CN1229772A - 多通道多孔陶瓷纤维 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了多通道多孔陶瓷纤维,优选具有特定几何结构,还提供了包括这种纤维的过滤和/或反应模件,以及这种纤维的前体糊状物,该前提糊状物包括压缩粘合剂作为挤出粘合剂。

Description

多通道多孔陶瓷纤维
本发明涉及一种类似于(微)纤维的新型陶瓷膜，可以用于流体的微滤和超滤以及气体的过滤和分离，还涉及这种膜的生产方法。
具有(微)纤维几何结构的膜，换句话说，外径大到3mm而内径在400-2000μm之间的管状几何结构的膜是已知的，在市场上可以买到。它们是由有机材料制成的，正因为如此，它们具有这种材料的已知优点和缺点。因此，如果这些(微)纤维的机械特征，特别是它们的柔韧性允许将它们安装在过滤组件中时，尽管如此，它们具有低的耐化学作用和低的耐热性，它们的应用限制在70℃以下的温度和4-10的pH之间。
此外，也提出了陶瓷(微)纤维；在所有的情况下，这些无机(微)纤维采用有机纤维的传统结构。
EP-A-0787524公开了一种多通道，一部分通道是主通道，另一部分是出口导管。这些出口导管与主通道的渗透侧连接，因此具有低的反压。
EP-A-0609275和US-P-5607586公开了一种具有特定几何结构(特定厚度和半径)的膜，这些膜包括大孔支承件和过滤层。
WO-A-94/23829公开了一种纤维，其外径可以达到3mm，壁厚为30-500μm的数量级，在该文献中还公开了生产这种膜的挤出方法。
US4446024也公开了一种纤维，其外径为640-3180μm(0.025-0.125英寸)之间。这些纤维的特征是其壁相对薄。
此外，如果说陶瓷纤维在过滤中是有用的，特别是因为它们的均匀性。因此，这些纤维是由单一多孔介质构成的，既作为支承件(纤维是自支承的)又作为过滤介质，这与传统的大尺寸系统不同，大尺寸系统包括大孔支承件以及覆盖在其上的多孔过滤层。
然而，目前的陶瓷纤维的几何结构使得它们具有低的机械强度。此外，陶瓷纤维模件的制造和使用存在困难，由于不同的原因，如突然冲击和泵的振动，纤维容易破裂。
所以，需要高强度的可以安装到模件中的(微)纤维。
因此，本发明的目的是提供一种多通道多孔陶瓷纤维。
这种纤维相当于多孔陶瓷棒，其中有几个通道穿过，所述多孔陶瓷材料棒具有多孔结构(传统意义上的)和可变的孔隙率，所述通道的轴平行于陶瓷棒的轴。
这种纤维是由单一多孔介质构成的，既作为支承件(纤维是自支承的)又作为过滤介质。这些穿过纤维的通道存在于纤维的每一侧；除它们的孔隙外，这些通道不与渗透侧相连通。所有这些通道都完成相同的任务(分离、反应等)；都不用于输送渗透物(或是已跨过另一通道壁的流体的结果)。
按照一个实施方案，通道的层数(rank)最大为2，即一个中心通道以及环状设置在其附近的通道。层数也可以仅为1，在这种情况下，通道近似于按环状设置。
按照一个实施方案，通道分布在正多边形的顶点，边数(order)为3-6个，当边数大于3时，可以有一个辅助通道占据所述多边形的中心位置，边数优选为5-6个。
纤维和/或通道可以具有任何合适的形状，例如，圆形截面；通道的横截面可以是桔瓣四边形(orange quarter)，纤维的横截面也可以是这种形状，圆形几何结构也可以用多瓣形(multi-lobe)几何结构代替。当使用桔瓣四边形几何结构(或者说通道不呈圆形)时，这种通道的直径可以用具有相同横截面的圆形通道的直径来定义。当纤维的截面不是圆形时，其直径也可类似地用具有相同横截面的圆形纤维的直径来定义。
纤维和/或通道优选具有圆形横截面。
优选地，所有通道是基本相同的；这是在纤维中限定一个通道与另一通道的压降和通量差的最好方式。
按照一个实施方案，本发明的纤维具有如下特征：
(i)通道直径为150-2000μm，优选为300-1000μm，和/或
(ii)相当于多孔陶瓷纤维直径与通道直径的之比的包封比率(envelope ratio)Re为2.5-15，优选4-10，和/或
