本實(shí)用新型涉及過(guò)濾及收集技術(shù)，尤其是涉及一種微米及亞微米級(jí)顆粒離心式過(guò)濾收集的控制結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的將液體中的固體分離出的過(guò)濾或收集法，一般采用將固體及液體混合物通過(guò)管狀膜或過(guò)濾器。例如，過(guò)濾器的分離處理，使用高的流體壓力來(lái)促使液體流過(guò)過(guò)濾器，而使液體與污染物分離。典型使用高壓泵來(lái)產(chǎn)生高流體壓力。這些高壓泵在產(chǎn)生合適的過(guò)濾壓力時(shí)，特別是當(dāng)阻塞孔洞的微粒物質(zhì)的量增加時(shí)，會(huì)耗損大量的能量。因此，需要更高效能的流體過(guò)濾裝置。

同時(shí)，目前使用的過(guò)濾膜有聚醚砜膜(PES)、尼龍膜(NYLON)、混合纖維素膜(MCE)、醋酸纖維素膜(CA)、聚丙烯膜(PP)、親水/疏水聚四氟乙烯膜(PTFE)、親水/疏水聚偏氟乙烯膜(PVDF)、玻璃纖維膜(GF)等多孔材料微孔膜。

但是，由于上述隔膜采用的加工制成方式為拉伸法、相轉(zhuǎn)化法或無(wú)紡的加工方式，所形成的孔不是直孔，且孔徑大小不均勻，難以控制；所述孔徑是平均孔徑，并非全部為最小孔徑。

因此，在過(guò)濾中，由于孔徑和孔型結(jié)構(gòu)的缺陷，勢(shì)必造成顆粒被吸附在膜內(nèi)的孔中，造成堵塞，不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)式操作，需經(jīng)常更換濾膜，以維持過(guò)濾效率，且過(guò)濾效率慢。

當(dāng)需要收集液體內(nèi)的某種成分物質(zhì)時(shí)，由于多孔材質(zhì)的膜孔徑不均勻，且內(nèi)部充滿大小結(jié)構(gòu)不同的各種孔，當(dāng)被過(guò)濾的液體通過(guò)膜時(shí)，液體內(nèi)的顆粒會(huì)被吸附在膜內(nèi)的孔中，造成收集效率大大降低，且隨著液體的不斷過(guò)濾，吸附在膜的顆粒會(huì)造成膜的堵塞，液體不能順利通過(guò)濾膜，液體與被收集顆粒混合在一起，因此很難實(shí)現(xiàn)連續(xù)式的收集。且濾膜孔徑大小不均勻，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)不同顆粒的梯度收集。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決以上技術(shù)困難，本實(shí)用新型提供一種通過(guò)離心和雙過(guò)濾膜的方式使被過(guò)濾液體可同時(shí)實(shí)現(xiàn)過(guò)濾和收集的方法，收集和過(guò)濾效率更高，并可實(shí)現(xiàn)梯度式連續(xù)分離收集效果的微米及亞微米級(jí)顆粒離心式過(guò)濾收集的控制結(jié)構(gòu)。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：

一種微米及亞微米級(jí)顆粒離心式過(guò)濾收集的控制結(jié)構(gòu)，包括一由動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的離心式桶體，該離心式桶體中心設(shè)有將過(guò)濾后液體排出的筒狀出液區(qū)，所述筒狀出液區(qū)外周?chē)幸粚訉?duì)液體進(jìn)行過(guò)濾的過(guò)濾膜，所述過(guò)濾膜與離心式桶體內(nèi)壁之間設(shè)有將兩者之間的空間分隔為兩個(gè)獨(dú)立的收集一區(qū)和收集二區(qū)的分離膜；所述過(guò)濾膜與分離膜之間對(duì)應(yīng)的收集一區(qū)底部的離心式桶體上設(shè)有向收集一區(qū)供給待過(guò)濾液體的泵液口；所述過(guò)濾膜上的孔徑小于分離膜上的孔徑；所述泵液口進(jìn)入收集一區(qū)的所有顆粒被擋在分離膜與過(guò)濾膜之間，分離膜孔徑大于過(guò)濾膜孔徑，所述離心式桶體內(nèi)含有顆粒大小不同的被過(guò)濾液體在離心力的作用下，比分離膜孔徑大的顆粒被截留在分離膜和過(guò)濾膜之間的收集一區(qū)，比分離膜孔徑小的顆粒則收集在離心桶內(nèi)壁與分離膜之間的收集二區(qū)。

