KR20210118869A

KR20210118869A - 복합막

Info

Publication number: KR20210118869A
Application number: KR1020217026318A
Authority: KR
Inventors: 로드니 이. 헤링턴; 케빈 로드릭
Original assignee: 아쿠아 멤브레인스 인코포레이티드
Priority date: 2019-01-27
Filing date: 2020-01-27
Publication date: 2021-10-01
Also published as: CN113631243B; WO2020154734A1; JP2022518297A; US20220105472A1; CN113631243A

Abstract

본 발명의 구현예는, 나선형-권취 막 요소의 막 시트의 일부로서, 공급 스페이서, 투과성 캐리어, 또는 둘 다의 기능의 통합을 제공한다.

Description

복합막

본 발명은 유체 성분의 분리를 위해 사용되는 투과막 시스템, 구체적으로 나선형-권취 막 요소에 관한 것이다. 본 발명은 2013년 2월 28일에 출원된 미국 가출원 번호 61/771,041 및 2019년 1월 27일에 출원된 미국 가출원 번호 62/797,357에 기재된 바와 관련이 있고, 이들 각각은 본원에 참조로 포함된다.

당해 기술 분야에 공지된 나선형-권취 막 여과 요소는 막을 통해 중심 도관으로 전달되는 유체의 제거 경로를 형성하는 다공성 투과 스페이서에 밀봉되거나 그 주위에 밀봉되는 막 시트를 갖는 적층 구조를 포함하는 한편, 이 적층 구조는 중심 도관 주위에 나선형으로 랩핑되고 그 자체로부터 다공성 공급 스페이서로 이격되어 요소를 통한 유체의 축방향 유동을 허용한다. 이러한 공급 스페이서는 적층 구조 사이의 개방된 균일한 축방향 유동을 유지하기 위해 필요하지만, 이는 또한 축방향 유동 채널 내의 유동 제한 및 압력 강하의 원인이며, 또한 생물학적 성장, 스케일 형성, 및 입자 포착을 통해 막 오염에 상당히 기여하는 막과의 접촉 및 유동 제한 영역을 제공한다. 압력 지연 삼투(PRO), 정삼투(FO), 및 역삼투(RO) 응용에서, 투과 스페이서 및 공급 공간 내의 유로는 최적의 시스템 작동에 이로울 수 있다.

공급 스페이서를 막의 활성면 또는 외부에 직접 장착되거나 엠보싱되는 돌출부들 또는 아일랜드들로 대체하는 나선형-권취 요소의 설계의 개선이 Barger 등 및 Bradford 등에 의해 개시되었다. 이러한 구성은 요소를 통한 축방향 유동을 위한 간격을 유지하는 한편, 유동 채널 내의 장애물을 최소화한다는 점에서 유리할 수 있다. 이는 또한 별개의 부품인 다공성 공급 스페이서를 제거하여, 요소 제조를 단순화한다. 본원에 참조로 포함되는 "개선된 나선형-권취 요소 구성(Improved Spiral Wound Element Construction)"이라는 명칭의 특허 공개 번호 US2016-0008763-A1은 막 시트의 활성면의 이면 상에, 또는 직접 투과 스페이서의 표면 상에 적용되는 인쇄 패턴들을 교시한다.

막 시트 자체는 통상적으로 3개의 층으로 만들어진다. 제1 다공성 층은 예를 들어 폴리에스테르로 구성될 수 있고, 이는 폴리술폰의 다공성 지지층으로 이어지며, 마지막으로 고분자막층이 폴리술폰 기판 상에 증착된다. 고분자 코팅은 대개는 주조 방법에 의해 적용되었다. 3차원(3D) 인쇄 기술은 이제 고분자막 재료가 폴리술폰 기판 상에 직접 인쇄될 수 있는 수준까지 진화하였다. 폴리술폰 기판 상의 고분자 코팅의 인쇄는 Zukerberg Institute of Water Technology of Ben Gurion University의 Chris Arnush에 의해 "2-D and 3-D Printing Assisted Fabrication and Modification of UF/NF/RO Membranes for Water Treatment"라는 제목의 논문에 기재되었다. 전기분무에 의해 적용되는 폴리아미드 코팅이 또한 University of Connecticut의 Jeffery McCutcheon에 의해 기재되었다. 각각 본원에 참조로 포함되는 하기 참고문헌은 본 발명의 이해를 용이하게 할 수 있다: US 3962096; US 4476022; US 4756835; US 4834881; US 4855058; US 4902417; US 4861487; US 6632357; 및 US 출원 번호 2016-0008763-A1.

