專利名稱：陶瓷過(guò)濾器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液體·氣體等流體過(guò)濾所用的陶瓷過(guò)濾器，更詳細(xì)地說(shuō)，涉及可長(zhǎng)期使用，并且通過(guò)反洗可容易地去除堆積在過(guò)濾器上的堆積物的陶瓷過(guò)濾器。
背景技術(shù)：
陶瓷過(guò)濾器是利用了陶瓷多孔體的過(guò)濾器。由于物理的強(qiáng)度、耐久性、耐腐蝕性等優(yōu)良，從而在例如水處理和排氣處理、或醫(yī)藥、食品領(lǐng)域等廣泛的領(lǐng)域用于去除液體和氣體中的懸濁物質(zhì)、細(xì)菌、灰塵等。
對(duì)陶瓷過(guò)濾器來(lái)說(shuō)，有時(shí)把陶瓷多孔體不變地用作過(guò)濾器材，但為了提高過(guò)濾性能、流體透過(guò)量(即處理能力)兩者，一般在陶瓷組成的多孔質(zhì)體(基材)的表面形成同樣由陶瓷組成的過(guò)濾膜。例如，使過(guò)濾膜的平均細(xì)孔直徑小至0.01～1.0μm左右來(lái)確保過(guò)濾性能，另一方面，使過(guò)濾膜的平均細(xì)孔直徑大至1～幾百μm左右來(lái)降低基材內(nèi)部的流動(dòng)阻力、提高流體透過(guò)量(即處理能力)。
此外，陶瓷過(guò)濾器根據(jù)過(guò)濾目的而把基材加工成各種形狀，廣泛使用的有使基材具有單一流路的管狀、或者具有平行的多數(shù)流路的蜂窩狀(包括單塊狀)。在管狀或蜂窩狀基材的表面、例如在流路的內(nèi)壁面形成有過(guò)濾膜的過(guò)濾器收放在支架內(nèi)，通過(guò)做成用O圈等密封地隔離基材外周面?zhèn)群土髀烦ㄩ_(kāi)的基材端面?zhèn)鹊慕Y(jié)構(gòu)，而用作交叉流動(dòng)型或單通型過(guò)濾器。
并且，對(duì)大型陶瓷過(guò)濾器來(lái)說(shuō)，有時(shí)截?cái)鄟?lái)使所定的流路與外部連通而形成狹縫狀的輔助流路(空隙部)(例如，參照特開(kāi)2000-153117號(hào)公報(bào))。這種結(jié)構(gòu)的陶瓷過(guò)濾器由于從多孔質(zhì)體的中心部附近的流路回收凈化流體容易而可以極大地提高其過(guò)濾處理能力，同時(shí)，在過(guò)濾器內(nèi)的流量分布均一這一點(diǎn)上也比較好。
所述的各種陶瓷過(guò)濾器需要定期地實(shí)施在與通常使用時(shí)相反的方向施加壓力，把在流路內(nèi)層狀地堆積的被過(guò)濾物(堆積物)從流路的內(nèi)壁剝離并從流路的端部排出除去的反洗。然而，在流路的端部，被過(guò)濾物易于堵塞，會(huì)有反洗不充分的問(wèn)題。
作為解決這種問(wèn)題、使通過(guò)反洗排出·除去堆積物變得容易的相關(guān)技術(shù)，公布了使流路的至少一個(gè)端部的開(kāi)口徑比流路的端部以外的內(nèi)徑更大的陶瓷過(guò)濾器(例如，參照特開(kāi)2002-210314號(hào)公報(bào))。
采用在特開(kāi)2002-210314號(hào)公報(bào)中所公布的陶瓷過(guò)濾器的話，可容易地消除在隔室的端部產(chǎn)生的堆積物導(dǎo)致的堵塞。但是，這種陶瓷過(guò)濾器即使實(shí)施反洗也難以從隔室內(nèi)壁剝離堆積物，會(huì)殘存堆積物完全沒(méi)有被排出的隔室(不可反洗隔室)。為了防止這種不可反洗的隔室的殘存，理論上來(lái)說(shuō)，對(duì)陶瓷過(guò)濾器施加強(qiáng)勁的反洗壓力即可，但由于對(duì)可以這樣做的反洗壓力供給設(shè)備有制約而存在著不能實(shí)用的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這種原有技術(shù)的問(wèn)題點(diǎn)而提出的，其目的在于提供可長(zhǎng)期使用，并且通過(guò)反洗可容易地去除堆積在過(guò)濾器上的堆積物的陶瓷過(guò)濾器。