(iii)相当于通道横截面积总和与多孔陶瓷纤维横截面积之比的填充比率(fill ratio)Ro为0.03-0.45，优选为0.04-0.35，有利的是0.15-0.35，和/或
(iv)相当于在纤维径向上测得的平均壁厚与所通过的通道直径之比的支承比率(sustain ratio)Rs为0.3-2.5，优选为0.5-1.5，其中所述平均壁厚相当于通过所述纤维径向上最多通道的平均壁厚，和/或
(v)相当于通过纤维径向上最多通道的通道壁厚之间的比率的厚度比率Rp为1/3-3，优选为1/2-2，有利的厚度比率为约1，按照另一实施方案，这一比率为2-3。
纤维直径可以高到例如为25mm，优选达15mm；通常这一直径在2-10mm之间，优选为3-7mm。
本发明的纤维具有比传统(微)纤维几何结构更高的抗碾性(crushresistance)。因此，对于相同的过滤表面和/或相同的过滤流量，获得的断裂强度如下：单通道纤维为0.1-1N，四通道纤维为25-35N，七通道纤维为60-100N。
以下参照附图1-9更详细地解释几何结构和参数，这些附图图示了特定的实施方案。尺寸之间的比率相当于真实情况；其尺度是这样选择的，使得图7所示的纤维，其直径为4.5mm。参照图6和7，平均厚度如图所示。首先，考虑通过最多通道的纤维半径；然后，确定长度“a”和“b”，如图所示，这些长度相应于纤维径向上的通道壁的厚度，取平均值(a+b)/2，再除半径所通过的通道直径。这样得到了支承比率Rs。厚度比率Rp的值等于a/b，在所有附图中，比率Rp为1。这一厚度比率表明了通道在径向上的位置(从纤维中心或较长或较短延伸的距离)。对于附图所示的每一实施方案，常规尺寸列于下表(在“通道数”栏中，n+m中n是周边通道数，m是中心通道数，通道和纤维直径以及平均厚度都以mm表示，通道和纤维的横截面积以mm2表示)。
    图   通道数    纤维直径   通道直径     Re    通道横截面积    纤维横截面积     Ro    平均厚度       Rs
    1     3     1.2-8     0.3-1     4-8  0.21-2.4     1.1-50.2    0.04-0.19    0.15-1.5    0.5-1.5
    2     4     1.2-8     0.3-1     4-8  0.28-3.1     1.1-50.2    0.06-0.25    0.15-1.5    0.5-1.5
    3     4+1     1.5-9     0.3-1     5-9  0.35-3.9     1.8-63.6    0.06-0.20    0.15-1.5    0.5-1.5
    4     5     1.2-8     0.3-1     4-8  0.35-3.9     1.1-50.2    0.07-0.31    0.15-1.5    0.5-1.5
    5     5+1     1.5-9     0.3-1     5-9  0.42-4.7     1.8-63.6    0.07-0.24    0.15-1.5    0.5-1.5
    6     6     1.2-8     0.3-1     4-8  0.42-4.7     1.1-50.2    0.09-0.38    0.15-1.5    0.5-1.5
    7     6+1     1.5-9     0.3-1     5-9  0.49-5.5     1.8-63.6    0.09-0.28    0.15-1.5    0.5-1.5
    8     5+1     1.5-9     0.3-1     5-9  0.42-4.7     1.8-63.6    0.07-0.24    0.15-1.5    0.5-1.5
    9     6     1.5-9     0.3-1     4-8  0.49-5.5     1.1-50.2    0.11-0.45    0.15-1.5    0.5-1.5
本发明纤维的平均孔径通常小于4μm，一般为50nm-2μm，优选为0.2-1.2μm。
