CN109745862B - 一种基于中空泡沫材料的膜分离装置及其应用 - Google Patents
一种基于中空泡沫材料的膜分离装置及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109745862B CN109745862B CN201711088705.3A CN201711088705A CN109745862B CN 109745862 B CN109745862 B CN 109745862B CN 201711088705 A CN201711088705 A CN 201711088705A CN 109745862 B CN109745862 B CN 109745862B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hollow
- membrane separation
- membrane
- fluid
- microchannel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000926 separation method Methods 0.000 title claims abstract description 440
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 413
- 239000006261 foam material Substances 0.000 title claims abstract description 131
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 100
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 49
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 232
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims description 95
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 81
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 65
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 38
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 37
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 34
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 32
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 18
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 12
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims description 10
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims description 10
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 9
- QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N dichromium trioxide Chemical compound O=[Cr]O[Cr]=O QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 8
- 229920002292 Nylon 6 Polymers 0.000 claims description 7
- 229920000305 Nylon 6,10 Polymers 0.000 claims description 7
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 claims description 7
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 claims description 7
- 229910002328 LaMnO3 Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910003327 LiNbO3 Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229920000571 Nylon 11 Polymers 0.000 claims description 6
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052768 actinide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 claims description 6
- WMWLMWRWZQELOS-UHFFFAOYSA-N bismuth(iii) oxide Chemical compound O=[Bi]O[Bi]=O WMWLMWRWZQELOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 6
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims description 6
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 6
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 6
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N molybdenum trioxide Chemical compound O=[Mo](=O)=O JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- ZKATWMILCYLAPD-UHFFFAOYSA-N niobium pentoxide Chemical compound O=[Nb](=O)O[Nb](=O)=O ZKATWMILCYLAPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 6
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 6
- WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N ruthenium(iv) oxide Chemical compound O=[Ru]=O WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000011029 spinel Substances 0.000 claims description 6
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910002971 CaTiO3 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 150000001255 actinides Chemical class 0.000 claims description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 claims description 5
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 5
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 claims description 5
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims description 5
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910014031 strontium zirconium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- ODJUOZPKKHIEOZ-UHFFFAOYSA-N 4-[2-(4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl)propan-2-yl]-2,6-dimethylphenol Chemical compound CC1=C(O)C(C)=CC(C(C)(C)C=2C=C(C)C(O)=C(C)C=2)=C1 ODJUOZPKKHIEOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- WSSSPWUEQFSQQG-UHFFFAOYSA-N 4-methyl-1-pentene Chemical compound CC(C)CC=C WSSSPWUEQFSQQG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 4
- 229920000402 bisphenol A polycarbonate polymer Polymers 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 4
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 claims description 4
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 claims description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 4
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- INZDTEICWPZYJM-UHFFFAOYSA-N 1-(chloromethyl)-4-[4-(chloromethyl)phenyl]benzene Chemical compound C1=CC(CCl)=CC=C1C1=CC=C(CCl)C=C1 INZDTEICWPZYJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- QIJNJJZPYXGIQM-UHFFFAOYSA-N 1lambda4,2lambda4-dimolybdacyclopropa-1,2,3-triene Chemical compound [Mo]=C=[Mo] QIJNJJZPYXGIQM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052580 B4C Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002284 Cellulose triacetate Polymers 0.000 claims description 3
- 244000043261 Hevea brasiliensis Species 0.000 claims description 3
