TW531428B - Fluid-fluid phase contactors and methods of using and making the same - Google Patents

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531428 案號 89101494 Λ_η 曰 修正 五、發明說明（16) 在敘述於USSN 60, 1 1 模端時由中空纖維之至 體溶液及浸潰擠製法， 有表皮不對稱中空纖維 以之連續地進料至内腔 在此具體實施例中，超 蒸發。溶劑之損失造成 在熔化物驟冷時，在内 其餘薄膜由於其浸於冷 表面消失且防止在外表 7，8 5 4之發明中，控制溶劑在離開 少一個表面蒸發組合較高聚合物固 以由全氟化熱塑性聚合物製造内徑 多孔性薄膜。對於此具體實施例， 内徑中之固定壓力氣體維持内腔。 熱溶劑只要由模出現則在内腔内部 内腔内表面之表面固體濃度增加。 腔表面上形成非常薄之表皮，同時 卻或驟冷浴中（其防止ρ 〇 r 〇 g e η在外 面上形成表皮）而形成微孔性結構 為了製造在外表面上具表皮之不對稱有表皮全敦化熱塑 性中空纖維膜，改變上述方法使得在進入冷卻浴之前，内 腔充滿液體以防止内表面之蒸發且外表面以非常短之空氣 間隙暴露於大氣。充滿内腔之液體可為在擠製過程時不沸 騰或過度蒸發之液體。較佳液體為礦物油，及酞酸二辛酯 ，最佳液體為低分子量飽和氯三氟烴聚合物。 為了製造全氟化熱塑性微孔性中空纖維膜，使用1 9 9 9年 1月29日提出之美國專利申請案序號60/117, 852之教示。 此申請案提供得自全氟化熱塑性聚合物，更特別是聚（四 氟乙烯-共-全氟（烷基乙烯基醚）），（聚PTFE- CO-PFVAE)) 或聚（四氟乙稀-共-六氟丙稀）（FEP)，或這些聚合物之摻 合物之高通量，無表皮中空纖維多孔性薄膜，更特別地， 微孔性薄膜。 茲提供一種製造這些薄膜之方法。此方法基於製造多孔
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Claims (1)

  1. 531428 _案號891Q1494_年7月以曰 修正_ 六、申請專利範圍 1 · 一種實質上由全氟化熱塑性聚合物製造以用於以第二 流體接觸第一流體之流體-流體相接觸器，其包含： a) —束多個全氟化熱塑性中空纖維膜，其具有第一端 及第二端，該薄膜具有外表面及内表面，該内表面包含内 腔，該薄膜選自包括 具有多孔性有表皮内表面，多孔性外表面，及其間之 多孔性支撐結構之中空纖維膜， 具有非多孔性有表皮内表面，多孔性外表面，及其間 之多孔性支撐結構之中空纖維膜， 具有多孔性有表皮外表面，多孔性内表面，及其間之 多孔性支撐結構之中空纖維膜， 及具有非多孔性有表皮外表面，多孔性内表面，及其 間之多孔性支撐結構之中空纖維膜， b )該束之各端以不漏液體全氟化熱塑性密封封裝而形 成具有圍繞之全氟化熱塑性殼之單一末端結構，其中纖維 端開口以使流體流動， c)該殼具有内壁及外壁，其中内壁界定内壁與中空纖 維膜之内腔間之流體流動體積， d )該殼具有第一流體入口以將第一流體供應至以第二 流體接觸之束之該第一端，及第一流體出口連接以自該第 二端去除該接觸之第一流體， e )該殼具有第二流體入口連接以將接觸該第一流體之 第二流體供應至殼之内壁與中空纖維膜間形成之體積，及 第二出口連接以去除該接觸之第二流體。
