CN202526961U

CN202526961U - 过滤用核孔膜、微孔过滤器、膜-生物反应器和食品保鲜膜

Info

Publication number: CN202526961U
Application number: CN201220024822XU
Authority: CN
Inventors: 王玉兰; 徐世平; 陈靖; 王建晨
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2012-01-18
Filing date: 2012-01-18
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2022-01-18

Abstract

本实用新型提供一种过滤用核孔膜，其包括：基材膜；基材膜上设有核孔；核孔的形状为单锥形。本实用新型还提供一种包括上述核孔膜的微孔过滤器、膜-生物反应器和食品保鲜膜。使用上述核孔膜进行过滤时，将待处理液体从锥形孔的小孔径所在面流入，从锥形孔大孔径所在面流出，物料中的固体颗粒在微孔的过滤作用下被拦截。并且，由于微孔的单锥形结构，小孔径端为流入端，大孔径端为流出端，过滤流阻小，不易造成死端过滤，同时也减小了小颗粒造成的微孔阻塞效应。因此，该核孔膜拦截率高，不易堵塞；过滤速度大且过滤速度不易衰减，具有较高的截留效率。

Description

过滤用核孔膜、微孔过滤器、膜-生物反应器和食品保鲜膜

技术领域

本实用新型涉及过滤领域，特别涉及一种微孔过滤膜、过滤器、膜-生物反应器和食品保鲜膜。

背景技术

未处理的废水中通常含有较多的固体微粒，这些固体微粒杂质不利于工业生产的顺利进行，对人体健康也会构成伤害。在微电子工业中，现有的组件的导线宽度和间距通常在微米数量级。在组件制作过程中，如有原料中存在微米级大小的灰尘颗粒就会导致导线线路短路、断路、或者电路参数改变，影响产品的成品率。

目前，对于水处理工艺和微电子工业中的除杂主要是采用微孔过滤技术，具体为：将待处理物料通过含有微孔过滤膜的过滤器中，在微孔过滤膜的微孔阻挡作用下，大于微孔直径的固体颗粒被截留，由此实现除杂。

现有技术还有将膜分离技术和生物处理技术相结合制得新型废水处理系统-膜-生物反应器，其主要利用沉浸于好氧生物池内以膜分离设备截留槽内的活性污泥与大分子有机物。膜生物反应器系统内活性污泥(MLSS)浓度可提升至8000～10000mg/L，膜生物反应器因其较高的截留作用，可保留新陈代谢周期较长的微生物，可实现对污水深度净化。

无论是过滤器还是膜-生物反应器，微孔过滤膜均为关键组件。核孔膜由于具有良好的选择性透过能力和较高的生物惰性，近年来越来越受到人们的关注，其在过滤领域的应用也愈加广泛。核孔膜又名径迹-蚀刻膜，此种膜是利用重粒子辐照和径迹蚀刻技术制备而成的。核孔膜上设有若干微孔，其形成微孔的原理如下：使用重离子照射高分子薄膜，如果重离子的射程大于膜厚，则在它所经过的路径上，由于带电粒子的电离、激发或与靶核的碰撞，使原有材料的分子结构破坏，长链断裂并生成自由基等，进而形成了一个称之为“潜径迹”的狭窄的辐射损伤区。损伤区材料的化学性质活泼，当用化学溶剂蚀刻时，由于损伤区的蚀刻速度大于未损伤区的蚀刻速度，因此，在蚀刻一定时间后，在损伤部分形成孔洞，即微孔。微孔膜的孔密度可由重离子束流强度及照射时间决定。微孔孔径大小可由化学蚀刻条件决定，通过控制辐照及蚀刻参数，可制备出不同规格的核孔膜。

本发明人发现，现有的核孔膜为了增加孔隙率，通常会使得相邻径迹蚀刻孔会相互重叠而融合形成如图1所示的微孔201，该孔的两端面孔径大，中间孔径小，类似双锥形。而此种微孔孔隙率的提高虽使得过滤速度有所提高，但是却造成了微粒易堵塞于双锥形孔的中间突出部位，因此液体过滤速度下降很快，过滤膜的选择性能较差，截留效率较低。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题在于提供一种截留效率高的过滤用核孔膜、过滤器和膜-生物反应器。