即，采用本發(fā)明的話，提供一種過(guò)濾器，其由具有兩個(gè)端面和外周面并形成有多個(gè)從一個(gè)所述端面一直貫穿到另一個(gè)所述端面的被凈化流體主流路的多孔質(zhì)體，和配置在所述主流路的內(nèi)壁面的過(guò)濾膜所構(gòu)成，在包括所述多孔質(zhì)體外周面的部分形成狹縫狀的輔助流路以使所述主流路之中的所定主流路(特定主流路)與外部空間連通，同時(shí)，所述特定主流路兩個(gè)端面的開(kāi)口部被密封，使從所述一個(gè)端面?zhèn)鹊拈_(kāi)口部(第一開(kāi)口部)流入所述主流路的被凈化流體通過(guò)流過(guò)所述多孔質(zhì)體的內(nèi)部來(lái)進(jìn)行凈化，并作為凈化流體從所述多孔質(zhì)體的所述外周面以及所述輔助流路的出口被取出，與所述特定主流路相鄰的主流路(相鄰主流路)的所述過(guò)濾膜的膜厚比所述相鄰主流路以外的主流路(內(nèi)部主流路)的所述過(guò)濾膜的膜厚更厚。
在本發(fā)明中，相鄰主流路的過(guò)濾膜的膜厚的平均值(X(μm))和內(nèi)部主流路的過(guò)濾膜的膜厚的平均值(Y(μm))較好是滿足(X-Y)≥8的關(guān)系。
在本發(fā)明中，內(nèi)部主流路在第一開(kāi)口部的開(kāi)口徑的平均值(A)和相鄰主流路在第一開(kāi)口部中的開(kāi)口徑的平均值(B)較好是滿足(A-B)/B≥0.007的關(guān)系。


圖1(a)、圖1(b)是表示本發(fā)明的陶瓷過(guò)濾器的一個(gè)實(shí)施方式的圖，圖1(a)是立體圖，圖1(b)是圖1(a)的P部放大圖。
圖2是示意制膜方法的一個(gè)例子的圖。
圖3是將陶瓷過(guò)濾器收放在支架內(nèi)的示意剖面圖。
具體實(shí)施例方式
以下，對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的優(yōu)選方式進(jìn)行說(shuō)明，但本發(fā)明并不限定于以下的實(shí)施方式，只要不脫離本發(fā)明的宗旨，基于本行業(yè)人員的常識(shí)，可進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)上的變更、改良等。
本發(fā)明是由具有兩個(gè)端面和外周面并形成有多個(gè)從一個(gè)端面一直貫穿到另一個(gè)端面的被凈化流體的主流路的多孔質(zhì)體和配置在主流路的內(nèi)壁面的過(guò)濾膜所構(gòu)成，在包括多孔質(zhì)體外周面的部分形成狹縫狀的輔助流路以使主流路之中的所定主流路(特定主流路)與外部空間連通，同時(shí)，特定主流路兩個(gè)端面的開(kāi)口部被密封，使從一個(gè)端面?zhèn)鹊拈_(kāi)口部(第一開(kāi)口部)流入主流路的被凈化流體通過(guò)流過(guò)多孔質(zhì)體的內(nèi)部來(lái)進(jìn)行凈化，并作為凈化流體從多孔質(zhì)體的外周面以及輔助流路的出口被取出，與特定主流路相鄰的主流路(相鄰主流路)的過(guò)濾膜的膜厚比相鄰主流路以外的主流路(內(nèi)部主流路)的過(guò)濾膜的膜厚更厚。以下，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行具體說(shuō)明。
圖1(a)、圖1(b)是表示本發(fā)明的陶瓷過(guò)濾器的一個(gè)實(shí)施方式的圖，圖1(a)是立體圖、圖1(b)是P部放大圖。本實(shí)施方式的陶瓷過(guò)濾器1是由形成有多個(gè)從一個(gè)端面4a一直貫穿到另一個(gè)端面4b的主流路3的多孔質(zhì)體2和配置在主流路3內(nèi)壁面的過(guò)濾膜5構(gòu)成。此外，在包括多孔質(zhì)體2的外周面6的部分形成有狹縫狀輔助流路9以使特定主流路3a與外部空間連通，特定主流路3a兩個(gè)端面的開(kāi)口部被密封部7密封。在使用該陶瓷過(guò)濾器1來(lái)對(duì)液體·氣體等流體進(jìn)行過(guò)濾而凈化的場(chǎng)合，使要凈化的流體(被凈化流體)通過(guò)從主流路3的一個(gè)端面4a側(cè)的開(kāi)口部(第一開(kāi)口部11)流入，流過(guò)多孔質(zhì)體2的內(nèi)部來(lái)凈化，并作為凈化流體從多孔質(zhì)體2的外周部6以及輔助流路9的出口10被取出。