    O:\62\62520-910913.ptc 第40頁 531428 案號 89101494 修正 _ i7年？月」^ a 六、申請專利範圍 2 ·根據申請專利範圍第1項之接觸器，其具有範圍為約 3 5 0微米至約1 4 5 0微米之中空纖維膜外徑。 3 ·根據申請專利範圍第1項之接觸器，其中多孔性有表 皮表面孔為0.001微米至約〇·〇5微米之範圍。 4 ·根據申請專利範圍第1項之接觸器，其中在第b)段中 ’ 5玄束之該各端以不透液體全氧化熱塑性密封封裝而形成 單一整體末端結構，其包含被全氟化熱塑性殼圍繞之第一 纖維束及第二纖維束末端，其中該各端之纖維分別地開口 以使流體流動。 5 ·根據申清專利範圍弟1 - 4項任何一項之接觸器，其在 内腔中可以液體流動進行液-氣質量轉移，其S h erwood 數 在約5至約1000之Graetz數範圍等於Graetz數之0.33次方 乘以係數A，其中A為約1·62至約1.86之範圍。 6 ·根據申請專利範圍第1 -4項任何一項之接觸器，其在 内腔中可以液體流動進行液—氣質量轉移，其Sherwood數 在約5至約1000之Graetz數範圍等於約1.64乘以Graetz數 之0 · 3 3次方。 7 ·根據申請專利範圍第1 -4項任何一項之接觸器，其可 橫越該中空纖維膜外表面之液體流動進行液-氣質量轉移 ，其Sherwood數等於係數C乘以Reynolds數之d次方，乘以 Schmidt數之e次方，其中c為約0.32至約1.38之範圍，d為 約0 · 3 4至約0 · 6 1之範圍，及e為約〇 · 3 3。 8 ·根據申請專利範圍第1 - 4項任何一項之接觸器，其可 以具有大於約20 mN/m之表面張力值之液體進行液_氣質量
    O:\62\62520-910913.ptc $ 41頁 531428 案號89101494_f/年 7月 曰 修正 六、申請專利範圍 轉移。 9 .根據申請專利範圍第1 -4項任何一項之接觸器，其可 以異丙醇進行具有小於約60 psi之侵入壓力之液-氣質量 轉移。 1 0 . —種使用根據申請專利範圍第1至4項任何一項之接 觸器之方法，其中第一流體為液體且第二流體為氣體。 1 1 . 一種使用根據申請專利範圍第1至4項任何一項之接 觸器之方法，其中第一流體為氣體且第二流體為液體。 1 2. —種使用根據申請專利範圍第1 0項之接觸器之方法 ，其中氣體為含臭氧氣體混合物及液體為水性液體。 1 3. —種使用根據申請專利範圍第1 1項之接觸器之方法 ，其中氣體為含臭氧氣體混合物及液體為水性液體。 1 4. 一種製造實質上由全氟化熱塑性聚合物製造以用於 以第二流體接觸第一流體之流體-流體相接觸器之方法， 其包含： a)形成一束多個全氟化熱塑性中空纖維膜，其具有 第一端及第二端，該薄膜具有外表面及内表面，該内表面 包含内腔，該薄膜選自包括 具有多孔性有表皮内表面，多孔性外表面，及其間 之多孔性支撐結構之中空纖維膜， 具有非多孔性有表皮内表面，多孔性外表面，及其 間之多孔性支撐結構之中空纖維膜， 具有多孔性有表皮外表面，多孔性内表面，及其間 之多孔性支撐結構之中空纖維膜，
    O:\62\62520-910913.ptc 第42頁 531428 修正 案號 89101494 六、申請專利範圍 及具有非多孔性有表皮外表面，多孔性内表面，及 其間之多孔性支撐結構之中空纖維膜， b) 將該纖維束置於具有内壁及外壁而形成内壁與中 空纖維膜間之流體流動體積之圍繞之全氟化熱塑性殼中， c) 以不漏液體全氟化熱塑性密封封裝置於該殼中之 該束之各端，而形成具有該圍繞之全氟化熱塑性殼之單一 末端結構， d) 打開兩個單一末端結構之纖維端以提供通過中空 纖維内腔之流體流動， e) 提供該殼第一流體入口以將第一流體供應至以第 二流體接觸之束之該第一端，及第一流體出口連接以自該 第二端去除該接觸之第一流體， f )提供該殼第二流體入口連接以將接觸該第一流體 之第二流體供應至殼之内壁與中空纖維膜間形成之體積， 及第二出口連接以去除該接觸之第二流體。 1 5.根據申請專利範圍第1 4項之方法，其中在第c)段中 ，該束之該各端以不透液體全氟化熱塑性密封封裝而形成 單一整體末端結構，其包含被全氟化熱塑性殼圍繞之第一 纖維束及第二纖維束末端，其中該各端之纖維分別地開口 以使流體流動。 1 6 .根據申請專利範圍第1 4或1 5項之方法，其中在步驟 d)後增加修理缺點之步驟，其包含藉由靠近缺點局部地熔 化該封裝材料以密封該缺點而修理封裝缺點。 17. —種實質上由全氟化熱塑性聚合物製造以用於以第