有鉴于此，本实用新型提供一种过滤用核孔膜，其特征在于，包括：

基材膜；

所述基材膜上设有核孔；

所述核孔的形状为单锥形。

优选的，所述基材膜上还设有透明指示部，所述透明指示部为辐射损伤区和覆于所述辐射损伤区一面的防刻蚀部，或非辐射区；所述透明指示部的形状为不对称的图形或字母。

优选的，所述核孔的大孔孔径为20nm～50μm；

优选的，所述核孔的小孔孔径为10nm～40μm。

优选的，所述核孔的密度为2.0×10³/cm²～3.2×10¹⁰/cm²。

优选的，所述基材膜的厚度为8μm～100μm。

本实用新型还提供一种微孔过滤器，包括上述核孔膜。

本实用新型还提供一种膜-生物反应器，包括上述核孔膜。

本实用新型还提供一种食品保鲜膜，包括上述核孔膜。

本实用新型提供一种过滤用核孔膜，其在基材膜上设有单锥形的核孔。使用上述核孔膜进行过滤时，将待处理液体从锥形孔的小孔径所在面流入，从锥形孔大孔径所在面流出，物料中的固体颗粒在微孔的过滤作用下被拦截。并且，由于微孔的单锥形结构，小孔径端为流入端，大孔径端为流出端，过滤流阻小，不易造成死端过滤，同时也减小了小颗粒造成的微孔阻塞效应。因此，该核孔膜拦截率高，不易堵塞；过滤速度大且过滤速度不易衰减，具有较高的截留效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有微孔膜中微孔示意图；

图2为本实用新型实施例1提供的过滤用核孔膜的俯视图；

图3为本实用新型实施例1提供的过滤用核孔膜设有核孔部位的局部剖面图。

具体实施方式

为了进一步理解本实用新型，下面结合实施例对本实用新型优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本实用新型的特征和优点，而不是对本实用新型权利要求的限制。

本实用新型实施例1公开了一种过滤用核孔膜，如图2所示为该核孔膜的俯视图，图3为该核孔膜设有核孔部位的局部剖面图，该核孔膜包括：

基材膜1；

所述基材膜1上设有核孔2和透明指示部3；

所述核孔2的形状为单锥形；

所述透明指示部为辐射损伤区和覆于所述辐射损伤区一面的防刻蚀部，或非辐射区；

所述透明指示部的形状为不对称的图形或字母。

本实用新型所述单锥形是指一端孔径大，另一端孔径小，大孔径端的半径向小孔径端逐渐减小的单个锥形，其主要是相对于现有的双锥形孔而言。

使用上述核孔膜进行过滤时，将待处理液体从锥形孔的小孔径所在面(以下简称正面)流入，从锥形孔大孔径所在面(以下简称反面)流出，物料中的固体颗粒在微孔的过滤作用下被拦截。并且，由于微孔的单锥形结构，小孔径端为流入端，大孔径端为流出端，过滤流阻小，不易造成死端过滤，同时也减小了小颗粒造成的微孔阻塞效应。因此，该核孔膜拦截率高，不易堵塞；过滤速度大且过滤速度不易衰减，具有较高的截留效率。

由于该微孔膜只有使物料从微孔的小孔径端流入，从大孔径端流出才能保证其具有上述优点。为了方便技术人员使用该核孔膜时确定其放置防线，本实施例提供的核孔膜上还设有透明指示部3。该透明指示部3为辐射损伤区和覆于所述辐射损伤区一面的防刻蚀部，或非辐射区，且透明指示部的形状为不对称的图形或字母。基材膜上的微孔在光线散射的作用下为白色，而由于上述指示部位未形成通孔，仍能保持基材原有的透明度，因此技术人员能很容易的使用肉眼便区分出微孔部位和指示部位。

此外，由于指示部位为不对称的图形，因此技术人员在使用核孔膜前将核孔膜一面的透明部的形状与预设的正面指示部形状进行比对，若其与预设的正面指示部形状吻合，则证明其为正面。由此，本领域技术人员可以根据透明指示部的形状来判断核孔膜的正面和反面。