優(yōu)選地，所述收集一區(qū)和收集一區(qū)的徑向還設(shè)有將各個(gè)收集區(qū)分隔為多個(gè)獨(dú)立單元的隔板。

優(yōu)選地，所述過(guò)濾膜的孔徑根據(jù)被過(guò)濾液體中所含顆粒的大小選擇相應(yīng)的孔徑。

優(yōu)選地，所述過(guò)濾膜孔徑小于被過(guò)濾液體中最小顆粒的直徑時(shí)出液區(qū)得到澄清液體。

優(yōu)選地，所述過(guò)濾膜和分離膜均為直孔型重離子微孔膜，該直孔型重離子微孔膜由高分子材料經(jīng)重離子加速器輻照、再通過(guò)酸堿化學(xué)蝕刻方式加工而成的具有直孔型的微孔薄膜。

優(yōu)選地，所述直孔型重離子微孔膜采用聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯膜(PET)、聚碳酸酯膜(PC)或聚酰亞胺膜(PI)之其一制成。

優(yōu)選地，所述過(guò)濾膜和分離膜的外層設(shè)有采用尼龍網(wǎng)、錦綸網(wǎng)或滌綸網(wǎng)材質(zhì)經(jīng)絲網(wǎng)機(jī)械加工組成的化纖編織網(wǎng)。

本實(shí)用新型的有益效果是：

本實(shí)用新型由于采用雙過(guò)濾結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，當(dāng)需要過(guò)濾的液體通過(guò)第一層孔徑小的過(guò)濾膜時(shí)，所有大于孔徑的顆粒均被過(guò)濾掉，在出液區(qū)得到過(guò)濾后的液體；同時(shí)，由于離心力和雙層膜之間形成的壓力差，液體會(huì)經(jīng)過(guò)分離膜到達(dá)收集二區(qū)，分離膜孔徑大于過(guò)濾膜孔徑，比分離膜孔徑小的顆粒則通過(guò)直孔分離膜到達(dá)收集二區(qū)，比分離膜孔徑大的顆粒則截留在收集一區(qū)，實(shí)現(xiàn)梯度收集的效果。

由于過(guò)濾膜和分離膜均為直孔型重離子微孔膜，直孔型重離子微孔膜的孔徑均勻且可控，對(duì)大于孔徑以上的顆?；蛭⑸锬墁F(xiàn)實(shí)絕對(duì)截留；且使用時(shí)過(guò)濾膜和分離膜過(guò)濾的同時(shí)帶有離心力作用，過(guò)濾的顆粒在離心力作用下會(huì)甩離膜的表面，不會(huì)造成堵孔。

【附圖說(shuō)明】

圖1是本實(shí)用新型的離心式桶體的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型桶體的部分放大結(jié)構(gòu)的工作原理示意圖；

圖3是本實(shí)用新型桶體的截面放大結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實(shí)用新型過(guò)濾膜和分離膜的放大結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本實(shí)用新型過(guò)濾膜和分離膜的電鏡剖面實(shí)拍圖。

【具體實(shí)施方式】

一種微米及亞微米級(jí)顆粒離心式過(guò)濾收集的控制結(jié)構(gòu)，如圖1至圖3所示，包括一由動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的離心式桶體1，該離心式桶體中心設(shè)有將過(guò)濾后液體排出的筒狀出液區(qū)2，所述筒狀出液區(qū)2外周?chē)幸粚訉?duì)液體進(jìn)行過(guò)濾的過(guò)濾膜3，所述過(guò)濾膜3與離心式桶體1內(nèi)壁之間設(shè)有將兩者之間的空間分隔為兩個(gè)獨(dú)立的收集一區(qū)4和收集二區(qū)5的分離膜6；在過(guò)濾膜3與分離膜6之間對(duì)應(yīng)的收集一區(qū)4底部的離心式桶體1上設(shè)有向收集一區(qū)4供給待過(guò)濾液體的泵液口(圖中未示)；其中，過(guò)濾膜3上的孔徑小于分離膜6上的孔徑，過(guò)濾膜的孔徑根據(jù)被過(guò)濾液體中所含顆粒的大小選擇相應(yīng)的孔徑；從泵液口進(jìn)入收集一區(qū)4的所有顆粒被擋在分離膜6與過(guò)濾膜3之間，分離膜6孔徑大于過(guò)濾膜3孔徑，離心式桶體1內(nèi)含有顆粒大小不同的被過(guò)濾液體在離心力的作用下，比分離膜孔徑大的顆粒被截留在分離膜6和過(guò)濾膜3之間的收集一區(qū)4，比分離膜6孔徑小的顆粒則收集在離心桶1內(nèi)壁與分離膜6之間的收集二區(qū)5，當(dāng)過(guò)濾膜3孔徑小于被過(guò)濾液體中最小顆粒的直徑時(shí)出液區(qū)2直接得到澄清液體；在收集一區(qū)4和收集一區(qū)5的徑向還設(shè)有將各個(gè)收集區(qū)分隔為多個(gè)獨(dú)立單元的隔板7。

如圖4和圖5所示，過(guò)濾膜3和分離膜6均為直孔型重離子微孔膜，圖4中直孔型重離子微孔膜上均勻向下導(dǎo)通的孔徑為直微孔10；該直孔型重離子微孔膜由高分子材料經(jīng)重離子加速器輻照、再通過(guò)酸堿化學(xué)蝕刻方式加工而成的具有直孔型的微孔薄膜，且直孔型重離子微孔膜采用聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯膜(PET)、聚碳酸酯膜(PC)或聚酰亞胺膜(PI)之其一制成；而且，在過(guò)濾膜3和分離膜6的外層還設(shè)有采用尼龍網(wǎng)、錦綸網(wǎng)或滌綸網(wǎng)材質(zhì)經(jīng)絲網(wǎng)機(jī)械加工組成的化纖編織網(wǎng)。

使用時(shí)，本實(shí)用新型過(guò)濾膜3和分離膜6具體對(duì)應(yīng)的直孔型重離子微孔膜采用的加工方法，包括以下步驟:

(1)基膜成像：選用厚度為6μm～50μm的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯膜、聚碳酸酯、聚酰亞胺之其一為基膜；

(2)輻照：選用能量為1MeV－500MeV、流強(qiáng)為0.1納安～10微安的重離子束流從一面輻照基膜，輻照時(shí)間為0.1秒到九個(gè)小時(shí)；

(3)敏化：利用波長(zhǎng)200～365nm的紫外線燈對(duì)輻照后的基膜進(jìn)行照射，紫外線燈功率為50瓦～2000瓦，燈與基膜的距離為0.1厘米～50厘米，敏化時(shí)間為10秒～180分鐘；

(4)蝕刻：將敏化后的基膜放入濃度為0.1個(gè)當(dāng)量～30個(gè)當(dāng)量的強(qiáng)堿或者強(qiáng)酸溶液里進(jìn)行蝕刻，蝕刻時(shí)間為1～180分鐘；

(5)烘干：經(jīng)過(guò)溫度10度到150度的烘箱烘干以后，生產(chǎn)出達(dá)到要求的直孔型重離子微孔膜。

由于過(guò)濾膜3和分離膜6均為直孔型重離子微孔膜，直孔型重離子微孔膜的孔徑均勻且可控，對(duì)大于孔徑以上的顆?；蛭⑸锬墁F(xiàn)實(shí)絕對(duì)截留；且使用時(shí)過(guò)濾膜和分離膜過(guò)濾的同時(shí)帶有離心力作用，過(guò)濾的顆粒在離心力作用下會(huì)甩離膜的表面，不會(huì)造成堵孔。