所示，在一些实施方案中，过滤介质可包括在第一纤维网和第二纤维网的上游的任选纤维网25。在一些情况下，任选纤维网25可与第一纤维网直接相邻。在某些实施方案中，纤维网25的平均纤维直径可大于第一纤维网和第二纤维网的平均纤维直径，并且在一些实施方案中，可以与第一纤维网直接相邻。在一些情况下，纤维网25的平均纤维直径可小于第二纤维网的平均纤维直径，并且可与第一纤维网直接相邻。在某些实施方案中，纤维网25可为与第一纤维网直接相邻的稀松布。在另一些实施方案中，纤维网15和纤维网25可彼此间接相邻，并且一个或更多个中间纤维网可以隔开纤维网。
无论过滤介质是否包括任选纤维网25，过滤介质10可包括在第二纤维网下游的任选纤维网30，如图1C所示。在一些情况下，纤维网30可与第二纤维网直接相邻。在某些实施方案中，纤维网30的平均纤维直径可小于第二纤维网的平均纤维直径，并且在一些实施方案中，可与第二纤维网直接相邻。在另一些实施方案中，纤维网15与纤维网30可彼此间接相邻，并且一个或更多个中间纤维网可以隔开纤维网。
通常，一个或更多个任选纤维网可为任何合适的纤维网(例如，稀松布纤维网、背衬纤维网、基底纤维网、效率纤维网、容量纤维网、间隔件纤维网、支撑纤维网)。
在一些实施方案中，过滤介质中的一个或更多个纤维网可设计成独立于另一纤维网。也就是说，来自一个纤维网的纤维基本上不与来自另一纤维网的纤维混合(例如，完全不混合)。例如，参照图1，在一组实施方案中，来自第一纤维网的纤维基本上不与第二纤维网的纤维混合。独立的纤维网可通过任何合适的工艺包括例如层合、热点粘合、轧光、通气粘合、超声处理、化学粘合处理(例如，形成共价键)或者通过粘合剂接合，如下文更详细地描述的。然而，应理解，某些实施方案可包括彼此不独立的一个或更多个纤维网。
应理解，附图中所示的纤维网的配置仅为示例，并且在另一些实施方案中，包括其他配置的纤维网的过滤介质是可能的。例如，虽然在图1中以特定顺序示出了第一纤维网、第二纤维网和任选纤维网，但是其他构造也是可能的。例如，任选纤维网可设置在第一纤维网与第二纤维网之间。应理解，如本文所用的术语“第一”纤维网和“第二”纤维网是指介质中不同的纤维网，并不意味着对该纤维网的位置进行限制。此外，在一些实施方案中，除了图中所示的纤维网之外，还可存在附加纤维网(例如，“第三”纤维网、“第四”纤维网、“第五”纤维网、“第六”纤维网或“第七”纤维网)。还应理解，在一些实施方案中，并非图中所示的所有纤维网都需要存在。
可使第一纤维网15的结构特征均衡以产生这样的第一纤维网：其赋予过滤介质有益的特性，同时具有与第二纤维网相似或基本上相同的某些特性。在一些实施方案中，第一纤维网具有相对小的平均纤维直径，赋予相对高的颗粒效率和/或表面积，同时具有相对低的最大孔径，相对高的渗透性，低的基重和/或低的密实度。
在一些实施方案中，第一纤维网的最大孔径可相对小。例如，在一些实施方案中，第一纤维网的最大孔径可小于或等于约1微米，小于或等于约0.8微米，小于或等于约0.5微米，小于或等于约0.4微米，小于或等于约0.3微米，小于或等于约0.2微米，小于或等于约0.1微米，小于或等于约0.09微米，小于或等于约0.08微米，小于或等于约0.07微米，或者小于或等于约0.6微米。
在一些情况下，第一纤维网的最大孔径可大于或等于约0.05微米，大于或等于约0.06微米，大于或等于约0.07微米，大于或等于约0.08微米，大于或等于约0.09微米，大于或等于约0.1微米，大于或等于约0.2微米，大于或等于约0.3微米，或者大于或等于约0.4微米。
上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约0.05微米且小于或等于约1微米，大于或等于约0.1微米且小于或等于约0.8微米)。最大孔径的其他值也是可能的。最大孔径可根据标准ASTM F-316-80方法B，BS6410通过起泡点测量，例如使用由PorousMaterials Inc.and Galwick制造的流体表面张力为15.9达因/cm的毛细管流动孔隙度仪(例如，型号CFP-34RTF-8A-X6)来确定。
在一些实施方案中，第一纤维网的平均纤维直径可小于或等于约0.5微米，小于或等于约0.4微米，小于或等于约0.3微米，小于或等于约0.2微米，小于或等于约0.1微米，小于或等于约0.08微米，小于或等于约0.06微米，小于或等于约0.05微米，小于或等于约0.04微米，小于或等于约0.03微米，或者小于或等于约0.02微米。
在一些情况下，第一纤维网的平均纤维直径可大于或等于约0.01微米，大于或等于约0.02微米，大于或等于约0.03微米，大于或等于约0.04微米，大于或等于约0.05微米，大于或等于约0.06微米，大于或等于约0.08微米，大于或等于约0.1微米，大于或等于约0.2微米，大于或等于约0.3微米，或者大于或等于约0.4微米。
上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约0.01微米且小于或等于约0.5微米，大于或等于约0.05微米且小于或等于约0.5微米)。平均纤维直径的其他值也是可能的。
如上所述，过滤介质可包括对特定流体具有相似或基本上相同的润湿性的第一纤维网和第二纤维网。润湿性可使用水接触角、临界表面张力和/或临界润湿表面张力来确定。在一些情况下，需要多于一种类型的润湿性测量来充分表征纤维网的润湿性。
水接触角可使用标准ASTM D5946(2009)测量。接触角是当液滴停留在基底表面上时，在三相点(固、液与气相点)处纤维网表面与绘制成与水滴表面相切的切线之间的角度。可以使用接触角计或测角仪进行此测定。
在一些实施方案中，第一纤维网与第二纤维网的水接触角可相差小于或等于约20°，小于或等于约18°，小于或等于约15°，小于或等于约12°，小于或等于约10°，小于或等于约8°，小于或等于约5°，小于或等于约3°，或者小于或等于约1°且大于或等于约0°。在一些实施方案中，水接触角可基本上相同。在某些实施方案中，水接触角之差可大于约0°。
在一些实施方案中，第一纤维网和/或第二纤维网上的水接触角可大于或等于约5度，大于或等于约10度，大于或等于约15度，大于或等于约20度，大于或等于约25度，大于或等于约30度，大于或等于约35度，大于40度，大于或等于45度，大于或等于50度，大于或等于55度，大于或等于60度，大于或等于65度，大于或等于70度，大于或等于75度，大于或等于80度，大于或等于85度，大于或等于90度，大于或等于95度，大于或等于100度，大于或等于110度，或者大于或等于120度。
在一些情况下，第一纤维网和/或第二纤维网上的水接触角小于或等于约150度，小于或等于约140度，小于或等于约130度，小于或等于约120度，小于或等于约110度，小于或等于约105度，小于或等于约100度，小于或等于约95度，小于或等于约90度，小于或等于约85度，小于或等于约80度，小于或等于约75度，小于或等于约70度，小于或等于约65度，小于或等于约60度，小于或等于约55度，小于或等于约50度，小于或等于约45度，小于或等于约40度，小于或等于约35度，小于或等于约30度，小于或等于约25度，或者小于或等于约20度。
上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约5度且小于或等于约150度，大于或等于约20度且小于或等于约100度)。
临界表面张力可在环境温度(例如，21℃)下根据ASTM D-2578使用润湿张力法测定。在一些实施方案中，第一纤维网与第二纤维网的临界表面张力相差小于或等于约15达因/cm，小于或等于约12达因/cm，小于或等于约10达因/cm，小于或等于约7达因/cm，小于或等于约5达因/cm，小于或等于约3达因/cm，或者小于或等于约1达因/cm且大于或等于约0达因/cm。在一些实施方案中，临界表面张力可基本上相同。在某些实施方案中，临界表面张力相差可大于约0达因/cm。
在一些实施方案中，第一纤维网和/或第二纤维网上的临界表面张力可大于或等于约18达因/cm，大于或等于约25达因/cm，大于或等于约50达因/cm，大于或等于约75达因/cm，大于或等于约100达因/cm，大于或等于约150达因/cm，大于或等于约200达因/cm，大于或等于约250达因/cm，大于或等于约300达因/cm，或者大于或等于约350达因/cm。
在一些情况下，第一纤维网和/或第二纤维网的临界表面张力可小于或等于约400达因/cm，小于或等于约375达因/cm，小于或等于约350达因/cm，小于或等于约325达因/cm，小于或等于约300达因/cm，小于或等于约250达因/cm，小于或等于约200达因/cm，小于或等于约150达因/cm，小于或等于约100达因/cm，或者小于或等于约50达因/cm。
上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约18达因/cm且小于或等于约400达因/cm，大于或等于约25达因/cm且小于或等于约400达因/cm)。临界表面张力的其他值也是可能的。
如本文所使用的，纤维网的临界润湿表面张力限定为使用下述测试的被纤维网吸收的系列中最后液体的表面张力与未被纤维网吸收的系列中最初液体的表面张力的平均值。纤维网的临界润湿表面张力可如美国专利号4,880,548中描述的通过以顺序方式(即，从最低表面张力到最高表面张力)向纤维网的表面施加一系列液体并观察各液体的吸收或不吸收来确定，其通过引用整体并入本文。该技术包括将10滴第一液体和10滴第二液体置于纤维网的代表部分上，并使液滴静置10分钟。液滴的直径为3mm至5mm。应选择两种液体以使其之间的表面张力相差约2达因/cm。吸收限定为纤维网顶表面和底表面在10分钟内被10滴中至少9滴的润湿。当10滴中至少9滴未完全透过多孔介质，即底面保持干燥时，限定未吸收。继续使用相继更高或更低表面张力的液体进行测试，直到确定一对，一种吸收，另一种未吸收，其表面张力间隔最紧密。然后临界润湿表面张力在该范围内，并使用两个表面张力的平均值作为单个数字来指定临界润湿表面张力。
