專(zhuān)利名稱(chēng)：旁流式固相物質(zhì)提取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于從含有懸浮或分散固相物質(zhì)物質(zhì)的流體中進(jìn)行固相物質(zhì)提取裝置的方法和裝置。具體地，利用繞一中心軸螺旋形纏繞的多孔帶顆粒網(wǎng)來(lái)提取固相物質(zhì)物質(zhì)，其中流體沿著網(wǎng)表面軸向流動(dòng)。
背景技術(shù)：
不管是為了分析(小規(guī)模)或提純(大規(guī)模)目的，采用帶顆粒的多孔網(wǎng)利用固相物質(zhì)物提取法將流體中的溶解的物質(zhì)除去都是一種常用方法。為此所采用的網(wǎng)包括有纖維組織的聚合物網(wǎng)(例如聚四氟乙烯(PTFE))、無(wú)紡聚合物網(wǎng)(例如聚烯烴、如聚乙烯和聚丙烯))以及濕敷或聚合紙網(wǎng)(例如用纖維漿料、如纖維素、玻璃、芳族聚酰胺纖維或聚乙烯纖維制成的網(wǎng))。而且，裝在多孔網(wǎng)中的顆?？梢允蔷哂形叫?、活性或其兩者的結(jié)合。這些網(wǎng)中一般所使用的材料包括例如活性碳、硅石、礬土、由有機(jī)和無(wú)機(jī)材料覆蓋的硅石和聚苯乙烯-二乙烯苯共聚物。
然而，當(dāng)上述類(lèi)型的網(wǎng)用于提取既含有溶解物質(zhì)又含有懸浮物質(zhì)的載流體時(shí)，網(wǎng)上的孔會(huì)很快被懸浮物質(zhì)塞住，從而在提取過(guò)程中需要加壓以使載流體移動(dòng)，并會(huì)降低網(wǎng)從流體中去除溶解物質(zhì)的效率。網(wǎng)孔的堵塞和所造成的網(wǎng)去除溶解物質(zhì)的能力降低被稱(chēng)為網(wǎng)堵塞。在這些提取過(guò)程中所用的流體例如包括血液或其它體液、諸如湖水或河水的自然界流體以及含有漿液或其它懸浮物質(zhì)的果汁。一直在用的、使網(wǎng)堵塞最少的方法包括玻璃球預(yù)過(guò)濾器(例如美國(guó)專(zhuān)利5,366,632號(hào))以及梯度密度預(yù)過(guò)濾器(例如美國(guó)專(zhuān)利5,472,600)，以便在其到達(dá)帶顆粒的多孔網(wǎng)之前，預(yù)先將懸浮物質(zhì)從載流體中濾除。玻璃顆粒預(yù)過(guò)濾器對(duì)于傳統(tǒng)的預(yù)過(guò)濾物質(zhì)而言其性能是很好的，如過(guò)濾硅藻土、沙、纖維素或珍珠體膨脹非晶體火山巖，既過(guò)濾時(shí)間快并且壓力降減小。由于玻璃球的球形和惰性特點(diǎn)，據(jù)稱(chēng)玻璃球可實(shí)現(xiàn)這些優(yōu)點(diǎn)。梯度密度預(yù)過(guò)濾器由于其能夠?qū)⒋罅亢投喾N懸浮或干擾物質(zhì)在分析儀與固相物質(zhì)分解物質(zhì)接觸之前分離，所以梯度密度預(yù)過(guò)濾器也是較佳的。盡管有這些優(yōu)點(diǎn)，但這兩種預(yù)過(guò)濾器本身會(huì)堵塞，而降低提取過(guò)程的效率。在大規(guī)模的工業(yè)分離過(guò)程中，各分離媒質(zhì)變化所需的生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)間比這些預(yù)過(guò)濾所允許的時(shí)間長(zhǎng)時(shí)，分離過(guò)程經(jīng)常受到預(yù)過(guò)濾裝置未堵塞時(shí)間長(zhǎng)度的限制。