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910039444 MoC Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 3
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 claims description 3
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 claims description 3
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 claims description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 3
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 3
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 claims description 3
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 3
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 claims description 3
- 229910026551 ZrC Inorganic materials 0.000 claims description 3
- NNLVGZFZQQXQNW-ADJNRHBOSA-N [(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5-diacetyloxy-3-[(2s,3r,4s,5r,6r)-3,4,5-triacetyloxy-6-(acetyloxymethyl)oxan-2-yl]oxy-6-[(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5,6-triacetyloxy-2-(acetyloxymethyl)oxan-3-yl]oxyoxan-2-yl]methyl acetate Chemical compound O([C@@H]1O[C@@H]([C@H]([C@H](OC(C)=O)[C@H]1OC(C)=O)O[C@H]1[C@@H]([C@@H](OC(C)=O)[C@H](OC(C)=O)[C@@H](COC(C)=O)O1)OC(C)=O)COC(=O)C)[C@@H]1[C@@H](COC(C)=O)O[C@@H](OC(C)=O)[C@H](OC(C)=O)[C@H]1OC(C)=O NNLVGZFZQQXQNW-ADJNRHBOSA-N 0.000 claims description 3
- OTCHGXYCWNXDOA-UHFFFAOYSA-N [C].[Zr] Chemical compound [C].[Zr] OTCHGXYCWNXDOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- NACUKFIFISCLOQ-UHFFFAOYSA-N [Mg].[Cr] Chemical compound [Mg].[Cr] NACUKFIFISCLOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N boron carbide Chemical compound B12B3B4C32B41 INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 3
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 3
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 claims description 3
- 229910001567 cementite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- UFGZSIPAQKLCGR-UHFFFAOYSA-N chromium carbide Chemical compound [Cr]#C[Cr]C#[Cr] UFGZSIPAQKLCGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- UBEWDCMIDFGDOO-UHFFFAOYSA-N cobalt(II,III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Co+2].[Co+3].[Co+3] UBEWDCMIDFGDOO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- UPWOEMHINGJHOB-UHFFFAOYSA-N cobalt(III) oxide Inorganic materials O=[Co]O[Co]=O UPWOEMHINGJHOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 3
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims description 3
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 claims description 3
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 claims description 3
- 235000013305 food Nutrition 0.000 claims description 3
- 229910052839 forsterite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XMFOQHDPRMAJNU-UHFFFAOYSA-N lead(II,IV) oxide Inorganic materials O1[Pb]O[Pb]11O[Pb]O1 XMFOQHDPRMAJNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 3
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L manganese oxide Inorganic materials [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- GEYXPJBPASPPLI-UHFFFAOYSA-N manganese(III) oxide Inorganic materials O=[Mn]O[Mn]=O GEYXPJBPASPPLI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 3
- UNASZPQZIFZUSI-UHFFFAOYSA-N methylidyneniobium Chemical compound [Nb]#C UNASZPQZIFZUSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N methylidynetantalum Chemical compound [Ta]#C NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 claims description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims description 3
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920013655 poly(bisphenol-A sulfone) Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 claims description 3
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 3
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 3
- 229920001955 polyphenylene ether Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 3
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 3
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 claims description 3
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 3
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 claims description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910003468 tantalcarbide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910003470 tongbaite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 3
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052845 zircon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920000306 polymethylpentene Polymers 0.000 claims description 2
- 239000011116 polymethylpentene Substances 0.000 claims description 2
- 229920006152 PA1010 Polymers 0.000 claims 1
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 18
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 7
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 111
- 238000013461 design Methods 0.000 description 21
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 20
- 230000008569 process Effects 0.000 description 17
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 15
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 12
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 description 7
- 239000002068 microbial inoculum Substances 0.000 description 7
- 229910021426 porous silicon Inorganic materials 0.000 description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 5
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 3