    O:\62\62520-910913.ptc 第43頁 531428 案號 89101494 ?/年 月 曰 修正 六、申請專利範圍 二流體接觸第一流體之流體-流體相接觸器，其以根據申 請專利範圍第1 4項之方法製造，其包含： a) —束多個全氟化熱塑性中空纖維膜，其具有第一 端及第二端，該薄膜具有外表面及包含内腔之内表面，該 薄膜選自包括 具有多孔性有表皮内表面，多孔性外表面，及其間 之多孔性支撐結構之中空纖維膜， 具有非多孔性有表皮内表面，多孔性外表面，及其 間之多孔性支撐結構之中空纖維膜， 具有多孔性有表皮外表面，多孔性内表面，及其間 之多孔性支撐結構之中空纖維膜， 及具有非多孔性有表皮外表面，多孔性内表面，及 其間之多孔性支撐結構之中空纖維膜， b )該束之各端以不漏液體全氟化熱塑性密封封裝而 形成具有圍繞之全氟化熱塑性殼之單一末端結構，其中纖 維端開口以使流體流動， c)該殼具有内壁及外壁，其中内壁界定内壁與中空 纖維膜之間之流體流動體積， d )該殼具有第一流體入口以將第一流體供應至以第 二流體接觸之束之該第一端，及第一流體出口連接以自該 第二端去除該接觸之第一流體， e )該殼具有第二流體入口連接以將接觸該第一流體 之第二流體供應至殼之内壁與中空纖維膜間形成之體積， 及第二出口連接以去除該接觸之第二流體。
    O:\62\62520-910913.ptc 第44頁 531428 修正 案號 89101494 六、申請專利範圍 1 8 .根據申請專利範圍第1 7項之接觸器，其中在第C )段 中，該束之該各端以不透液體全氟化熱塑性密封封裝而形 成單一整體末端結構，其包含被全氟化熱塑性殼圍繞之第 一纖維束及第二纖維束末端，其中該各端之纖維分別地開 口以使流體流動。 1 9.根據申請專利範圍第1 7項之接觸器，其具有範圍為 約3 5 0微米至約1 4 5 0微米之中空纖維膜外徑。 2 0 .根據申請專利範圍第1 7項之接觸器，其中孔為0 . 0 0 1 微米至約0 . 0 5微米之範圍。
    2 1 .根據申請專利範圍第1 8項之接觸器，其具有範圍為 約3 5 0微米至約1 4 5 0微米之中空纖維膜外徑。 2 2 .根據申請專利範圍第1 8項之接觸器，其中孔為0 . 0 0 1 微米至約0 . 0 5微米之範圍。 2 3.根據申請專利範圍第1 7項之接觸器，其在内腔中可 以液體流動進行液-氣質量轉移，其Sherwood數在約5至約 1000之Graetz數範圍等於Graetz數之0. 33次方乘以係數A ，其中A為約1 . 6 2至約1 . 8 6之範圍。 2 4.根據申請專利範圍第1 7項之接觸器，其在内腔中可 以液體流動進行液-氣質量轉移，其Sherwood數在約5至約 1000之Graetz數範圍等於約1.64乘以Graetz數之0.33次方 2 5 .根據申請專利範圍第1 7項之接觸器，其可橫越該中讀. 空纖維膜外表面之液體流動進行液-氣質量轉移，其 Sherwood數等於係數C乘以Reynolds數之d次方，乘以