發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用于從流體中去除溶解物質(zhì)、同時(shí)允許懸浮固體顆粒保留在流體中的方法，其中該流體包括溶解物質(zhì)和懸浮固體顆粒。該方法包括提供一固相物質(zhì)提取裝置，包括第一端和與第一端相對(duì)的第二端，一軸從第一端伸向第二端，以及繞該軸形成螺旋形的多孔帶顆粒的含纖維片狀材料。在此裝置中，片狀材料較佳地繞其本身纏繞，各層片材較佳地與相鄰的層片材料隔開(kāi)，該片材包括一第一工作面，與第一工作面相反的第二工作面以及在第一和第二工作面之間的內(nèi)部，該內(nèi)部中裝有活性顆粒。該方法還包括使含有溶解物質(zhì)和懸浮固體顆粒的流體沿軸向從固相物質(zhì)物質(zhì)提取裝置的第一端向第二端流過(guò)。懸浮的顆粒較佳地基本上不會(huì)阻礙第一或第二工作面，這樣包含溶解物質(zhì)的流體可到達(dá)片材的內(nèi)部。該流體較佳地還與片材的第一和第二工作面接觸，當(dāng)流體流過(guò)固相物質(zhì)提取裝置時(shí)，片材中所含的活性顆粒可將溶解物質(zhì)從流體中去除。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，該方法還包括將一材料加強(qiáng)層裝到帶顆粒的纖維片材上。根據(jù)本發(fā)明又一方面，帶顆粒片材可包括有纖維組織的聚四氟乙烯或者可包括一從一組由聚酰胺、聚烯烴、聚酯、聚氨酯、聚乙烯鹵化物、玻璃纖維、陶瓷纖維或石英纖維材料中選出的無(wú)紡網(wǎng)。在本發(fā)明的又一方面，活性顆粒嵌在多孔纖維薄膜中。
在本申請(qǐng)中“陶瓷”代表非金屬的無(wú)機(jī)材料；“潤(rùn)滑劑”代表可用于方便制造復(fù)合裝置的水基流體和有機(jī)液體或其組合；“基體”代表纏繞大量微纖維的開(kāi)放結(jié)構(gòu)；“顆?！被颉傲Ｗ印贝沓讼率鲱w粒之外(不包括PTFE)、直徑0.1至200微米、較佳地5至40微米，縱橫比為1∶1至1∶1,000,000的固體；“吸附性”代表能夠通過(guò)吸收或吸附和保持；以及“空隙體積”代表一復(fù)合結(jié)構(gòu)中的空隙。
附圖簡(jiǎn)述以下參照附圖進(jìn)一步解釋本發(fā)明，其中類(lèi)似結(jié)構(gòu)在多個(gè)圖中以相同標(biāo)號(hào)示出，其中

圖1是本發(fā)明固相物質(zhì)物質(zhì)提取裝置的一個(gè)實(shí)施例的立體圖；圖1A是圖1所示實(shí)施例的立體圖，其中部分殼體被切除以示出內(nèi)部某些細(xì)節(jié)；
圖2是一多孔帶顆粒的纖維片材橫截面圖；圖3是具有一加強(qiáng)層的多孔帶顆粒纖維片材的多層結(jié)構(gòu)橫截面圖；圖4是具有多層加強(qiáng)層的多孔帶顆粒纖維片材的多個(gè)層結(jié)構(gòu)橫截面圖；圖5是本發(fā)明固相物質(zhì)物質(zhì)提取裝置的一個(gè)實(shí)施例的橫截面圖；圖6是固相物質(zhì)物質(zhì)提取裝置的另一個(gè)實(shí)施例的橫截面圖；圖7是一固相物質(zhì)物質(zhì)提取裝置的又一個(gè)實(shí)施例的橫截面圖；圖8是固相物質(zhì)物質(zhì)提取裝置的再一個(gè)實(shí)施例的橫截面圖。
