CN1373683A - 抗腐蚀性过滤元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有改善的抗腐蚀、耐热性能及结构特性的过滤元件,用于过滤含固体物的材料,以及在过滤元件的至少一个外表面区域获得滤饼。根据本发明,至少在与形成滤饼的外表面区域(22)分离的过滤元件外表面区域的一部分(24,26,28,38)上设置至少一个抗腐蚀的并且耐热的以聚合物为基的材料。

Description

抗腐蚀性过滤元件
本发明涉及具有改进的抗腐蚀性能及结构特性的过滤元件，用于过滤含有固体物的材料，以便使固体材料的滤饼达到至少一个表面上。
对于熟悉本领域的技术人员来说，带有薄膜涂层的过滤体是众所周知的。例如，美国专利U.S.Patent 5,560,874公开了一种部分涂敷的可渗透的陶瓷基板；在该发明的方法中，采用两种涂层并沉积在基板上。过滤体通常也用在过滤板组件中，用于毛细干燥器，如U.S.Patent 4,981,589中所描述的那样。
用于干燥组件中的过滤板常常必须承受严酷的腐蚀性环境。从而，例如，它们可能暴露在处于高温下的浓酸中，例如稳定超过90℃的浓硫酸及浓硝酸。在湿法冶金过程常常会遇到这种酸的暴露。过滤板还常常接受湿法冶金过程或造纸领域中所遇到的热腐蚀剂。进而，过滤板常常用于过滤包含有研磨材料的废液流。
所用的过滤板有足够的抗磨损性能。一孔隙率足以允许滤液通过的材料常常对被过滤的液体没有足够的耐化学性能。解决这一问题的方案之一在美国专利U.S.Patent 5,415,775中有所描述，在该专利中公开了“…支承件或薄膜的端部利用热塑性或热熔性聚合物的薄膜进行密封…所述聚合物可用任何适当的公知技术进行沉积，例如利用聚合物悬浮液进行涂敷，利用静电工艺，或利用聚合物粉末的流态化床进行直接沉积再接着进行热处理。”
美国专利U.S.Patent 5,415,775着眼于一种多孔整体陶瓷支撑件，该专利的技术利用这种多孔整体陶瓷支撑件可以很好的工作。但是，当陶瓷支撑件不是一个整体，这种技术则完全失效。聚合物材料不能很好地粘附于它所施加的支撑件的全部表面上。
本发明的目的是清除现有技术的某些缺点，获得一种具有改进的以及耐久的抗腐蚀性的过滤元件，所述过滤元件在其某些表面上包含有可长时间粘附于其上的聚合物材料。本发明的主要新颖特性从所附权利要求书中清楚地理解。
根据本发明，过滤元件是一种用于过滤含有固体物的流动材料的过滤器，以便在该过滤元件的至少一个外表面区域上形成固体材料的滤饼。在过滤元件的外部表面区域的至少与用于形成滤饼的外表面区域分离开的一部分上设置至少一种抗腐蚀和耐热的以聚合物为基础的材料。过滤元件本身可以用多孔陶瓷材料或者，例如用金属或金属的合金材料制造。过滤元件本身也可以用含碳的材料制造。本发明的过滤元件例如可优选地用于如带微孔抽吸表面的抽吸干燥器，其中，抽吸表面的微孔的半径在0.5～2微米的范围内。微孔抽吸表面是用于形成滤饼的表面。
本发明的过滤元件是一个整体元件，或者该过滤元件包括至少相互连接在一起的两部分。当对于本发明的过滤元件采用一个整体元件时，过滤元件有益地用抗腐蚀和耐热的以聚合物为基础的材料覆盖在除形成滤饼的外表面部分之外的外表面区域上。这样，抗腐蚀和耐热材料将会覆盖与过滤元件的框架接触的外表面区域部分上，以便把框架压紧到过滤元件上。过滤元件也可以在包围着用于形成滤饼的外表面区域的过滤元件部分上设置抗腐蚀及耐热的以聚合物为基础的材料。
本发明的过滤元件也可以由用机械方式或化学方式连接到一起的至少两部分制成。在这些部分之间可以存在一个过滤介质被导入的空间以便将该过滤介质从过滤元件中除去。过滤元件的这些部分之间的交界处对于抗腐蚀性及耐热性是很敏感的，因此，带有交界的过滤元件的表面设置具有良好的抗腐蚀性及耐热性的以聚合物为基础的材料。以聚合物为基础的材料也可以用来把过滤元件部分的表面压紧以及把过滤元件向过滤元件的框架压紧。
本发明中所用的以聚合物为基础的材料主要包括热塑性聚合材料，含氟塑料以及/或者热熔性聚合材料。优选地，使用热塑性聚合材料。在热塑性聚合物，优选的聚合物是任意接枝的卤化聚烯烃或全卤化聚烯烃。在一个实施例中，任意接枝的氟化及全氟化聚烯烃是优选的。含氟塑料是一种链烷烃聚合物，其中有些或全部氢原子被氟取代。这种含氟塑料包括四氟乙烯(TFE)，氟化乙烯丙烯(FEP)，乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)，全氟烷氧基树脂(PFA)以及乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)。
根据本发明的方法，由热塑性材料构成的结构可用传统的方法形成。例如，可将粉末状的热塑性树脂装入一个模具中并进行加热。一旦把用热塑性材料制成的结构部分插入到它们适当的位置中时，可对它们加热加压，把它们结合到渗透性的陶瓷基板上。
在本发明的一个优选实施例中，采用乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)。如熟悉本领域的人员所公知的，ETFE是一种十分流行的乙烯和四氟乙烯的1∶1的交替共聚物，它形成直链，其熔点为270℃，密度为1.70g/cm3。
在本发明的另一个优选实施例中，利用聚偏氟乙烯。这种材料是偏氟乙烯的高分子量聚合物。它是一种结晶材料，熔点为170℃，密度为1.78g/cm3。
在制造本发明的过滤元件时，可利用一个导向装置，例如夹具或类似装置，以便把热塑性材料的结构安装到过滤基片上。在优选实施例中，弹性加载的螺栓适合于保持过滤基片组件就位并向其施加压力，同时使得组件被加热。也可以使用液压或气动或电动装置保持过滤基片组件就位。很显然，处于导向装置中的整个组件可被置于一个适当的加热炉中。
下面将参照附图对本发明进行更详细的描述，其中
图1、是根据本发明的过滤元件的一个优选实施例的透视图，
图2、是图1所示的过滤元件的剖面图，
图3、是用于把热塑性衬套结合到一个陶瓷过滤元件上的装置的顶视图。
图1是一个优选过滤元件21的透视图。参见过滤元件21，可以看出，这种过滤元件包括一个涂层的陶瓷基板22，一个边缘密封垫24，一个边缘密封垫26，一个边缘密封垫28，一个边缘密封垫38，一个底部密封垫30以及一个小孔32。边缘密封垫24，26，28和38以及底部密封垫30主要由热塑性材料构成。如图2所示，过滤元件21还包括一个充满物质的空间40(plenum)，一个陶瓷基片42，一个陶瓷基片44，以及涂层46，48，50和52。
向预先成形的聚合物结构施加一个压力以便把它们压向陶瓷结构与此同时将整个组件加热到足以把热塑性塑料熔化的温度。一般说来，将至少0.5巴平方米的压力加在至少侧面24，26，28和38上，同时，优选地，将所述压力加在底表面27上。
所用温度足以熔化热塑性材料的至少一部分，通常，所需温度至少为120℃左右，优选地利用至少约150℃的温度。在一个实施例中，所使用的温度在240℃和270℃之间。
图3表示一个夹具60的顶视图，它可用来将热塑性材料的结构结合到陶瓷基片上。弹簧加载的螺栓62，64，68，70，72，74和76适合于保持陶瓷基片组件就位，而同时向其施加压力并允许将该组件加热。很显然，位于夹具内的整个组件可以放入合适的加热炉内。