被凈化流體流過(guò)與特定主流路3a相鄰的相鄰主流路3b和作為相鄰主流路3b以外的主流路的內(nèi)部主流路3c內(nèi)，流過(guò)了過(guò)濾膜5的凈化流體流過(guò)多孔質(zhì)體2內(nèi)部一直到達(dá)外周面6或特定主流路3a，由于相鄰主流路3b和位于它們內(nèi)部的內(nèi)部主流路3c到達(dá)外周面6或特定主流路3a的距離(長(zhǎng)度)的不同，所以相鄰主流路3b透過(guò)被凈化流體的量更多。
為此，在現(xiàn)有的陶瓷過(guò)濾器中，特別是在相鄰主流路3b通過(guò)反洗也不能完全去除的堆積物殘存在過(guò)濾膜5的細(xì)孔內(nèi)(所謂，污垢的增加)，此外，會(huì)有反洗壓力難以到達(dá)內(nèi)部主流路3c而使得堆積物不能去除等問(wèn)題，但本實(shí)施方式的過(guò)濾器1，與特定主流路3a相鄰的相鄰主流路3b的過(guò)濾膜5的膜厚比作為相鄰主流路3b以外的主流路的內(nèi)部主流路3c的過(guò)濾膜5的膜厚更厚。即，利用特定主流路3a有意地提高附近的相鄰主流路3b的透過(guò)阻抗來(lái)調(diào)整與內(nèi)部主流路3c的透過(guò)阻抗的平衡。因此，能夠起到抑制相鄰主流路3b中的污垢的增加，且反洗壓力易于到達(dá)內(nèi)部主流路3c，能夠容易去除堆積物的效果，可長(zhǎng)期使用，同時(shí)通過(guò)反洗容易去除堆積物。
此外，在使用一般的壓力供給設(shè)備來(lái)實(shí)施對(duì)陶瓷過(guò)濾器1施加通常的反洗壓力的反洗的場(chǎng)合，也能夠容易地從第一開(kāi)口部11(一個(gè)端面4a)排出堆積物，能夠大幅地降低存在堆積物不被排出而堵塞使得過(guò)濾功能欠缺的不可反洗主流路(堵塞主流路)的可能性。
此外，如圖1(b)所示，對(duì)本實(shí)施方式的陶瓷過(guò)濾器來(lái)說(shuō)，較好是相鄰主流路3b的過(guò)濾膜5的膜厚(x1、x2)的平均值(X(μm))和內(nèi)部主流路3c的過(guò)濾膜5的膜厚(y1、y2、y3)的平均值(Y(μm))滿足(X-Y)≥8的關(guān)系，更好是滿足(X-Y)≥10的關(guān)系，特別好是滿足(X-Y)≥11的關(guān)系。(X-Y)的值不到8的話，由于即使反洗，堵塞主流路存在的比例也上升，從而不好。還有，本發(fā)明中，(X-Y)的上限值并沒(méi)有特別限定，但是，從實(shí)際的制造和使用可能性的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，在500以下的話即可。
此外，如圖1(b)所示，對(duì)本實(shí)施方式的陶瓷過(guò)濾器來(lái)說(shuō)，較好是內(nèi)部主流路3c在第一開(kāi)口部11的開(kāi)口徑(a1、a2、a3)的平均值(A)和相鄰主流路3b在第一開(kāi)口部11的開(kāi)口徑(b1、b2)的平均值(B)滿足(A-B)/B≥0.007的關(guān)系，更好是滿足(A-B)/B≥0.008的關(guān)系，特別好是滿足(A-B)/B≥0.009的關(guān)系。[(A-B)/B]的值在0.002或其以下的話，即使反洗也由于堵塞主流路存在的比例上升而不好。還有，本發(fā)明中，[(A-B)/B]的上限值雖然沒(méi)有特別限定，但是，從實(shí)際的制造和使用可能性的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，在5以下的話即可。還有，本發(fā)明所謂的[開(kāi)口徑]是指，在截面為圓形時(shí)是指直徑、為橢圓·長(zhǎng)圓時(shí)是指長(zhǎng)軸的長(zhǎng)度，為多邊形時(shí)是指最長(zhǎng)的對(duì)角線的長(zhǎng)度、為其它不定形時(shí)是指取截面形狀的外周上的2個(gè)點(diǎn)時(shí)最長(zhǎng)的兩個(gè)點(diǎn)之間的距離。