- 238000005371 permeation separation Methods 0.000 description 3
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 3
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000946 Y alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 2
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 2
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- UBQALOXXVZQHGR-UHFFFAOYSA-N palladium yttrium Chemical compound [Y].[Pd] UBQALOXXVZQHGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OMIHGPLIXGGMJB-UHFFFAOYSA-N 7-oxabicyclo[4.1.0]hepta-1,3,5-triene Chemical compound C1=CC=C2OC2=C1 OMIHGPLIXGGMJB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005057 Hexamethylene diisocyanate Substances 0.000 description 1
- 102000004407 Lactalbumin Human genes 0.000 description 1
- 108090000942 Lactalbumin Proteins 0.000 description 1
- SNAAJJQQZSMGQD-UHFFFAOYSA-N aluminum magnesium Chemical compound [Mg].[Al] SNAAJJQQZSMGQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000845 anti-microbial effect Effects 0.000 description 1
- 235000012241 calcium silicate Nutrition 0.000 description 1
- OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N calcium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Ca+2].[O-][Si]([O-])=O OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- RRAMGCGOFNQTLD-UHFFFAOYSA-N hexamethylene diisocyanate Chemical compound O=C=NCCCCCCN=C=O RRAMGCGOFNQTLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N magnesium orthosilicate Chemical compound [Mg+2].[Mg+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920000166 polytrimethylene carbonate Polymers 0.000 description 1
- MWWATHDPGQKSAR-UHFFFAOYSA-N propyne Chemical compound CC#C MWWATHDPGQKSAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N zirconium(iv) silicate Chemical compound [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000021241 α-lactalbumin Nutrition 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
本发明涉及膜分离领域，具体地说是一种基于中空泡沫材料的膜分离装置及其应用。该膜分离装置的主要功能区含有中空泡沫材料，该材料的结构在宏观上由三维连通的支撑骨架网络构建而成，支撑骨架自身为三维连通的具有中空结构的微通道，微通道管壁含有孔径尺度为埃级至微米级的孔隙。采用本发明所述的方法构建的基于中空泡沫材料的膜分离装置同时具有尺寸可调控的三种类型的孔隙：宏观三维连通开孔网络、三维连通的中空微通道、微通道管壁本体内的埃级至微米级孔隙。该膜分离装置具有如下优势特点：中空微通道的管壁本体作为承担分离作用的多孔膜，其一侧的待分离物或分出物可在宏观三维连通开孔网络内进行高效的物质、动量和热量传递。
Description
技术领域
本发明涉及膜分离领域，具体地说是一种基于中空泡沫材料的膜分离装置及其应用。
背景技术
膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化、精制等功能，且具有高效、节能、环保、分子级过滤、过滤过程简单、易于控制等优势特征，被广泛应用于国民经济生活的诸多领域，产生了巨大的经济效益和社会效益，逐渐成为当今分离科学中最重要的技术手段之一。尤其是无机分离膜，因具有耐高温、结构稳定性高、耐磨、耐冲刷、抗微生物降解、对有机溶剂或腐蚀气体稳定性良好、寿命长、易清洗等优异的材料性能，使其在化学工业、石油化工、冶金工业、生物工程、环境工程、食品、发酵和制药等领域受到广泛关注和研究。
尽管如此，就目前现状而言，无机分离膜的应用规模在整个膜市场中的占比还远未达到预期的程度，而限制其应用的最大问题是成本。其中，膜组件单位体积的有效膜分离面积较低是导致无机分离膜应用过程中综合效益不高的最主要因素之一。因此，具有较大装填密度的中空纤维构型逐渐成为提高有效膜分离面积的必然技术趋势，已被众多无机分离膜研究者列为推广无机分离膜市场应用过程中颇具前景的研究方向。
中空纤维无机分离膜的纤维直径是影响其装填密度的关键因素之一；减小纤维分离膜的直径将显著提高其装填密度，进而增大膜组件单位体积的有效膜分离面积。然而无法回避的是，构成无机分离膜的材料韧性差，在制备大长径比的中空纤维无机分离膜时易发生脆裂或脆断，成品率低，制备成本高。为避免脆裂或脆断，目前中空纤维无机分离膜的纤维直径普遍为若干毫米级且纤维长度受限严重，导致无机分离膜的有效膜分离面积无法大幅提高。
中空泡沫材料是一种特殊的多孔材料。其宏观结构特征是以多边形封闭环为基本单元，各基本单元相互连接形成的三维连通网络；微观结构特征为中空纤维结构(或中空微通道)结构的三维网络化。具有此类结构的无机材料可以将纤维直径降低至最小百微米数量级的同时，避免了中空纤维长度增大导致的脆裂或脆断问题。因此，中空泡沫材料，尤其是具有多孔管壁的中空泡沫材料能够在膜分离领域拥有较广的应用前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于中空泡沫材料的膜分离装置及其应用，解决现有技术中有效膜分离面积较低、有机中空纤维膜材料不耐高温、不抗氧化、耐腐蚀性差、力学性能差等问题。
本发明的技术方案：
一种基于中空泡沫材料的膜分离装置，该膜分离装置由一个中空泡沫膜分离单元组件独立构成，或由两个以上或两种以上结构的中空泡沫膜分离单元组件通过并联或串联方式进行模块化组装集成，所述的中空泡沫膜分离单元组件含有如下功能区：流体引接口、集流空腔、流体密封阻挡层、中空泡沫材料微通道管壁膜分离区。
所述中空泡沫膜分离单元组件的主要功能区域为中空泡沫材料微通道管壁膜分离区，该区域含有中空泡沫材料，其在宏观上由支撑骨架(a)三维连通以形成开孔(b)网络结构；其中，支撑骨架(a)本身具有尺寸可控的、中空的微通道(c)，该微通道(c)的横断面为近圆状或椭圆状，其中空微通道管壁为分离膜本体。
所述中空泡沫材料，其开孔(b)的网孔尺寸(d1)为0.2mm～20mm；中空的微通道(c)的外径尺寸(d2)为0.1mm～10mm，内径尺寸(d3)为0.02mm～9mm；中空的微通道(c)的管壁是致密无孔的，或是含有孔隙的，孔隙的孔径尺寸范围为0.1nm～100μm，孔隙率p为0<p≤70％。
所述中空微通道管壁分离膜本体的材质为均质或非均质，所述中空微通道管壁分离膜本体的物理结构或化学结构为各向同性的或各向异性的。
所述的基于中空泡沫材料的膜分离装置，物理结构或化学结构为各向异性的中空微通道管壁分离膜本体，其构成包含多孔支撑层、多孔过渡层、分离功能层。
所述的基于中空泡沫材料的膜分离装置，构成该膜分离装置的主要功能区的中空泡沫材料的中空微通道管壁分离膜本体、流体引接口、集流空腔、流体密封阻挡层中的任一部位的主要组成物质是以下类别中的一种或两种以上：陶瓷材料、氧化物材料、金属材料、碳材料、高分子材料。
所述金属材料选自包含Li、Na、K、Al、Ca、Sr、Mg、Ni、Fe、Cu、V、Cr、Mo、W、Mn、Co、Zn、Y、Zr、Nb、Ag、Pd、Ru、Rh、Au、Pt、Ta、镧系金属、锕系金属的金属单质、或包含上述元素的合金、金属固溶体或金属间化合物中的一种或两种以上；
所述陶瓷材料选自以下的一种或两种以上：(1)氧化物及复合氧化物：Al2O3、SiO2、ZrO2、MgO、CaO、BeO、SrO、NiO、CuO、TiO2、V2O5、Fe3O、RuO2、WO3、ZnO、SnO2、CdO、Nb2O5、PbO、Pb3O4、Bi2O3、MoO3、Cr2O3、Y2O3、MnO、MnO2、Mn2O3、Mn3O4、CoO、Co3O4、Co2O3、镧系氧化物、锕系氧化物；莫来石3Al2O3·2SiO2、铝镁尖晶石MgO·3Al2O3、镁铬尖晶石MgO·Cr2O3、锆英石ZrO2·SiO2、正硅酸钙2CaO·SiO2、镁橄榄石2MgO·SiO2、钙钛矿型复合氧化物CaTiO3或掺杂的CaTiO3、BaTiO3或掺杂的BaTiO3、LiNbO3或掺杂的LiNbO3、SrZrO3或掺杂的SrZrO3、LaMnO3及掺杂的LaMnO3、掺杂的SrCoyFe1-yO3-δ，0＜y＜1、A位替代的LaxA1-xCoyFe1-yO3-δ，其中A＝Sr、Ba、Ca，0＜x＜1，0＜y＜1；(2)碳化物：碳化硅、碳化锆、碳化钨、碳化钛、碳化硼、碳化钽、碳化钒、碳化铬、碳化铌、碳化钼、碳化铁、碳化锰；(3)氮化物：α-Si3N4、β-Si3N4、AlN、Si6- xAlxOxN8-x、BN；(4)Si；
所述高分子材料选自以下的一种或两种以上：聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚丙乙烯、聚丁二烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚己内酰胺PA6、聚癸二酰己二胺PA610、聚十一内酰胺PA11、聚十二二酰己二胺PA612、聚癸二酰癸二胺PA1010、聚丙烯酰胺、共聚多酰胺、聚酰亚胺、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚三聚氰酸酯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸二丁酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯醚、聚苯硫醚、聚芳砜、聚醚砜、双酚A型聚砜、双酚A聚碳酸酯、四甲基双酚A聚碳酸酯、聚二甲基对苯二胺、三乙酸纤维素、乙酸纤维素、聚醚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷、聚三甲基硅氧烷丙炔、聚4-甲基-1-戊烯、聚对苯二甲酸二醇酯、硅橡胶、天然橡胶；
所述碳材料材选自以下的一种或两种以上：石墨、无定型碳、石墨烯、金刚石、活性炭、有序介孔碳、无序介孔碳、碳纤维、碳纳米管、碳微米管、碳分子筛。
所述的基于中空泡沫材料的膜分离装置，其膜分离单元组件的基础构型为如下结构中的一种或两种以上：