Claims (12)

1、具有改进的抗腐蚀及耐热性能和结构特性的过滤元件，用于过滤含有固体物的材料以便使固体材料在过滤元件的至少一个外表面区域上获得固体材料的滤饼，其特征在于，至少在与用于形成滤饼的外表面的区域分离开的过滤元件外表面区域的一部分上设置至少一种抗腐蚀且耐热的以聚合物为基的材料。
2、如权利要求1所述的过滤元件，其特征在于，以聚合物为基的材料是框架和过滤元件之间的压缩材料。
3、如权利要求1或2所述的过滤元件，其特征在于，以聚合物为基的材料是用于过滤元件的分离部分的结合材料。
4、如权利要求1，2或3所述的过滤元件，其特征在于，以聚合物为基的材料主要由热塑性聚合物材料构成。
5、如权利要求1，2或3所述的过滤元件，其特征在于，以聚合物为基的材料主要由接枝的卤化聚烯烃构成。
6、如权利要求1，2或3所述的过滤元件，其特征在于，以聚合物为基的材料主要由接枝的全卤化聚烯烃构成。
7、如权利要求1，2或3所述的过滤元件，其特征在于，以聚合物为基的材料主要由含氟塑料材料构成。
8、如权利要求1，2或3所述的过滤元件，其特征在于，以聚合物为基的材料主要由热熔性聚合物材料构成。
9、如权利要求1，2或3所述的过滤元件，其特征在于，以聚合物为基的材料主要由含氟塑料材料构成。
10、如前面任何一项权利要求所述的过滤元件，其特征在于，过滤元件由陶瓷材料制成。
11、如权利要求1-9中任何一个所述的过滤元件，其特征在于，过滤元件是由金属材料制成。
12、如权利要求1-9中任何一个所述的过滤元件，其特征在于，过滤元件是含碳材料构成的。
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