其次，對(duì)本發(fā)明的陶瓷過(guò)濾器的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。本發(fā)明的陶瓷過(guò)濾器可以基于以前所知道的陶瓷過(guò)濾器的制造方法來(lái)制造。首先，添加骨材、燒結(jié)助劑之外、還有分散媒、有機(jī)粘結(jié)劑、根據(jù)需要添加界面活性劑、可塑劑等，對(duì)混煉而成的胚土進(jìn)行擠出成型得到成形體。骨材是多孔質(zhì)體的主要構(gòu)成要素，由平均顆粒度5～200μm左右的陶瓷粒子組成。通過(guò)對(duì)包含骨材的胚土進(jìn)行成形、燒結(jié)，形成具有與骨材的顆粒直徑相應(yīng)的細(xì)孔的多孔質(zhì)體。骨材的材質(zhì)根據(jù)過(guò)濾目的而適當(dāng)選擇，能夠使用氧化鋁、莫來(lái)石、堇青石、碳化硅、陶瓷器屑等。
此外，燒結(jié)助劑是用于強(qiáng)化骨材之間的結(jié)合的添加材料，由平均顆粒度不到5μm的陶瓷粒子組成。通過(guò)添加骨材和胚土，骨材間的結(jié)合被強(qiáng)化，形成堅(jiān)固的多孔質(zhì)體。燒結(jié)助劑的材質(zhì)并不特別限定，能夠使用例如氧化鋁、硅石、氧化鋯、二氧化鈦、玻璃料、長(zhǎng)石、堇青石等。通常，為了確保骨材之間的結(jié)合強(qiáng)度、防止多孔質(zhì)體的細(xì)孔堵塞，對(duì)骨材以及燒結(jié)助劑的整體重量添加10～35重量％左右即可。
對(duì)擠出成型得到的成形體進(jìn)行干燥，把它在與流路方向垂直切斷成所定長(zhǎng)度后燒結(jié)能夠得到多孔質(zhì)體。還有，所得到的多孔質(zhì)體的平均細(xì)孔徑為1～30μm左右。圖1(a)所示那種狹縫狀輔助流路9在多孔質(zhì)體2的燒結(jié)前或燒結(jié)后利用金剛石切割機(jī)等刃物切斷輔助流路9以使該形成的特定主流路的列與外部空間連通來(lái)形成的話即可。在此，對(duì)于與輔助流路9連通的特定主流路來(lái)說(shuō)，為了防止被凈化流體混入凈化流體而利用堵塞部件等密封多孔質(zhì)體2的兩個(gè)端面的開(kāi)口部來(lái)形成密封部7。即，不必在特定主流路的內(nèi)壁面形成后述的過(guò)濾膜。
接下來(lái)在所得到的多孔質(zhì)體的主流路內(nèi)壁面形成過(guò)濾膜。在此，本發(fā)明所謂的過(guò)濾膜是指平均細(xì)孔徑小于多孔質(zhì)體的平均細(xì)孔徑的薄膜狀的陶瓷多孔體，也可根據(jù)場(chǎng)合的不同做成形成二層以上的多層結(jié)構(gòu)。一般地說(shuō)，所謂過(guò)濾膜是指用于確保陶瓷的過(guò)濾功能的部件，對(duì)本發(fā)明所謂的過(guò)濾膜來(lái)說(shuō)也包括在做成多層結(jié)構(gòu)時(shí)的中間層(最上層以外的層)。
過(guò)濾膜使用與構(gòu)成多孔質(zhì)體的骨材相比平均顆粒徑小、包括平均顆粒度0.1～5μm左右的陶瓷粒子的料漿，在多孔質(zhì)體的主流路的內(nèi)壁面成膜后，可通過(guò)燒結(jié)形成。具體地說(shuō)，把陶瓷粒子分散在水等分散媒質(zhì)中，根據(jù)需要通過(guò)添加燒結(jié)助劑、有機(jī)粘結(jié)劑、pH調(diào)整劑等來(lái)調(diào)制過(guò)濾膜用料漿(制膜用料漿)并用它在主流路內(nèi)壁面成膜后，干燥、燒結(jié)來(lái)形成過(guò)濾膜。過(guò)濾膜的平均細(xì)孔徑為0.1～5μm左右。