較佳實(shí)施例的描述現(xiàn)參見(jiàn)各附圖，其中多個(gè)圖中類(lèi)似部件用類(lèi)似標(biāo)號(hào)示出，從圖1開(kāi)始，圖中示出了一固相物質(zhì)物質(zhì)提取裝置10的較佳實(shí)施例。圖1A是裝置10的視圖，為了示出其內(nèi)部的某些細(xì)節(jié)該裝置的某些部分被切除。固相物質(zhì)物質(zhì)提取裝置10的基本部件包括一細(xì)長(zhǎng)的多孔帶顆粒的纖維片材12，其繞一具有軸A的桿14螺旋纏繞并且由殼體16包圍。該殼體16具有第一端18以及在沿從第一端伸出的軸向方向上的殼體16另一端上的第二端20。桿14具有在靠近第一端18的桿端中心上鉆出的第一軸向孔22，以及在靠近第二端20的桿中心上鉆出的第二軸向孔24。桿14較佳地具有多個(gè)出口孔26，它們一般垂直于第一軸向孔22并與其相交。桿還較佳地具有多個(gè)入口孔28，它們一般垂直于第二軸向孔24并與其相交。所以在此實(shí)施例中，第一和第二軸向孔22、24至少伸入桿14中以分別與出口孔26和入口孔28相交。如圖所示，裝置10還可包括一第一端蓋30、第二端蓋32、一入口34和一出口36。入口34和出口36都可以被螺合以將裝置10安裝到一流體供應(yīng)系統(tǒng)上，或者可具有一些其它的結(jié)構(gòu)以使裝置10用于一固相物質(zhì)物質(zhì)提取工藝中。
圖2示出了一細(xì)長(zhǎng)的多孔帶顆粒纖維片材12的一部分橫截面圖，如圖所示，其較佳地包括第一工作面40、第二工作面42和在第一和第二工作面40、42之間的厚度X。片材12較佳地包括一均勻的多孔大空隙體積的復(fù)合層，該復(fù)合層由均勻地分布在由相互纏繞的含纖維組織聚四氟乙烯(下文中2稱(chēng)為PTFE)纖維構(gòu)成的基體中的顆粒材料。具體地，該片材12是一聚四氟乙烯復(fù)合片材，包括分布在也屬于本申請(qǐng)人的如美國(guó)專(zhuān)利4,153,661(Ree等人)所揭示的那類(lèi)相互纏繞聚四氟乙烯纖維基體中的顆粒材料。
用于制備本發(fā)明的較佳PTFE片材的方法包括以下步驟a)將潤(rùn)滑劑(較佳地是水)與一種含有多孔粒子和PTFE顆粒的混合物摻和以形成一軟面團(tuán)塊，潤(rùn)滑劑的量超過(guò)粒子的吸附性能至少三倍，所述面團(tuán)塊具有粘稠度，粒子與PTFE的比例較佳地為40∶1至1∶4的范圍中；
b)將所述面團(tuán)塊在足以使所述PTFE顆粒初始纖維化的某一溫度和一段足夠的時(shí)間下充分混合；c)在一定溫度和時(shí)間條件下在砑光輥的間隙之間雙軸向?qū)λ雒鎴F(tuán)塊進(jìn)行砑光，同時(shí)利用各個(gè)連續(xù)的砑光操作使砑光輥之間的間隙靠近以使所述PTFE顆粒額外纖維化以形成一自持片，空隙體積在30％至80％范圍中，并且平均孔尺寸在0.3至5.0微米范圍中，其中所述空隙體積和平均孔尺寸直接隨處理過(guò)程中所存在的潤(rùn)滑劑量變化并且受其控制。
更具體地，可如下地制備多孔纖維片材A．PTFE片材(網(wǎng))在本發(fā)明的一個(gè)裝置實(shí)施例中，利用含水PTFE的懸浮液用來(lái)生產(chǎn)一含纖維組織的網(wǎng)。此奶白色的懸浮液含懸在水中的細(xì)微PTFE顆粒約為30％至70％。這些PTFE顆粒大部分尺寸為0.05微米至約0.5微米。商業(yè)上可購(gòu)得的含水PTFE懸浮液可含有其它配料、如可促進(jìn)連續(xù)懸浮的表面活化劑和穩(wěn)定劑。這些商業(yè)可購(gòu)得的懸浮劑例如包括TeflonTM30,TeflonTM30B和TeflonTM42(DuPont de Nemours化學(xué)公司，特拉華州威明頓城)。TeflonTM30和TeflonTM30B含有約59％至61％(重量百分比)的PTFE固體以及約5.5％至6.5％(重量百分比，即根據(jù)PTFE樹(shù)脂的重量)的非電離的助濕劑，一般為辛基苯基聚氧化乙烯或壬基苯基聚氧化乙烯。TeflonTM42包含約32％至35％(重量百分比)PTFE固體并且沒(méi)有助濕劑(但確實(shí)包含一有機(jī)溶劑表層以防止蒸發(fā))。