基础构型(一)：该膜分离单元组件基础构型中设置两个以上集流空腔、流体分流密封层和流体密封阻挡层，集流空腔通过流体分流密封层和流体密封阻挡层形成，流体引接口分别与集流空腔相连通，相邻集流空腔之间为中空微通道管壁膜分离区，中空微通道管壁膜分离区设置中空泡沫骨架，中空泡沫骨架之间为宏观三维连通开孔网孔；中空泡沫骨架的外表面为中空微通道管壁外壁表面，中空泡沫骨架的内表面为中空微通道管壁内壁表面，中空泡沫骨架上设置中空微通道管壁自身内孔隙，中空泡沫骨架中心为中空微通道；分离产品物质运动方向：中空微通道→微通道管壁分离膜→宏观三维连通开孔网孔；
基础构型(二)：该膜分离单元组件基础构型中设置两个以上集流空腔、流体分流密封层和流体密封阻挡层，集流空腔通过流体分流密封层和流体密封阻挡层形成，流体引接口分别与集流空腔相连通，相邻集流空腔之间为中空微通道管壁膜分离区，中空微通道管壁膜分离区设置中空泡沫骨架，中空泡沫骨架之间为宏观三维连通开孔网孔；中空泡沫骨架的外表面为中空微通道管壁外壁表面，中空泡沫骨架的内表面为中空微通道管壁内壁表面，中空泡沫骨架上设置中空微通道管壁自身内孔隙，中空泡沫骨架中心为中空微通道；分离产品物质运动方向：宏观三维连通开孔网孔→微通道管壁分离膜→中空微通道；
基础构型(三)：该膜分离单元组件基础构型中设置一个集流空腔、流体分流密封层和两个以上流体密封阻挡层，集流空腔通过流体分流密封层和流体密封阻挡层形成，流体引接口分别与集流空腔相连通，中空微通道管壁膜分离区与流体分流密封层直接连接，中空微通道管壁膜分离区设置中空泡沫骨架，中空泡沫骨架之间为宏观三维连通开孔网孔；中空泡沫骨架的外表面为中空微通道管壁外壁表面，中空泡沫骨架的内表面为中空微通道管壁内壁表面，中空泡沫骨架上设置中空微通道管壁自身内孔隙，中空泡沫骨架中心为中空微通道；分离产品物质运动方向：中空微通道→微通道管壁分离膜→宏观三维连通开孔网孔；
基础构型(四)：该膜分离单元组件基础构型中设置一个集流空腔、流体分流密封层和两个以上流体密封阻挡层，集流空腔通过流体分流密封层和流体密封阻挡层形成，流体引接口分别与集流空腔相连通，中空微通道管壁膜分离区与流体分流密封层直接连接，中空微通道管壁膜分离区设置中空泡沫骨架，中空泡沫骨架之间为宏观三维连通开孔网孔；中空泡沫骨架的外表面为中空微通道管壁外壁表面，中空泡沫骨架的内表面为中空微通道管壁内壁表面，中空泡沫骨架上设置中空微通道管壁自身内孔隙，中空泡沫骨架中心为中空微通道；分离产品物质运动方向：宏观三维连通开孔网孔→微通道管壁分离膜→中空微通道。
所述的基于中空泡沫材料的膜分离装置，其膜分离单元组件的结构为如下结构中的一种或两种以上：
圆柱式结构1：圆柱式膜分离单元组件的圆柱侧壁面设置对称的两个流体引接口并与分离单元组件内部的壳形集流空腔连通，圆柱式膜分离单元组件的一个圆底面设置一个圆底面集流空腔和与该圆底面集流空腔连通的流体引接口；同时，该圆底面集流空腔与主要功能区中空泡沫材料的宏观三维连通开孔网孔连通，但与壳形集流空腔保持不连通，圆柱式膜分离单元组件的另一个圆底面设置三个流体引接口，其中该圆底面中心的流体引接口与主要功能区中空泡沫材料中心轴处设置的集流空腔保持连通，此中心轴集流空腔通过流体分流密封层与中空微通道保持连通，另外两个流体引接口与主要功能区中空泡沫材料的宏观三维连通开孔网孔保持连通，分离产品物质运动方向是：中空微通道→微通道管壁分离膜→宏观三维连通开孔网孔，或者是宏观三维连通开孔网孔→微通道管壁分离膜→中空微通道；
圆柱式结构2：圆柱式膜分离单元组件的圆柱侧壁面设置对称的两个流体引接口并与宏观三维连通开孔网孔连通，圆柱式膜分离单元组件的两个圆底面分别设置一个圆底面集流空腔和与该圆底面集流空腔连通的流体引接口；同时，该圆底面集流空腔与主要功能区中空泡沫材料的三维连通中空微通道连通，分离产品物质运动方向是：中空微通道→微通道管壁分离膜→宏观三维连通开孔网孔，或者是宏观三维连通开孔网孔→微通道管壁分离膜→中空微通道；
圆柱式结构3：圆柱式膜分离单元组件的其中一个圆底面设置一个圆底面集流空腔和与该圆底面集流空腔连通的流体引接口，该圆底面集流空腔与主要功能区中空泡沫材料的三维连通中空微通道连通；圆柱式膜分离单元组件中与上述圆底面相对的另一圆底面设置流体引接口，该流体引接口与宏观三维连通开孔网孔连通；分离产品物质运动方向是：中空微通道→微通道管壁分离膜→宏观三维连通开孔网孔，或者是宏观三维连通开孔网孔→微通道管壁分离膜→中空微通道；
圆柱式结构4：圆柱式膜分离单元组件的圆柱侧壁面设置对称的两个流体引接口并与宏观三维连通开孔网孔连通，圆柱式膜分离单元组件中的主功能区中空泡沫材料的中心轴处设置一个管式集流空腔，管式集流空腔管壁面是与中空泡沫材料的中空微通道连通的流体分流密封层，圆柱式膜分离单元组件的其中一个圆底面设置一个流体引接口，该流体引接口和流体分流密封层对接后与中心轴处的管式集流空腔连通，管式集流空腔的另一端为流体密封阻挡层，分离产品物质运动方向是：中空微通道→微通道管壁分离膜→宏观三维连通开孔网孔，或者是宏观三维连通开孔网孔→微通道管壁分离膜→中空微通道；
板式结构1：板式膜分离单元组件中相对的两个矩形侧面设置对称的两个流体引接口并与宏观三维连通开孔网孔连通，板式膜分离单元组件的另外两个相对的矩形侧面分别设置一个矩形面集流空腔和与该矩形侧面集流空腔连通的流体引接口；同时，该矩形侧面集流空腔与主要功能区板式中空泡沫材料的三维连通中空微通道连通，分离产品物质运动方向是：中空微通道→微通道管壁分离膜→宏观三维连通开孔网孔，或者是宏观三维连通开孔网孔→微通道管壁分离膜→中空微通道；
板式结构2：板式膜分离单元组件的其中一个矩形侧面设置一个矩形侧面集流空腔和与该矩形侧面集流空腔连通的流体引接口，该矩形侧面集流空腔与主要功能区中空泡沫材料的三维连通中空微通道连通；板式膜分离单元组件中与上述矩形侧面相对的另一矩形侧面设置流体引接口，该流体引接口与宏观三维连通开孔网孔连通；分离产品物质运动方向是：中空微通道→微通道管壁分离膜→宏观三维连通开孔网孔，或者是宏观三维连通开孔网孔→微通道管壁分离膜→中空微通道。
所述的基于中空泡沫材料的膜分离装置的应用，在该膜分离装置的应用过程中，待分离物质是自三维连通中空微通道内由中空微通道管壁分离膜进行分离，进而进入宏观三维连通开孔网孔内，或是自宏观三维连通开孔网孔内由中空微通道管壁分离膜进行分离，进而进入三维连通中空微通道内；该膜分离装置应用于如下几个领域：气-固分离、液-固分离、气体分离、反应分离、生物工程、食品工程、制药工程或精细化工。
本发明的设计思想是：
多孔管壁中空泡沫材料具有三种类型的孔隙：宏观三维连通开孔网孔、三维连通的中空微通道、微通道管壁内的微米(和纳米)级孔隙。采用该中空泡沫材料作为核心分布功能区部件的基于中空泡沫材料的膜分离装置能够综合利用多类型孔隙与多级尺度孔隙，有利于提高膜分离过程中流体内物质的传输效率。因此，结合中空泡沫材料结构优点和实际生产中膜分离装置技术发展需求，将中空泡沫材料引入膜分离装置的结构设计中，成功研制出基于中空泡沫材料的膜分离装置，并针对其膜分离单元组件的提出结构设计与实际应用方向，是本发明的主要创新点之一。
本发明具有如下优点及有益效果：
1、本发明所述的基于中空泡沫材料的膜分离装置，构成其主要膜分离功能区的中空泡沫材料具有三种类型的孔隙：宏观三维连通开孔网孔、三维连通的中空微通道、微通道管壁内的微米(和纳米)级孔隙。该基于中空泡沫材料的膜分离装置综合利用多类型孔隙与多级尺度孔隙，有利于提高膜分离过程中流体内物质的传输效率。
2、本发明所述的基于中空泡沫材料的膜分离装置，可以在主要膜分离功能区实现高效率的化学反应-产物分离的集成。
3、本发明所述的基于中空泡沫材料的膜分离装置的构成材质种类广泛，具有较高传质效率，耐高温、耐腐蚀、抗氧化等特点。
4、本发明技术工艺简单，无需复杂设备。对应的膜分离装置系统可以模块化生产与组装。
附图说明
图1为构成本发明所述膜分离单元组件主要功能区的具有多孔管壁的中空泡沫材料的宏观形貌；图中，a为三维连通的支撑骨架；b为三维连通的开孔；c为支撑骨架内的中空微通道；d1为三维连通的开孔的网孔孔径；d2为中空微通道的内径；d3为中空微通道的外径。
图2为本发明所述的膜分离单元组件的基础构型示意图(一)；其中，(a)为整体结构图；(b)为(a)中局部放大图；图中，1流体引接口；2集流空腔；3流体分流密封层；4流体密封阻挡层；5中空微通道管壁膜分离区；6中空微通道管壁外壁表面；7中空微通道管壁自身内孔隙；8中空微通道；9中空微通道管壁内壁表面；10宏观三维连通开孔网孔；①为待分离流体；②为分离浓缩后的流体；③为分离出的产品。
图3为本发明所述的膜分离单元组件的基础构型示意图(二)；其中，(a)为整体结构图；(b)为(a)中局部放大图；图中，1流体引接口；2集流空腔；3流体分流密封层；4流体密封阻挡层；5中空微通道管壁膜分离区；6中空微通道管壁外壁表面；7中空微通道管壁自身内孔隙；8中空微通道；9中空微通道管壁内壁表面；10宏观三维连通开孔网孔；①为待分离流体；②为分离浓缩后的流体；③为分离出的产品。
图4为本发明所述的膜分离单元组件的基础构型示意图(三)；其中，(a)为整体结构图；(b)为(a)中局部放大图；图中，1流体引接口；2集流空腔；3流体分流密封层；4流体密封阻挡层；5中空微通道管壁膜分离区；6中空微通道管壁外壁表面；7中空微通道管壁自身内孔隙；8中空微通道；9中空微通道管壁内壁表面；10宏观三维连通开孔网孔；①为待分离流体；②为分离出的产品。
图5为本发明所述的膜分离单元组件的基础构型示意图(四)；其中，(a)为整体结构图；(b)为(a)中局部放大图；图中，1流体引接口；2集流空腔；3流体分流密封层；4流体密封阻挡层；5中空微通道管壁膜分离区；6中空微通道管壁外壁表面；7中空微通道管壁自身内孔隙；8中空微通道；9中空微通道管壁内壁表面；10宏观三维连通开孔网孔；①为待分离流体；②为分离出的产品。
图6为本发明所述的物理结构或化学结构为各向同性的中空微通道管壁分离膜本体示意图；图中，a为中空微通道；b为中空微通道管壁分离膜内壁表面；c为中空微通道管壁分离膜外壁表面。
图7(a)-(b)为本发明所述的物理结构或化学结构为各向异性的中空微通道管壁分离膜本体示意图：图中，a为中空微通道；b为中空微通道管壁分离膜的内壁表面；c为中空微通道管壁分离膜的多孔支撑层；d为中空微通道管壁分离膜的多孔过渡层；e为中空微通道管壁分离膜的分离功能层；f为中空微通道管壁分离膜的外壁表面；其中，c，d，e三层的物理结构和/或者化学结构是相同的或不相同的。
图8为本发明所述的基于中空泡沫材料的膜分离装置原理示意图(基于基础构型二的圆柱式结构1，分离产品物质运动方向：宏观三维连通开孔网孔→微通道管壁分离膜→中空微通道)，①为待分离流体；②为分离浓缩后的流体；③为分离出的产品。其中，(a)为左视图；(b)为主视图；(c)右视图；(d)为(b)中A-A剖视图；(e)为(a)中B-B剖视图。
图9为本发明所述的基于中空泡沫材料的膜分离装置原理示意图(基于基础构型一的圆柱式结构1，分离产品物质运动方向：中空微通道→微通道管壁分离膜→宏观三维连通开孔网孔)，①为待分离流体；②为分离浓缩后的流体；③为分离出的产品。其中，(a)为左视图；(b)为主视图；(c)右视图；(d)为(b)中A-A剖视图；(e)为(a)中B-B剖视图。
图10为本发明所述的基于中空泡沫材料的膜分离装置原理示意图(基于基础构型一的圆柱式结构2，分离产品物质运动方向：中空微通道→微通道管壁分离膜→宏观三维连通开孔网孔)，①为待分离流体；②为分离浓缩后的流体；③为分离出的产品。其中，(a)为主视图；(b)为右视图；(c)为(a)中A-A剖视图；(d)为(b)中B-B剖视图。
图11为本发明所述的基于中空泡沫材料的膜分离装置原理示意图(基于基础构型二的圆柱式结构2，分离产品物质运动方向：宏观三维连通开孔网孔→微通道管壁分离膜→中空微通道)，①为待分离流体；②为分离浓缩后的流体；③为分离出的产品。其中，(a)为主视图；(b)为右视图；(c)为(a)中A-A剖视图；(d)为(b)中B-B剖视图。
图12为本发明所述的基于中空泡沫材料的膜分离装置原理示意图(基于基础构型二的板式结构1，分离产品物质运动方向：宏观三维连通开孔网孔→微通道管壁分离膜→中空微通道)，①为待分离流体；②为分离浓缩后的流体；③为分离出的产品。其中，(a)为主视图；(b)为右视图；(c)为(a)中A-A剖视图；(d)为(b)中B-B剖视图。