在一些实施方案中，第一纤维网与第二纤维网的临界润湿表面张力可相差小于或等于约15达因/cm，小于或等于约12达因/cm，小于或等于约10达因/cm，小于或等于约8达因/cm，小于或等于约5达因/cm，小于或等于约3达因/cm，或者小于或等于约1达因/cm且大于或等于约0达因/cm。在一些实施方案中，临界润湿表面张力可基本上相同。在某些实施方案中，临界润湿表面张力之差可大于约0达因/cm。
在一些实施方案中，第一纤维网和/或第二纤维网上的临界润湿表面张力可大于或等于约10达因/cm，大于或等于约15达因/cm，大于或等于约25达因/cm，大于或等于约30达因/cm，大于或等于约40达因/cm，大于或等于约50达因/cm，大于或等于约60达因/cm，大于或等于约70达因/cm，大于或等于约80达因/cm，或者大于或等于约90达因/cm。
在一些情况下，第一纤维网和/或第二纤维网的临界润湿表面张力可小于或等于约110达因/cm，小于或等于约100达因/cm，小于或等于约90达因/cm，小于或等于约80达因/cm，小于或等于约72达因/cm，小于或等于约60达因/cm，小于或等于约50达因/cm，小于或等于约40达因/cm，小于或等于约30达因/cm，或者小于或等于约20达因/cm。
上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约10达因/cm且小于或等于约110达因/cm，大于或等于约25达因/cm且小于或等于约72达因/cm)。临界润湿表面张力的其他值是可能的。
在一些实施方案中，第一纤维网可具有相对低的基重。例如，在一些实施方案中，第一纤维网的基重可小于或等于过滤介质的基重(例如，第一纤维网和第二纤维网的组合基重)和/或第二纤维网的基重的约25％(例如，小于或等于约20％，小于或等于约15％，小于或等于约10％)。在一些实施方案中，第一纤维网的基重可小于或等于约10g/m2，小于或等于约9g/m2，小于或等于约8g/m2，小于或等于约7g/m2，小于或等于约6g/m2，小于或等于约5g/m2，小于或等于约4g/m2，小于或等于约3g/m2，小于或等于约2g/m2，或者小于或等于约1g/m2。
在一些情况下，第一纤维网的基重可大于或等于约0.5g/m2，大于或等于约1g/m2，大于或等于约2g/m2，大于或等于约3g/m2，大于或等于约4g/m2，大于或等于约5g/m2，大于或等于约6g/m2，大于或等于约7g/m2，或者大于或等于约8g/m2。
上述范围的组合是可能的(例如，大于或等于约0.5g/m2且小于或等于约10g/m2，大于或等于约1g/m2且小于或等于约5g/m2)。基重的其他值是可能的。基重可根据标准ISO 536(2012)确定。
如下面更详细地描述的，第一纤维网可包含合成纤维等纤维类型。在一些情况下，第一纤维网可包含相对高重量百分比的合成纤维(例如，大于或等于约95重量％、100重量％)。在一些情况下，如下文进一步描述的，合成纤维可以是连续的。例如，纤维网可包含相对高百分比(例如，大于或等于约95重量％、100重量％)的通过静电纺丝工艺形成的合成纤维。通常，第一纤维网可包含通过任何合适的工艺(包括静电纺丝工艺、熔喷工艺、熔化纺丝工艺或离心纺丝工艺)形成的合成纤维。
在一些实施方案中，第一纤维网可相对薄。例如，在一些实施方案中，第一纤维网的厚度可小于或等于约6密耳，小于或等于约5密耳，小于或等于约4.5密耳，小于或等于约4密耳，小于或等于约3.5密耳，小于或等于约3密耳，小于或等于约2.5密耳，小于或等于约2密耳，小于或等于约1.5密耳，小于或等于约1密耳，小于或等于约0.9密耳，小于或等于约0.8密耳，小于或等于约0.7密耳，小于或等于约0.6密耳，小于或等于约0.5密耳，或者小于或等于约0.4密耳。
在一些情况下，第一纤维网的厚度可大于或等于约0.15密耳，大于或等于约0.2密耳，大于或等于约0.3密耳，大于或等于约0.4密耳，大于或等于约0.5密耳，大于或等于约0.6密耳，大于或等于约0.7密耳，大于或等于约0.8密耳，大于或等于约0.9密耳，大于或等于约1密耳，大于或等于约1.5密耳，大于或等于约2密耳，大于或等于约2.5密耳，大于或等于约3密耳，大于或等于约3.5密耳，或者大于或等于约4密耳。
上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约0.2密耳且小于或等于约6密耳，大于或等于约0.4密耳且小于或等于约5密耳，大于或等于约0.6密耳且小于或等于约5密耳)。平均厚度的其他值也是可能的。厚度根据标准ASTM D1777确定。
在某些实施方案中，本文所述的第一纤维网可具有相对高的表面积。例如，在一些实施方案中，第一纤维网的表面积可大于或等于约5m2/g，大于或等于约10m2/g，大于或等于约25m2/g，大于或等于约50m2/g，大于或等于约75m2/g，大于或等于约100m2/g，大于或等于约125m2/g，大于或等于约150m2/g，大于或等于约175m2/g，大于或等于约200m2/g，大于或等于约225m2/g，大于或等于约250m2/g，大于或等于约275m2/g，或者大于或等于约300m2/g。
在一些情况下，第一纤维网的表面积可小于或等于约350m2/g，小于或等于约325m2/g，小于或等于约300m2/g，小于或等于约275m2/g，小于或等于约250m2/g，小于或等于约225m2/g，小于或等于约200m2/g，小于或等于约175m2/g，小于或等于约150m2/g，小于或等于约125m2/g，小于或等于约100m2/g，小于或等于约70m2/g，小于或等于约40m2/g，或者小于或等于约10m2/g。
应理解，上述范围的组合是可能的(例如，大于或等于约5m2/g且小于或等于约350m2/g，大于或等于约5m2/g且小于或等于约70m2/g)。
如本文所确定的，表面积通过使用标准BET表面积测量技术来测量。BET表面积根据电池协会国际标准(Battery Council International Standard)BCIS-03A“推荐的电池材料规格：阀控式重组电池(Recommended Battery Materials Specifications ValveRegulated Recombinant Batteries)”第10节测量，第10节为“重组电池隔离件垫的表面积的标准测试方法(Standard Test Method for Surface Area of Recombinant BatterySeparator Mat)”。按照该技术，BET表面积通过使用具有氮气的BET表面分析仪(例如，Micromeritics Gemini III 2375表面积分析仪)经由吸附分析来测量；在例如3/4”管中样品量为0.5克至0.6克；并在75℃下使样品脱气至少3小时。
在某些实施方案中，本文所述的第一纤维网可具有相对低的密实度。例如，在一些实施方案中，第一纤维网的密实度可小于或等于约30％，小于或等于约28％，小于或等于约25％，小于或等于约22％，小于或等于约20％，小于或等于约18％，小于或等于约15％，或者小于或等于约12％。
在一些情况下，第一纤维网的密实度可大于或等于约10％，大于或等于约12％，大于或等于约15％，大于或等于约18％，大于或等于约20％，大于或等于约22％，大于或等于约25％，或者大于或等于约28％。
应理解，上述范围的组合是可能的(例如，大于或等于约10％且小于或等于约30％)。如本文所使用的，密实度可通过使用下式来确定：密实度(％)＝[基重/(纤维密度*厚度)]*100。基重和厚度可如本文所述进行确定。孔隙率可以根据以下等式得自密实度：密实度(％)＝100–孔隙率(％)。
在一些实施方案中，第一纤维网的孔隙率可大于或等于约70％，大于或等于约72％，大于或等于约75％，大于或等于约78％，大于或等于约80％，大于或等于约82％，大于或等于约85％，或者大于或等于约88％。在一些情况下，第一纤维网的孔隙率可小于或等于约90％，小于或等于约88％，小于或等于约85％，小于或等于约82％，小于或等于约80％，小于或等于约78％，小于或等于约75％，或者小于或等于约72％。应理解，上述范围的组合是可能的(例如，大于或等于约70％且小于或等于约90％)。
在一些实施方案中，过滤介质10可包括第二纤维网20。第二纤维网可配置成赋予过滤介质有益的特性(例如，机械支撑、高的污物保留容量)，同时对过滤介质的对给定应用重要的一种或更多种特性(例如渗透性、结构稳定性和/或颗粒效率)具有相对最小或没有不利影响。
在一些实施方案中，第二纤维网20的最大孔径可小于或等于约70微米，小于或等于约60微米，小于或等于约50微米，小于或等于约40微米，小于或等于约30微米，小于或等于约20微米，小于或等于约10微米，小于或等于约8微米，小于或等于约5微米，或者小于或等于约2微米。
在一些情况下，第二纤维网的最大孔径可大于或等于约1微米，大于或等于约3微米，大于或等于约5微米，大于或等于约10微米，大于或等于约20微米，大于或等于约30微米，大于或等于约40微米，大于或等于约50微米，或者大于或等于约60微米。