包括含纖維組織PTFE的片材較佳地如美國(guó)專(zhuān)利4,153,661、4,460,642和5,071,610所述方法制備，即在有足夠的潤(rùn)滑劑以在超出固體吸附性能且同時(shí)保持油灰狀稠度的條件下，將所需的粒子混入含水的PTFE乳液。此油灰狀塊體然后較佳地在40°和100℃之間充分混合以形成PTFE顆粒的初始纖維化。其后所形成的油灰狀塊體在輥?zhàn)又g逐漸變窄的間隙中反復(fù)且雙軸地砑光(同時(shí)至少保持一定的含水量)，直至剪切力使PTFE纖維化并且使粒子咬住，而使一層獲得所要求的厚度。在形成片材之后，一般需要采用有機(jī)溶劑提取或用水洗方式去除任何殘留的表面活化劑或助濕劑。然后干燥所形成的片材。這種片材較佳地厚度為0.1mm至0.5mm。厚度大致在0.05mm至10mm范圍中的片材都是可用的。
如此薄膜中的空隙尺寸和體積可通過(guò)在制造過(guò)程中調(diào)節(jié)潤(rùn)滑劑含量來(lái)控制，如美國(guó)專(zhuān)利5,071,610所述。由于空隙的尺寸和體積可直接隨纖維化過(guò)程中潤(rùn)滑劑的含量而變化，所以網(wǎng)能夠夾帶各種尺寸的顆粒。例如，將潤(rùn)滑劑的量增加到超過(guò)其吸附粒子性能至少3％(重量百分比)、甚至高達(dá)200％(重量百分比)時(shí)，可提供0.3微米至5.0微米范圍的平均孔尺寸，并且至少90％的孔的尺寸小于3.6微米。此過(guò)程可用于形成一其內(nèi)嵌合有粒子的網(wǎng)。構(gòu)成其內(nèi)夾帶有粒子的網(wǎng)的PTFE材料可從樹(shù)脂乳液形式獲得，其中PTFE和潤(rùn)滑劑已經(jīng)預(yù)先混合(例如TeflonTM30,TeflonTM30B,DuPont de Nemours化學(xué)公司，特拉華州威明頓城)。由于此乳液中可加入水狀輔助潤(rùn)滑劑，所以諸如水醇溶液的水基溶劑或諸如甲酮、酯類(lèi)和醚類(lèi)的可方便去除的有機(jī)溶劑，以獲得潤(rùn)滑劑和粒子的上述比例。
B．非PTFE片材(網(wǎng))在本發(fā)明其它一些實(shí)施例中，片材可包括從無(wú)紡物，從聚酰胺、聚烯烴、聚酯、聚氨酯、聚乙烯鹵化物、或玻璃、陶瓷或石英纖維或其組合物這一組聚合物中選出的聚合粗或細(xì)纖維。當(dāng)采用聚乙烯鹵化物時(shí)，較佳地包括最多75％的氟(重量百分比)，較佳地最多為65％(重量百分比)。向網(wǎng)中添加表面活化劑可增加纖維成分的保濕性。
1．粗纖維網(wǎng)可包括熱塑性、熔融拉伸的大直徑纖維，它們已經(jīng)被機(jī)械地砑光、空氣敷設(shè)或拉長(zhǎng)粘結(jié)。這些纖維平均直徑大致范圍為50微米至1000微米。
