RU2170136C1 - Laminated filter medium for ultra - and microfiltration and method for its manufacture - Google Patents
Laminated filter medium for ultra - and microfiltration and method for its manufacture Download PDFInfo
- Publication number
- RU2170136C1 RU2170136C1 RU2000114218A RU2000114218A RU2170136C1 RU 2170136 C1 RU2170136 C1 RU 2170136C1 RU 2000114218 A RU2000114218 A RU 2000114218A RU 2000114218 A RU2000114218 A RU 2000114218A RU 2170136 C1 RU2170136 C1 RU 2170136C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- membranes
- filter material
- partitions
- track membranes
- holes
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области получения фильтровальных материалов для ультра- и микрофильтрации и может быть использовано в медицине, фармацевтике, биотехнологии, электронной, химической и пищевой промышленности. The invention relates to the field of obtaining filter materials for ultrafiltration and microfiltration and can be used in medicine, pharmaceuticals, biotechnology, electronic, chemical and food industries.
Известен фильтрующий материал, представляющий собой трековую мембрану, образованную сквозными цилиндрическими или близкими к ним по форме порами в полимерной пленке (Патент RU N 2108143, МПК 6 B 01 D 69/00. "Трековая мембрана". Опубликован 10.04.98, БИ N 10). Существенным недостатком такой трековой мембраны является ее низкая селективность из-за перекрывания двух или большего числа пор между собой, которое происходит вследствие статистического характера распределения ускоренных ионов в пучке при облучении полимерной пленки. Несмотря на то, что способ изготовления описанной трековой мембраны предусматривает наиболее полное "распараллеливание" пор путем разброса их по углам в пространстве, в результате последующего химического травления появляются поры неконтролируемо большого размера, что служит препятствием на пути создания мембран высокой селективности и, особенно, стерилизующих трековых мембран. Второй причиной образования крупных сквозных пор могут быть дефекты в исходной пленке в виде структурных неоднородностей вкрапленных инородных частиц, слабых мест, просто сквозных микропор, которые усиливаются облучением и последующей их физико-химической обработкой. При фильтрации через одну такую мембрану микрочастицы или микроорганизмы беспрепятственно проникают через крупную пору. При наложении двух трековых мембран одна на другую между фильтрующими слоями существует тангенциальный поток фильтруемых жидкости или газа, который позволяет проникать микроорганизмам или микрочастицам через два фильтрующих слоя. Кроме того, трековые мембраны не обладают достаточной механической прочностью, поэтому для использования в фильтрующих устройствах и в технологических процессах с регенерацией трековых мембран последние необходимо размещать на подложках. Known filter material, which is a track membrane formed by through cylindrical or close in shape pores in a polymer film (Patent RU N 2108143, IPC 6 B 01 D 69/00. "Track membrane. Published 10.04.98, BI N 10 ) A significant drawback of such a track membrane is its low selectivity due to the overlap of two or more pores with each other, which occurs due to the statistical nature of the distribution of accelerated ions in the beam upon irradiation of the polymer film. Despite the fact that the manufacturing method of the described track membrane provides for the most complete “parallelization” of pores by scattering them at corners in space, pores of an uncontrollably large size appear as a result of subsequent chemical etching, which serves as an obstacle to the creation of membranes of high selectivity and, especially, sterilizing track membranes. The second reason for the formation of large through pores can be defects in the initial film in the form of structural inhomogeneities of disseminated foreign particles, weak points, just through micropores, which are amplified by irradiation and their subsequent physicochemical treatment. When filtering through one such membrane, microparticles or microorganisms freely penetrate a large pore. When two track membranes are applied to one another between the filter layers, there is a tangential flow of filtered liquid or gas, which allows microorganisms or microparticles to penetrate through the two filter layers. In addition, track membranes do not have sufficient mechanical strength, therefore, for use in filtering devices and in technological processes with the regeneration of track membranes, the latter must be placed on substrates.