本发明纤维的平均孔隙率为10-70％，优选为35-60％。
本发明纤维的长度可达数米；纤维长度通常为0.5-2m。
本发明纤维的弯度(camber)或失真(由于烧结引起的变形)通常较小，例如小于0.3％，优选小于0.15％，更有利的是小于0.05％。这一值小有利于将纤维安装到模件中。
优选地，陶瓷是金属氧化物。
本发明的纤维可以用于各种应用，可以其原始状态(″as is″state)使用，也可以改性后使用。
按照一个实施方案，纤维的孔至少一部分由沸石占据，优选由硅质岩型(silicalite type)的沸石占据。具有沸石的这种纤维特别适合于气体的分离。沸石可以任何常规方法就地形成，通过用前体溶液浸渍再烧结。
按照本发明的另一实施方案，纤维的孔至少一部分由催化剂占据，催化剂是用常规方式固定在纤维的孔中。
按照本发明的另一实施方案，纤维的孔至少一部分被细菌占据，优选是被固定化的。细菌通过常规方法在固定在纤维的孔中。
具有催化剂或细菌的这种纤维特别适合用于化学或生物反应。例如，在使用细菌的情况下，可以处理包括营养成份的溶液，这些溶液通过纤维，反应产物在渗透侧回收。这一实施方案可以与细菌约束(confinement)、生物反应和产品纯化结合在一起。
本发明还提供了一种包括本发明纤维的过滤和/或反应模件。在这一实施方案中，模件包括一部分用于注入反应气体的纤维。
按照后一实施方案的纤维组件(有或没有固定细菌)是有利的，特别是在有氧反应的情况下是这样的。事实上，在某些情况下，例如，在水处理的情形中，反应是需要氧气的，液体介质需要持久地充气。本发明的纤维可以这样的方式安装地模件内：它们中一些选择分布用于注入空气或氧气，这样就获得了基本均匀的充气介质，特别适合于生物反应，特别是需氧型反应。可以消除形成浆液的步骤；此外，按照本发明，在反应结束时获得的产物可以直接使用，例如用于农业上。
在某些情况下，本发明的模件可以称为膜式生物反应器(membranebio-reactor，MBR)。这种模件可以几种方式操作。例如，反应介质包括细菌介质；在这里，纤维通过提取进行操作(纯化后的介质通过纤维内腔提取)。这种模件可以与固定细菌一起操作，所需要的介质可以常规方式在渗透侧获得。
本发明的纤维还可以用来形成分散体，如气/液、液/液(乳化液)等。
本发明还涉及一种生产这种纤维的方法。其特征在于该方法包括如下顺序的三个个主要步骤：
(i)制备含有无机部分或填料、粘合剂和溶剂的无机糊状物，选择性地含有抗絮凝剂和/或挤出剂：
(ii)将糊状物挤出成形；
(iii)通过烧结使成形物固结(consolidating)。
所述糊状物的无机部分包括无机化合物的颗粒，在烧结后可以形成多孔基质(在其体积内是均匀的)。该无机—优选金属—化合物可是非氧化物，也可以是金属氧化物。当使用非氧化物衍生物时，可以选择硅和铝的衍生物，优选碳化硅、氮化硅或氮化铝。当使用的金属化合物是氧化物时，可以选择铝、硅或IVA族(钛族)金属或VA族(钒族)的氧化物，优选氧化铝、氧化锆或氧化钛。这些氧化物可以单独或以混合物的形式使用。金属化合物的平均粒径(由sedigraph测定)例如为0.15-2μm，优选为0.15-0.6μm。糊状物可以含有50-90重量％的颗粒，优选65-85％。
有机粘合剂可以赋予糊状物挤出时所需的流变学性质，以及挤出后产品具有良好粘结性所需的机械性质。所述有机粘合剂优选，但不限于水溶性聚合物。例如，聚合物具有2重量％的溶液，在20℃测定的粘度为4-10Pa/S。这一聚合物可以选自纤维素和其衍生物(HEC、CMC、HPC、HPMC等)，也可以使用聚丙烯酸、聚乙二醇、聚乙烯醇等。作为粘合剂，还可使用常规用作压缩(compression)(或挤压(pressing))粘合剂的粘合剂，与挤出粘合剂不同，术语“压缩(或挤压)粘合剂”和“挤出粘合剂”具有本领域技术人员已知的常规意义。优选的粘合剂是晶体，特别是微晶纤维素，它们可以是粘合剂的全部或一部分。例如，糊状物可以含有2-10重量％的有机粘合剂，优选为3-8重量％。