종래 나선형-권취 막 요소는 통상적으로 3개의 구성요소, 막 시트, 공급 스페이서, 및 투과 캐리어를 포함한다. 막 시트는 통상적으로 다공성 폴리에틸렌층, 예를 들어 폴리술폰층, 및 예를 들어 폴리술폰층 상에 주조되는 고분자층을 포함한다. 본 발명은 하나의 복합 조립체 내에 막 요소의 모든 특징부들, 고분자막, 투과 캐리어, 및 공급 스페이서를 통합할 수 있는 3층 막 시트를 갖는 시스템을 제공한다. 폴리술폰층은 공급 스페이서 패턴들을 통합할 수 있다. 다공성의 통상적으로 부직 폴리에틸렌층은 종래의 폴리에틸렌층보다 두꺼울 수 있고, 별개의 투과 캐리어 시트가 아닌 일체형 부분으로서 투과 캐리어의 특징부를 포함할 수 있다. 투과 캐리어는 또한 특정 유로들에서 투과 캐리어를 통해 유동을 안내하기 위해 투과 캐리어 내에 인쇄되거나 제조되는 채널들을 통합할 수 있고, 이들은 예를 들어 압력 지연 삼투 및 전삼투 응용에서 유용할 수 있다. 예시적인 구현예에서, 막층, 투과 캐리어, 및 공급 스페이서는 1개의 복합 시트 상에 통합된다. 주조가 지난 50년에 걸쳐 고분자막 코팅을 적용하기 위한 산업 표준 방법이었다.

상기에 열거된 PRO 특허에 기재된 바와 같은 연속적인 요소들의 투과 스페이서층을 통한 직렬 유동을 수반하는 몇몇 나선형-권취 막 분리 응용에서, 종래 직조 투과 스페이서 직물에 의해 보여진 것보다 낮은 유동 저항을 가지면서, 높은 외부 압력 하의 변형 저항을 비롯한 다른 특징을 유지하는 것이 유리할 수 있다. 또한, 투과 스페이서 내에 임의의 형상의 유동 채널들을 맞춤화하는 능력은 투과 스페이서층을 통한 유동의 제어가능한 분배를 허용할 수 있다. 본 발명의 구현예는 다공성 투과 스페이서 내에 포지티브 공급 채널들을 형성하기 위해 투과 스페이서에 인쇄되거나 증착되거나 통합되는 채널들을 제공한다. 다른 구현예에서, 채널들을 형성하는 재료는 감광성 수지, 핫멜트 폴리올레핀, 경화성 고분자, 또는 접착제, 또는 다른 재료일 수 있다.

도 1은 종래의 3층 막 시트, 및 공급 스페이서 시트, 및 투과 캐리어 시트를 포함하는 단면도를 도시한다.
도 2는 다공성 폴리에틸렌층, 특징부들이 통합된 폴리술폰층, 및 다공성 폴리아미드 여과층을 포함하는 복합막 시트의 단면도이다.
도 3은 유동 채널들이 통합된, 막 시트와 일체형인 두꺼운 투과 캐리어, 및 일체형 공급 스페이서 특징부들을 갖는 복합막 시트 조립체의 투과 스페이서 위로 돌출된, 틈새 공간 내의 3D 인쇄 재료의 단면도이다.
도 4는 공급 스페이서 특징부들이 막 시트 조립체의 길이의 절반에 적용된 복합막 시트의 단면도이다.
도 5는 중심선에서 절첩되며 나선형-권취 막 요소의 중심 도관에 부착되는, 고분자막층, 지지층에 통합된 공급 스페이서 특징부들, 일체형 투과 캐리어를 통합하는 복합막 시트의 단면도이다.
도 6은 중심선에서 절첩되며 나선형-권취 막 요소의 중심 도관에 부착되고 절첩 보호 및 브리지 지지 특징부들을 포함하는, 고분자막층, 지지층에 통합된 공급 스페이서 특징부들, 일체형 투과 캐리어를 통합하는 복합막 시트의 단면도이다.