图13为本发明所述的基于中空泡沫材料的膜分离装置原理示意图(基于基础构型一的板式结构1，分离产品物质运动方向：中空微通道→微通道管壁分离膜→宏观三维连通开孔网孔)，①为待分离流体；②为分离浓缩后的流体；③为分离出的产品。其中，(a)为主视图；(b)为右视图；(c)为(a)中A-A剖视图；(d)为(b)中B-B剖视图。
图14为本发明所述的基于中空泡沫材料的膜分离装置原理示意图(基于基础构型三的板式结构2，分离产品物质运动方向：中空微通道→微通道管壁分离膜→宏观三维连通开孔网孔)，①为待分离流体；②分离出的产品。其中，(a)为左视图；(b)为主视图；(c)为(b)中A-A剖视图；(d)为(a)中B-B剖视图。
图15为本发明所述的基于中空泡沫材料的膜分离装置原理示意图(基于基础构型四的板式结构2，分离产品物质运动方向：宏观三维连通开孔网孔→微通道管壁分离膜→中空微通道)，①为待分离流体；②分离出的产品。其中，(a)为左视图；(b)为主视图；(c)为(b)中A-A剖视图；(d)为(a)中B-B剖视图。
图16为本发明所述的基于中空泡沫材料的膜分离装置原理示意图(基于基础构型三的圆柱式结构3，分离产品物质运动方向：中空微通道→微通道管壁分离膜→宏观三维连通开孔网孔)，①为待分离流体；②分离出的产品。其中，(a)为左视图；(b)为主视图；(c)为(b)中A-A剖视图；(d)为(a)中B-B剖视图。
图17为本发明所述的基于中空泡沫材料的膜分离装置原理示意图(基于基础构型四的圆柱式结构3，分离产品物质运动方向：宏观三维连通开孔网孔→微通道管壁分离膜→中空微通道)，①为待分离流体；②分离出的产品。其中，(a)为左视图；(b)为主视图；(c)为(b)中A-A剖视图；(d)为(a)中B-B剖视图。
图18为本发明所述的基于中空泡沫材料的膜分离装置原理示意图(基于基础构型三的圆柱式结构4，分离产品物质运动方向：中空微通道→微通道管壁分离膜→宏观三维连通开孔网孔)，①为待分离流体；②分离出的产品。其中，(a)为左视图；(b)为主视图；(c)为右视图；(d)为(b)中A-A剖视图；(e)为(a)中B-B剖视图。
图19为本发明所述的基于中空泡沫材料的膜分离装置原理示意图(基于基础构型四的圆柱式结构4，分离产品物质运动方向：宏观三维连通开孔网孔→微通道管壁分离膜→中空微通道)，①为待分离流体；②分离出的产品。其中，(a)为左视图；(b)为主视图；(c)为右视图；(d)为(b)中A-A剖视图；(e)为(a)中B-B剖视图。
具体实施方式
在具体实施过程中，如图1所示，本发明创造性地将中空泡沫材料作为膜分离装置(或单元组件)的主要功能区，研制出基于中空泡沫材料的基于中空泡沫材料的膜分离装置。该膜分离装置由一个中空泡沫膜分离单元组件独立构成，或由多个或多种结构的中空泡沫膜分离单元组件通过并联或串联方式进行模块化组装集成，所述的中空泡沫膜分离单元组件含有如下功能区：流体引接口、集流空腔、流体密封阻挡层、中空泡沫材料微通道管壁膜分离区。
本发明所描述的基于中空泡沫材料的膜分离装置，其含有的中空泡沫膜分离单元组件的主要功能区域为中空泡沫材料微通道管壁膜分离区，该区域含有中空泡沫材料，其在宏观上由支撑骨架(a)三维连通以形成开孔(b)网络结构；其中，支撑骨架(a)本身具有尺寸可控的、中空的微通道(c)，该微通道(c)的横断面为近圆状或椭圆状，其中空微通道管壁为分离膜本体。
本发明所描述的基于中空泡沫材料的膜分离装置含有的中空泡沫膜分离单元组件中，构成主要膜分离功能区的中空泡沫材料，其开孔(b)的网孔尺寸(d1)为0.2mm～20mm；中空的微通道(c)的外径尺寸(d2)为0.1mm～10mm，内径尺寸(d3)为0.02mm～9mm；中空的微通道的管壁含有孔隙，空隙的孔径尺寸范围为0.1nm～100μm，孔隙率p为0<p≤70％；中空微通道管壁分离膜本体的材质可为均质或非均质；中空微通道管壁分离膜本体的物理结构或化学结构为各向同性的(图4)或各向异性的；物理结构或化学结构为各向异性的中空微通道管壁分离膜本体，其构成包含多孔支撑层、多孔过渡层、分离功能层，见图5(a)-(b)。
本发明所描述的基于中空泡沫材料的膜分离装置，其主要膜分离功能区的中空泡沫材料的中空微通道管壁分离膜本体、流体引接口、集流空腔、流体密封阻挡层中的任一部位的主要组成物质是以下类别中的一种或两种以上：陶瓷材料、氧化物材料、金属及其合金(或固溶体，或金属间化合物)材料、碳材料、高分子材料，具体如下：金属材料选自包含Li、Na、K、Al、Ca、Sr、Mg、Ni、Fe、Cu、V、Cr、Mo、W、Mn、Co、Zn、Y、Zr、Nb、Ag、Pd、Ru、Rh、Au、Pt、Ta、镧系金属、锕系金属的金属单质、或包含上述元素的合金、金属固溶体或金属间化合物中的一种或多种；所述陶瓷材料选自以下的一种或多种：(1)氧化物及复合氧化物：Al2O3、SiO2、ZrO2、MgO、CaO、BeO、SrO、NiO、CuO、TiO2、V2O5、Fe3O、RuO2、WO3、ZnO、SnO2、CdO、Nb2O5、PbO、Pb3O4、Bi2O3、MoO3、Cr2O3、Y2O3、MnO、MnO2、Mn2O3、Mn3O4、CoO、Co3O4、Co2O3、镧系氧化物、锕系氧化物；莫来石(3Al2O3·2SiO2)、铝镁尖晶石(MgO·3Al2O3)、镁铬尖晶石(MgO·Cr2O3)、锆英石(ZrO2·SiO2)、正硅酸钙(2CaO·SiO2)、镁橄榄石(2MgO·SiO2)、钙钛矿型复合氧化物(CaTiO3及掺杂的CaTiO3、BaTiO3及掺杂的BaTiO3、LiNbO3及掺杂的LiNbO3、SrZrO3及掺杂的SrZrO3、LaMnO3及掺杂的LaMnO3、掺杂的SrCoyFe1-yO3-δ，0＜y＜1、A位替代的LaxA1-xCoyFe1- yO3-δ，其中A＝Sr、Ba、Ca，0＜x＜1，0＜y＜1)；(2)碳化物：碳化硅、碳化锆、碳化钨、碳化钛、碳化硼、碳化钽、碳化钒、碳化铬、碳化铌、碳化钼、碳化铁、碳化锰；(3)氮化物：α-Si3N4、β-Si3N4、AlN、Si6-xAlxOxN8-x、BN；(4)Si；所述高分子材料选自以下的一种或多种：聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚丙乙烯、聚丁二烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚己内酰胺(PA6)、聚癸二酰己二胺(PA610)、聚十一内酰胺(PA11)、聚十二二酰己二胺(PA612)、聚癸二酰癸二胺(PA1010)、聚丙烯酰胺、共聚多酰胺、聚酰亚胺、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚三聚氰酸酯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸二丁酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯醚、聚苯硫醚、聚芳砜、聚醚砜、双酚A型聚砜、双酚A聚碳酸酯、四甲基双酚A聚碳酸酯、聚二甲基对苯二胺、三乙酸纤维素、乙酸纤维素、聚醚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷、聚三甲基硅氧烷丙炔、聚4-甲基-1-戊烯、聚对苯二甲酸二醇酯、硅橡胶、天然橡胶；所述碳材料材选自以下的一种或多种：石墨、无定型碳、石墨烯、金刚石、活性炭、有序介孔碳、无序介孔碳、碳纤维、碳纳米管、碳微米管、碳分子筛。
本发明所描述的基于中空泡沫材料的膜分离装置，在实际应用过程中，待分离物质是自三维连通中空微通道内由中空微通道管壁分离膜进行分离，进而进入宏观三维连通开孔网孔内(图2)，或是自宏观三维连通开孔网孔内由中空微通道管壁分离膜进行分离，进而进入三维连通中空微通道内(图3)。
本发明所述的膜分离单元组件的基础构型(一)：
如图2(a)所示，本发明通过采取不同构型的流体引接口1、集流空腔2、流体分流密封层3、流体密封阻挡层4、中空微通道管壁膜分离区5，形成基于中空泡沫材料的膜分离装置的膜分离单元组件。膜分离单元组件中设置两个以上集流空腔2、流体分流密封层3和流体密封阻挡层4，集流空腔2通过流体分流密封层3和流体密封阻挡层4形成，流体引接口1分别与集流空腔2相连通，相邻集流空腔2之间为中空微通道管壁膜分离区5，中空微通道管壁膜分离区5设置中空泡沫骨架，中空泡沫骨架之间为宏观三维连通开孔网孔10。分离产品物质运动方向：中空微通道→微通道管壁分离膜→宏观三维连通开孔网孔。
如图2(b)所示，中空泡沫骨架的外表面为中空微通道管壁外壁表面6，中空泡沫骨架的内表面为中空微通道管壁内壁表面9，中空泡沫骨架上设置中空微通道管壁自身内孔隙7，中空泡沫骨架中心为中空微通道8。
本发明所述的膜分离单元组件的基础构型(二)：
如图3(a)所示，本发明通过采取不同构型的流体引接口1、集流空腔2、流体分流密封层3、流体密封阻挡层4、中空微通道管壁膜分离区5，形成基于中空泡沫材料的膜分离装置的膜分离单元组件。膜分离单元组件中设置两个以上集流空腔2、流体分流密封层3和流体密封阻挡层4，集流空腔2通过流体分流密封层3和流体密封阻挡层4形成，流体引接口1分别与集流空腔2相连通，相邻集流空腔2之间为中空微通道管壁膜分离区5，中空微通道管壁膜分离区5设置中空泡沫骨架，中空泡沫骨架之间为宏观三维连通开孔网孔10。分离产品物质运动方向：宏观三维连通开孔网孔→微通道管壁分离膜→中空微通道。
如图3(b)所示，中空泡沫骨架的外表面为中空微通道管壁外壁表面6，中空泡沫骨架的内表面为中空微通道管壁内壁表面9，中空泡沫骨架上设置中空微通道管壁自身内孔隙7，中空泡沫骨架中心为中空微通道8。
本发明所述的膜分离单元组件的基础构型(三)：
如图4(a)所示，本发明通过采取不同构型的流体引接口1、集流空腔2、流体分流密封层3、流体密封阻挡层4、中空微通道管壁膜分离区5，形成基于中空泡沫材料的膜分离装置的膜分离单元组件。膜分离单元组件中设置一个集流空腔2、流体分流密封层3和两个以上流体密封阻挡层4，集流空腔2通过流体分流密封层3和流体密封阻挡层4形成，流体引接口1分别与集流空腔2相连通，中空微通道管壁膜分离区5与流体分流密封层3直接连接，中空微通道管壁膜分离区5设置中空泡沫骨架，中空泡沫骨架之间为宏观三维连通开孔网孔10。分离产品物质运动方向：中空微通道→微通道管壁分离膜→宏观三维连通开孔网孔。
如图4(b)所示，中空泡沫骨架的外表面为中空微通道管壁外壁表面6，中空泡沫骨架的内表面为中空微通道管壁内壁表面9，中空泡沫骨架上设置中空微通道管壁自身内孔隙7，中空泡沫骨架中心为中空微通道8。
本发明所述的膜分离单元组件的基础构型(四)：
如图5(a)所示，本发明通过采取不同构型的流体引接口1、集流空腔2、流体分流密封层3、流体密封阻挡层4、中空微通道管壁膜分离区5，形成基于中空泡沫材料的膜分离装置的膜分离单元组件。膜分离单元组件中设置一个集流空腔2、流体分流密封层3和两个以上流体密封阻挡层4，集流空腔2通过流体分流密封层3和流体密封阻挡层4形成，流体引接口1分别与集流空腔2相连通，中空微通道管壁膜分离区5与流体分流密封层3直接连接，中空微通道管壁膜分离区5设置中空泡沫骨架，中空泡沫骨架之间为宏观三维连通开孔网孔10。分离产品物质运动方向：宏观三维连通开孔网孔→微通道管壁分离膜→中空微通道。
如图5(b)所示，中空泡沫骨架的外表面为中空微通道管壁外壁表面6，中空泡沫骨架的内表面为中空微通道管壁内壁表面9，中空泡沫骨架上设置中空微通道管壁自身内孔隙7，中空泡沫骨架中心为中空微通道8。
在基于中空泡沫材料的膜分离装置及其应用的具体实施方式中，本发明以具有不同物理/化学结构、不同材质的中空泡沫材料为主要功能区构成材料，通过采取不同构型的流体引接口、集流空腔、流体密封阻挡层、中空泡沫材料微通道管壁膜分离区，设计本发明所述的基于中空泡沫材料的膜分离装置的膜分离单元组件，并列举相应的应用具体实施方式如下：
实施例1