本發(fā)明的陶瓷過(guò)濾器的特征在于具有相鄰主流路的過(guò)濾膜的膜厚比內(nèi)部主流路的過(guò)濾膜的膜厚更厚的結(jié)構(gòu)。作為形成具有這種結(jié)構(gòu)的過(guò)濾膜的方法，可以舉出使用例如圖2所示那種制膜裝置27的方法。具體地說(shuō)，準(zhǔn)備所述制膜用料漿23，使制膜用料漿23從多孔質(zhì)體22另一個(gè)端面向一個(gè)端面的方向(或者，從一個(gè)端面向另一個(gè)端面的方向)流通，同時(shí)，利用真空泵P使外周面26側(cè)處于減壓狀態(tài)的話，制膜用料漿23所包括的固態(tài)形狀部分在主流路的內(nèi)壁面層狀堆積而形成制膜層。此時(shí)，從過(guò)濾水易于透過(guò)的、透過(guò)流量多的相鄰主流路朝向過(guò)濾水難以透過(guò)的、透過(guò)流量少的內(nèi)部主流路逐漸形成薄的制膜層。
與整個(gè)所形成的薄膜層的所希望的薄膜厚度相應(yīng)的量的過(guò)濾水24從多孔質(zhì)體22的外周表面26被排出。還有，使從多孔質(zhì)體22的端面流出的制膜用料漿23循環(huán)的話即可。然后，在制膜層的形狀被保持的狀態(tài)下，過(guò)濾水24的排出結(jié)束后，使過(guò)濾水側(cè)處于減壓狀態(tài)來(lái)對(duì)多孔質(zhì)體22進(jìn)行真空脫水。此外，準(zhǔn)備幾種具有所定的開(kāi)口圖案的片狀的片部件，以把它們交互地貼在多孔質(zhì)體的開(kāi)口端面的狀態(tài)使制膜用料漿從開(kāi)口端面流入，也能夠在每個(gè)主流路形成膜厚不同的制膜層。
此外，首先在制膜用料漿中添加多糖類水溶性橡膠作為適當(dāng)?shù)倪^(guò)濾阻抗劑，通過(guò)控制其溶度可控制過(guò)濾膜的膜厚。過(guò)濾阻抗劑是具有使制膜用料漿所包含的固態(tài)成分在主流路內(nèi)壁面層狀堆積而形成層，并使過(guò)濾水透過(guò)該堆積固態(tài)成分組成的層時(shí)的通水阻抗上升的功能的添加物。具體地說(shuō)，增加過(guò)濾阻抗劑的添加量的話，一旦堆積固態(tài)成分組成的層的通水阻抗在所定值以上，這以上的過(guò)濾水就難以流出，由于膜的成長(zhǎng)極慢，從而內(nèi)部主流路的膜成長(zhǎng)伴隨著相鄰主流路的膜成長(zhǎng)，結(jié)果得到膜厚差小的均勻的膜。因此，通過(guò)減少(或者不添加)制膜用料漿中添加的過(guò)濾阻抗劑的量，能夠制造本發(fā)明的陶瓷過(guò)濾器。
緊接上述一系列操作，能夠通過(guò)干燥以及燒結(jié)形成過(guò)濾膜，從而能夠制造本發(fā)明的陶瓷過(guò)濾器。
并且，本發(fā)明的陶瓷過(guò)濾器根據(jù)不同情況也可以在所定的地方具備密封部件。本發(fā)明中所謂的密封部件是用于防止被凈化流體從多孔質(zhì)體的端面，具體地說(shuō)從圖1(b)中的一個(gè)端面4a侵入多孔質(zhì)體2內(nèi)部的部件，較好是以覆蓋多孔質(zhì)體2的一個(gè)端面4a以及一個(gè)端面4a附近的過(guò)濾膜的方式形成。
密封部件在所定場(chǎng)所涂抹例如硼硅酸玻璃、硅酸玻璃、長(zhǎng)石玻璃等玻璃狀物質(zhì)(玻璃料)等組成的透明色料后，能夠通過(guò)燒結(jié)來(lái)形成。但是，只要是具有與過(guò)濾膜同等或其以下的細(xì)孔徑，則并不限定于涂透明色料，根據(jù)場(chǎng)合也可以形成過(guò)濾膜代替密封部件，防止被凈化流體從多孔質(zhì)體的端面侵入多孔質(zhì)體內(nèi)部。
