[发明专利]包含基于β-SIC的分离层的过滤器

说明书

一种用于过滤液体的过滤器，其包含由多孔陶瓷材料制成的支撑元件和用于过滤所述液体的膜分离层或由它们组成，所述支撑元件在其与待过滤液体接触的表面部分上用所述膜分离层覆盖，所述分离层由包含至少70重量％的碳化硅SiC的材料制成，相对于在所述分离层中存在的所有无机化合物的总重量，所述过滤器的特征在于，在β形式SiC的摩尔含量与α形式SiC的摩尔含量之间的比率大于0.5。

本发明涉及由无机材料制成的过滤结构领域，其用于过滤液体，特别地涂覆有膜的结构，以便从液体，特别地水中分离颗粒或分子。

本发明例如找到其用于在从石油或页岩气提取得到的产出水的净化的应用。本发明还找到它在用于化学，制药，食品或农业食品领域中的液体净化甚至分离的各种工业过程中的应用。

很长时间以来，使用陶瓷膜或非陶瓷膜以过滤各种流体的过滤器已为人所知。这些过滤器可以根据正面过滤的原理操作，这种技术涉及使待处理流体垂直于过滤介质的表面通过过滤介质。在水充满污染物的情况下，由于颗粒在过滤介质表面的累积和形成滤饼，这种技术受到限制，并且导致渗透物流的相对快速下降。另一方面，这种结构使得能够使用具有较低能耗的简单系统。

根据另一种技术，使用切向过滤，相反地，该切向过滤允许借助于流体在膜表面处的纵向循环来限制颗粒的累积。颗粒保留在循环流中，而液体可以在压力的作用下通过该膜。该技术提供了性能和过滤水平的稳定性。

凭借使用有机和/或无机膜(其孔隙率适于进行所述过滤)及其连续操作，切向过滤的优点因此是易于使用，其可靠性。另一方面，切向构造理想地需要使用至少两个泵，一个是加压(或增压)泵，另一个是再循环泵。再循环泵通常具有相当大的能量消耗。

切向过滤需要很少或不需要助剂，并提供两种独立的流体，这两种流体都是可增值的：浓缩物(也称为渗余物)和滤液(也称为渗透物)。它是一种环保的清洁工艺。切向过滤技术特别用于微滤，超滤，纳米过滤。

因此，根据现有技术已知许多根据正面或切向过滤原理操作的过滤器结构。

根据一种构造，切向过滤器可以进行构造以使得待处理的流体最初穿过多孔壁，渗透物由收集系统收集，该收集系统确保密封性并防止待处理流体或保留物污染渗透物。

对应于这种模式的构造被称为FSM(用于平板膜)。可以参考在网站上的出版物：http://www.liqtech.com/img/user/file/FSM_Sheet_F_4_260214V2.pdf。另一种构造可以是固定或移动的实心或空心盘。

其它构造包括由多孔无机材料制成的管状或平行六面体支撑体或由其构成，所述支撑体由限定平行于所述支撑体的轴线的纵向通道的壁形成。滤液穿过所述壁，然后在切向过滤的情况下在多孔支撑体的外周表面处被排出，或者在正面过滤的情况下主要在出口通道处被排出。

所述通道的表面通常还覆盖有至少一个由多孔无机材料制成的涂层，称为膜，其性质和形态，当过滤的流体在多孔支撑体的孔隙中扩散时，适于阻止其尺寸接近或大于所述膜的孔的中值直径的分子或颗粒。通常通过涂覆多孔无机材料的浆料的方法将膜沉积在支撑材料的内表面上，然后进行固结热处理，特别是干燥和任选地烧结陶瓷膜。

陶瓷膜，更特别地碳化硅膜的优点是它们的耐磨性和耐腐蚀性。然而，制造和沉积所述膜的方式对其性能具有很大影响，并且这种类型的膜的生产可证明是昂贵的并且控制复杂。

具有碳化硅膜的过滤器是已知的。例如，EP0219383A1公开了一种过滤体，其中由SiC颗粒形成的膜层在氮气下在1050℃或1100℃的温度下直接煅烧。然而考虑到所使用的颗粒和烧结温度，膜的耐磨性是过低的。