Известен фильтрующий материал, представляющий собой микропористую мембрану в виде полимерной пленки с калиброванными порами, выполненными с перпендикулярными поверхности пленки стенками (Патент RU N 2047334, МПК 6 B 01 D 69/00. "Микропористая мембрана и способ ее изготовления". Опубликован 10.11.95, БИ N 31). Мембрана может быть дополнительно снабжена упрочняющей сеткой, расположенной в теле мембраны. Такие мембраны не отличаются механической прочностью, так как используемый при изготовлении мембран трафарет имеет ограниченную толщину при получении пор малых размеров, вследствие чего не полностью задерживает синхротронное (рентгеновское излучение), которое вызывает деструкцию пленки при ее последующей физико-химической обработке. Known filter material, which is a microporous membrane in the form of a polymer film with calibrated pores made with walls perpendicular to the film surface (Patent RU N 2047334, IPC 6 B 01 D 69/00. "Microporous membrane and method for its manufacture." Published 10.11.95 , BI N 31). The membrane may be further provided with a reinforcing mesh located in the body of the membrane. Such membranes do not differ in mechanical strength, because the stencil used in the manufacture of membranes has a limited thickness when receiving pores of small sizes, as a result of which it does not completely delay the synchrotron (x-ray radiation), which causes the destruction of the film during its subsequent physicochemical processing.
В качестве наиболее близкого технического решения выбран мембранный аппарат, предназначенный для ультра- и микрофильтрации и концентрирования жидких сред в медико-биологической, химико-фармацевтической и пищевой промышленности (Патент RU N 2083269, МПК 7 В 01 D 63/06. "Мембранный аппарат". Опубликован 10.07.97). Аппарат содержит собранные в пакет фильтрующие слои из трековых мембран и дренажные пластины между ними, имеющие прорези. Эти каналы соединены со сквозными отверстиями, в которых установлены уплотняющие кольца с отверстиями на боковой поверхности для перетока жидкости. Дренажные пластины изготовлены из металла, предел текучести которого меньше предела текучести материала мембран. Кольца для перетока жидкости изготовлены из материала, предел текучести которого больше, чем предел текучести материала дренажной пластины. К недостаткам прототипа следует отнести сложность его конструкции, жесткие требования к конструкционным материалам, и наличие у мембранного аппарата металлических элементов. Кроме того, такой аппарат обладает низкой селективностью, так как, как уже указано выше, при наложении двух трековых мембран одна на другую между фильтрующими слоями существует тангенциальный поток фильтруемых жидкости или газа, который позволяет проникать микроорганизмам или микрочастицам через два фильтрующих слоя. As the closest technical solution, a membrane apparatus was selected for ultrafiltration and microfiltration and concentration of liquid media in the biomedical, chemical-pharmaceutical and food industries (Patent RU N 2083269, IPC 7 V 01 D 63/06. "Membrane apparatus" Published July 10, 1997). The apparatus contains filter layers from track membranes assembled in a bag and drainage plates between them having slots. These channels are connected with through holes in which sealing rings are installed with holes on the side surface for fluid flow. Drainage plates are made of metal, the yield strength of which is less than the yield strength of the membrane material. Rings for fluid flow are made of a material whose yield strength is greater than the yield strength of the material of the drainage plate. The disadvantages of the prototype include the complexity of its design, stringent requirements for structural materials, and the presence of the membrane apparatus of metal elements. In addition, such an apparatus has low selectivity, since, as mentioned above, when two track membranes are applied one on top of the other between the filter layers, there is a tangential flow of filtered liquid or gas, which allows microorganisms or microparticles to penetrate through the two filter layers.