其次，對(duì)在把水(被凈化水)用作被凈化流體時(shí)本發(fā)明的陶瓷過(guò)濾器的使用方法進(jìn)行大致說(shuō)明。如圖3所示，本實(shí)施方式的陶瓷過(guò)濾器31在多孔質(zhì)32的主流路的內(nèi)壁面形成有所定的過(guò)濾膜35，密封部件33覆蓋多孔質(zhì)體32的一個(gè)端面4a及其附近的過(guò)濾膜35，在該密封部件43的局部，通過(guò)O圈36收放在支架34內(nèi)。在用該陶瓷過(guò)濾器31凈化被過(guò)濾水時(shí)，使被凈化水從主流路的一個(gè)端面4a側(cè)的第一開(kāi)口部流入，通過(guò)流過(guò)過(guò)濾膜35和多孔質(zhì)體32的內(nèi)部來(lái)凈化，然后作為凈化水從多孔質(zhì)體32的外周面6被取出。
伴隨著過(guò)濾的反復(fù)，由于堆積物在過(guò)濾膜35的表面上層狀地堆積，所以定期地在與通常使用時(shí)相反的方向施加反洗壓力來(lái)進(jìn)行反洗。在反洗時(shí)，首先，通過(guò)從多孔質(zhì)體32的外周面6側(cè)施加第一次反洗壓力而使堆積物從過(guò)濾膜35剝離后，接下來(lái)從另一個(gè)開(kāi)口部(第二開(kāi)口部)側(cè)施加第二次反洗壓力，就能夠從第一開(kāi)口部排出堆積物并除去。
以下用實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更具體的說(shuō)明，但本發(fā)明并不限定于這些實(shí)施例。
(實(shí)施例1～4)
作為骨材，使用顆粒直徑為5～300μm的篩選過(guò)的氧化鋁，在其中添加顆粒直徑0.5～50μm的長(zhǎng)石作為燒結(jié)助劑、水作為分散媒質(zhì)、甲基纖維素作為有機(jī)粘結(jié)劑，通過(guò)對(duì)混煉所得到的胚土進(jìn)行擠出成型得到具有多個(gè)主流路的蜂窩狀的成型體。對(duì)該成型體干燥后，與流路方向垂直切斷成所定的長(zhǎng)度，通過(guò)對(duì)其燒結(jié)而得到內(nèi)徑180mm、流路內(nèi)徑2.2mm、長(zhǎng)1000mm、主流路數(shù)約2000個(gè)的蜂窩狀的多孔質(zhì)體。利用水銀壓入法測(cè)定的多孔質(zhì)體的平均細(xì)孔徑為10μm。
利用金剛石切割機(jī)切斷包括多孔質(zhì)體的外周面的部分以使特定主流路的列與外部空間連通，接下來(lái)，用堵塞部件密封特定主流路的兩個(gè)端面的開(kāi)口部，形成狹縫狀的輔助流路。還有，與輔助流路連通的特定主流路每6列(從多孔質(zhì)體的開(kāi)口端面看去，在形成有密封部的特定主流路列之間具有5列沒(méi)有形成密封部的主流路)形成。
其次，使用顆粒直徑為0.5～10μm的篩選過(guò)的氧化鋁，在其中添加水作為分散媒質(zhì)、玻璃料作為燒結(jié)助劑、多糖類水溶性橡膠作為有機(jī)粘結(jié)劑做成制膜用料漿(中間膜制膜用料漿)，對(duì)其進(jìn)行調(diào)制，使用圖2所示那種制膜裝置27在多孔質(zhì)體22的主流路內(nèi)壁面制膜后，干燥、燒結(jié)而形成中間膜。
其次，使用顆粒直徑為0.1～1.0μm的篩選過(guò)的二氧化鈦，在其中添加水作為分散媒質(zhì)、多糖類水溶性橡膠以及聚乙烯醇作為有機(jī)粘結(jié)劑做成過(guò)濾膜制膜用料漿，對(duì)其進(jìn)行調(diào)制，使用圖2所示那種制膜裝置27，在多孔質(zhì)體的主流路內(nèi)壁面預(yù)先成膜了的中間膜表面制膜后，干燥、燒結(jié)而形成過(guò)濾膜，制造了陶瓷過(guò)濾器(實(shí)施例1～4)。利用水銀壓入法測(cè)定的過(guò)濾膜(包括中間膜)的平均細(xì)孔徑為0.1μm。還有，表1表示在中間膜制膜用料漿以及過(guò)濾膜制膜用料漿中添加的多糖類水溶性橡膠(過(guò)濾阻抗劑)的濃度(對(duì)固態(tài)成分重量％)。在此，表1中所謂的[對(duì)固態(tài)成分重量％]在中間膜制膜用料漿的場(chǎng)合是指料漿中包含的氧化鋁和玻璃料，在過(guò)濾膜制膜用料漿的場(chǎng)合是指對(duì)料漿中包含的氧化鈦的重量％。