以本实施例提供的透明指示部的形状而言，预设的核孔膜正面的形状为其为字母组合使用前，若核孔膜一面的透明指示部的形状为

则说明其为正面，应使待处理液体从此面流入；若核孔膜一面的透明指示部的形状为

则说明其为反面，应使待处理液体从此面流出。上述透明指示部不属于外加组件，直接在基材上形成，因此不会引入其他杂质且不影响过滤速度。

上述基材膜可以采用聚对苯二甲酸乙二醇酯膜或聚碳酸酯膜，基材膜的厚度优选为8μm～100μm，更优选为8μm～20μm。为了优化过滤性能，核孔的大孔孔径优选为20nm～50μm，更优选为5μm～20μm。核孔的小孔孔径优选为10nm～40μm，更优选为1μm～10μm。

对于透明指示部为辐射损伤区和覆于辐射损伤区的一面的防刻蚀部的核孔膜，其可按照如下方法制备：

首先采用重离子照射基材膜制备潜径迹膜，然后在潜径迹膜指示部一面涂覆粘合剂得到防刻蚀部，制得中间核孔膜；将膜的另一面保护后置于蚀刻液中进行蚀刻，粘合部部分由于有粘合剂的保护未能形成通透的微孔，只有蚀刻部在蚀刻液的作用下形成通透的成单锥形的微孔，由此制得核孔膜。

本实用新型优选采用此种核孔膜，引起在制作过程中易于进行批量生产，有利于将此产品成本。

对于透明指示部为非辐射区的核孔膜，其可按照如下方法制备：

首先对基材的指示部进行防辐射遮挡，采用重离子照射基材膜制备潜径迹膜；然后将潜径迹膜一面保护后置于蚀刻液中进行蚀刻，非辐照区未能形成通透的微孔，只有蚀刻部在蚀刻液的作用下形成通透的成单锥形的微孔，由此制得核孔膜。

使用核孔小孔径为2.0μm，大孔径为7.6μm的上述核孔膜进行过滤测试，测试结果如下：

其对0.9％NaCl生理盐水的过滤速度能达到1600ml/10min；

过滤含5μm标准颗粒的溶液时，对5μm粒子的去除率高达98％，没有造成死端过滤现象，也未出现因小颗粒吸附造成的微孔阻塞效应。

由上述内容可知，本实用新型提供的核孔膜具有截留效率高，且过滤速度大的特点，有效改善了核孔膜过滤易堵塞，过滤速度衰减快的缺陷。

相应的，本实用新型实施例2还提供一种微孔过滤器，其包括上述核孔膜。本实施例提供的微孔过滤器可以采用现有的结构，区别在于：微孔过滤膜采用上述的核孔膜，由此提高过滤器的过滤速度和杂质去除率。

此外，本实用新型实施例3还提供一种膜-生物反应器，其包括上述核孔膜。本实施例提供的膜-生物反应器器可以采用现有的结构，区别在于：膜分离单元采用上述的核孔膜，由此提高分离单元的分离速度和杂质去除率，提高水资源再利用率。

本实用新型实施例3还提供一种食品保鲜膜，其包括上述核孔膜，该核孔膜对细菌具有较高的过滤效果，有效防止外界微生物侵染，延长产品的保质期限。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种过滤用核孔膜，其特征在于，包括：

基材膜；

所述基材膜上设有核孔；

所述核孔的形状为单锥形。

2.根据权利要求1所述的过滤用核孔膜，其特征在于，所述基材膜上还设有透明指示部，所述透明指示部为辐射损伤区和覆于所述辐射损伤区一面的防刻蚀部，或非辐射区；所述透明指示部的形状为不对称的图形或字母。

3.根据权利要求1所述的核孔膜，其特征在于，所述核孔的大孔孔径为20nm～50μm。

4.根据权利要求3所述的核孔膜，其特征在于，所述核孔的小孔孔径为10nm～40μm。

5.根据权利要求1所述的核孔膜，其特征在于，所述核孔的密度为2.0×10³/cm²～3.2×10¹⁰/cm²。

6.根据权利要求1所述的核孔膜，其特征在于，所述基材膜的厚度为8μm～100μm。

7.一种微孔过滤器，其特征在于，包括权利要求1所述的核孔膜。

8.一种膜-生物反应器，其特征在于，包括权利要求1所述的核孔膜。

9.一种食品保鲜膜，其特征在于，包括权利要求1所述的核孔膜。