Известен способ изготовления многослойного фильтровального материала (Патент RU N 2075330, МПК 6 B 01 D 3/16. "Многослойный фильтровальный материал". Опубликован 20.03.97, БИ N 8). По этому способу на термоскрепленный нетканый материал укладывают входной, выходной и промежуточный слои из синтетических волокон при определенном соотношении между толщиной волокон каждого из слоев. Уложенные слои прокалывают на иглопробивной машине с минимально необходимой для скрепления слоев глубиной прокалывания, без образования сквозных отверстий и пучков. Наружную поверхность выходного слоя оплавляют или соединяют волокнистыми пучками с плоским клеевым или термоскрепленным материалом. Недостатками способа являются его сложность и многоступенчатость, а также появление при иглопробое и оплавлении поверхности неработающих участков фильтровального материала. A known method of manufacturing a multilayer filter material (Patent RU N 2075330, IPC 6 B 01
Известен также способ изготовления фильтрующего материала, представляющий собой микропористую мембрану в виде полимерной пленки с калиброванными порами, выполненными с перпендикулярными поверхности пленки стенками (Патент RU N 2047334, МПК 6 B 01 D 69/00. "Микропористая мембрана и способ ее изготовления". Опубликован 10.11.95, БИ N 31). Способ включает в себя облучение пленки толщиной до 1000 мкм экспонирующим рентгеновским излучением через трафарет, дополнительное фоновое облучение и последующую физико-химическую обработку. К недостаткам способа относятся сложность и дороговизна изготовления трафарета, невозможность серийного изготовления такого фильтрующего материала в настоящее время из-за отсутствия в России промышленных источников мощного синхротронного излучения. There is also known a method of manufacturing a filter material, which is a microporous membrane in the form of a polymer film with calibrated pores made with walls perpendicular to the film surface (Patent RU N 2047334, IPC 6 B 01 D 69/00. "Microporous membrane and method of its manufacture." Published 11/10/95, BI N 31). The method includes irradiating a film with a thickness of up to 1000 μm by exposure x-ray through a stencil, additional background irradiation, and subsequent physicochemical processing. The disadvantages of the method include the complexity and cost of manufacturing a stencil, the impossibility of mass production of such filter material at present due to the lack of industrial sources of powerful synchrotron radiation in Russia.
В качестве прототипа способа изготовления заявляемого многослойного фильтрующего материала для ультра- и микрофильтрации выбран способ изготовления мембранных фильтрующих элементов для плоскопараллельного модуля ((Патент SU N 1836130 A3, МПК 5 B 01 D 67/00. "Способ изготовления мембранных фильтрующих элементов для плоскопараллельного модуля". Опубликован 23.08.93, БИ N 31). Этот способ заключается в последовательном укладывании одна на другую мембран, размещении между ними дренажных сеток и последующем соединении их между собой. Соединение осуществляют термосваркой по периметру с получением сварного шва, который для повышения надежности фильтрующих элементов подвергают затем специальной обработке. К недостаткам способа относится его многоступенчатость и необходимость применения термосварки и использования вспомогательных реагентов с определенной концентрацией, что значительно усложняет технологию. As a prototype of a method of manufacturing the inventive multilayer filter material for ultrafiltration and microfiltration, a method for manufacturing membrane filter elements for a plane-parallel module is selected ((Patent SU N 1836130 A3, IPC 5 B 01 D 67/00. "Method for the manufacture of membrane filter elements for a plane-parallel module" Published 08/23/93, BI N 31. This method consists in sequentially stacking membranes on top of one another, placing drainage nets between them and then connecting them together. The method is thermally welded around the perimeter to obtain a weld, which is then subjected to special processing to increase the reliability of the filtering elements. The disadvantages of the method include its multi-stage nature and the need for heat sealing and the use of auxiliary reagents with a certain concentration, which greatly complicates the technology.
Перед авторами стояла задача устранить указанные недостатки и получить механически прочный, способный к регенерации фильтрующий материал, сохраняющий свои свойства при уплотнении, обладающий высокой селективностью, обеспечивающей его высокую стерилизующую способность без ощутимого снижения удельной производительности. The authors were faced with the task of eliminating these drawbacks and to obtain a mechanically strong filter material capable of regeneration, retaining its properties during compaction, and having high selectivity, providing its high sterilizing ability without a noticeable decrease in specific productivity.