本实施例采用圆柱式膜分离单元组件的结构设计，具体见附图8，其结构和工作过程如下：圆柱式膜分离单元组件的圆柱侧壁面设置对称的两个流体引接口并与分离单元组件内部的壳形集流空腔连通。圆柱式膜分离单元组件的一个圆底面设置一个圆底面集流空腔和与该圆底面集流空腔连通的流体引接口；同时，该圆底面集流空腔与主要功能区中空泡沫材料的宏观三维连通开孔网孔连通，但与壳形集流空腔保持不连通。圆柱式膜分离单元组件的另一个圆底面设置三个流体引接口，其中该圆底面中心的流体引接口与主要功能区中空泡沫材料中心轴处设置的集流空腔保持连通，此中心轴集流空腔通过流体分流密封层与中空微通道保持连通；另外两个流体引接口与主要功能区中空泡沫材料的宏观三维连通开孔网孔保持连通。待分离流体①从分离单元组件的圆底面流体引接口进入宏观三维连通开孔网孔内，经中空泡沫材料的中空微通道管壁分离后，分离浓缩后的流体②从另一侧的圆底面的两个流体引接口排出，分离出的产品③从分离单元组件的两个圆柱侧壁面流体引接口排出。
主要膜分离功能区由如图7(a)所示的含有各向异性结构的中空微通道管壁的中空泡沫材料构成。图7(a)中，c为多孔氧化铝支撑层，厚度为100微米；d为多孔氧化铝过渡层，厚度为20微米；e为致密的分离功能层，材质为A位替代的La0.2Sr0.8Co0.2Fe0.8O3-δ，厚度为5微米。由该膜分离单元组件构成的膜分离装置，其用途为高温透氧分离膜装置，在850℃、氧分压梯度为0.21atm(上游)/10-3atm(下游)条件下，透氧速率为0.5cm3·cm-3(中空泡沫宏观总体积)·min-1(STP)。
实施例2
本实施例采用圆柱式膜分离单元组件的结构设计，具体见附图8。主要膜分离功能区由如图7(a)所示的含有各向异性结构的中空微通道管壁的中空泡沫材料构成。图7(a)中，c为多孔碳化硅支撑层，厚度为100微米；d为多孔碳化硅过渡层，厚度为20微米；e为致密的分离功能层，材质为钯钇合金，钇含量12wt％，厚度为5微米。由该膜分离单元组件构成的膜分离装置，其用途为高温透氢分离膜装置，在298℃、氧分压梯度为0.1atm(上游)/10-3atm(下游)条件下，透氢速率为0.45cm3·cm-3(中空泡沫宏观总体积)·min-1(STP)。
实施例3
本实施例采用圆柱式膜分离单元组件的结构设计，具体见附图9，其结构和工作过程如下：圆柱式膜分离单元组件的圆柱侧壁面设置对称的两个流体引接口并与分离单元组件内部的壳形集流空腔连通。圆柱式膜分离单元组件的一个圆底面设置一个圆底面集流空腔和与该圆底面集流空腔连通的流体引接口；同时，该圆底面集流空腔与主要功能区中空泡沫材料的宏观三维连通开孔网孔连通，但与壳形集流空腔保持不连通。圆柱式膜分离单元组件的另一个圆底面设置三个流体引接口，其中该圆底面中心的流体引接口与主要功能区中空泡沫材料中心轴处设置的集流空腔保持连通，此中心轴集流空腔通过流体分流密封层与中空微通道保持连通；另外两个流体引接口与主要功能区中空泡沫材料的宏观三维连通开孔网孔保持连通。待分离流体①从分离单元组件的圆底面流体引接口进入中心轴集流空腔内，经中空泡沫材料的中空微通道管壁分离后，分离浓缩后的流体②从分离单元组件的两个圆柱侧壁面流体引接口排出，分离出的产品③从待分离流体①入口旁的两个圆底面流体引接口和另一侧圆底面的流体引接口排出。
主要膜分离功能区由如图7(b)所示的含有各向异性结构的中空微通道管壁的中空泡沫材料构成。图7(b)中，c为多孔碳化硅支撑层，厚度为100微米；d为多孔碳化硅过渡层，厚度为20微米；e为致密的分离功能层，材质为5A分子筛，厚度为5微米。由该膜分离单元组件构成的膜分离装置，其用途为高温二氧化碳分离膜装置，在400℃、氧分压梯度为0.1atm(上游)/10-3atm(下游)条件下，透二氧化碳速率为1.5cm3·cm-3(中空泡沫宏观总体积)·min-1(STP)。
实施例4
本实施例采用圆柱式膜分离单元组件的结构设计，具体见附图9。主要膜分离功能区由如图7(a)所示的含有各向异性结构的中空微通道管壁的中空泡沫材料构成。图7(a)中，c为多孔氧化锆支撑层(平均孔径10微米)，厚度为100微米；d为多孔氧化锆过渡层(平均孔径2微米)，厚度为20微米；e为多孔氧化锆层(平均孔径0.2微米)，厚度为5微米。由该膜分离单元组件构成的膜分离装置，其用途为用于中药煎煮液中有效药物成分的分离膜装置，在52℃、操作压差为0.17MPa条件下，膜通量为3.5cm3·cm-3(中空泡沫宏观总体积)·min-1(STP)。
实施例5
本实施例采用圆柱式膜分离单元组件的结构设计，具体见附图10，其结构和工作过程如下：圆柱式膜分离单元组件的圆柱侧壁面设置对称的两个流体引接口并与宏观三维连通开孔网孔连通。圆柱式膜分离单元组件的两个圆底面分别设置一个圆底面集流空腔和与该圆底面集流空腔连通的流体引接口；同时，该圆底面集流空腔与主要功能区中空泡沫材料的三维连通中空微通道连通。待分离流体①从分离单元组件的圆底面流体引接口进入圆底面集流空腔内，经中空泡沫材料的中空微通道管壁分离后，分离浓缩后的流体②经另一侧圆底面集流空腔从流体引接口排出，分离出的产品③从圆柱侧壁面的两个流体引接口排出。
主要膜分离功能区由如图7(b)所示的含有各向异性结构的中空微通道管壁的中空泡沫材料构成。图7(b)中，c为多孔氧化锆支撑层(平均孔径5微米)，厚度为150微米；d为多孔氧化锆过渡层(平均孔径1微米)，厚度为20微米；e为多孔氧化锆层(平均孔径0.02微米，截留分子量300kDa)，厚度为5微米。由该膜分离单元组件构成的膜分离装置，其用途为用于α-乳清蛋白的分离膜装置，在20℃、操作压差为0.1MPa条件下，膜通量为0.25cm3·cm-3(中空泡沫宏观总体积)·min-1(STP)。
实施例6
本实施例采用圆柱式膜分离单元组件的结构设计，具体见附图10。主要膜分离功能区由如图6所示的含有各向同性结构的中空微通道管壁的中空泡沫材料构成。图6中，中空微通道管壁的构成材质为碳化硅，平均孔径为2微米，厚度为10微米。由该膜分离单元组件构成的膜分离装置，其用途为用于高温气体除尘分离膜装置，在800℃、操作压差为0.1MPa条件下，膜通量为5.5cm3·cm-3(中空泡沫宏观总体积)·min-1(STP)。
实施例7
本实施例采用圆柱式膜分离单元组件的结构设计，具体见附图11，其结构和工作过程如下：圆柱式膜分离单元组件的圆柱侧壁面设置对称的两个流体引接口并与宏观三维连通开孔网孔连通。圆柱式膜分离单元组件的两个圆底面分别设置一个圆底面集流空腔和与该圆底面集流空腔连通的流体引接口；同时，该圆底面集流空腔与主要功能区中空泡沫材料的三维连通中空微通道连通。待分离流体①从圆柱侧壁面设置的其中一个流体引接口进入主功能区中空泡沫材料的宏观三维连通开孔网孔内，经中空泡沫材料的中空微通道管壁分离后，分离浓缩后的流体②经圆柱侧壁面设置的另一个流体引接口排出，分离出的产品③分别经由分离单元组件的两个圆底面集流空腔从两个圆底面流体引接口排出。
主要膜分离功能区由如图7(a)所示的含有各向异性结构的中空微通道管壁的中空泡沫材料构成。图7(a)中，c为多孔氧化铝支撑层(平均孔径5微米)，厚度为150微米；d为多孔氧化铝过渡层(平均孔径1微米)，厚度为20微米；e为多孔氧化铝层(平均孔径0.01微米)，厚度为10微米。由该膜分离单元组件构成的膜分离装置，其用途为用于发酵液的除杂分离膜装置，在70℃、操作压差为0.2MPa条件下，膜通量为0.75cm3·cm-3(中空泡沫宏观总体积)·min-1(STP)。
实施例8
本实施例采用圆柱式膜分离单元组件的结构设计，具体见附图11。主要膜分离功能区由如图7(b)所示的含有各向异性结构的中空微通道管壁的中空泡沫材料构成。图7(b)中，c为多孔氧化锆支撑层(平均孔径10微米)，厚度为150微米；d为多孔氧化锆过渡层(平均孔径2微米)，厚度为20微米；e为多孔氧化锆层(平均孔径0.1微米)，厚度为10微米。膜分离单元组件内中空微通道管壁外壁表面负载微生物净水菌剂。由该膜分离单元组件构成的膜分离装置，其用途为用于微生物净水分离膜装置，在25℃、操作压差为0.05MPa条件下，膜通量为1.5cm3·cm-3(中空泡沫宏观总体积)·min-1(STP)。
实施例9
本实施例采用圆柱式膜分离单元组件的结构设计，具体见附图12。其结构和工作过程如下：板式膜分离单元组件中相对的两个矩形侧面设置对称的两个流体引接口并与宏观三维连通开孔网孔连通，板式膜分离单元组件的另外两个相对的矩形侧面分别设置一个矩形面集流空腔和与该矩形侧面集流空腔连通的流体引接口；同时，该矩形侧面集流空腔与主要功能区板式中空泡沫材料的三维连通中空微通道连通，分离产品物质运动方向是：宏观三维连通开孔网孔→微通道管壁分离膜→中空微通道；①为待分离流体；②为分离浓缩后的流体；③为分离出的产品。
主要膜分离功能区由如图7(a)所示的含有各向异性结构的中空微通道管壁的中空泡沫材料构成。图7(a)中，c为多孔氧化锆支撑层(平均孔径10微米)，厚度为150微米；d为多孔氧化锆过渡层(平均孔径2微米)，厚度为20微米；e为多孔氧化锆层(平均孔径0.1微米)，厚度为15微米。膜分离单元组件内中空微通道管壁外壁表面负载微生物净水菌剂。由该膜分离单元组件构成的膜分离装置，其用途为用于微生物净水分离膜装置，在25℃、操作压差为0.05MPa条件下，膜通量为1.3cm3·cm-3(中空泡沫宏观总体积)·min-1(STP)。
实施例10
本实施例采用圆柱式膜分离单元组件的结构设计，具体见附图13。其结构和工作过程如下：板式膜分离单元组件中相对的两个矩形侧面设置对称的两个流体引接口并与宏观三维连通开孔网孔连通，板式膜分离单元组件的另外两个相对的矩形侧面分别设置一个矩形面集流空腔和与该矩形侧面集流空腔连通的流体引接口；同时，该矩形侧面集流空腔与主要功能区板式中空泡沫材料的三维连通中空微通道连通，分离产品物质运动方向是：中空微通道→微通道管壁分离膜→宏观三维连通开孔网孔；①为待分离流体；②为分离浓缩后的流体；③为分离出的产品。
主要膜分离功能区由如图7(a)所示的含有各向异性结构的中空微通道管壁的中空泡沫材料构成。图7(a)中，c为多孔氧化锆支撑层(平均孔径10微米)，厚度为150微米；d为多孔氧化锆过渡层(平均孔径2微米)，厚度为20微米；e为多孔氧化钛层(平均孔径0.1微米)，厚度为10微米。膜分离单元组件内中空微通道管壁外壁表面负载微生物净水菌剂。由该膜分离单元组件构成的膜分离装置，其用途为用于微生物净水分离膜装置，在25℃、操作压差为0.05MPa条件下，膜通量为1.2cm3·cm-3(中空泡沫宏观总体积)·min-1(STP)。
实施例11
本实施例采用圆柱式膜分离单元组件的结构设计，具体见附图14。其结构和工作过程如下：板式膜分离单元组件的其中一个矩形侧面设置一个矩形侧面集流空腔和与该矩形侧面集流空腔连通的流体引接口，该矩形侧面集流空腔与主要功能区中空泡沫材料的三维连通中空微通道连通；板式膜分离单元组件中与上述矩形侧面相对的另一矩形侧面设置流体引接口，该流体引接口与宏观三维连通开孔网孔连通；分离产品物质运动方向：中空微通道→微通道管壁分离膜→宏观三维连通开孔网孔，①为待分离流体；②分离出的产品。
主要膜分离功能区由如图7(b)所示的含有各向异性结构的中空微通道管壁的中空泡沫材料构成。图7(b)中，c为多孔氧化铝支撑层(平均孔径10微米)，厚度为150微米；d为多孔氧化硅过渡层(平均孔径2微米)，厚度为20微米；e为多孔氧化钛层(平均孔径0.1微米)，厚度为10微米。膜分离单元组件内中空微通道管壁外壁表面负载微生物净水菌剂。由该膜分离单元组件构成的膜分离装置，其用途为用于微生物净水分离膜装置，在25℃、操作压差为0.05MPa条件下，膜通量为1.0cm3·cm-3(中空泡沫宏观总体积)·min-1(STP)。
实施例12
本实施例采用圆柱式膜分离单元组件的结构设计，具体见附图15。其结构和工作过程如下：板式膜分离单元组件的其中一个矩形侧面设置一个矩形侧面集流空腔和与该矩形侧面集流空腔连通的流体引接口，该矩形侧面集流空腔与主要功能区中空泡沫材料的三维连通中空微通道连通；板式膜分离单元组件中与上述矩形侧面相对的另一矩形侧面设置流体引接口，该流体引接口与宏观三维连通开孔网孔连通；分离产品物质运动方向：宏观三维连通开孔网孔→微通道管壁分离膜→中空微通道，①为待分离流体；②分离出的产品。
主要膜分离功能区由如图7(a)所示的含有各向异性结构的中空微通道管壁的中空泡沫材料构成。图7(a)中，c为多孔碳化硅支撑层(平均孔径10微米)，厚度为150微米；d为多孔氧化硅过渡层(平均孔径2微米)，厚度为20微米；e为多孔氧化钛层(平均孔径0.1微米)，厚度为10微米。膜分离单元组件内中空微通道管壁外壁表面负载微生物净水菌剂。由该膜分离单元组件构成的膜分离装置，其用途为用于微生物净水分离膜装置，在25℃、操作压差为0.05MPa条件下，膜通量为1.5cm3·cm-3(中空泡沫宏观总体积)·min-1(STP)。