(比較例1、2)使中間膜制膜用料漿以及過(guò)濾膜制膜用料漿中添加的多糖類水溶性橡膠(過(guò)濾阻抗劑)的濃度(對(duì)固態(tài)成分重量％)為表1表示的濃度以外、利用與所述實(shí)施例1～4同樣的方法制造了陶瓷過(guò)濾器(比較例1、2)。
(表1)

此外，對(duì)于各陶瓷過(guò)濾器的相鄰主流路的過(guò)濾膜的膜厚的平均值(X)、內(nèi)部主流路的過(guò)濾膜的膜厚的平均值(Y)、平均膜厚、X-Y、內(nèi)部主流路在第一開(kāi)口部的開(kāi)口徑的平均值、相鄰主流路在第一開(kāi)口部的開(kāi)口徑的平均值(B)、(A-B)/B表示在表2。
(實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn))使用把制造的實(shí)施例1～4、比較例1、2的陶瓷過(guò)濾器收放在支架內(nèi)構(gòu)成的凈水裝置進(jìn)行實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)。具體地說(shuō)，從中部地區(qū)河流的入水取水口引入水，根據(jù)通常辦法凝集處理后，使用實(shí)施例1～4、比較例1、2的陶瓷過(guò)濾器來(lái)進(jìn)行過(guò)濾。此時(shí)的過(guò)濾通量為2m/日，反洗為每4個(gè)小時(shí)實(shí)施一次。反洗是以以下條件來(lái)實(shí)施的，(1)從外周面向過(guò)濾膜方向以500kPa的壓力流過(guò)1.51/m2的水從過(guò)濾膜剝下堆積在流通路內(nèi)的過(guò)濾物后；(2)從第二開(kāi)口部向第一開(kāi)口部的方向以150kPa的流壓流過(guò)0.51/m2的水。此時(shí)，一次反洗所排出的堆積物的干燥重量為27.2～144.4g。還有，所述數(shù)值中起伏的存在是因?yàn)樘幚硭兴奈勰嗔坑衅鸱?。連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)一個(gè)月后，目視觀察陶瓷過(guò)濾器的主流路的堵塞狀況。
以所述(1)、(2)的反洗條件排出、去除了堆積物的主流路為[未堵塞主流路]、以所述(1)、(2)的反洗條件也沒(méi)有排出、去除堆積物的主流路為[堵塞主流路]，測(cè)量每個(gè)陶瓷過(guò)濾器的主流路數(shù)。表2表示堵塞主流路數(shù)以及堵塞主流路數(shù)比例(堵塞主流路數(shù)相對(duì)于主流路數(shù)的比例)。
并且，測(cè)定在25℃、100kPa時(shí)全主流路通量(m3/(日×隔室)、相鄰主流路通量P(m3/(日×隔室)、以及內(nèi)部主流路通量Q(m3/(日×隔室))。測(cè)定方法是首先從反洗方向流水，用橡膠管在相鄰主流路內(nèi)部主流路分別單獨(dú)地采取從相鄰主流路以及內(nèi)部主流路流出的水，測(cè)定單位時(shí)間的水量(體積)。測(cè)定結(jié)果以及P/Q的值表示在表2。
表2

從表2所示的結(jié)果可知，相鄰主流路的過(guò)濾膜的膜厚的平均值(X)比內(nèi)部主流路的過(guò)濾膜的膜厚的平均值(Y)更厚的實(shí)施例1～4的陶瓷過(guò)濾器，與X的值小于Y的值的陶瓷過(guò)濾器(比較例1)、以及X的值與Y的值相等的陶瓷過(guò)濾器(比較例2)相比，實(shí)施反洗后的堵塞主流路數(shù)的值以及堵塞主流路的比例更小，易于去除堆積物。因此，能夠確認(rèn)本發(fā)明的陶瓷過(guò)濾器的優(yōu)越性。并且，實(shí)施例1～3的陶瓷過(guò)濾器通過(guò)反洗去除了所有的主流路的堆積物。因此，在(1)X的值和Y的值滿足(X-Y)≥8的關(guān)系時(shí)，以及/或者(2)A的值和B的值滿足(A-B)/B≥0.007的關(guān)系時(shí)，更加容易利用反洗去除堆積物。