본 발명의 구현예는: (a) 복수의 이격 특징부가 제1 표면 상에 통합된 다공성 폴리술폰층; (b) 폴리술폰층의 제1 표면 상에 배치되는 다공성 고분자 여과층; 및 (c) 폴리술폰층의 제1 표면의 반대편에 있는 폴리술폰층의 제2 표면과 접촉한 채로 장착되는 다공성 지지층을 포함하는, 막 요소를 제공한다. 일부 구현예에서, 지지층은 폴리에틸렌을 포함한다. 일부 구현예에서, 지지층은 메시 재료를 포함한다. 일부 구현예에서, 지지층의 투과성은 폴리술폰층의 원위에 있는 지지층의 부분보다 폴리술폰층의 근위에 있는 지지층의 부분에서 더 크다.

일부 구현예는 지지층 내에 배치되며 지지층 내에 유체 유로들을 획정하는 1개 이상의 실질적 불투과 배리어 특징부를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 지지층 내에 배치되는 배리어 특징부들은 폴리술폰층 내로 연장되지 않으며, 지지층은 부직 폴리에스테르를 포함한다.

일부 구현예는 1개 이상의 실질적 불투과 배리어 특징부가 내부에 배치되는 투과 캐리어층을 추가로 포함하고, 투과 캐리어층은 폴리술폰층과 접촉하는 다공성 지지층의 표면의 반대편에 있는 다공성 지지층의 표면 상에서 다공성 지지층에 접착된다. 일부 구현예에서, 이격 특징부들은 폴리술폰층의 제1 표면의 절반에만 배치된다. 일부 구현예에서, 이격 특징부들의 제1 서브세트가 폴리술폰막의 유입 에지, 토출 에지, 또는 둘 다의 인근에 배치되며, 제1 서브세트 내의 이격 특징부들은 제1 높이를 가지고; 이격 특징부들의 제2 서브세트가 폴리술폰막의 제1 표면의 절반 이하에 배치되며, 제2 서브세트 내의 이격 특징부들은 제1 높이의 2배인 제2 높이를 갖는다.

일부 구현예는, 전술한 막 요소를 포함하는 여과 요소로서, 막 요소가 막 요소의 길이의 중간 인근에서 절첩되어 다공성 여과층이 절첩된 막 요소 내부에 놓이게 하는, 여과 요소를 제공한다. 일부 구현예는 수집 도관을 추가로 포함하고, 절첩된 막 요소는 이의 지지층이 수집 도관과 접촉한 채로 배치되며, 절첩된 막 요소는 수집 도관 주위에 나선형으로 권취된다. 일부 구현예는 청구항 제1항의 1개 이상의 추가적인 막 요소를 추가로 포함하고, 각각의 추가적인 막 요소는 이의 지지층이 수집 도관과 접촉한 채로 배치되며, 각각의 추가적인 막 요소는 수집 도관 주위에 나선형으로 권취된다. 일부 구현예는 절첩선 인근에서 다공성 여과층 상에 배치되는 절첩 보호 요소를 추가로 포함한다. 일부 구현예는 절첩선의 원위에 있는 단부에서 막 시트 상에 배치되는 브리지 지지 패턴의 스페이서들을 추가로 포함한다.

본 발명의 구현예는, 막 요소를 제조하는 방법으로서, (a) 폴리술폰층의 제1 표면 상에 복수의 이격 특징부를 배치하는 단계; (b) 폴리술폰층의 제1 표면에 다공성 고분자 여과층을 접착하는 단계; 및 (c) 폴리술폰층의 제1 표면의 반대편에 있는 폴리술폰층의 제2 표면과 다공성 지지층을 접착하는 단계를 포함하는, 방법을 제공한다. 일부 구현예에서, 지지층은 폴리에틸렌을 포함한다. 일부 구현예에서, 지지층은 메시 재료를 포함한다. 일부 구현예에서, 지지층의 투과성은 폴리술폰층의 원위에 있는 지지층의 부분보다 폴리술폰층의 근위에 있는 지지층의 부분에서 더 크다.