溶剂的作用是分散无机部分和粘合剂。当使用水溶性聚合物时，可以选择水作为溶剂；当聚合物不溶于水时，可以选择醇，如乙醇作为溶剂。溶剂的浓度可以是例如8-40重量％，优选10-27-重量％。
能溶于溶剂的抗絮凝剂可以改进金属化合物颗粒的分散。通常选择聚丙烯酸、含磷有机酸(phospho-organic acid)或烷基磺酸。抗絮凝剂的含量为0.5-1重量％的数量级。
在某些情况下，添加辅助挤出的试剂，如聚乙二醇，挤出试剂的含量为为0.5-1重量％。
本发明还涉及一种纤维的前体糊状物，所述糊状物包括分散在溶剂中的无机填料(filler)和粘合剂，该粘合剂包括压缩粘合剂。这种糊状物在上面已描述过了。
成形通常是通过挤出进行的。通过螺旋或柱塞，糊状物被强制通过一个复杂的模头以接受后者的几何形状。在模头的出口处收集膜的预制胚，在自由空气中干燥，以除去水和溶剂，然后在1,300-1,700℃的温度下烧结，例如，2小时。当糊状物是以金属氧化物为基础的时，烧结在正常或中性气氛(如氩气)中进行，当金属化合物是非氧化物时，在中性气氛(如氩气或氦气)中进行。
挤出设备是常用设备，特别地，具有一个安装在其中心的模头，一个支承形成通道的栓的帽(crown)。在挤出设备出口处得到的纤维预制胚可以在旋转炉膛内干燥和/或烧结，例如使用Ceraver的法国专利2,229,313中公开的技术。
下面的实施例说明了本发明，但并不限于些。(在这些实施例中，厚度比率Rp等于1)。实施例1
通过混合平均粒度为0.6μm的氧化铝、作为有机粘合剂的微晶纤维素和作为溶剂相的水制备陶瓷糊状物。糊状物的浓度(重量百分比)如下：
氧化铝                      77
微晶纤维素                  5
水                          18
通过柱塞挤压挤出糊状物。在50℃下旋转干燥后，在1,450℃和大气中烧结2小时，获得了在其体积内结构均匀的多孔纤维，其孔径为0.3μm，孔隙率为23％。纤维和通道具有圆形横截面。通道布置在边数为6的多边形的顶点，在纤维的中心有一通道。通道直径为500μm，纤维直径为4.5mm。则包封比率为9。沿通过纤维两个通道中心的径向测定通道间的平均壁厚。平均壁厚为0.75mm。支承比率为1.5。纤维的横截面积为15.90mm2。通道总横截面积为1.37mm2，填充比率为0.086。
在1米的长度上测定纤维的弯度。其值为0.5mm。通过四点弯曲(four-point bending)测定其机械强度，每两个支承点之间的距离为50mm。该纤维获得的值为100N。
用氧化硅和四丙基铵的氢氧化物水溶液浸渍纤维的孔隙，溶液的pH值为12。浸渍过的纤维放置到反应釜中，温度升高到200℃，时间超过72小时。在合成后，获得了硅质岩型沸石，沸石在多孔纤维的孔隙内结晶。这种结构具有气体分离性质。因此，当在环境温度下的向纤维供应摩尔组成为1∶1的氢气和甲烷混合物时，获得了富含甲烷的渗透物，其摩尔组成为7摩尔氢气和93摩尔甲烷，选择性相当于13。实施例2
通过混合平均粒度为0.15μm的氧化锆、作为有机粘合剂的羟丙基纤维素和作为溶剂相的水制备陶瓷糊状物。糊状物的浓度(重量百分比)如下：
氧化锆                     50
羟丙基纤维素               10
水                         40
通过柱塞挤压挤出糊状物。在30℃下干燥后，在1,500℃和大气中烧结2小时，获得了在其体积内结构均匀的多孔纤维，其孔径为0.1μm，孔隙率为18％。纤维和通道具有圆形横截面。通道布置在边数为4的多边形的顶点，在纤维的中心有一通道。通道直径为400μm，纤维直径为2.16mm。则包封比率为5.4。沿通过纤维两个通道中心的径向测定通道间的平均壁厚。平均壁厚为0.24mm。支承比率为0.6。纤维的横截面积为3.66mm2。通道总横截面积为0.67mm2，填充比率为0.171。
在1米的长度上测定纤维的弯度。其值为0.8mm。通过四点弯曲测定其机械强度，每两个支承点之间的距离为50mm。该纤维所获得的值为60N。实施例3