上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约1微米且小于或等于约70微米，大于或等于约3微米且小于或等于约30微米)。最大孔径的其他值也是可能的。
在一些实施方案中，第二纤维网的密实度可小于或等于约50％，小于或等于约45％，小于或等于约40％，小于或等于约35％，小于或等于约30％，小于或等于约25％，小于或等于约20％，小于或等于约15％，或者小于或等于约12％。在一些情况下，第二纤维网的密实度可大于或等于约10％，大于或等于约15％，大于或等于约20％，大于或等于约25％，大于或等于约30％，大于或等于约35％，大于或等于约40％，或者大于或等于约45％。应理解，上述范围的组合是可能的(例如，大于或等于约10％且小于或等于约50％，大于或等于约10％且小于或等于约30％)。
在一些实施方案中，第二纤维网的孔隙率可大于或等于约50％，大于或等于约55％，大于或等于约60％，大于或等于约65％，大于或等于约70％，大于或等于约75％，大于或等于约80％，或者大于或等于约85％。在一些情况下，第二纤维网的孔隙率可小于或等于约90％，小于或等于约85％，小于或等于约80％，小于或等于约75％，小于或等于约70％，小于或等于约65％，小于或等于约60％，或者小于或等于约55％。
应理解，上述范围的组合是可能的(例如，大于或等于约50％且小于或等于约90％，大于或等于约70％且小于或等于约90％)。
在一些实施方案中，第二纤维网的平均纤维直径可小于或等于约20微米，小于或等于约18微米，小于或等于约15微米，小于或等于约12微米，小于或等于约10微米，小于或等于约8微米，小于或等于约5微米，小于或等于约3微米，小于或等于约1微米，或者小于或等于约0.8微米。
在一些情况下，平均纤维直径可大于或等于约0.5微米，大于或等于约0.8微米，大于或等于约1微米，大于或等于约3微米，大于或等于约5微米，大于或等于约8微米，大于或等于约10微米，大于或等于约12微米，大于或等于约15微米，或者大于或等于约18微米。
上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约0.5微米且小于或等于约20微米，大于或等于约0.5微米且小于或等于约10微米)。平均纤维直径的其他值也是可能的。
如下面更详细地描述的，第二纤维网可包含合成纤维等纤维类型。在一些情况下，第二纤维网可包含相对高重量百分比的合成纤维(例如，大于或等于约95重量％、100重量％)。
在一些实施方案中，第二纤维网的基重可小于或等于约70g/m2，小于或等于约65g/m2，小于或等于约60g/m2，小于或等于约55g/m2，小于或等于约50g/m2，小于或等于约45g/m2，小于或等于约40g/m2，小于或等于约35g/m2，小于或等于约30g/m2，小于或等于约25g/m2，小于或等于约20g/m2，小于或等于约15g/m2，小于或等于约10g/m2，或者小于或等于约8g/m2。
在一些情况下，第二纤维网的基重可大于或等于约5g/m2，大于或等于约10g/m2，大于或等于约15g/m2，大于或等于约20g/m2，大于或等于约25g/m2，大于或等于约30g/m2，大于或等于约45g/m2，大于或等于约50g/m2，大于或等于约55g/m2，大于或等于约60g/m2，或者大于或等于约65g/m2。
上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约5g/m2且小于或等于约40g/m2，大于或等于约10g/m2且小于或等于约40g/m2)。基重的其他值也是可能的。
在一些实施方案中，第二纤维网的厚度可小于或等于约25密耳，小于或等于约22密耳，小于或等于约20密耳，小于或等于约18密耳，小于或等于约15密耳，小于或等于约12密耳，小于或等于约10密耳，小于或等于约8密耳，小于或等于约5密耳，或者小于或等于约3密耳。
在一些情况下，第二纤维网的厚度可大于或等于约1密耳，大于或等于约3密耳，大于或等于约5密耳，大于或等于约8密耳，大于或等于约10密耳，大于或等于约12密耳，大于或等于约15密耳，大于或等于约18密耳，或者大于或等于约20密耳。
上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约1密耳且小于或等于约25密耳，大于或等于约3密耳且小于或等于约15密耳)。平均厚度的其他值也是可能的。
在一些实施方案中，第二纤维网的平均纤维直径可与第一纤维网的平均纤维直径基本上相同或可大于第一纤维网的平均纤维直径。例如，在一些实施方案中，第二纤维网中纤维的平均直径与第一纤维网中纤维的平均直径之比大于或等于约1，大于或等于约5，大于或等于约10，大于或等于约15，大于或等于约20，大于或等于约25，大于或等于约30，大于或等于约35，大于或等于约40，大于或等于约45，大于或等于约50，大于或等于约55，大于或等于约60，大于或等于约65，大于或等于约70，大于或等于约75，大于或等于约80，大于或等于约85，或者大于或等于约90。
在一些情况下，第二纤维网中纤维的平均直径与第一纤维网中纤维的平均直径之比小于或等于约100，小于或等于约95，小于或等于约90，小于或等于约85，小于或等于约80，小于或等于约75，小于或等于约70，小于或等于约65，小于或等于约60，小于或等于约55，小于或等于约50，小于或等于约45，小于或等于约40，小于或等于约35，小于或等于约30，小于或等于约25，小于或等于约20，小于或等于约15，小于或等于约10，或者小于或等于约5。
上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约1且小于或等于约100，大于或等于约1且小于或等于约70)。其他值也是可能的。
在一些实施方案中，过滤介质10可用于满足某些颗粒效率标准(例如，ASTM F838-05)，同时还具有期望的结构特性(例如，剥离强度)和性能特性(例如，透水性、污物保留容量)。例如，第一纤维网与第二纤维网之间的相似性可赋予过滤介质有益的特性。例如，在一些实施方案中，在水接触角、临界表面张力和/或临界润湿表面张力方面的相似性可增加在接合工艺(例如，轧光)之前和/或之后第一纤维网与第二纤维网之间粘合的强度。
在一些情况下，第一纤维网与第二纤维网可彼此牢固地粘合。例如，第一纤维网与第二纤维网之间的剥离强度可大于或等于约0.01lb/in，大于或等于约0.05lb/in，大于或等于约1lb/in，大于或等于约1.5lb/in，大于或等于约2lb/in，大于或等于约2.5lb/in，大于或等于约3lb/in，大于或等于约3.5lb/in，大于或等于约4lb/in，大于或等于约4.5lb/in，大于或等于约5lb/in，大于或等于约5.5lb/in，大于或等于约6lb/in，大于或等于约6.5lb/in，大于或等于约7lb/in，大于或等于约7.5lb/in，大于或等于约8lb/in，大于或等于约8.5lb/in，或者大于或等于约9lb/in。
在一些情况下，第一纤维网与第二纤维网之间的剥离强度小于或等于约10lb/in，小于或等于约9.5lb/in，小于或等于约9lb/in，小于或等于约8.5lb/in，小于或等于约8lb/in，小于或等于约7.5lb/in，小于或等于约7lb/in，小于或等于约6.5lb/in，小于或等于约6lb/in，小于或等于约5.5lb/in，小于或等于约5lb/in，小于或等于约4.5lb/in，小于或等于约4lb/in，小于或等于约3.5lb/in，小于或等于约3lb/in，小于或等于约2.5lb/in，小于或等于约2lb/in，小于或等于约1.5lb/in，小于或等于约1lb/in，或者小于或等于约0.5lb/in。
上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约0.01lb/in且小于或等于约10lb/in，大于或等于约0.01lb/in且小于或等于约5lb/in，大于或等于约0.01lb/in且小于或等于约1lb/in)。其他值也是可能的。剥离强度可用AThwing-Albert机械测试机QC-1000型通过根据ASTM D3330进行180度剥离测试来确定。使用2英寸/分钟的十字头速度将第一纤维网与第二纤维网分开。
在一些实施方案中，过滤介质的密实度可小于或等于约50％，小于或等于约45％，小于或等于约40％，小于或等于约35％，小于或等于约30％，小于或等于约25％，小于或等于约20％，小于或等于约15％，或者小于或等于约12％。
在一些情况下，过滤介质的密实度可大于或等于约10％，大于或等于约15％，大于或等于约20％，大于或等于约25％，大于或等于约30％，大于或等于约35％，大于或等于约40％，或者大于或等于约45％。
应理解，上述范围的组合是可能的(例如，大于或等于约10％且小于或等于约50％，大于或等于约10％且小于或等于约30％)。
在一些实施方案中，过滤介质的孔隙率可大于或等于约50％，大于或等于约55％，大于或等于约60％，大于或等于约65％，大于或等于约70％，大于或等于约75％，大于或等于约80％，或者大于或等于约85％。
在一些情况下，过滤介质的孔隙率可小于或等于约90％，小于或等于约85％，小于或等于约80％，小于或等于约75％，小于或等于约70％，小于或等于约65％，小于或等于约60％，或者小于或等于约55％。
应理解，上述范围的组合是可能的(例如，大于或等于约50％且小于或等于约90％，大于或等于约65％且小于或等于约90％)。