일부 구현예는, 단계(c) 전에, 지지층 내에 유체 유로들을 획정하는 1개 이상의 실질적 불투과 배리어 특징부를 지지층 내에 형성하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 구현예는 투과 캐리어 내에 1개 이상의 실질적 불투과 배리어 특징부를 형성하는 단계, 및 폴리술폰층과 접촉하는 다공성 지지층의 표면의 반대편에 있는 다공성 지지층의 표면 상에서 다공성 지지층에 투과 캐리어를 접착하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 이격 특징부들은 폴리술폰층의 제1 표면의 절반에만 배치된다. 일부 구현예에서, 이격 특징부들의 제1 서브세트가 폴리술폰막의 유입 에지, 토출 에지, 또는 둘 다의 인근에 배치되며, 제1 서브세트 내의 이격 특징부들은 제1 높이를 가지고; 이격 특징부들의 제2 서브세트가 폴리술폰막의 제1 표면의 절반 이하에 배치되며, 제2 서브세트 내의 이격 특징부들은 제1 높이의 2배인 제2 높이를 갖는다.

일부 구현예는, 여과 요소를 제조하는 방법으로서, (a) 전술한 방법에 따라 막 요소를 제조하는 단계; 및 (b) 막 요소를 막 요소의 길이의 중간 인근에서 절첩하여 다공성 여과층이 절첩된 막 요소 내부에 놓이게 하는 단계를 포함하는, 방법을 제공한다. 일부 구현예는 절첩된 막 요소를 이의 지지층이 수집 도관과 접촉한 채로 배치하는 단계, 및 절첩된 막 요소를 수집 도관 주위에 나선형으로 권취하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 구현예는 전술한 방법에 따라 1개 이상의 추가적인 막 요소를 제공하는 단계; 각각의 추가적인 막 요소를 이러한 막 요소의 길이의 중간 인근에서 절첩하여 이의 다공성 여과층이 절첩된 막 요소 내부에 놓이게 하는 단계; 각각의 추가적인 막 요소를 이의 지지층이 수집 도관과 접촉한 채로 배치하는 단계; 및 추가적인 막 요소를 수집 도관 주위에 나선형으로 권취하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 구현예는 절첩선 인근에서 다공성 여과층 상에 절첩 보호 요소를 배치하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 구현예는 절첩선의 원위에 있는 단부에서 막 시트 상에 브리지 지지 패턴의 스페이서들을 배치하는 단계를 추가로 포함한다.

도 1에 도시된 기존의 역삼투 나선형-권취 막 요소의 대표적인 구현예에서, 나선형-권취 요소 복합층(10)은, 예를 들어 다공성 폴리술폰층(14)에 접착되며 예를 들어 현장 시공 고분자막층(12)으로 코팅되는 다공성 폴리에틸렌층(16)을 포함하는 막 시트 조립체(18)를 포함한다. 물을 고분자막층(12)에 균일하게 분배되도록 공급하기 위해, 예를 들어 공급 스페이서 메시(22)가 고분자막층(12)의 표면에 배치된다. 공급액으로서, 유체(24)가 고분자막층(12)을 통해 전달되고, 불순물이 고분자막층(12)에서 차단되며, 여과 유체(26)가 별개의 투과 캐리어(20)에 전달된다. 실제로, 이러한 막 조립체는 깨끗한 용액의 손실을 방지하기 위해 접착제에 의해 투과 캐리어(20) 주위에서 밀봉되고, 이후 편평한 엔벨로프가 중심 도관 주위에 롤링되는데, 여기서 깨끗한 생산수가 유입되며 막 요소 하우징 내에 수집된다.

도 2에 도시된 본 발명의 예시적인 구현예에서, 복합막 시트(30)는 예를 들어 다공성 폴리술폰으로 만들어진 층(32)에 통합되는 스페이서 특징부들(38)을 포함한다. 고분자층(36)이 지지층(32) 상에 직접, 분무, 전기분무, 또는 인쇄와 같은 공정에 의해 적용될 수 있다. 고분자층(36)은 고분자층(36)에 방오 특징을 제공하는 Arnush 등에 의해 교시된 바와 같은 특징부들로 인쇄될 수 있다. 고분자층(36)은 또한 Bradford 등에 의해 교시된 방오 살생물제를 포함할 수 있다. 하나의 예시적인 구현예에서, 복합막 시트(30)는 또한 예를 들어 폴리에틸렌으로 만들어진 지지층(34)을 포함할 수 있는데, 이는 또한 통합된 투과 캐리어층의 역할을 하기에 충분히 두꺼우며 다공성이다. 지지층(34)은 또한 지지층 재료가 고분자층(34)에 수직으로 더 원위에 위치할 때 더 다공성이 되거나 더 투과성이 되는(덜 조밀하게 되는) 차등 밀도 특성을 가질 수 있다. 지지층(34)의 더 다공성 또는 더 투과성 부분은 예를 들어 에폭시 코팅과 같은 보강제로 다공성 또는 투과성을 잃지 않으면서 더 강성이 되고 높은 압력을 지지할 수 있게 되도록 처리될 수 있다. 다른 예시적인 구현예에서, 복합막 시트(30)는 제조 중에 지지층에 적층되는, 예를 들어 별개의 직조 폴리에스테르 또는 다른 재료로 만들어진 투과 캐리어층을 포함할 수 있다. 투과 캐리어층이 복합막 시트에 통합되거나 적층되는 경우, 투과 캐리어층의 유효 두께는 동일한 유동을 제공하기 위해 종래 투과 캐리어층의 두께의 절반이면 되는데, 이는 절첩 및 롤링된 복합막이 투과 유동 공간을 형성하기 위해 이와 같은 투과 캐리어층 2개를 서로 접촉한 채로 배치하기 때문이다.