通过混合粒度为2μm的氧化钛粉末、作为有机粘合剂的微晶纤维素和作为溶剂相的水制备陶瓷糊状物。向这一混合物中加入含磷有机酸如WITCO PS 65作为抗絮凝剂，糊状物的浓度(重量百分比)如下：
氧化钛                      70
微晶纤维素                  3
水                          26.5
WITCO PS 65                 0.5
通过螺旋挤出机挤出糊状物。在环境大气中干燥后，在1,300℃和氩气氛中烧结3小时，获得了在其体积内结构均匀的多孔纤维，其孔径为1.3μm，孔隙率为30％。纤维和通道具有圆形横截面。通道布置在边数为5的多边形的顶点，在纤维的中心有一通道。通道直径为300μm，纤维直径为2.1mm。则包封比率为7。沿通过纤维两个通道中心的径向测定通道间的平均壁厚。平均壁厚为0.3mm。支承比率为1.0。纤维的横截面积为3.46mm2，通道总横截面积为0.42mm2。则填充比率为0.122。
在2米的长度上测定纤维的弯度。其值为0.6mm。通过四点弯曲测定其机械强度，每两个支承点之间的距离为50mm。对该纤维所获得的值为83N。
将细菌固定在纤维的孔隙中。从内通道向细菌供应要转变的营养液。在渗透侧回收反应产物。实施例4
通过混合平均粒度为0.4μm的氧化硅、作为有机粘合剂的聚乙烯醇和作为溶剂相的水制备陶瓷糊状物。糊状物中还包括作为增塑剂的PEG 4,000。糊状物的浓度(重量百分比)如下：
氧化硅                      65
聚乙烯醇                    9
水                          25
PEG 4,000                   1
通过柱塞挤压挤出糊状物。在30℃下在恒定转速的炉膛内干燥后，在1,430℃和大气中烧结5小时，获得了在其体积内结构均匀的多孔纤维，其孔径为0.3μm，孔隙率为20％。纤维和通道具有圆形横截面。通道布置在边数为5的多边形的顶点，在纤维的中心没有通道。通道直径为700μm，纤维直径为2.8mm。则包封比率为4。沿通过纤维通道中心的径向测定通道间的平均壁厚。平均壁厚为0.35mm。支承比率为0.5。纤维的横截面积为6.16mm2，通道总横截面积为1.92mm2。则填充比率为0.313。
在1米的长度上测定纤维的弯度。其值为0.2mm。通过四点弯曲测定其机械强度，每两个支承点之间的距离为50mm。该纤维所获得的值为65N。实施例5
通过混合平均粒度为1.7μm的氧化钒、作为有机粘合剂的聚丙烯酸和作为溶剂相的水制备陶瓷糊状物。糊状物的浓度(重量百分比)如下：
氧化钒                 83
聚丙烯酸               5
水                     12
通过柱塞挤压挤出糊状物。在50℃下干燥后，在1,600℃和大气中烧结2小时，获得了在其体积内结构均匀的多孔纤维，其孔径为1.1μm，孔隙率为26％。纤维和通道具有圆形横截面。通道布置在边数为6的多边形的顶点，在纤维的中心没有通道。通道直径为300μm，纤维直径为1.8mm。则包封比率为6。沿通过纤维通道中心的径向测定通道间的平均壁厚。平均壁厚为0.3mm。支承比率为1。纤维的横截面积为2.54mm2，通道总横截面积为0.42mm2。则填充比率为0.167。
在1米的长度上测定纤维的弯度。其值为0.9mm。通过四点弯曲测定其机械强度，每两个支承点之间的距离为50mm。该纤维所获得的值为72N。实施例6
通过混合平均粒度为1μm的碳化硅粉末、作为有机粘合剂的乙基纤维素和作为溶剂相的乙醇制备陶瓷糊状物。糊状物的浓度(重量百分比)如下：
碳化硅                     90
乙基纤维素                 2
乙醇                       8
通过螺旋挤出机挤出糊状物。在50℃下干燥后，在1,700℃和氩气氛中烧结3小时，获得了在其体积内结构均匀的多孔纤维，其孔径为0.7μm，孔隙率为25％。纤维和通道具有圆形横截面。通道布置在边数为4的多边形的顶点，在纤维的中心没有通道。通道直径为800μm，纤维直径为4.16mm。则包封比率为5.2。沿通过纤维通道中心的径向测定通道间的平均壁厚。平均壁厚为0.64mm。支承比率为0.8。纤维的横截面积为13.59mm2，通道总横截面积为2.01mm2。则填充比率为0.148。