在一些实施方案中，过滤介质的基重可小于或等于约80g/m2，小于或等于约75g/m2，小于或等于约70g/m2，小于或等于约65g/m2，小于或等于约60g/m2，小于或等于约55g/m2，小于或等于约50g/m2，小于或等于约45g/m2，小于或等于约40g/m2，小于或等于约35g/m2，小于或等于约30g/m2，小于或等于约25g/m2，小于或等于约20g/m2，小于或等于约15g/m2，小于或等于约10g/m2，或者小于或等于约8g/m2。
在一些情况下，过滤介质的基重可大于或等于约5g/m2，大于或等于约10g/m2，大于或等于约15g/m2，大于或等于约20g/m2，大于或等于约25g/m2，大于或等于约30g/m2，大于或等于约35g/m2，大于或等于约40g/m2，大于或等于约45g/m2，大于或等于约50g/m2，大于或等于约55g/m2，大于或等于约60g/m2，大于或等于约65g/m2，或者大于或等于约70g/m2。
上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约5g/m2且小于或等于约80g/m2，大于或等于约5g/m2且小于或等于约40g/m2，大于或等于约10g/m2且小于或等于约80g/m2，大于或等于约10g/m2且小于或等于约40g/m2)。基重的其他值也是可能的。
在一些实施方案中，过滤介质的表面积可大于或等于约1m2/g，大于或等于约3m2/g，大于或等于约5m2/g，大于或等于约10m2/g，大于或等于约15m2/g，大于或等于约20m2/g，大于或等于约30m2/g，大于或等于约40m2/g，大于或等于约50m2/g，大于或等于约60m2/g，大于或等于约70m2/g，大于或等于约80m2/g，或者大于或等于约90m2/g。
在一些情况下，过滤介质的表面积可小于或等于约100m2/g，小于或等于约95m2/g，小于或等于约90m2/g，小于或等于约85m2/g，小于或等于约80m2/g，小于或等于约75m2/g，小于或等于约70m2/g，小于或等于约60m2/g，小于或等于约50m2/g，小于或等于约40m2/g，小于或等于约30m2/g，小于或等于约20m2/g，或者小于或等于约10m2/g。应理解，上述范围的组合是可能的(例如，大于或等于约1m2/g且小于或等于约100m2/g，大于或等于约3m2/g且小于或等于约75m2/g)。
在一些实施方案中，第一纤维网和第二纤维网的结构特征与某些特性的相似性的组合可产生具有改善的且意料之外的过滤性能的过滤介质。例如，在一些实施方案中，过滤介质可在多种条件(例如，灭菌之前和/或之后)具有相对高的透水性。
例如，在一些实施方案中，过滤介质和/或纤维网的透水率可大于或等于约0.1ml/分钟·cm2·psi，大于或等于约0.2ml/分钟·cm2·psi，大于或等于约0.3ml/分钟·cm2·psi，大于或等于约0.5ml/分钟·cm2·psi，大于或等于约0.8ml/分钟·cm2·psi，大于或等于约1ml/分钟·cm2·psi，大于或等于约2ml/分钟·cm2·psi，大于或等于约3ml/分钟·cm2·psi，大于或等于约4ml/分钟·cm2·psi，大于或等于约5ml/分钟·cm2·psi，大于或等于约6ml/分钟·cm2·psi，大于或等于约7ml/分钟·cm2·psi，或者大于或等于约8ml/分钟·cm2·psi。
在一些情况下，过滤介质的透水率可小于或等于约10ml/分钟·cm2·psi，小于或等于约9ml/分钟·cm2·psi，小于或等于约8ml/分钟·cm2·psi，小于或等于约7ml/分钟·cm2·psi，小于或等于约6ml/分钟·cm2·psi，小于或等于约5ml/分钟·cm2·psi，小于或等于约4ml/分钟·cm2·psi，小于或等于约3ml/分钟·cm2·psi，小于或等于约2ml/分钟·cm2·psi，小于或等于约1ml/分钟·cm2·psi，或者小于或等于约0.5ml/分钟·cm2·psi。
应理解，上述范围的组合是可能的(例如，大于或等于约0.1ml/分钟·cm2·psi且小于或等于约10ml/分钟·cm2·psi，大于或等于约0.3ml/分钟·cm2·psi且小于或等于约7ml/分钟·cm2·psi)。其他范围也是可能的。
透水率为水通量除以用于确定水流率的压力(例如，20psi)。水流率通过在20psi的压力下使去离子水通过具有4.8cm2的有效过滤面积的过滤介质或纤维网直至收集到1,000ml水来测量。流率通过测量直至收集到1,000ml水的时间来确定。水通量通过将流率(ml/分钟)除以纤维网的样品有效面积(cm2)(即，暴露于流体流动面积)来计算并以ml/分钟·cm2表示。在透水性测试之前，对样品进行如本文所述的临界润湿表面张力测试。系列中的第一种液体为去离子水。如果水滴未被吸收，则样品临界润湿表面张力小于72达因/cm。临界润湿表面张力小于72达因/cm的所有样品在测量透水率之前如下进行调理。将过滤介质或纤维网浸在70％异丙醇/水(v/v％)溶液中1分钟，然后在去离子水中浸泡两次1分钟。然后将介质安装在过滤器保持器中，并在进行透水性测试之前，以10psi泵送通过500ml去离子水。
在一些实施方案中，过滤介质的透水性可以在宽的压力范围内相对稳定。例如，当使用20psi的压力使水通过过滤介质和使用100psi的压力时，透水率之差可小于或等于约30％(例如，小于或等于约25％，小于或等于约20％)。
在一些实施方案中，过滤介质和/或纤维网在灭菌过程之前的水起泡点可大于或等于约60psi，大于或等于约65psi，大于或等于约70psi，大于或等于约75psi，大于或等于约80psi，大于或等于约85psi，大于或等于约90psi，或者大于或等于约95psi。
在一些情况下，水起泡点可小于或等于约100psi，小于或等于约95psi，小于或等于约90psi，小于或等于约85psi，小于或等于约80psi，小于或等于约75psi，小于或等于约70psi，或者小于或等于约60psi。
上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约60psi且小于或等于约100psi，大于或等于约60psi且小于或等于约90psi)。水起泡点的其他值也是可能的。水起泡点可根据标准ASTM F-316-80方法B，BS6410测量。
在一些实施方案中，过滤介质和/或纤维网在灭菌之后的水起泡点可大于或等于约70psi，大于或等于约75psi，大于或等于约80psi，大于或等于约85psi，大于或等于约90psi，大于或等于约95psi，大于或等于约100psi，大于或等于约105psi，大于或等于约110psi，或者大于或等于约115psi。
在一些情况下，过滤介质和/或纤维网在灭菌之后的水起泡点可小于或等于约120psi，小于或等于约115psi，小于或等于约110psi，小于或等于约105psi，小于或等于约100psi，小于或等于约95psi，小于或等于约90psi，小于或等于约85psi，小于或等于约80psi，或者小于或等于约75psi。
上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约70psi且小于或等于约120psi，大于或等于约75psi且小于或等于约100psi)。水起泡点的其他值也是可能的。
灭菌之后的水起泡点如下确定。首先，将过滤介质置于安装在标准高压釜中的不锈钢过滤器保持器(直径47mm)中，然后在17psi的压力下，使用121℃的在线蒸气进行灭菌40分钟。灭菌后，使过滤器风干，并根据标准ASTM F-316-80方法B，BS6410进行水起泡点测试。
在一些实施方案中，灭菌之后，过滤介质的起泡点可增加小于或等于50％，小于或等于45％，小于或等于40％，小于或等于35％，小于或等于30％，小于或等于25％，小于或等于20％，小于或等于15％，小于或等于10％，小于或等于5％，或者小于或等于1％。
在一些实施方案中，过滤介质的污物保留容量可大于或等于约500g/m2，大于或等于约600g/m2，大于或等于约750g/m2，大于或等于约1,000g/m2，大于或等于约1,250g/m2，大于或等于约1,500g/m2，大于或等于约1,750g/m2，大于或等于约2,000g/m2，或者大于或等于约2,250g/m2。
在一些情况下，过滤介质的污物保留容量可小于或等于约2,500g/m2，小于或等于约2,400g/m2，小于或等于约2,250g/m2，小于或等于约2,000g/m2，小于或等于约1,750g/m2，小于或等于约1,500g/m2，小于或等于约1,250g/m2，小于或等于约1,000g/m2，或者小于或等于约750g/m2。
上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约500g/m2且小于或等于约2,500g/m2，大于或等于约750g/m2且小于或等于约2,000g/m2)。其他值也是可能的。污物保留容量可通过使用EN-14332-2的修改版本来确定。简单来说，污物保留容量测试包括以100mg/L的浓度使细粘土粉尘Jetfine 1A的水性分散体流过过滤介质。流率保持恒定在1升/分钟，样品有效面积等于95cm2。当跨越介质产生的压降由于堵塞升高至1.6巴时，停止过滤测试。通过在干燥状态下称量过滤步骤之前和之后的样品质量来确定由结垢引起的重量增加。
如上所述，本文所述的过滤介质10可用于可能需要一定水平的颗粒效率的广泛应用。颗粒效率可通过测量通过纤维网和/或过滤介质的某些颗粒(例如，微生物的集落形成单位)的渗透率来确定。渗透率限定为渗透率＝(C/C0)，其中C是通过过滤器之后的颗粒浓度，C0是通过过滤器之前的颗粒浓度。微生物的渗透率的典型测试包括通过过滤介质或纤维网过滤细菌颗粒，并测量透过过滤介质或纤维网的集落形成细菌单位(CFU)的数量。颗粒效率限定为100-(渗透率*100)。