实施例13
本实施例采用圆柱式膜分离单元组件的结构设计，具体见附图16。其结构和工作过程如下：圆柱式膜分离单元组件的其中一个圆底面设置一个圆底面集流空腔和与该圆底面集流空腔连通的流体引接口，该圆底面集流空腔与主要功能区中空泡沫材料的三维连通中空微通道连通；圆柱式膜分离单元组件中与上述圆底面相对的另一圆底面设置流体引接口，该流体引接口与宏观三维连通开孔网孔连通；分离产品物质运动方向：中空微通道→微通道管壁分离膜→宏观三维连通开孔网孔，①为待分离流体；②分离出的产品。
主要膜分离功能区由如图7(a)所示的含有各向异性结构的中空微通道管壁的中空泡沫材料构成。图7(a)中，c为多孔不锈钢支撑层(平均孔径10微米)，厚度为150微米；d为多孔不锈钢过渡层(平均孔径2微米)，厚度为20微米；e为多孔分子筛层(平均孔径0.1微米)，厚度为10微米。膜分离单元组件内中空微通道管壁外壁表面负载微生物净水菌剂。由该膜分离单元组件构成的膜分离装置，其用途为用于微生物净水分离膜装置，在25℃、操作压差为0.05MPa条件下，膜通量为1.1cm3·cm-3(中空泡沫宏观总体积)·min-1(STP)。
实施例14
本实施例采用圆柱式膜分离单元组件的结构设计，具体见附图17。其结构和工作过程如下：圆柱式膜分离单元组件的其中一个圆底面设置一个圆底面集流空腔和与该圆底面集流空腔连通的流体引接口，该圆底面集流空腔与主要功能区中空泡沫材料的三维连通中空微通道连通；圆柱式膜分离单元组件中与上述圆底面相对的另一圆底面设置流体引接口，该流体引接口与宏观三维连通开孔网孔连通；分离产品物质运动方向：宏观三维连通开孔网孔→微通道管壁分离膜→中空微通道，①为待分离流体；②分离出的产品。
主要膜分离功能区由如图7(b)所示的含有各向异性结构的中空微通道管壁的中空泡沫材料构成。图7(b)中，c为多孔氧化铝支撑层(平均孔径10微米)，厚度为150微米；d为多孔氧化铝过渡层(平均孔径2微米)，厚度为20微米；e为多孔活性炭层(平均孔径0.1微米)，厚度为10微米。膜分离单元组件内中空微通道管壁外壁表面负载微生物净水菌剂。由该膜分离单元组件构成的膜分离装置，其用途为用于微生物净水分离膜装置，在25℃、操作压差为0.05MPa条件下，膜通量为1.5cm3·cm-3(中空泡沫宏观总体积)·min-1(STP)。
实施例15
本实施例采用圆柱式膜分离单元组件的结构设计，具体见附图18。其结构和工作过程如下：圆柱式膜分离单元组件的圆柱侧壁面设置对称的两个流体引接口并与宏观三维连通开孔网孔连通，圆柱式膜分离单元组件中的主功能区中空泡沫材料的中心轴处设置一个管式集流空腔，管式集流空腔管壁面是与中空泡沫材料的中空微通道连通的流体分流密封层，圆柱式膜分离单元组件的其中一个圆底面设置一个流体引接口，该流体引接口和流体分流密封层对接后与中心轴处的管式集流空腔连通，管式集流空腔的另一端为流体密封阻挡层，分离产品物质运动方向：中空微通道→微通道管壁分离膜→宏观三维连通开孔网孔，①为待分离流体；②分离出的产品。
主要膜分离功能区由如图6所示的含有各向同性结构的中空微通道管壁的中空泡沫材料构成。图6中，中空微通道管壁的构成材质为碳化硅，平均孔径为2微米，厚度为10微米。由该膜分离单元组件构成的膜分离装置，其用途为用于高温气体除尘分离膜装置，在800℃、操作压差为0.1MPa条件下，膜通量为5.0cm3·cm-3(中空泡沫宏观总体积)·min-1(STP)。
实施例16
本实施例采用圆柱式膜分离单元组件的结构设计，具体见附图19。其结构和工作过程如下：圆柱式膜分离单元组件的圆柱侧壁面设置对称的两个流体引接口并与宏观三维连通开孔网孔连通，圆柱式膜分离单元组件中的主功能区中空泡沫材料的中心轴处设置一个管式集流空腔，管式集流空腔管壁面是与中空泡沫材料的中空微通道连通的流体分流密封层，圆柱式膜分离单元组件的其中一个圆底面设置一个流体引接口，该流体引接口和流体分流密封层对接后与中心轴处的管式集流空腔连通，管式集流空腔的另一端为流体密封阻挡层，分离产品物质运动方向：宏观三维连通开孔网孔→微通道管壁分离膜→中空微通道，①为待分离流体；②分离出的产品。
主要膜分离功能区由如图7(a)所示的含有各向异性结构的中空微通道管壁的中空泡沫材料构成。图7(a)中，c为多孔碳化硅支撑层，厚度为100微米；d为多孔碳化硅过渡层，厚度为20微米；e为致密的分离功能层，材质为钯钇合金，钇含量12wt％，厚度为5微米。由该膜分离单元组件构成的膜分离装置，其用途为高温透氢分离膜装置，在298℃、氧分压梯度为0.1atm(上游)/10-3atm(下游)条件下，透氢速率为0.55cm3·cm-3(中空泡沫宏观总体积)·min-1(STP)。
实施例结果表明，本发明所述的基于中空泡沫材料的膜分离装置及其应用，可以是由一个膜分离单元组件独立构成，也可以是由多个或多种膜分离单元组件通过并联或串联方式进行模块化组装集成。所述的膜分离单元组件主要由如下功能区构成：流体引接口、集流空腔、流体密封阻挡层、中空泡沫材料微通道管壁膜分离区。作为该膜分离装置的主要核心功能区域主要构成材料的中空泡沫材料，其宏观结构为三维连通骨架的网络，网络骨架自身为三维连通的具有中空结构的微通道。微通道管壁内含有纳米级和微米级孔径的空隙。按照本发明所述的结构设计，所制备的基于中空泡沫材料的膜分离装置，创新点在于该基于中空泡沫材料的膜分离装置能够综合利用多类型孔隙与多级尺度孔隙，有利于提高膜分离过程中流体内物质的传输效率。同时，可以在主要膜分离功能区实现高效率的化学反应-产物分离的集成。
Claims (8)
1.一种基于中空泡沫材料的膜分离装置，其特征在于，该膜分离装置由一个中空泡沫膜分离单元组件独立构成，或由两个以上结构的中空泡沫膜分离单元组件通过并联或串联方式进行模块化组装集成，所述的中空泡沫膜分离单元组件含有如下功能区：流体引接口、集流空腔、流体密封阻挡层、中空泡沫材料微通道管壁膜分离区；
所述中空泡沫膜分离单元组件的主要功能区域为中空泡沫材料微通道管壁膜分离区，该区域含有中空泡沫材料，其在宏观上由支撑骨架(a)三维连通以形成开孔(b)网络结构；其中，支撑骨架 (a)本身具有尺寸可控的、中空的微通道(c)，该微通道(c)的横断面为近圆状或椭圆状，其中空微通道管壁为分离膜本体；
所述中空泡沫材料，其开孔(b)的网孔尺寸(d1)为0.2mm～20mm；中空的微通道(c)的外径尺寸(d3)为0.1mm～10mm，内径尺寸(d2)为0.02mm～9mm；中空的微通道(c)的管壁是含有孔隙的，孔隙的孔径尺寸范围为0.1nm～100μm，孔隙率p为0<p≤70%。
2.根据权利要求1所述的基于中空泡沫材料的膜分离装置，其特征在于，所述中空微通道管壁分离膜本体的材质为均质或非均质，所述中空微通道管壁分离膜本体的物理结构或化学结构为各向同性的或各向异性的。
3.根据权利要求2所述的基于中空泡沫材料的膜分离装置，其特征在于，物理结构或化学结构为各向异性的中空微通道管壁分离膜本体，其构成包含多孔支撑层、多孔过渡层、分离功能层。
4.根据权利要求1~3之一所述的基于中空泡沫材料的膜分离装置，其特征在于，构成该膜分离装置的主要功能区的中空泡沫材料的中空微通道管壁分离膜本体的主要组成物质是以下类别中的一种或两种以上：陶瓷材料、金属材料、碳材料、高分子材料。
5.根据权利要求4所述的基于中空泡沫材料的膜分离装置，其特征在于，所述金属材料选自包含Li、Na、K、Al、Ca、Sr、Mg、Ni、Fe、Cu、V、Cr、Mo、W、Mn、Co、Zn、Y、Zr、Nb、Ag、Pd、Ru、Rh、Au、Pt、Ta、镧系金属、锕系金属的金属单质、或包含上述元素的合金中的一种或两种以上；
所述陶瓷材料选自以下的一种或两种以上：（1）氧化物及复合氧化物：Al2O3、SiO2、ZrO2、MgO、CaO、BeO、SrO、NiO、CuO、TiO2、V2O5、Fe3O、RuO2、WO3、ZnO、SnO2、CdO、Nb2O5、PbO、Pb3O4、Bi2O3、MoO3、Cr2O3、Y2O3、MnO、MnO2、Mn2O3、Mn3O4、CoO、Co3O4、Co2O3、镧系氧化物、锕系氧化物；莫来石3Al2O3·2SiO2、铝镁尖晶石MgO·3Al2O3、镁铬尖晶石MgO·Cr2O3、锆英石ZrO2·SiO2、正硅酸钙2CaO·SiO2、镁橄榄石2MgO·SiO2、钙钛矿型复合氧化物CaTiO3或掺杂的CaTiO3、BaTiO3或掺杂的BaTiO3、LiNbO3或掺杂的LiNbO3、SrZrO3或掺杂的SrZrO3、LaMnO3及掺杂的LaMnO3、掺杂的SrCoyFe1-yO3-δ，0＜y＜1、A位替代的LaxA1-xCoyFe1-yO3-δ，其中A=Sr、Ba、Ca，0＜x＜1，0＜y＜1；（2）碳化物：碳化硅、碳化锆、碳化钨、碳化钛、碳化硼、碳化钽、碳化钒、碳化铬、碳化铌、碳化钼、碳化铁、碳化锰；（3）氮化物：α-Si3N4、β- Si3N4、AlN、Si6-xAlxOxN8-x、BN；（4）Si；
所述高分子材料选自以下的一种或两种以上：聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚丙乙烯、聚丁二烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚己内酰胺PA6、聚癸二酰己二胺PA610、聚十一内酰胺PA11、聚十二二酰己二胺PA612、聚癸二酰癸二胺PA1010、聚丙烯酰胺、共聚多酰胺、聚酰亚胺、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚三聚氰酸酯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸二丁酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯醚、聚苯硫醚、聚芳砜、聚醚砜、双酚A型聚砜、双酚A聚碳酸酯、四甲基双酚A聚碳酸酯、聚二甲基对苯二胺、三乙酸纤维素、乙酸纤维素、聚醚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷、聚三甲基硅氧烷丙炔、聚4-甲基-1-戊烯、聚对苯二甲酸二醇酯、硅橡胶、天然橡胶；
所述碳材料材选自以下的一种或两种以上：石墨、无定型碳、石墨烯、金刚石、活性炭、碳纤维、碳纳米管、碳微米管、碳分子筛。
6.根据权利要求5所述的基于中空泡沫材料的膜分离装置，其特征在于，其膜分离单元组件的基础构型为如下结构中的一种或两种以上：
基础构型（一）：该膜分离单元组件基础构型中设置两个以上集流空腔、流体分流密封层和流体密封阻挡层，集流空腔通过流体分流密封层和流体密封阻挡层形成，流体引接口分别与集流空腔相连通，相邻集流空腔之间为中空微通道管壁膜分离区，中空微通道管壁膜分离区设置中空泡沫骨架，中空泡沫骨架之间为宏观三维连通开孔网孔；中空泡沫骨架的外表面为中空微通道管壁外壁表面，中空泡沫骨架的内表面为中空微通道管壁内壁表面，中空泡沫骨架上设置中空微通道管壁自身内孔隙，中空泡沫骨架中心为中空微通道；分离产品物质运动方向：中空微通道→微通道管壁分离膜→宏观三维连通开孔网孔；
基础构型（二）：该膜分离单元组件基础构型中设置两个以上集流空腔、流体分流密封层和流体密封阻挡层，集流空腔通过流体分流密封层和流体密封阻挡层形成，流体引接口分别与集流空腔相连通，相邻集流空腔之间为中空微通道管壁膜分离区，中空微通道管壁膜分离区设置中空泡沫骨架，中空泡沫骨架之间为宏观三维连通开孔网孔；中空泡沫骨架的外表面为中空微通道管壁外壁表面，中空泡沫骨架的内表面为中空微通道管壁内壁表面，中空泡沫骨架上设置中空微通道管壁自身内孔隙，中空泡沫骨架中心为中空微通道；分离产品物质运动方向：宏观三维连通开孔网孔→微通道管壁分离膜→中空微通道；
基础构型（三）：该膜分离单元组件基础构型中设置一个集流空腔、流体分流密封层和两个以上流体密封阻挡层，集流空腔通过流体分流密封层和流体密封阻挡层形成，流体引接口分别与集流空腔相连通，中空微通道管壁膜分离区与流体分流密封层直接连接，中空微通道管壁膜分离区设置中空泡沫骨架，中空泡沫骨架之间为宏观三维连通开孔网孔；中空泡沫骨架的外表面为中空微通道管壁外壁表面，中空泡沫骨架的内表面为中空微通道管壁内壁表面，中空泡沫骨架上设置中空微通道管壁自身内孔隙，中空泡沫骨架中心为中空微通道；分离产品物质运动方向：中空微通道→微通道管壁分离膜→宏观三维连通开孔网孔；