在1米的长度上测定纤维的弯度。其值为0.4mm。通过四点弯曲测定其机械强度，每两个支承点之间的距离为50mm。该纤维所获得的值为35N。
用这种纤维构成膜式生物反应器。这是通过提供一个横截面为矩形的筒(cartridge)实现的，因而获得了五排200根纤维，将纤维端部在环氧树脂中固定。这一筒的一端完全密封。另一端用装置固定，使之可以：首先是回收在通道中产生的液体，其次是向通道中注入空气。回收液体的纤维与注入气体的纤维的比例为20∶1。该筒放置在含有要纯化的流出物和细菌的容器中，容器连续进料。回收液体的纤维连续提取流体，其速度等于缸的进料速度。气体注入纤维在容器中产生了一团空气泡，使之可以：首先是清洗回收液体的纤维，其次是给细菌丛提供最优的条件。实施例7
通过混合平均粒度为0.6μm的氮化铝粉末、作为有机粘合剂的乙基纤维素和作为溶剂相的乙醇制备陶瓷糊状物。糊状物的浓度(重量百分比)如下：
氮化铝                   85
乙基纤维素               5
乙醇                     10
通过柱塞挤压挤出糊状物。在50℃下干燥后，在1,300℃和大气中烧结2小时，获得了在其体积内结构均匀的多孔纤维，其孔径为0.5μm，孔隙率为22％。纤维和通道具有圆形横截面。通道布置在边数为4的多边形的顶点，在纤维的中心有一通道。通道直径为700μm，纤维直径为3.5mm。则包封比率为5。沿通过纤维通道中心的径向测定通道间的平均壁厚。平均壁厚为0.35mm。支承比率为0.5。纤维的横截面积为9.62mm2，通道总横截面积为1.92mm2。则填充比率为0.2。
在1米的长度上测定纤维的弯度。其值为0.2mm。通过四点弯曲测定其机械强度，每两个支承点之间的距离为50mm。对该纤维获得的值为57.5N。实施例8
通过混合平均粒度为0.8μm的氮化硅粉末、作为有机粘合剂的羧甲基纤维素和作为溶剂相的水制备陶瓷糊状物。糊状物的浓度(重量百分比)如下：
氮化硅                         65
羧甲基纤维素                   6
水                             32
通过柱塞挤压挤出糊状物。在30℃下干燥后，在1,500℃和大气中烧结4小时，获得了在其体积内结构均匀的多孔纤维，其孔径为0.4μm，孔隙率为20％。纤维和通道具有圆形横截面。通道布置在边数为3的多边形的顶点，在纤维的中心没有通道。通道直径为1000μm，纤维直径为8mm。则包封比率为8。沿通过纤维通道中心的径向测定通道间的平均壁厚。平均壁厚为1.5mm。支承比率为1.5。纤维的横截面积为50.27mm2，通道总横截面积为2.36mm2。则填充比率为0.047。
在1米的长度上测定纤维的弯度。其值为1mm。通过四点弯曲测定其机械强度，每两个支承点之间的距离为50mm。对该纤维所获得的值为25N。实施例9
使用与实施例1描述的相同糊状物。在相同的条件下进行干燥和烧结。获得了在其体积内结构均匀的多孔纤维，其孔径为0.3μm，孔隙率为23％。纤维具有多瓣形横截面，通道具有圆形横截面。通道布置在边数为5的多边形的顶点，在纤维的中心有一通道。通道直径为700μm，纤维直径为3.2mm。则包封比率为4.6。沿通过纤维通道中心的径向测定通道间的平均壁厚。平均壁厚为0.35mm。支承比率为0.5。纤维的横截面积为7.82mm2，通道总横截面积为2.31mm2。则填充比率为0.295。
在1米的长度上测定纤维的弯度。其值为0.3mm。通过四点弯曲测定其机械强度，每两个支承点之间的距离为50mm。对该纤维所获得的值为95N。实施例10