在一些实施方案中，过滤介质仍可具有相对高的颗粒效率。例如，在一些实施方案中，颗粒效率可大于或等于约99％，大于或等于约99.5％，大于或等于约99.9％，大于或等于约99.95％，大于或等于约99.99％，大于或等于约99.995％，大于或等于约99.999％，或者大于或等于约99.9995％。
在一些情况下，过滤介质和/或纤维网的颗粒效率可小于100％，小于或等于约99.99999％，小于或等于约99.999％，小于或等于约99.99％，小于或等于约99.997％，小于或等于约99.995％，或者小于或等于约99.9％。
上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约99％且小于100％)。颗粒效率可根据EN1822进行空气过滤测量。简而言之，EN1822是一种DOP渗透率试验，其包括以约5.3cm/秒的介质面速度将过滤介质或层暴露于直径约0.3微米的DOP气溶胶颗粒。介质面速度是空气碰撞过滤介质的上游侧时的速度。在这些测试条件下测量的DOP渗透率可以使用任何合适的仪器如TDA100P渗透计确定。
在一些实施方案中，纤维网和/或过滤介质可设计成用于无菌过滤。在一些这样的实施方案中，颗粒效率可以非常高(例如，大于或等于约99.999％)。在一些实施方案中，过滤介质和/或纤维网的颗粒效率可以以对数减少值(即，Log Reduction Value，LRV)表示，其为通过纤维网或过滤介质的微生物保留的定量测量。LRV为渗透率-1的对数，表示如下：
LRV＝Log{[CFU]挑战物/[CFU]流出物]}
其中[CFU]挑战物是在通过过滤介质和/或纤维网之前流体中的集落形成单位中的细菌的总数，[CFU]流出物是在通过过滤介质和/或纤维网之后流体中的集落形成单位中的细菌总数。
LRV可使用ASTM F838-05确定。当[CFU]流出物为零时，认为过滤介质是无菌的，然而，如果[CFU]流出物为零，则在以上等式中用1来计算LRV。简而言之，对76cm2的样品面积，浓度为107CFU/1cm2样品面积的缺陷短波单胞菌(Brevundimonas diminuta)可用作挑战物。因此，[CFU]挑战物为7.6×108。认为8.88的LRV是无菌的。在一些实施方案中，过滤介质和/或纤维网可具有8.88的LRV。
一般地，过滤介质中的任何纤维网及相应地过滤介质可包含任何合适的纤维类型。在一些实施方案中，一个或更多个纤维网(例如，第一纤维网)和/或整个过滤介质可包含单一纤维类型(例如，合成纤维)。例如，在某些实施方案中，一个或更多个纤维网和/或整个过滤介质可包含如本文所述的合成纤维(例如，尼龙、二氧化硅、人造丝、莱赛尔、聚偏二氟乙烯、含氟聚合物、聚丙烯、聚醚砜、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯)。
在一些实施方案中，纤维网(例如，第一纤维网、第二纤维网)中的纤维可具有可能取决于纤维形成方法的平均长度。例如，在一些实施方案中，通过静电纺丝(例如，溶剂静电纺丝、熔化静电纺丝)、熔喷、熔纺或离心纺丝工艺形成的纤维可为连续的(例如，大于约5cm、大于约50cm、大于约200cm)。
在一些实施方案中，过滤介质10可包含合成纤维。例如，在一些实施方案中，第一纤维网15和/或第二纤维网20可包含合成纤维。合成纤维可具有相对小的平均纤维直径(例如，小于或等于约2微米)。例如，第一纤维网15中的合成纤维的平均直径可小于或等于约0.5微米(例如，约0.05微米至0.5微米)。在一些实施方案中，第一纤维网15、第二纤维网20和/或过滤介质10中的合成纤维可为通过任何合适的工艺(例如，熔喷、熔纺、静电纺丝、离心纺丝工艺)形成的连续纤维。在某些实施方案中，合成纤维可通过静电纺丝工艺(例如，熔化静电纺丝、溶剂静电纺丝)形成。在另一些实施方案中，合成纤维可为非连续的。在一些实施方案中，过滤介质中的所有纤维均为合成纤维。在某些实施方案中，第一纤维网15和/或第二纤维网20中的所有纤维均为合成纤维。
合成纤维可包括任何合适类型的合成聚合物。合适的合成纤维的实例包括聚酰亚胺、脂族聚酰胺(例如，尼龙6)、芳族聚酰胺、聚砜、乙酸纤维素、聚醚砜、聚芳基醚砜、改性聚砜聚合物、改性聚醚砜聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚氨酯、聚(脲氨酯)、聚苯并咪唑、聚醚酰亚胺、聚丙烯腈、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚丙烯、二氧化硅(silicondioxide)(二氧化硅(silica))、再生纤维素(例如，莱赛尔、人造丝)、碳(例如，衍生自聚丙烯腈热解)、聚苯胺、聚(环氧乙烷)、聚(萘二甲酸乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸丁二醇酯)、苯乙烯丁二烯橡胶、聚苯乙烯、聚(氯乙烯)、聚(乙烯醇)、聚(偏二氟乙烯)、玻璃纤维、聚(乙烯基丁烯)、及其共聚物或衍生物化合物、及其组合。在一些实施方案中，合成纤维为有机聚合物纤维。合成纤维还可包括多组分纤维(即，具有多种组分的纤维，例如双组分纤维)。在一些情况下，合成纤维可包括可由本文所述的聚合物(例如，聚酯、聚丙烯)形成的静电纺丝(例如，熔化静电纺丝、溶剂静电纺丝)纤维、熔喷纤维、熔纺纤维或离心纺丝纤维。在一些实施方案中，合成纤维可为静电纺丝纤维。过滤介质以及过滤介质中的各个纤维网也可包含多于一种类型的合成纤维的组合。应理解，也可使用其他类型的合成纤维类型。
在一些情况下，合成纤维(例如，第一纤维网和/或第二纤维网中)可为连续的(例如，静电纺丝纤维、熔喷纤维、纺粘纤维、离心纺丝纤维等)。例如，合成纤维的平均长度可为至少约5cm，至少约10cm，至少约15cm，至少约20cm，至少约50cm，至少约100cm，至少约200cm，至少约500cm，至少约700cm，至少约1000cm，至少约1500cm，至少约2000cm，至少约2500cm，至少约5000cm，至少约10000cm；和/或小于或等于约10000cm，小于或等于约5000cm，小于或等于约2500cm，小于或等于约2000cm，小于或等于约1000cm，小于或等于约500cm，或者小于或等于约200cm。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约100cm且小于或等于约2500cm)。平均纤维长度的其他值也是可能的。
在另一些实施方案中，合成纤维不是连续的(例如，短纤维)。一般地，非连续合成纤维的特征可在于比连续合成纤维短。例如，在一些实施方案中，过滤介质中的一个或更多个纤维网(例如，第二纤维网)中的合成纤维的平均长度可为至少约0.1mm，至少约0.5mm，至少约1.0mm，至少约1.5mm，至少约2.0mm，至少约3.0mm，至少约4.0mm，至少约5.0mm，至少约6.0mm，至少约7.0mm，至少约8.0mm，至少约9.0mm，至少约10.0mm，至少约12.0mm，至少约15.0mm；和/或小于或等于约15.0mm，小于或等于约12.0mm，小于或等于约10.0mm，小于或等于约5.0mm，小于或等于约4.0mm，小于或等于约1.0mm，小于或等于约0.5mm，或者小于或等于约0.1mm。上述范围的组合也是可能的(例如，至少约1.0mm且小于或等于约4.0mm)。平均纤维长度的其他值也是可能的。
在其中合成纤维包含在一个或更多个纤维网和/或整个过滤介质中的一些实施方案中，一个或更多个纤维网(例如，第一纤维网、第二纤维网)和/或整个过滤介质中的合成纤维的重量百分比可大于或等于约1％，大于或等于约20％，大于或等于约40％，大于或等于约60％，大于或等于约75％，大于或等于约90％，或者大于或等于约95％。
在一些情况下，第二纤维网中的合成纤维的重量百分比可小于或等于约100％，小于或等于约98％，小于或等于约85％，小于或等于约75％，小于或等于约50％，或者小于或等于约10％。
上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约75％且小于或等于约100％)。合成纤维的重量百分比的其他值也是可能的。在一些实施方案中，一个或更多个纤维网(例如，第一纤维网、第二纤维网)和/或整个过滤介质包含100％的合成纤维。
在一组实施方案中，过滤介质中的一个或更多个纤维网(例如，第二纤维网)可包含双组分纤维。双组分纤维可包括热塑性聚合物。双组分纤维的各组分可以具有不同的熔化温度。例如，纤维可以包括核和鞘，其中鞘的活化温度低于核的熔化温度。这使鞘在核之前熔化，使得鞘与纤维网中的另一些纤维粘合，而核保持其结构完整性。核/鞘粘合纤维可以是同轴或非同轴的。另一些示例性双组分纤维可以包括裂膜纤维纤维、并列(side-by-side)纤维和/或“海岛型”纤维。
在一些实施方案中，双组分纤维的平均长度可为至少约0.1mm，至少约0.5mm，至少约1.0mm，至少约1.5mm，至少约2.0mm，至少约3.0mm，至少约4.0mm，至少约5.0mm，至少约6.0mm，至少约7.0mm，至少约8.0mm，至少约9.0mm，至少约10.0mm，至少约12.0mm，至少约15.0mm；和/或小于或等于约15.0mm，小于或等于约12.0mm，小于或等于约10.0mm，小于或等于约5.0mm，小于或等于约4.0mm，小于或等于约1.0mm，小于或等于约0.5mm，或者小于或等于约0.1mm。上述范围的组合也是可能的(例如，至少约1.0mm且小于或等于约4.0mm)。平均纤维长度的其他值也是可能的。