此外，從相鄰主流路通量P、內(nèi)部主流路通量Q、以及P/Q的值可知，特別是實(shí)施例1～3的陶瓷過(guò)濾器與比較例1、2的陶瓷過(guò)濾器相比，相鄰主流路和內(nèi)部主流路的通量的差別小。反復(fù)反洗所用的陶瓷過(guò)濾器的壽命依賴于全主流路之中表示最大通量的主流路的壽命。本發(fā)明的陶瓷過(guò)濾器由于主流路的通量分布的起伏極小從而壽命很長(zhǎng)，可長(zhǎng)期使用。
如上所述，本發(fā)明的陶瓷過(guò)濾器由于相鄰主流路的過(guò)濾膜的膜厚比內(nèi)部主流路的過(guò)濾膜的膜厚更厚，可長(zhǎng)期使用，同時(shí)，易于通過(guò)反洗去除堆積在過(guò)濾器上的堆積物。因此，適合于在例如水處理和排氣處理、或醫(yī)藥·食品領(lǐng)域等廣泛的領(lǐng)域用于除去液體和氣體中的懸濁物質(zhì)、細(xì)菌、灰塵等。
權(quán)利要求
1.一種陶瓷過(guò)濾器，由具有兩個(gè)端面和外周面并形成有多個(gè)從一個(gè)所述端面一直貫穿到另一個(gè)所述端面的被凈化流體的主流路的多孔質(zhì)體，和配置在所述主流路的內(nèi)壁面的過(guò)濾膜所構(gòu)成，在包括所述多孔質(zhì)體外周面的部分形成狹縫狀的輔助流路以使所述主流路之中的所定主流路(特定主流路)與外部空間連通，同時(shí)，所述特定主流路其兩個(gè)端面的開(kāi)口部被密封，使從所述一個(gè)端面?zhèn)鹊拈_(kāi)口部(第一開(kāi)口部)流入所述主流路的被凈化流體通過(guò)流過(guò)所述多孔質(zhì)體的內(nèi)部來(lái)進(jìn)行凈化，并作為凈化流體從所述多孔質(zhì)體的所述外周面以及所述輔助流路的出口被取出，其特征在于與所述特定主流路相鄰的主流路(相鄰主流路)的所述過(guò)濾膜的膜厚比所述相鄰主流路以外的主流路(內(nèi)部主流路)的所述過(guò)濾膜的膜厚更厚。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷過(guò)濾器，其特征在于所述相鄰主流路的所述過(guò)濾膜的膜厚的平均值(X(μm))和所述內(nèi)部主流路的所述過(guò)濾膜的膜厚的平均值(Y(μm))滿足(X-Y)≥8的關(guān)系。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的陶瓷過(guò)濾器，其特征在于所述內(nèi)部主流路在所述第一開(kāi)口部的開(kāi)口徑的平均值(A)和所述相鄰主流路在第一開(kāi)口部的開(kāi)口徑的平均值(B)滿足(A-B)/B≥0.007的關(guān)系。
全文摘要
本發(fā)明的陶瓷過(guò)濾器由形成有多個(gè)從一個(gè)端面(4a)一直貫穿到另一個(gè)端面(4b)的主流路(3)的多孔質(zhì)體(2)和配置在主流路(3)內(nèi)壁面的過(guò)濾膜(5)構(gòu)成，在所定部分形成有狹縫狀輔助流路(9)以使特定主流路(3a)與外部空間連通，同時(shí)，特定主流路(3a)的兩個(gè)端部(4a、4b)的開(kāi)口部被密封，使從主流路3的第一開(kāi)口部(11)流入的被凈化流體通過(guò)流過(guò)多孔質(zhì)體(2)的內(nèi)部來(lái)進(jìn)行凈化，并作為凈化流體從多孔質(zhì)體(2)的外周面(6)以及輔助流路(9)出口(10)被取出，其特征是相鄰主流路(3b)的過(guò)濾膜的膜厚(x
文檔編號(hào)B01D65/00GK1761513SQ20048000719
公開(kāi)日2006年4月19日 申請(qǐng)日期2004年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月17日
發(fā)明者下平孝直 申請(qǐng)人:日本礙子株式會(huì)社