도 3에 도시된 본 발명의 예시적인 구현예에서, 복합막 시트(30)는 지지층(34) 내에 배리어 패턴들(52)을 포함할 수 있고, 이들은 예를 들어 압력 지연 삼투(PRO) 응용 또는 정삼투 응용(FO)을 위한 효율 개선을 용이하게 하기 위해 지지층(34) 내의 특정 유로들에서 유체 유동을 채널링한다. 본 발명의 다른 예시적인 구현예에서, 유동 채널들(52)이 통합된 지지층(34)이 별개로 제조되고, 이후 다공성 폴리술폰층(32)이 연이어 지지층(34)에 접착될 수 있다.

도 4에 도시된 본 발명의 예시적인 구현예에서, 막 시트 조립체(70)는 복합막(72)의 절반에만 적용되는 공급 스페이서 특징부들(74)을 구비할 수 있다. 나선형-권취 요소의 조립시, 각각의 리프는 절반으로 절첩된다. 복합막(72)의 절반에만 공급 스페이서 특징부들(74)을 적용함으로써, 절첩된 리프가 나선형-권취 요소의 중심 도관 주위에 롤링될 때, 스페이서 특징부들(74)의 간섭이 방지될 것이다. 복합막(72)의 유입 및 토출 에지에서, 선, 점, 또는 다른 패턴을 포함하는 특별한 스페이서 특징부들(74)이 복합막(72)의 전체 길이를 따라 단지 절반 높이로 제조될 수 있고, 그에 따라 막 공급 공간의 유입 및 토출 영역의 패턴들은 투과 캐리어 엔벨로프를 밀봉하는 글루층을 위한 지지를 제공하기 위해 적절하게 간섭하도록 형성될 것이다. 막 시트(70)의 유입 및 토출 영역 사이의 막 시트의 개방 영역에서, 스페이서 특징부들(74)은 전체 높이일 수 있고, 복합막 시트(72)의 길이의 절반에만 인쇄될 수 있다.

도 5에 도시된 본 발명의 예시적인 구현예에서, 복합막 시트(92)는 절반으로 절첩되며 중심 도관(94) 주위에 랩핑된다. 중심 도관(94)의 투과 유체(100) 통과 구멍들(96)은 투과 유체(100)가 나선형-권취 요소 조립체로부터 빠져나가도록 투과 유체(100)가 중심 도관(94)의 중심으로 전달되는 것을 용이하게 한다. 접착제(98)가 투과 엔벨로프의 에지들에 적용될 수 있고, 그에 따라 접착제는 밀봉된 투과 캐리어 엔벨로프를 제공하기 위해 투과 캐리어에 침투하여 고분자 코팅에 접착되며, 또한 중심 도관(94)에 대한 투과 캐리어 엔벨로프의 밀봉을 제공한다. 더 큰 작동 용량을 위해 더 많은 막 시트 표면적을 갖는 막 요소, 예를 들어 2-1/2, 4, 또는 8인치 직경 또는 임의의 다른 직경의 요소를 제조하기 위해, 다수의 시트가 중심 도관(94)에서 시작하여 랩핑될 수 있다는 것이 막 요소 제조 분야의 숙련자에게 공지되어 있다.