在其中双组分纤维包含在一个或更多个纤维网(例如，第二纤维网)和/或整个过滤介质中的一些实施方案中，一个或更多个纤维网和/或整个过滤介质中的双组分纤维的重量百分比可为例如大于或等于约1％，大于或等于约5％，大于或等于约10％，大于或等于约15％，大于或等于约30％，或者大于或等于约45％。
在一些情况下，一个或更多个纤维网和/或整个过滤介质中的双组分纤维的重量百分比可小于或等于约70％，小于或等于约50％，小于或等于约25％，小于或等于约10％，小于或等于约5％，或者小于或等于约1％。
上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约30％且小于或等于约70％)。双组分纤维的重量百分比的其他值也是可能的。在另一些实施方案中，一个或更多个纤维网(例如，第二纤维网)和/或整个过滤介质可包含0％的双组分纤维。
在一些实施方案中，可以选择第一纤维网和第二纤维网的组成，使得纤维网具有相似的水接触角、临界表面张力和/或临界润湿表面张力。第一纤维网和第二纤维网的纤维组成(表示为第一纤维网组成/第二纤维网组成)的非限制性实例包括尼龙6/尼龙6、尼龙6/聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚醚砜/聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚醚砜/聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚偏二氟乙烯/含氟聚合物、二氧化硅/玻璃纤维、碳/碳、再生纤维素(例如，人造丝、莱赛尔)/再生纤维素、和聚丙烯(propropylene)/聚丙烯。
在一些实施方案中，除了多根纤维之外，一个或更多个纤维网和/或整个过滤介质还可包含其他组分，例如树脂、表面处理和/或添加剂。一般地，可使用任何合适的树脂来实现期望的特性。例如，树脂可为聚合物、基于水、基于溶剂、干强度和/或湿强度。通常，任何另外的组分以有限的量存在。
在一些实施方案中，一个或更多个纤维网的纤维的至少一部分可涂覆有树脂并且基本上不堵塞该纤维网的孔。在一些实施方案中，本文所述的一个或更多个纤维网或者整个过滤介质包含树脂。
在一些实施方案中，树脂可为粘合剂树脂。粘合剂树脂不是纤维形式的，并且不同于上述粘合纤维(例如，多组分纤维)。一般地，粘合剂树脂可具有任何合适的组成。例如，粘合剂树脂可包括热塑性树脂(例如，丙烯酸类、聚乙酸乙烯酯、聚酯、聚酰胺)、热固性树脂(例如，环氧树脂、酚树脂)、或其组合。在一些情况下，粘合剂树脂包含乙酸乙烯酯树脂、环氧树脂、聚酯树脂、共聚酯树脂、聚乙烯醇树脂、丙烯酸树脂(如苯乙烯丙烯酸树脂)和酚树脂中的一种或更多种。其他树脂也是可能的。
如下文进一步描述的，树脂可以以任何合适的方式(包括例如以湿润状态)添加到纤维中。在一些实施方案中，树脂涂覆纤维并且用于将纤维彼此粘合以促进纤维之间的粘合。可使用任何合适的方法和设备来涂覆纤维，例如，使用幕涂、凹版涂覆、熔化涂覆、浸涂、刮刀辊涂或旋涂等。在一些实施方案中，粘合剂在添加到纤维共混物中时沉淀。在适当的时候，可向纤维中提供任何合适的沉淀剂(例如，表氯醇、碳氟化合物)，例如通过向共混物中注射。在一些实施方案中，在向纤维中添加时，树脂以使得一个或更多个纤维网或者整个过滤介质浸渍有树脂(例如，树脂渗透整体)的方式进行添加。在多层纤维网中，可在使纤维网组合之前将树脂分别添加到各纤维网中，或者可在使纤维网组合之后将树脂添加到纤维网中。在一些实施方案中，将树脂例如通过喷洒或饱和浸渍或任何上述方法添加到干燥状态下的纤维中。在另一些实施方案中，将树脂添加到湿纤维网中。
本文所述的过滤介质可使用合适的工艺生产，例如使用非湿法成网或湿法成网工艺。在一些实施方案中，本文所述的纤维网和/或过滤介质可使用非湿法成网工艺(如吹塑或纺丝工艺)生产。在一些实施方案中，纤维网(例如，第一纤维网、第二纤维网)和/或整个过滤介质可通过静电纺丝工艺形成。在一些实施方案中，静电纺丝利用高电压差来从本体聚合物溶液中产生聚合物溶液的细小喷射流。当通过电势和静电排斥力克服溶液的表面张力，装载聚合物时，形成喷射流。在施加到溶液的排斥电力的作用下，喷射流被拉成细纤维。喷射流在飞行中干燥并被收集在触地的收集器上。在该过程期间快速的溶剂蒸发使得形成聚合物纳米纤维，其随机地排列成网。在一些实施方案中，使用非熔化纤维化工艺制造静电纺丝纤维。静电纺纤维可以用任何合适的聚合物(包括但不限于有机聚合物、无机材料(例如，二氧化硅)、杂化聚合物及其任意组合)制成。在一些实施方案中，本文所述的合成纤维可由静电纺丝工艺形成。
在某些实施方案中，纤维网(例如，第一纤维网、第二纤维网)和/或整个过滤介质可通过熔喷系统形成，所述熔喷系统例如2008年11月7日提交的题为“Meltblown FilterMedium”的美国公开第2009/0120048号和2010年12月17日提交的题为“Fine Fiber FilterMedia and Processes”的美国公开第2012-0152824号中描述的熔喷系统，其各自出于所有目的通过引用整体并入本文。在某些实施方案中，纤维网(例如，第一纤维网、第二纤维网)和/或整个过滤介质可通过熔纺或离心纺丝工艺形成。
在一些实施方案中，可使用非湿法成网工艺(如气流成网工艺或梳理工艺)来形成一个或更多个纤维网。例如，在气流成网工艺中，可使合成纤维混合，同时将空气吹送到传送机上。在梳理工艺中，在一些实施方案中，纤维由辊和与辊连接的延伸部(例如，钩、针)操纵。在一些情况下，通过非湿法成网工艺形成纤维网可能更适合于生产高度多孔的介质。在一些实施方案中，可使用非湿法成网工艺(例如，静电纺丝、熔喷)来形成第一纤维网，可使用湿法成网工艺来形成第二纤维网。第一纤维网和第二纤维网可使用任何合适的工艺(例如，层合、轧光)来组合。
在一些实施方案中，本文所述的纤维网和/或过滤介质可使用湿法成网工艺生产。一般地，湿法成网工艺包括使一种或更多种类型的纤维混合到一起；例如，可使一种类型的聚合物短纤维与另一种类型的聚合物短纤维和/或不同类型的纤维(例如，合成纤维和/或玻璃纤维)混合到一起，以提供纤维浆料。浆料可为例如基于水性的浆料。在某些实施方案中，纤维在混合到一起之前任选地分别储存或组合储存在不同的储存罐中(例如，以在混合物中提供较大程度的均匀性)。
在形成过滤介质期间或之后，可根据多种已知技术进一步处理过滤介质。例如，可使用涂覆法将树脂包含在过滤介质中。任选地，可以使用诸如层合、共打褶或整理的方法来形成和/或向过滤介质添加附加纤维网。例如，在一些情况下，通过如上所述的湿法成网工艺使两个纤维网(例如，第一纤维网和第二纤维网)形成为复合制品，然后通过任何合适的方法(例如，层合、共打褶或整理)将复合制品与第三纤维网组合。可以理解，通过本文所述的方法形成的过滤介质或复合制品不仅可基于各纤维网的组分，而且可根据以适当的组合使用不同特性的多个纤维网的效果进行适当地定制，以形成具有本文所述的特征的过滤介质。
如本文所述，在一些实施方案中，过滤介质的两个或更多个纤维网(例如，第一纤维网和第二纤维网)可单独形成，并通过任何合适的方法(例如层合、轧光、整理或通过使用粘合剂)进行组合。可使用不同的工艺或相同的工艺来形成两个或更多个纤维网。例如，各个纤维网可通过非湿法成网工艺(例如，熔喷工艺、熔化纺丝工艺、离心纺丝工艺、静电纺丝工艺、干法成网工艺、气流成网工艺)、湿法成网工艺或任何其他合适的工艺独立地形成。
可通过任何合适的方法将不同的纤维网粘合在一起。例如，可使用压缩技术(例如，层合)来粘合纤维网。还可以通过化学结合、粘合剂和/或在任一侧彼此熔化结合来粘合纤维网。
层合可包括例如在特定压力和温度下使用平的层合机或任何其他合适的装置将两个或更多个纤维网(例如，第一纤维网和第二纤维网)压缩在一起持续一定的停留时间(即，在压力和热量下花费的时间量)。例如，压力可为约5psi至约150psi(例如，约30psi至约90psi，约60psi至约120psi，约30psi至60psi，或约90psi至约120psi)；温度可为约75℉至约400℉(例如，约75℉至约300℉，约200℉至约350℉，或约275℉至约390℉)；停留时间可为约1秒至约60秒(例如，约1秒至约30秒，约10秒至约25秒，或约20秒至约40秒)。压力、温度和停留时间的其他范围也是可能的。
轧光可包括例如在特定压力、温度和线速度下使用轧光辊将两个或更多个纤维网(例如，第一纤维网和第二纤维网)压缩在一起。例如，压力可为约5psi至约150psi(例如，约30psi至约90psi，约60psi至约120psi，约30psi至60psi，或约90psi至约120psi)；温度可为约75℉至约400℉(例如，约75℉至约300℉，约200℉至约350℉，或约275℉至约390℉)；线速度可为约5ft/分钟至约100ft/分钟(例如，约5ft/分钟至约80ft/分钟，约10ft/分钟至约50ft/分钟，约15ft/分钟至约100ft/分钟，或约20ft/分钟至约90ft/分钟)。压力、温度和线速度的其他范围也是可能的。
在一些实施方案中，进一步的处理可包括对过滤介质进行打褶。例如，可通过共打褶方法使两个纤维网接合。在一些情况下，过滤介质或其多个纤维网可通过在彼此间隔适当的间距处形成划线而适当地打褶，从而使过滤介质被折叠。在一些情况下，一个纤维网可以绕在褶状纤维网上。应理解，可使用任何合适的打褶技术。
在一些实施方案中，可以对过滤介质进行后处理(例如经历波纹成形过程)以增加网内的表面积。在另一些实施方案中，可对过滤介质进行压花。