Для решения поставленной задачи предлагается многослойный фильтрующий материал для ультра- и микрофильтрации, содержащий последовательно уложенные входной и выходной фильтрующие слои из трековых мембран и промежуточный слой, размещенный между ними. Заявляемый фильтрующий материал отличается тем, что промежуточный слой представляет собой перегородку со сквозными отверстиями, разделяющую трековые мембраны и герметично соединенную с последними по поверхностям их соприкосновения. Промежуточный слой предложенного материала может дополнительно содержать набор из чередующихся n трековых мембран и n перегородок со сквозными отверстиями (n - натуральное число), соединенных между собой, как описано выше, и/или m трековых мембран (m - натуральное число), причем трековые мембраны соединены между собой герметично по периметру термопластичным или клеевым материалом. Перегородки со сквозными отверстиями могут быть выполнены в виде сеток, например, из термопластичного или клеевого материала. Кроме того, перегородки могут быть выполнены из нетканого материала или из пористого материала со сквозной пористостью, если эти материалы обладают термопластичными свойствами. В качестве перегородок со сквозными отверстиями возможно также использование термопластичных сетчатых мембран. To solve this problem, a multilayer filtering material for ultrafiltration and microfiltration is proposed, containing successively stacked inlet and outlet filter layers from track membranes and an intermediate layer placed between them. The inventive filter material is characterized in that the intermediate layer is a partition with through holes, separating the track membrane and hermetically connected to the latter on the surfaces of their contact. The intermediate layer of the proposed material may further comprise a set of alternating n track membranes and n partitions with through holes (n is a natural number), interconnected as described above, and / or m track membranes (m is a natural number), and the track membranes interconnected hermetically around the perimeter of thermoplastic or adhesive material. Partitions with through holes can be made in the form of grids, for example, of thermoplastic or adhesive material. In addition, the partitions can be made of non-woven material or of porous material with through porosity, if these materials have thermoplastic properties. As partitions with through holes, it is also possible to use thermoplastic mesh membranes.
На фиг. 1 представлен фильтрующий материал, представляющий собой одну трековую мембрану. In FIG. 1 shows a filter material representing a single track membrane.
На фиг.2 представлен фильтрующий материал, содержащий входной и выходной слои, представляющие собой две трековые мембраны. Figure 2 presents the filter material containing the input and output layers, which are two track membranes.
На фиг. 3 представлен заявляемый фильтрующий материал, содержащий промежуточный слой, представляющий собой перегородку со сквозными отверстиями, разделяющую трековые мембраны и герметично соединенную с ними по поверхностям соприкосновения. In FIG. 3 presents the inventive filter material containing an intermediate layer, which is a partition with through holes, separating the track membrane and hermetically connected to them on the contact surfaces.
Техническим результатом изобретения является прерывание непроницаемыми стенками сквозных отверстий перегородок 5 (фиг.3) тангенциального потока фильтруемых жидкости или газа 4 между двумя трековыми мембранами 2 (фиг.2). Таким образом, перекрывается путь попадания микроорганизмов и микрочастиц 1 через фильтрующий материал, повышается его селективность, и он приобретает стерилизующие свойства. Вероятность совпадения двух дефектов 3 в разных трековых мембранах в пределах одной ячейки, ограниченной стенками сквозного отверстия перегородки (фиг. 3), крайне невелика, и ее можно легко оценить. Чем меньше размер такой ячейки, тем меньше вероятность совпадения крупных пор. Для еще большего повышения селективности фильтрующего материала возможно герметичное соединение трех и более трековых мембран через промежуточные слои перегородок со сквозными отверстиями. В том случае, если промежуточный слой фильтровального материала содержит кроме одной разделяющей перегородки только трековые мембраны, последние играют роль сорбирующего слоя, и селективность основного фильтрующего материала повышается за счет дополнительных трековых мембран с определенным размером пор и, при необходимости, создаваемого на поверхности мембраны тонкого модифицирующего слоя. Дополнительные трековые мембраны одновременно играют роль разделяющей перегородки между входным и выходным слоями, создавая препятствия для продвижения микрочастиц по сложным лабиринтам внутри фильтрующего материала. The technical result of the invention is the interruption by the impermeable walls of the through holes of the partitions 5 (FIG. 3) of the tangential flow of the filtered liquid or