도 6에 도시된 본 발명의 예시적인 구현예에서, 절첩된 복합막 시트(92)는 복합막 시트(92)의 중심선에서 절첩 보호 재료(120)를 포함할 수 있다. 절첩 보호 재료(120)는 절첩 전에 복합막 시트(92)의 중심 영역에 인쇄되거나 달리 적용되는 테이프 또는 별개의 재료를 포함할 수 있다. 대안적으로, 복합막 시트는 폴리아미드층을 적용하기 전에 비다공성 층을 증착함으로써, 예를 들어 폴리술폰으로 만들어진 다공성 층에 통합되는 절첩 보호를 포함할 수 있다. 복합막 시트(92)는 또한 절첩된 복합막 시트(92)의 원위 단부에 인쇄되거나 달리 적용되는 연속형 또는 분절형 브리지 지지구(122)를 포함할 수 있다. 대안적으로, 복합막 시트는 예를 들어 폴리술폰으로 만들어진 다공성 층에 통합되는 브리지 지지 단부 패턴을 포함할 수 있다.

본 발명은 다양한 예시적인 구현예와 관련하여 설명되었다. 상기 설명은 본 발명의 원리의 적용을 예시하는 것에 불과하며, 이의 범주는 명세서를 고려하여 청구범위에 의해 결정됨을 이해할 것이다. 본 발명의 다른 변경 및 수정이 당업자에게 명확할 것이다.