过滤介质可包括任意合适数量的纤维网，例如至少2个、至少3个、至少4个、至少5个、至少6个、至少7个纤维网。在一些实施方案中，过滤介质可包括最多至20个纤维网。
在一组实施方案中，过滤介质可包括通过静电纺丝工艺形成的第一纤维网，其粘合(例如，层合)到通过熔喷工艺形成的第二纤维网。在这样的情况下，第一纤维网可包含聚酰胺、聚醚砜、聚偏二氟乙烯、二氧化硅、碳、再生纤维素或聚丙烯纤维。第一纤维网的平均纤维直径可大于或等于约0.01微米且小于或等于约0.5微米(例如，大于或等于约0.05微米且小于或等于约0.5微米)，和/或孔隙率可为约70％至约90％。第一纤维网的基重可大于或等于约0.5g/m2且小于或等于约10g/m2(例如，大于或等于约1g/m2且小于或等于约5g/m2)，和/或第一纤维网的基重可小于或等于第二纤维网和/或过滤介质的基重的约25％。第一纤维网的表面积可大于或等于约5m2/g且小于或等于约350m2/g(例如，大于或等于约5m2/g且小于或等于约70m2/g)，和/或最大孔径可大于或等于约0.05微米且小于或等于约1微米(例如，大于或等于约0.1微米且小于或等于约0.8微米)。
第二纤维网可包含聚酰胺、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、含氟聚合物、玻璃纤维、碳、再生纤维素或聚丙烯纤维。在这样的情况下，第二纤维网的最大孔径可大于或等于约1微米且小于或等于约70微米(例如，大于或等于约3微米且小于或等于约60微米，大于或等于约3微米且小于或等于约30微米)，和/或第二纤维网中纤维的平均直径与第一纤维网中纤维的平均直径之比大于或等于约1且小于或等于约100(例如，大于或等于约1且小于或等于约70)。在这样的实施方案中，第二纤维网的平均纤维直径可大于或等于约0.5微米且小于或等于约20微米(例如，大于或等于约0.5微米且小于或等于约10微米)，和/或孔隙率可为约50％至约90％(例如，大于或等于约70％且小于或等于约90％)。第二纤维网的基重可大于或等于约5g/m2且小于或等于约70g/m2(例如，大于或等于约10g/m2且小于或等于约40g/m2)，和/或表面积可大于或等于约5m2/g且小于或等于约350m2/g(例如，大于或等于约5m2/g且小于或等于约70m2/g)。
第一纤维网与第二纤维网可具有相似的临界润湿表面张力、临界表面张力和/或水接触角。第一纤维网与第二纤维网之间的相似性可用于提高第一纤维网与第二纤维网之间的粘合性以及过滤介质在多种条件下的结构稳定性和/或对某些流体的渗透性。在这样的情况下，第一纤维网与第二纤维网的水接触角可相差小于或等于约20°(例如，小于或等于约15°)，临界表面张力可相差小于或等于约15达因/cm(例如，小于或等于约7达因/cm)，和/或临界润湿表面张力可相差小于或等于约15达因/cm(例如，小于或等于约5达因/cm)。
第一纤维网和第二纤维网的纤维组成(表示为第一纤维网组成/第二纤维网组成)包括尼龙/尼龙、尼龙/聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚醚砜/聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚醚砜/聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚偏二氟乙烯/含氟聚合物、二氧化硅/玻璃纤维、碳/碳、再生纤维素(例如，人造丝、莱赛尔)/再生纤维素、和聚丙烯/聚丙烯。如上所述，第一纤维网可由静电纺丝工艺形成，第二纤维网可由熔喷工艺形成。
过滤介质可保留相对高百分比的颗粒(例如，微生物、病毒颗粒、生物细胞)，同时保持相对高的渗透性。过滤介质的根据ASTM F838-05的LRV可为8.88，和/或透水率可大于或等于约0.1ml/分钟·cm2·psi且小于或等于约10ml/分钟·cm2·psi(例如，大于或等于约0.3ml/分钟·cm2·psi且小于或等于约7ml/分钟·cm2·psi)。过滤介质在第一纤维网与第二纤维网之间的剥离强度还可大于或等于约0.01lb/in且小于或等于约10lb/in(例如，大于或等于约0.01lb/in且小于或等于约5lb/in)，和/或当暴露于多种条件(例如，在17psi的压力下于121℃下蒸气灭菌40分钟)时，最大孔径可变化小于或等于约20％(例如，小于或等于10％)。过滤器的污物保留容量可大于或等于约500g/m2且小于或等于约2,500g/m2(大于或等于约750g/m2且小于或等于约2,000g/m2)。
本文所述的过滤介质可用于整个过滤布置或过滤元件。在一些实施方案中，过滤介质包括一个或更多个附加纤维网或组件。附加纤维网(例如，第三纤维网、第四纤维网)的非限制性实例包括熔喷纤维网、湿法成网纤维网、纺粘纤维网、梳理纤维网、气流成网纤维网、水刺纤维网、力纺(forcespun)纤维网或静电纺丝纤维网。
应理解，除本文所述的一个或更多个纤维网之外，过滤介质可包括其他部分。在一些实施方案中，进一步的处理包括并入一个或更多个结构特征和/或加强元件。例如，过滤介质可与诸如聚合物网和/或金属网的附加结构特征组合。在一个实施方案中，筛网背衬可设置在过滤介质上，从而提供进一步的刚度。在一些情况下，筛网背衬可有助于保持经打褶的构造。例如，筛网背衬可为延展金属网或挤出塑料网。
在一些实施方案中，本文所述的纤维网可为非织造网。非织造网可包含非取向纤维(例如，在网内无规布置的纤维)。非织造网的实例包括通过如本文所述的湿法成网或非湿法成网工艺制成的网。非织造网还包括纸，例如基于纤维素的网。
在一些实施方案中，可以将过滤介质并入多种过滤元件中用于多种过滤应用。示例性类型的过滤器包括生物处理过滤器、化学处理过滤器、工业处理过滤器、医用过滤器(例如，血液过滤器)、排放过滤器、空气过滤器和水过滤器。过滤介质可适用于过滤气体或液体。水和/或空气过滤器可用于除去微生物、病毒颗粒和/或其他污染物。例如，适用于水过滤的过滤介质可用于处理城市用水、住宅用水和/或工业用水(例如，采矿水、冷却塔/锅炉水、核水、半导体和生物制药行业用超纯水生产)。
过滤元件还可以为任何合适的形式，例如打褶的过滤器、胶囊、螺旋缠绕元件、板和框架装置、平板模块、容器袋、盘管单元、径向过滤元件、板式过滤元件或槽流元件(channel flow element)。径向过滤元件可以包括被限制在两个柱形形状的开放网筛内的打褶的过滤介质。在使用期间，流体可以从外部通过打褶的介质流到径向元件的内部。
在一些情况下，过滤元件包括可设置在过滤介质周围的壳体。壳体可以具有多种配置，并且配置根据预期应用而变化。在一些实施方案中，壳体可由设置在过滤介质的外周周围的框形成。例如，可将框热密封到外周周围。在一些情况下，框具有大致为矩形的配置，其围绕大致为矩形的过滤介质的全部四条边。框可由多种材料形成，包含例如金属、聚合物或合适材料的任意组合。过滤元件还可包括本领域已知的多种其他特征，例如用于使过滤介质相对于框、间隔件稳定的稳定化特征，或任何其他适当的特征。
过滤元件可具有与以上结合过滤介质所述的那些相同的特性值。例如，上述透水率、最大孔径、LRV和/或结构稳定性也可见于过滤元件。
在使用期间，当流体(例如，水)流动穿过过滤介质时，过滤介质将污染物颗粒机械地捕集到过滤介质上。过滤介质不需要带电来提高污染物的捕获。因此，在一些实施方案中，过滤介质不带电。然而，在一些实施方案中，过滤介质可为带电的。
实施例1
该实施例描述了如本文所述包括第一纤维网和第二纤维网的过滤介质在多种压力下的透水率。从10psi至60psi，过滤介质的透水率的变化小于约25％，表明过滤介质在该压力范围内在结构上是稳定的。
过滤介质(即，过滤介质1)包括层合到第二纤维网的第一纤维网。第一纤维网包含平均直径为约100nm的静电纺丝尼龙6纤维。第一纤维网的基重为约3.5g/m2，最大孔径为约0.30微米。第二纤维网包含平均直径为约5微米的熔喷尼龙6纤维。第二纤维网的基重为约29g/m2，最大孔径为约40微米。使用约44psi的压力和约275℉的温度将第一纤维网与第二纤维网层合在一起。
如上所述确定过滤介质的透水率，不同之处在于用于使水通过过滤介质的压力是变化的。过滤介质1的透水率示于表1中。
表1.过滤介质1的透水率
压力(psi) 透水率(ml/分钟·cm2·psi)
10 5
20 4.8
40 4.25
60 4
通过过滤介质的水通量预期在不存在结构变形或润湿问题的情况下随着压力呈线性趋势。在这样的情况下，透水率(即，通过压力标准化的通量)预期是相当恒定的。通常，过滤介质的透水率直接与过滤介质的多孔结构相关。因此，由于施加的压力，透水率(例如，大于约30％)随压力的相对较大变化因此表明结构缺陷(例如，孔塌陷、形成洞)。从10psi至60psi，过滤介质1的透水率的变化小于约25％，表明过滤介质在该压力范围内在结构上是稳定的。
比较例1
该实施例描述了包括第一纤维网和第二纤维网的常规过滤介质(即，过滤介质2)在多种压力下的透水率。该过滤介质具有与实施例1中的过滤介质1相似的第一纤维网，但第二纤维网的最大孔径、纤维组成和形成方法不同。过滤介质2中第二纤维网的最大孔径显著大于过滤介质1中的第二纤维网。从10psi至60psi，该过滤介质的透水率的变化为约50％，表明该过滤介质在该压力范围内在结构上不稳定。
过滤介质2包括层合到第二纤维网的第一纤维网。第一纤维网包含平均直径为约100nm的静电纺丝尼龙6纤维。第一纤维网的基重为约3g/m2，最大孔径为约0.3微米。第二纤维网包含平均直径为约20微米的纺粘聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维。第二纤维网的基重为约3.5g/m2，最大孔径为约100微米。如实施例1中所述将第一纤维网与第二纤维网层合。