Способ изготовления многослойного фильтрующего материала для ультра- и микрофильтрации заключается в последовательном укладывании одна на другую мембран 2 и промежуточного слоя 5 между ними и соединении их между собой. Способ отличается тем, что k трековых мембран 2 (k - натуральное число больше двух) укладывают последовательно одна на другую и, как минимум, между двумя смежными трековыми мембранами 2 размещают промежуточный слой 5 в виде перегородки со сквозными отверстиями, при этом соединение их между собой осуществляют герметично по поверхностям соприкосновения, а смежные трековые мембраны соединяют между собой герметично по периметру. Перегородки со сквозными отверстиями можно изготавливать из термопластичного материала, например полиэтилена, и в этом случае скреплять между собой трековые мембраны и перегородки путем термообработки. В случае выполнения перегородок со сквозными отверстиями из клеевого материала последний наносят в виде сетки на поверхность одной из смежных трековых мембран, а вторую смежную трековую мембрану герметично соединяют с поверхностью нанесенной сетки. A method of manufacturing a multilayer filter material for ultrafiltration and microfiltration consists in sequentially stacking the
Пример. Две трековые мембраны с диаметром пор 0,2 мкм были разделены полиэтиленовой сеткой толщиной около 1 мм с ячейкой примерно 3 x 3 мм2 и прокатаны на горячих валках при температуре выше точки плавления полиэтилена. Расплавленный полиэтилен, проникая в поры трековых мембран по их поверхностям соприкосновения с сеткой, после затвердевания герметично соединяет трековые мембраны с образованием "сэндвича" с одновременным выделением в нем изолирующих фильтрующих ячеек. Если в трековых мембранах есть дефекты (поры с большим диаметром), то вероятность совпадения в одной ячейке двух дефектов каждой мембраны невелика, и она уменьшается с уменьшением плоскостных размеров ячейки. Изготовленный фильтрующий материал был использован для получения стерильного воздуха для нужд биотехнологии. Производительность по воздуху при его требуемом качестве составила около 500 м2/час•м2•атм.Example. Two track membranes with a pore diameter of 0.2 μm were separated by a polyethylene mesh with a thickness of about 1 mm with a cell of about 3 x 3 mm 2 and rolled on hot rolls at a temperature above the melting point of polyethylene. The molten polyethylene, penetrating into the pores of the track membranes along their contact surfaces with the mesh, after hardening hermetically connects the track membranes with the formation of a “sandwich” with the simultaneous release of insulating filter cells in it. If there are defects in the track membranes (pores with a large diameter), then the probability of the coincidence of two defects in one cell of each membrane is small, and it decreases with a decrease in the planar dimensions of the cell. The fabricated filter material was used to produce sterile air for the needs of biotechnology. Air productivity with its required quality was about 500 m 2 / h • m 2 • atm.
Заявляемое изобретение перспективно для широкого применения в пищевой, химической, электронной промышленности, для водоподготовки, водоочистки и доочистки питьевой воды. Предлагаемый фильтрующий материал несложно регенерировать, что позволит значительно снизить удельную себестоимость очистки при ее высоком качестве. The claimed invention is promising for widespread use in the food, chemical, electronic industries, for water treatment, water purification and post-treatment of drinking water. The proposed filter material is easy to regenerate, which will significantly reduce the unit cost of cleaning with its high quality.