    O:\62\62520-910913.ptc 第45頁 531428 案號 89101494 μ i3 b 六、申請專利範圍 修正 Schmidt數之e次方，其中c為約〇·32至約138之範圍^為 約0.34至約0.61之乾圍，及e為約q.33。 2 6 ·根據申请專利範圍第1 7項之接觸器，其可以具有大 於約20 mN/m之表面張力值之液體進行液—氣質量轉移。 2 7 ·根據申请專利範圍第1 7項之接觸器，其可以異丙醇 進行具有小於約60 psi之侵入壓力之液—氣質量轉^。 2 8 ·根據申请專利範圍第1 8 - 2 2項任何一項之接觸器，其 在内腔中可以液體流動進行液—氣質量轉移，其Sherw〇〇d 數在約5至約1 0 0 0之Graetz數範圍等於Graetz數之〇· 33次 方乘以係數A，其中A為約1 · 6 2至約1 · 8 6之範圍。 2 9 ·根據申請專利範圍第1 8 - 2 2項任何一項之接觸器，其 在内腔中可以液體流動進行液-氣質量轉移，其Sherw〇〇d 數在約5至約1000之Graetz數範圍等於約1. 64乘以Graetz 數之0. 33次方。 3 0 ·根據申請專利範圍第1 8 -2 2項任何一項之接觸器，其 -可橫越該中空纖維膜外表面之液體流動進行液-氣質量轉 -移，其Sherwood數等於係數C乘以Reyn〇ids數之d次方，乘、· 以Schmidt數之e次方，其中c為約0.32至約1.38之範圍，d 為約0.34至約0.61之範圍，及e為約0.33。
    3 1 ·根據申請專利範圍第1 8 - 2 2項任何一項之接觸器，其 可以具有大於約20 mN/m之表面張力值之液體進行液-氣質 3 2 ·根據申請專利範圍第1 8 - 2 2項任何一項之接觸器，其 可以異丙醇進行具有小於約60 psi之侵入壓力之液-氣質
    O:\62\62520-910913.ptc 第46頁 531428 修正 案號 89101494 六、申請專利範圍 量轉移。 3 3 . —種使用根據申請專利範圍第1 7項之接觸器之方法 ，其中第一流體為液體且第二流體為氣體。 3 4. —種使用根據申請專利範圍第1 7項之接觸器之方法 ，其中第一流體為氣體且第二流體為液體。 3 5 . —種使用根據申請專利範圍第3 3項之接觸器之方法 ，其中氣體為含臭氧氣體混合物及液體為水性液體。 3 6 . —種使用根據申請專利範圍第3 4項之接觸器之方法 ，其中氣體為含臭氧氣體混合物及液體為水性液體。
    3 7 . —種使用根據申請專利範圍第1 8 - 2 7項任何一項之接 觸器之方法，其中第一流體為液體且第二流體為氣體。 3 8 . —種使用根據申請專利範圍第1 8 - 2 7項任何一項之接 觸器之方法，其中第一流體為氣體且第二流體為液體。 3 9 . —種使用根據申請專利範圍第3 7項之接觸器之方法 ，其中氣體為含臭氧氣體混合物及液體為水性液體。 4 0 . —種使用根據申請專利範圍第3 8項之接觸器之方法 ，其中氣體為含臭氧氣體混合物及液體為水性液體。 4 1 . 一種由全氟化熱塑性聚合物製造以用於以第二流體 接觸第一流體之流體-流體相接觸器，其包含：
    a) —束具有第一端及第二端之多個全氟化熱塑性中 空纖維膜，該薄膜具有内表面及外表面， b) 該束之各端以不漏液體全氟化熱塑性密封封裝而 形成具有圍繞之全氟化熱塑性殼之單一末端結構，其中纖 維端開口以使流體流動，
    O:\62\62520-910913.ptc 第47頁 531428 修正 案號 89101494 六、申請專利範圍 C)該殼具有内壁及外壁，其中内壁界定内壁與中空 纖維膜之間之流體流動體積^ d) 該殼具有第一流體入口以將第一流體供應至以第 二流體接觸之束之該第一端，及第一流體出口連接以自該 第二端去除該接觸之第一流體， e) 該殼具有第二流體入口連接以將接觸該第一流體 之第二流體供應至殼之内壁與中空纖維膜間形成之體積， 及第二出口連接以去除該接觸之第二流體。 4 2. —種製造由全氟化熱塑性聚合物製造以用於以第二 流體接觸第一流體之流體-流體相接觸器之方法，其包含 a) 形成一束多個全氟化熱塑性微孔性中空纖維膜， 該薄膜具有内表面及外表面，該束具有第一端及第二端且 為實質上圓柱形式， b) 將該纖維束置於具有内壁及外壁而形成該内壁與 中空纖維膜間之流體流動體積之圍繞之全氟化熱塑性殼 中， c) 以不漏液體全氟化熱塑性密封封裝置於該殼中之 該束之各端，而形成具有該圍繞之全氟化熱塑性殼之單一 末端結構， d) 打開兩個單一末端結構之纖維端以提供通過中空 纖維膜之流體流動， e) 提供該殼第一流體入口以將第一流體供應至以第 二流體接觸之束之該第一端，及第一流體出口連接以自該
    O:\62\62520-910913.ptc 第48頁 531428 _案號89101494_&年T月Ai曰 修正_ 六、申請專利範圍 第二端去除該接觸之第一流體， f )提供該殼第二流體入口連接以將接觸該第一流體 之第二流體供應至殼之内壁與中空纖維膜間形成之體積， 及第二出口連接以去除該接觸之第二流體。 4 3.根據申請專利範圍第42項之方法，其中在步驟d)後 增加修理缺點之步驟，其包含藉由靠近缺點局部地熔化該 封裝材料以密封該缺點而修理封裝缺點。 4 4. 一種由全氟化熱塑性聚合物製造以用於以第二流體 接觸第一流體之流體-流體相接觸器，其以根據申請專利 範圍第42項之方法製造，其包含： a) —束具有第一端及第二端之多個全氟化熱塑性中 空纖維膜，該薄膜具有内表面及外表面， b) 該束之各端以不漏液體全氟化熱塑性密封封裝而 形成具有圍繞之全氟化熱塑性殼之單一末端結構，其中纖 維端開口以使流體流動， c) 該殼具有内壁及外壁，其中内壁界定該内壁與中 空纖維膜之間之流體流動體積， d) 該殼具有第一流體入口以將第一流體供應至以第 二流體接觸之束之該第一端，及第一流體出口連接以自該 第二端去除該接觸之第一流體， e) 該殼具有第二流體入口連接以將接觸該第一流體 之第二流體供應至殼之内壁與中空纖維膜間形成之體積， 及第二出口連接以去除該接觸之第二流體。 4 5 . —種使用根據申請專利範圍第4 4項之接觸器之方法
    O:\62\62520-910913.ptc 第49頁 531428 _案號89101494 97年？月曰 修正_ 六、申請專利範圍 ，其中第一流體為液體且第二流體為氣體。 4 6 . —種使用根據申請專利範圍第4 4項之接觸器之方法 ，其中第一流體為氣體且第二流體為液體。 4 7. —種使用根據申請專利範圍第4 5項之接觸器之方法 ，其中氣體為含臭氧氣體混合物及液體為水性液體。 4 8. —種使用根據申請專利範圍第4 6項之接觸器之方法 ，其中氣體為含臭氧氣體混合物及液體為水性液體。 4 9.根據申請專利範圍第1，1 4，17，41 ，42，與44項任 何一項之接觸器，其中該全氟化熱塑物選自包括聚（四氟 乙稀-共-全氟（烧基乙稀基鍵））或聚（四氟乙稀-共-六氟丙 烯）。 5 0 .根據申請專利範圍第4 9項之薄膜，其中該聚（四氟乙 烯-共-全氟（烷基乙烯基醚））之烷基選自包括丙基，曱基 ，及甲基與丙基之摻合物。
    O:\62\62520-910913.ptc 第50頁 531428 P/ (/ r3^ (A、） 第089101494號專利申請案
    圖1 40 531428 v 第089101494號專利申請案 中丈圖式絛正頁(91年9月_1 22
    531428 ( 案號 89101494 曰 修正 Sh = K*d/D ab P100 P100 c c c > p DDD m lboo 1P000 100.000 100P000 Pe or Gr = vdM/pbl- O O o
    碡j：##滎命婵兹蜜择 Sh vsTIe —晓雖命(Leveque-S斜鮮)• illHioelgard 莾^||) MFA 鑲孫082798丨 1, Gasifying w>-ir @ 0 psi ► MFA 捧孫 082798-1, N=50o@ 6oT〇rr —^^(iltNi(Leveque-s^^)) 第x上頁
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