如实施例1中所述确定过滤介质2在多种压力下的透水率并示于表2中。
表2.过滤介质2的透水率
压力(psi) 透水率(ml/分钟·cm2·psi)
10 4.1
20 4.6
40 5
60 6
从10psi至60psi，过滤介质1的透水率的变化为约50％，表明过滤介质在该压力范围内在结构上不稳定。透水率的高变化可归因于影响第一纤维网的一个或更多个变形。由于第二纤维网的最大孔径相对大，因此认为第一网与第二网不具有足够数量的接触点以实现纤维网之间的适当粘合。结果，第一纤维网在某些压力下失去其结构完整性。
实施例2
该实施例描述了过滤介质1和两种市售膜过滤介质的透水率、阻力、效率和污物保留容量。与膜过滤介质相比，过滤介质1具有优异的性能特性。
如实施例1中所述形成过滤介质1。使用的市售膜过滤介质是两种不同的0.2微米聚合物膜(即，市售1和市售2)。透水率、阻力、效率和污物保留容量示于表3中。这些测量由国际过滤测试服务(IFTS，法国Agen)进行。
根据符合EN 13443-2标准的IFTS测试方案PQ20-V091211测定这些样品的阻力、保留效率和污物保留容量。这些测试中使用的试样的形状为圆形，有效面积为95cm2。在以1升/分钟的恒定流率通过介质循环去离子水1小时之后测定阻力，并测量过滤器上的压降。通过将流率除以过滤介质的压力和面积来由阻力导出透水率。
表3.过滤介质的多种性能特性
与两种市售膜过滤器相比，过滤介质1具有较低的阻力，更高的渗透率，更高的效率以及更高的污物保留容量。
实施例3
该实施例描述了在蒸气灭菌之后过滤介质1和过滤介质2的结构完整性和过滤性能。过滤介质1的过滤性能在蒸气灭菌之后保持。然而，过滤介质2在灭菌之后效率相对低。
分别如实施例1和2中所述形成过滤介质1和过滤介质2。在灭菌之前和之后测量过滤介质1和过滤介质2的起泡点。如本申请前述对过滤介质进行灭菌。灭菌之后，根据ASTMF838-05测定微生物效率。结果示于表4中。
表4.灭菌之前和之后的过滤介质特性
过滤介质1在灭菌之后的LRV大于8，起泡点增加约7％。起泡点的这种上升可以归因于在蒸气暴露期间介质的较好润湿或非织物的轻微溶胀。因此，过滤介质1适用于灭菌之后的无菌过滤。相反地，过滤介质2的LRV为约3，起泡点降低约-26％。起泡点的这种下降表明出现缺陷，丧失结构完整性。因此，灭菌之后的过滤介质2不适于无菌过滤。
已经由此描述了本发明的至少一个实施方案的几个方面，应理解，本领域技术人员将容易想到多种改变、修改和改进。这些改变、修改和改进旨在成为本公开内容的一部分，并且旨在在本发明的精神和范围内。因此，上述说明和附图仅作为示例。

Claims (29)

1.一种过滤介质，包括：
第一纤维网，所述第一纤维网的平均纤维直径小于或等于约0.5微米，最大孔径小于或等于约1.0微米；和
第二纤维网，所述第二纤维网的最大孔径大于或等于约3微米且小于或等于约70微米，其中所述第一纤维网的临界润湿表面张力与所述第二纤维网的临界润湿表面张力相差小于或等于约15达因/cm。
2.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第一纤维网的临界润湿表面张力与所述第二纤维网的临界润湿表面张力相差小于或等于约5达因/cm。
3.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第一纤维网与所述第二纤维网直接相邻，并且具有大于或等于约0.01lb/in且小于或等于约10lb/in的剥离强度。
4.一种过滤介质，包括：
第一纤维网，所述第一纤维网的平均纤维直径小于或等于约0.5微米，最大孔径小于或等于约1.0微米；和
第二纤维网，所述第二纤维网的最大孔径大于或等于约3微米且小于或等于约70微米，其中所述第一纤维网与所述第二纤维网直接相邻，并且具有大于或等于约0.01lb/in且小于或等于约10lb/in的剥离强度。
5.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第一纤维网的临界表面张力与所述第二纤维网的临界润湿表面张力相差小于或等于约15达因/cm。
6.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第一纤维网的临界润湿表面张力与所述第二纤维网的临界润湿表面张力相差小于或等于约7达因/cm。
7.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第一纤维网的接触角与所述第二纤维网的接触角相差小于或等于约20°。
8.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第一纤维网的接触角与所述第二纤维网的接触角相差小于或等于约15°。
9.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第一纤维网的孔隙率大于或等于约70％且小于或等于约90％。
10.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第二纤维网的孔隙率大于或等于约50％且小于或等于约90％。
11.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第二纤维网的平均纤维直径与所述第一纤维网的平均纤维直径之比大于或等于约1且小于或等于约70。
12.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第一纤维网和/或所述第二纤维网中的合成纤维的重量百分比大于或等于约80％。
13.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第一纤维网包含连续纤维。
14.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第二纤维网的平均纤维直径大于或等于约0.5微米且小于或等于约10微米。
15.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述过滤介质的孔隙率大于或等于约50％且小于或等于约90％。
16.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述过滤介质的基重大于或等于约5m2/g且小于或等于约50m2/g。
17.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述过滤介质的透水率大于或等于约0.1ml/分钟·cm2·psi且小于或等于约10ml/分钟·cm2·psi。
18.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述过滤介质在灭菌之后的水起泡点大于或等于约70psi且小于或等于约120psi。
19.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第一纤维网包含静电纺丝纤维。
20.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第二纤维网包含熔喷纤维。
21.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第一纤维的基重大于或等于约0.5m2/g且小于或等于约10m2/g。
22.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第一纤维网的基重小于或等于所述过滤介质的基重的25％。
23.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第一纤维网的基重小于或等于所述第二纤维网的基重的25％。
24.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第一纤维网的表面积大于或等于约5m2/g且小于或等于约350m2/g。
25.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述过滤介质的表面积大于或等于约1m2/g且小于或等于约100m2/g。
26.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第一纤维网和/或所述第二纤维网包含合成纤维。
27.根据权利要求12和26所述的过滤介质，其中所述合成纤维选自脂族聚酰胺、芳族聚酰胺、再生纤维素、聚醚砜、聚丙烯腈、碳、玻璃纤维、二氧化硅、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚丙烯、聚(对苯二甲酸丁二醇酯)和聚(偏二氟乙烯)。
28.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第一纤维网包含聚酰胺、聚醚砜、聚偏二氟乙烯、二氧化硅、碳、再生纤维素或聚丙烯纤维。
29.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第二纤维网包含聚酰胺、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、含氟聚合物、玻璃纤维、碳、再生纤维素或聚丙烯纤维。
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