Claims (17)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000114218A RU2170136C1 (en) | 2000-06-06 | 2000-06-06 | Laminated filter medium for ultra - and microfiltration and method for its manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000114218A RU2170136C1 (en) | 2000-06-06 | 2000-06-06 | Laminated filter medium for ultra - and microfiltration and method for its manufacture |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2170136C1 true RU2170136C1 (en) | 2001-07-10 |
Family
ID=20235730
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000114218A RU2170136C1 (en) | 2000-06-06 | 2000-06-06 | Laminated filter medium for ultra - and microfiltration and method for its manufacture |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2170136C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2502680C2 (en) * | 2009-02-03 | 2013-12-27 | Алексей Владимирович Тарасевич | Method of water treatment and device to this end |
RU2640244C2 (en) * | 2016-04-18 | 2017-12-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Институт химии твердого тела Уральского Отделения Российской Академии наук" | Method for purifying water solutions from heavy metals and radionuclides |
RU2698822C1 (en) * | 2015-10-23 | 2019-08-30 | 3М Инновейтив Пропертиз Компани | Ordered filter material for biomaterial purification |
RU215904U1 (en) * | 2022-09-29 | 2023-01-09 | Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия радиационной, химической и биологической защиты имени Маршала Советского Союза С.К. Тимошенко (г. Кострома)" Министерства обороны Российской Федерации | Composite sorption-protective material on an elastic matrix for personal respiratory protection |
-
2000
- 2000-06-06 RU RU2000114218A patent/RU2170136C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2502680C2 (en) * | 2009-02-03 | 2013-12-27 | Алексей Владимирович Тарасевич | Method of water treatment and device to this end |
RU2698822C1 (en) * | 2015-10-23 | 2019-08-30 | 3М Инновейтив Пропертиз Компани | Ordered filter material for biomaterial purification |
US10722848B2 (en) | 2015-10-23 | 2020-07-28 | 3M Innovative Properties Company | Filtration medium sequence for biomaterial purification |
RU2640244C2 (en) * | 2016-04-18 | 2017-12-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Институт химии твердого тела Уральского Отделения Российской Академии наук" | Method for purifying water solutions from heavy metals and radionuclides |
RU215904U1 (en) * | 2022-09-29 | 2023-01-09 | Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия радиационной, химической и биологической защиты имени Маршала Советского Союза С.К. Тимошенко (г. Кострома)" Министерства обороны Российской Федерации | Composite sorption-protective material on an elastic matrix for personal respiratory protection |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0814896B1 (en) | Filtration cassette article, and filter comprising the same | |
US5868930A (en) | Filtration cassette article and filter comprising same | |
JP5019835B2 (en) | Filtration module | |
US5342517A (en) | Filtration cassette article, and filter comprising same | |
JP2007014959A5 (en) | ||
JP2011507686A (en) | Filter device | |
US11577203B2 (en) | Membrane support made with preformed sheets | |
RU2170136C1 (en) | Laminated filter medium for ultra - and microfiltration and method for its manufacture | |
KR20110036745A (en) | Filter module and system having spirally wound membrane filters, and method for the production thereof | |
US20040226875A1 (en) | Filtration module | |
RU2409413C2 (en) | Membrane module (versions) and membrane device (versions) | |
RU2405620C2 (en) | Relief porous membrane (versions), method of making said membrane (versions) and membrane elements made from relief porous membrane (versions) | |
JP2001340732A (en) | Laminated filter element | |
KR101810470B1 (en) | Membrane for hemodialysis and method for producing the same | |
RU2687921C1 (en) | Filtering element for separation and concentration of liquid media | |
RU84255U1 (en) | RELIEF POROUS MEMBRANE (OPTIONS) AND MEMBRANE ELEMENTS FROM RELIEF POROUS MEMBRANE (OPTIONS) | |
JP3264028B2 (en) | Membrane separation device | |
RU2046646C1 (en) | Blood cleaning membrane-type apparatus | |
JP3238480B2 (en) | Manufacturing method of membrane filter cassette | |
RU2687906C1 (en) | Filtering element for separation and concentration of liquid media | |
RU2156156C1 (en) | Membrane module for separation of liquid media and method of its manufacture | |
RU2151633C1 (en) | Membrane module for separation of blood | |
JPH05168868A (en) | Semipermeable membrane module | |
CN115888398A (en) | Tangential flow membrane group, tangential flow membrane component, preparation method and application thereof | |
JPH01127003A (en) | Filter cartridge |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20160315 |
|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180607 |