基础构型（四）：该膜分离单元组件基础构型中设置一个集流空腔、流体分流密封层和两个以上流体密封阻挡层，集流空腔通过流体分流密封层和流体密封阻挡层形成，流体引接口分别与集流空腔相连通，中空微通道管壁膜分离区与流体分流密封层直接连接，中空微通道管壁膜分离区设置中空泡沫骨架，中空泡沫骨架之间为宏观三维连通开孔网孔；中空泡沫骨架的外表面为中空微通道管壁外壁表面，中空泡沫骨架的内表面为中空微通道管壁内壁表面，中空泡沫骨架上设置中空微通道管壁自身内孔隙，中空泡沫骨架中心为中空微通道；分离产品物质运动方向：宏观三维连通开孔网孔→微通道管壁分离膜→中空微通道。
7.根据权利要求6所述的基于中空泡沫材料的膜分离装置，其特征在于，其膜分离单元组件的结构为如下结构中的一种或两种以上：
圆柱式结构1：圆柱式膜分离单元组件的圆柱侧壁面设置对称的两个流体引接口并与分离单元组件内部的壳形集流空腔连通，圆柱式膜分离单元组件的一个圆底面设置一个圆底面集流空腔和与该圆底面集流空腔连通的流体引接口；同时，该圆底面集流空腔与主要功能区中空泡沫材料的宏观三维连通开孔网孔连通，但与壳形集流空腔保持不连通，圆柱式膜分离单元组件的另一个圆底面设置三个流体引接口，其中该圆底面中心的流体引接口与主要功能区中空泡沫材料中心轴处设置的集流空腔保持连通，此中心轴集流空腔通过流体分流密封层与中空微通道保持连通，另外两个流体引接口与主要功能区中空泡沫材料的宏观三维连通开孔网孔保持连通，分离产品物质运动方向是：中空微通道→微通道管壁分离膜→宏观三维连通开孔网孔，或者是宏观三维连通开孔网孔→微通道管壁分离膜→中空微通道；
圆柱式结构2：圆柱式膜分离单元组件的圆柱侧壁面设置对称的两个流体引接口并与宏观三维连通开孔网孔连通，圆柱式膜分离单元组件的两个圆底面分别设置一个圆底面集流空腔和与该圆底面集流空腔连通的流体引接口；同时，该圆底面集流空腔与主要功能区中空泡沫材料的三维连通中空微通道连通，分离产品物质运动方向是：中空微通道→微通道管壁分离膜→宏观三维连通开孔网孔，或者是宏观三维连通开孔网孔→微通道管壁分离膜→中空微通道；
圆柱式结构3：圆柱式膜分离单元组件的其中一个圆底面设置一个圆底面集流空腔和与该圆底面集流空腔连通的流体引接口，该圆底面集流空腔与主要功能区中空泡沫材料的三维连通中空微通道连通；圆柱式膜分离单元组件中与上述圆底面相对的另一圆底面设置流体引接口，该流体引接口与宏观三维连通开孔网孔连通；分离产品物质运动方向是：中空微通道→微通道管壁分离膜→宏观三维连通开孔网孔，或者是宏观三维连通开孔网孔→微通道管壁分离膜→中空微通道；
圆柱式结构4：圆柱式膜分离单元组件的圆柱侧壁面设置对称的两个流体引接口并与宏观三维连通开孔网孔连通，圆柱式膜分离单元组件中的主功能区中空泡沫材料的中心轴处设置一个管式集流空腔，管式集流空腔管壁面是与中空泡沫材料的中空微通道连通的流体分流密封层，圆柱式膜分离单元组件的其中一个圆底面设置一个流体引接口，该流体引接口和流体分流密封层对接后与中心轴处的管式集流空腔连通，管式集流空腔的另一端为流体密封阻挡层，分离产品物质运动方向是：中空微通道→微通道管壁分离膜→宏观三维连通开孔网孔，或者是宏观三维连通开孔网孔→微通道管壁分离膜→中空微通道；
板式结构1：板式膜分离单元组件中相对的两个矩形侧面设置对称的两个流体引接口并与宏观三维连通开孔网孔连通，板式膜分离单元组件的另外两个相对的矩形侧面分别设置一个矩形面集流空腔和与该矩形侧面集流空腔连通的流体引接口；同时，该矩形侧面集流空腔与主要功能区板式中空泡沫材料的三维连通中空微通道连通，分离产品物质运动方向是：中空微通道→微通道管壁分离膜→宏观三维连通开孔网孔，或者是宏观三维连通开孔网孔→微通道管壁分离膜→中空微通道；
板式结构2：板式膜分离单元组件的其中一个矩形侧面设置一个矩形侧面集流空腔和与该矩形侧面集流空腔连通的流体引接口，该矩形侧面集流空腔与主要功能区中空泡沫材料的三维连通中空微通道连通；板式膜分离单元组件中与上述矩形侧面相对的另一矩形侧面设置流体引接口，该流体引接口与宏观三维连通开孔网孔连通；分离产品物质运动方向是：中空微通道→微通道管壁分离膜→宏观三维连通开孔网孔，或者是宏观三维连通开孔网孔→微通道管壁分离膜→中空微通道。
8.一种权利要求1至7之一所述的基于中空泡沫材料的膜分离装置的应用，其特征在于，在该膜分离装置的应用过程中，待分离物质是自三维连通中空微通道内由中空微通道管壁分离膜进行分离，进而进入宏观三维连通开孔网孔内，或是自宏观三维连通开孔网孔内由中空微通道管壁分离膜进行分离，进而进入三维连通中空微通道内；该膜分离装置应用于如下几个领域：气-固分离、液-固分离、气体分离、反应分离、生物工程、食品工程、制药工程或精细化工。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711088705.3A CN109745862B (zh) | 2017-11-08 | 2017-11-08 | 一种基于中空泡沫材料的膜分离装置及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711088705.3A CN109745862B (zh) | 2017-11-08 | 2017-11-08 | 一种基于中空泡沫材料的膜分离装置及其应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109745862A CN109745862A (zh) | 2019-05-14 |
| CN109745862B true CN109745862B (zh) | 2021-07-23 |
Family
ID=66400840
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711088705.3A Active CN109745862B (zh) | 2017-11-08 | 2017-11-08 | 一种基于中空泡沫材料的膜分离装置及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109745862B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113277871A (zh) * | 2020-02-19 | 2021-08-20 | 中国科学院金属研究所 | 一种多孔碳化硅蜂窝陶瓷及其制备方法 |
| CN113217603B (zh) * | 2021-04-30 | 2023-02-24 | 四川固锐德科技有限公司 | 用于重载车主减系统的圆柱轮及其制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102101785A (zh) * | 2009-12-18 | 2011-06-22 | 中国科学院金属研究所 | 一种双尺度的碳化硅泡沫陶瓷材料及其制备方法 |
| CN107174957A (zh) * | 2017-06-23 | 2017-09-19 | 四川久润环保科技有限公司 | 一种高强度中空纤维膜组件及其制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9278317B2 (en) * | 2011-12-09 | 2016-03-08 | Lotte Chemical Corporation | Hollow fiber membrane module with miniskeins in miniheaders having a zig-zag configuration |
-
2017
- 2017-11-08 CN CN201711088705.3A patent/CN109745862B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102101785A (zh) * | 2009-12-18 | 2011-06-22 | 中国科学院金属研究所 | 一种双尺度的碳化硅泡沫陶瓷材料及其制备方法 |
| CN107174957A (zh) * | 2017-06-23 | 2017-09-19 | 四川久润环保科技有限公司 | 一种高强度中空纤维膜组件及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109745862A (zh) | 2019-05-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108069725B (zh) | 一种中空泡沫材料及其制备方法和应用 | |
| JP3067740B2 (ja) | セラミックス製フィルターモジュール | |
| EP1704909B1 (en) | Ceramic filter | |
| JP6023068B2 (ja) | セラミックフィルタ | |
| Tai et al. | Ceramic membrane distillation for desalination | |
| CN109745862B (zh) | 一种基于中空泡沫材料的膜分离装置及其应用 | |
| CN101456744B (zh) | 一种蜂窝型陶瓷膜的制备方法 | |
| Singh et al. | The manufacturing and applications of the porous metal membranes: A critical review | |
| EP2594329B1 (en) | Ceramic filter | |
| CN110386827B (zh) | 一种反模泡沫材料及其制备方法和应用 | |
| Liu et al. | Honeycomb-structured perovskite hollow fibre membranes with ultra-thin densified layer for oxygen separation | |
| US20130048579A1 (en) | Ceramic Filter with Nanofibers | |
| ZA200404717B (en) | Ion-transport membrane assembly incorporating internal support. | |
| CN207913535U (zh) | 中空纤维陶瓷膜及其应用装置 | |
| Sun et al. | Ceramic membranes originated from cost-effective and abundant natural minerals and industrial wastes for broad applications—A review | |
| Omar et al. | Effect of sintering temperature on functional properties of mullite-kaolinite and stainless steel composed hollow fibre membrane for oil-in-water emulsion separation | |
| US20170144938A1 (en) | Monolith | |
| CN109745907B (zh) | 一种基于中空泡沫材料的流体分布器及其应用 | |
| JP6913234B2 (ja) | 膜フィルタ用基材及びその製造方法 | |
| CN103657422A (zh) | 一种膜芯及由其组成的膜组件 | |
| Saremi et al. | Application of porous ceramics | |
| Deng et al. | Research and Development of Ceramic Filtration Membrane | |
| CN104906859B (zh) | 一种过滤膜支架 | |
| JP4065733B2 (ja) | 流体分離フィルタ及び流体分離モジュール | |
| Wang et al. | Progress and prospect of 1D materials in ceramic filtration membranes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |