[发明专利]纳米级圆柱孔圆锥孔滤膜

摘要

本发明涉及一种纳米级圆柱孔圆锥孔滤膜，在一固体材料(1)即滤膜厚度方向上分别制造有两个相通的圆柱孔(2)和圆锥孔(3)，其中圆锥孔(3)为滤孔，圆锥孔(3)的小端直径根据过滤要求确定，处于纳米量级，圆锥孔(3)的大端直径与圆柱孔(2)的直径相同，圆锥孔(3)的轴向长度根据滤孔强度要求确定，圆柱孔(2)的直径根据最大渗透能力要求，通过优化设计确定，圆柱孔(2)用于减小滤膜的流动阻力和增大滤膜的渗透能力。在这样条件下，本发明滤膜的厚度可相对较大，从而满足滤膜的机械强度要求。本发明滤膜在过滤能力、渗透能力、机械强度上均达到较好性能，在水、血液等的超精过滤中具有重要应用。 1

主权项

1.一种纳米级圆柱孔圆锥孔滤膜，其特征在于：在一层固体材料(1)的厚度方向上分别制造有两个相通的圆锥孔(3)和圆柱孔(2)，这些孔在该固体材料(1)表面呈均匀分布，圆锥孔(3)为滤孔，圆锥孔(3)的小端直径2R₀根据过滤要求确定，处于纳米量级，圆锥孔(3)的大端直径2R₁与圆柱孔(2)的直径2R₁相同，圆锥孔(3)的轴向长度为l₀，l₀的值越小越好，因为这样可以有效地减小滤孔的流动阻力，从而有效地增大滤膜的渗透能力，l₀的值根据滤孔的强度要求确定；圆柱孔(2)的半径为R₁，这里R₁＞R₀；圆柱孔(2)的轴向长度为l₁，l₁的值根据滤膜的机械强度要求确定；l为滤膜的厚度，l＝l₀+l₁；此固体材料(1)即为滤膜。

2.如权利要求1所述的一种纳米级圆柱孔圆锥孔滤膜，其特征在于：圆柱孔(2)需与圆锥孔(3)同心，圆柱孔(2)与圆锥孔(3)的同心度公差不大于圆锥孔(3)小端半径R₀的十分之一。

3.如权利要求1所述的一种纳米级圆柱孔圆锥孔滤膜，其特征在于：圆柱孔(2)是用于减小滤膜中流动阻力和增大滤膜渗透能力的，该孔的半径R₁根据滤膜的最大渗透能力要求，通过优化设计由下式计算确定：

这里，λ₀＝l₀/l，l为滤膜的厚度，l＝l₀+l₁，l₀为圆锥孔(3)的轴向长度，l₁为圆柱孔(2)的轴向长度，R_cr为使流过滤孔即圆锥孔(3)的液体成为连续介质的孔的临界半径，ρ为环境温度和压力下流过滤孔的液体的体相密度，为流过滤孔的液体在滤孔即圆锥孔(3)小端半径方向的平均密度，这个平均密度与有关，η为环境温度和压力下流过滤孔的液体的体相粘度，为流过滤孔的液体在滤孔即圆锥孔(3)小端半径方向的等效粘度，这个等效粘度与有关，为描述流过滤孔的液体在滤孔即圆锥孔(3)小端半径方向呈现的非连续介质效应的参数，也与有关。

4.如权利要求1‑3任一项所述的一种纳米级圆柱孔圆锥孔滤膜，其特征在于：滤膜为平面或曲面滤膜。

5.如权利要求1‑3任一项所述的一种纳米级圆柱孔圆锥孔滤膜，其特征在于：滤膜的厚度处处相同或不相同。

6.如权利要求1‑3任一项所述的一种纳米级圆柱孔圆锥孔滤膜，其特征在于：滤膜由氮化硅或石墨烯制造而成。