使用与实施例3描述的相同糊状物。在相同的条件下进行干燥和烧结。获得了在其体积内结构均匀的多孔纤维，其孔径为1.3μm，孔隙率为30％。纤维具有圆形横截面，通道具有桔瓣四边形的横截面。通道布置在边数为6的多边形的顶点，在纤维的中心没有通道。通道直径为800μm，纤维直径为3.6mm。则包封比率为4.5。沿通过纤维通道中心的径向测定通道间的平均壁厚。平均壁厚为0.4mm。支承比率为0.5。纤维的横截面积为9.62mm2，通道总横截面积为3.46mm2。则填充比率为0.36。
在1米的长度上测定纤维的弯度。其值为0.3mm。通过四点弯曲测定其机械强度，每两个支承点之间的距离为50mm。对该纤维所获得的值为73N。
本发明并不限于上面描述的实施方案，本领域的技术人员可以对其作出各种变动。

Claims (36)

1.一种多通道多孔陶瓷纤维。
2.如权利要求1的纤维，其中，通道分布在正多边形的顶点，边数为3-6，当边数大于3时，可以有一个辅助通道占据所述多边形的中心。
3.如权利要求2的纤维，其边数为5或6。
4.如权利要求1-3中任何一项的纤维，其中，通道直径为150-2000μm 。
5.如权利要求4的纤维，其中，通道直径为300-1,000μm。
6.如权利要求1-5中任何一项的纤维，其中，相当于多孔陶瓷纤维直径与通道直径之比的包封比率Re为2.5-15。
7.如权利要求6的纤维，其中，包封比率Re为4-10。
8.如权利要求1-7中任何一项的纤维，其中，相当于通道横截面积总和与多孔陶瓷纤维横截面积之比的填充比率Ro为0.03-0.45。
9.如权利要求8的纤维，其中，填充比率Ro为0.04-0.35。
10.如权利要求8或9的纤维，其中，填充比率Ro为0.15-0.35。
11.如权利要求1-10中任何一项的纤维，其中，相当于在纤维径向上测得的平均壁厚与所通过的通道直径之比的支承比率Rs为0.3-2.5，其中所述平均壁厚相当于通过所述纤维径向上最多通道的平均壁厚。
12.如权利要求11的纤维，其中支承比率Rs为0.5-1.5。
13.如权利要求1-10中任何一项的纤维，其中，相当于通过纤维径向上最多通道的通道壁厚之间的比率的厚度比率Rp为1/3-3。
14.如权利要求13的纤维，其中，厚度比率Rp为1/2-2。
15.如权利要求13或14的纤维，其中，厚度比率Rp为约1。
16.如权利要求1-15中任何一项的纤维，其直径为2-10mm。
17.如权利要求16的纤维，其直径为3-7mm。
18.如权利要求1-17中任何一项的纤维，其平均孔径为50nm-2μm 。
19.如权利要求18的纤维，其平均孔径为0.2-1.2μm。
20.如权利要求1-19中任何一项的纤维，其平均孔隙率为10-70％。
21.如权利要求20的纤维，其平均孔隙率为35-60％。
22.如权利要求1-21中任何一项的纤维，其失真小于0.3％。
23.如权利要求22的纤维，其失真小于0.15％。
24.如权利要求22或23的纤维，其失真小于0.05％。
25.如权利要求1-24中任何一项的纤维，所述纤维和/或所述通道具有圆形横截面。
26.如权利要求1-25中任何一项的纤维，其中所有通道是基本相同的。
27.如权利要求1-26中任何一项的纤维，所述陶瓷是金属氧化物。
28.如权利要求1-27中任何一项的纤维，其中，孔至少部分被沸石占据。
29.如权利要求28的纤维，其中所述沸石是硅质岩型的。
30.如权利要求1-27中任何一项的纤维，其中，孔至少部分被催化剂占据。
31.如权利要求1-27中任何一项的纤维，其中，孔至少部分被细菌占据。
32.如权利要求31的纤维，其中所述的细菌是被固定化的。
33.一种包括如权利要求1-32中任何一项的纤维的过滤和/或反应模件。
34.如权利要求33的过滤和/或反应模件，其中所述纤维的一部分用于注入反应气体。
35.制备如权利要求1-27中任何一项的纤维的方法，包括以下三个主要步骤：(i)制备含有无机部分或填料、粘合剂和溶剂的无机糊状物，任选含有抗絮凝剂和/或挤出剂；(ii)将糊状物挤出成形；(iii)通过烧结使成型物固结。
36.如权利要求1-27中任何一项的纤维的前体糊状物，所述糊状物包括分散在溶剂中的无机填料和粘合剂，所述粘合剂包括压缩粘合剂。
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