Claims

(a) 복수의 이격 특징부가 제1 표면 상에 통합된 다공성 폴리술폰층;
(b) 상기 폴리술폰층의 상기 제1 표면 상에 배치되는 다공성 고분자 여과층; 및
(c) 상기 폴리술폰층의 상기 제1 표면의 반대편에 있는 상기 폴리술폰층의 제2 표면과 접촉한 채로 장착되는 다공성 지지층을 포함하는, 막 요소.
제1항에 있어서, 상기 지지층은 폴리에틸렌을 포함하는, 막 요소.
제1항에 있어서, 상기 지지층은 메시 재료를 포함하는, 막 요소.
제1항에 있어서, 상기 지지층의 투과성은 상기 폴리술폰층의 원위에 있는 상기 지지층의 부분보다 상기 폴리술폰층의 근위에 있는 상기 지지층의 부분에서 더 큰, 막 요소.
제1항에 있어서, 상기 지지층 내에 배치되며 상기 지지층 내에 유체 유로들을 획정하는 1개 이상의 실질적 불투과 배리어 특징부를 추가로 포함하는, 막 요소.
제5항에 있어서, 상기 지지층 내에 배치되는 상기 배리어 특징부들은 상기 폴리술폰층 내로 연장되지 않으며, 상기 지지층은 부직 폴리에스테르를 포함하는, 막 요소.
제1항에 있어서, 1개 이상의 실질적 불투과 배리어 특징부가 내부에 배치되는 투과 캐리어층을 추가로 포함하고, 상기 투과 캐리어층은 상기 폴리술폰층과 접촉하는 상기 다공성 지지층의 표면의 반대편에 있는 상기 다공성 지지층의 표면 상에서 상기 다공성 지지층에 접착되는, 막 요소.
제1항에 있어서, 상기 이격 특징부들은 상기 폴리술폰층의 상기 제1 표면의 절반에만 배치되는, 막 요소.
제1항에 있어서, 상기 이격 특징부들의 제1 서브세트가 상기 폴리술폰막의 유입 에지, 토출 에지, 또는 둘 다의 인근에 배치되며, 상기 제1 서브세트 내의 이격 특징부들은 제1 높이를 가지고; 상기 이격 특징부들의 제2 서브세트가 상기 폴리술폰막의 상기 제1 표면의 절반 이하에 배치되며, 상기 제2 서브세트 내의 이격 특징부들은 상기 제1 높이의 2배인 제2 높이를 가지는, 막 요소.
제1항의 막 요소를 포함하는 여과 요소로서, 상기 막 요소는 상기 막 요소의 길이의 중간 인근에서 절첩되어 상기 다공성 여과층이 상기 절첩된 막 요소 내부에 놓이게 하는, 여과 요소.
제10항에 있어서, 수집 도관을 추가로 포함하고, 상기 절첩된 막 요소는 이의 지지층이 상기 수집 도관과 접촉한 채로 배치되며, 상기 절첩된 막 요소는 상기 수집 도관 주위에 나선형으로 권취되는, 여과 요소.
제11항에 있어서, 제1항의 1개 이상의 추가적인 막 요소를 추가로 포함하고, 각각의 추가적인 막 요소는 이의 지지층이 상기 수집 도관과 접촉한 채로 배치되며, 각각의 추가적인 막 요소는 상기 수집 도관 주위에 나선형으로 권취되는, 여과 요소.
제10항에 있어서, 절첩선 인근에서 상기 다공성 여과층 상에 배치되는 절첩 보호 요소를 추가로 포함하는, 여과 요소.
제10항에 있어서, 절첩선의 원위에 있는 단부에서 상기 막 시트 상에 배치되는 브리지 지지 패턴의 스페이서들을 추가로 포함하는, 여과 요소.
막 요소를 제조하는 방법으로서,
(a) 폴리술폰층의 제1 표면 상에 복수의 이격 특징부를 배치하는 단계;
(b) 상기 폴리술폰층의 상기 제1 표면에 다공성 고분자 여과층을 접착하는 단계; 및
(c) 상기 폴리술폰층의 상기 제1 표면의 반대편에 있는 상기 폴리술폰층의 제2 표면과 다공성 지지층을 접착하는 단계를 포함하는, 방법.
제15항에 있어서, 상기 지지층은 폴리에틸렌을 포함하는, 방법.
제15항에 있어서, 상기 지지층은 메시 재료를 포함하는, 막 요소.
제1항에 있어서, 상기 지지층의 투과성은 상기 폴리술폰층의 원위에 있는 상기 지지층의 부분보다 상기 폴리술폰층의 근위에 있는 상기 지지층의 부분에서 더 큰, 막 요소.
제15항에 있어서, 상기 단계(c) 전에, 상기 지지층 내에 유체 유로들을 획정하는 1개 이상의 실질적 불투과 배리어 특징부를 상기 지지층 내에 형성하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제15항에 있어서, 투과 캐리어 내에 1개 이상의 실질적 불투과 배리어 특징부를 형성하는 단계, 및 상기 폴리술폰층과 접촉하는 상기 다공성 지지층의 표면의 반대편에 있는 상기 다공성 지지층의 표면 상에서 상기 다공성 지지층에 상기 투과 캐리어를 접착하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제15항에 있어서, 상기 이격 특징부들은 상기 폴리술폰층의 상기 제1 표면의 절반에만 배치되는, 방법.
제15항에 있어서, 상기 이격 특징부들의 제1 서브세트가 상기 폴리술폰막의 유입 에지, 토출 에지, 또는 둘 다의 인근에 배치되며, 상기 제1 서브세트 내의 이격 특징부들은 제1 높이를 가지고; 상기 이격 특징부들의 제2 서브세트가 상기 폴리술폰막의 상기 제1 표면의 절반 이하에 배치되며, 상기 제2 서브세트 내의 이격 특징부들은 상기 제1 높이의 2배인 제2 높이를 가지는, 방법.
여과 요소를 제조하는 방법으로서,
(a) 제15항의 방법에 따라 막 요소를 제조하는 단계; 및
(b) 상기 막 요소를 상기 막 요소의 길이의 중간 인근에서 절첩하여 상기 다공성 여과층이 상기 절첩된 막 요소 내부에 놓이게 하는 단계를 포함하는, 방법.
제23항에 있어서, 상기 절첩된 막 요소를 이의 지지층이 수집 도관과 접촉한 채로 배치하는 단계, 및 상기 절첩된 막 요소를 상기 수집 도관 주위에 나선형으로 권취하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제24항에 있어서, 제15항의 방법에 따라 1개 이상의 추가적인 막 요소를 제공하는 단계; 각각의 추가적인 막 요소를 상기 막 요소의 길이의 중간 인근에서 절첩하여 이의 다공성 여과층이 상기 절첩된 막 요소 내부에 놓이게 하는 단계; 각각의 추가적인 막 요소를 이의 지지층이 상기 수집 도관과 접촉한 채로 배치하는 단계; 및 상기 추가적인 막 요소를 상기 수집 도관 주위에 나선형으로 권취하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제23항에 있어서, 절첩선 인근에서 상기 다공성 여과층 상에 절첩 보호 요소를 배치하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제23항에 있어서, 절첩선의 원위에 있는 단부에서 상기 막 시트 상에 브리지 지지 패턴의 스페이서들을 배치하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.