具有大直徑纖維的無(wú)紡網(wǎng)可用本技術(shù)領(lǐng)域中眾所周知的拉長(zhǎng)粘結(jié)工藝制備(見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利3,338,992、3,509,009和3,528,129)。如這些對(duì)比文獻(xiàn)中所述的，需要一后纖維拉絲網(wǎng)固結(jié)步驟(例如砑光)以生產(chǎn)自持網(wǎng)。拉長(zhǎng)粘結(jié)網(wǎng)例如可從AMOCO有限公司(伊利諾斯州)購(gòu)得。
由大直徑纖維制成的無(wú)紡網(wǎng)還可在梳理機(jī)或空氣敷設(shè)機(jī)上制成，如本技術(shù)領(lǐng)域中眾所周知的(諸如由紐約州西羅徹斯特城的Curlator公司制造的Rando-WebberTM，型號(hào)12BS)。例如請(qǐng)見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利4,437,271、4,893,439、5,030,496和5,082,720。
一般采用一種粘合劑來(lái)生產(chǎn)由空氣敷設(shè)和梳理工藝所制備的自持網(wǎng)，并且在采用拉長(zhǎng)粘結(jié)工藝時(shí)最佳的。此粘合劑可以是樹(shù)脂系的，其可在網(wǎng)形成之后或在空氣敷設(shè)工藝過(guò)程中粘結(jié)纖維結(jié)合到網(wǎng)中之后施加。這種樹(shù)脂系的例子包括酚醛樹(shù)脂和聚氨脂。一般的粘合纖維實(shí)例包括如KodelTM43UD的單粘結(jié)纖維(田納西州金斯波特城Eastman Chemical Products公司)，以及雙成分纖維，可購(gòu)買(mǎi)到的雙成分纖維可以是并排形式的(例如日本大阪Chisso ESFibers,Chisso公司)，也可以是套-芯形式的(例如日本大阪Unitika有限公司制造的MeltyTM纖維類(lèi)型4080)。對(duì)網(wǎng)加熱和/或輻射可使任一種類(lèi)型的粘結(jié)劑系“固化”并且使網(wǎng)固結(jié)。
一般來(lái)說(shuō)，包括粗纖維的無(wú)紡網(wǎng)具有相大的空隙。所以，這種網(wǎng)對(duì)于引入網(wǎng)中的小直徑粒子的俘獲效率低。無(wú)論如何，粒子可以通過(guò)至少四種裝置結(jié)合到無(wú)紡網(wǎng)上。第一，當(dāng)采用較大粒子時(shí)，可直接加到網(wǎng)上，然后砑光以使粒子確實(shí)咬合在網(wǎng)中(很象前述的PTFE網(wǎng))。第二，粒子可結(jié)合到施加于無(wú)紡網(wǎng)上的初級(jí)粘合劑系中(如上所述)。使此粘合劑固化可將粒子粘到網(wǎng)上。第三，將次級(jí)粘合劑系引入網(wǎng)中。一旦粒子加入網(wǎng)上，就固化初級(jí)粘合劑(與初級(jí)系無(wú)關(guān))以將粒子粘到網(wǎng)中。第四，在空氣敷設(shè)或梳理過(guò)程中已經(jīng)將粘合纖維引入網(wǎng)，此纖維可加熱到其軟化溫度。此可粘性地捕獲引入網(wǎng)中的粒子。在這些處理非PTFE的粗纖維方法中，采用粘合劑系捕獲粒子是最有效的?？纱偈裹c(diǎn)接觸粘合的粘度是較佳的。
一旦加入粒子，帶粒子的網(wǎng)一般還要固結(jié)，例如采用一砑光工藝。這可進(jìn)一步使粒子咬合在網(wǎng)結(jié)構(gòu)中。
包括大直徑纖維的網(wǎng)(例如平均直徑在50微米和1000微米之間的纖維)具有較高的流速，這是因?yàn)樗鼈兙哂休^大的均勻空隙尺寸。
2．細(xì)纖維當(dāng)片材包括無(wú)紡細(xì)纖維時(shí)，那些細(xì)纖維可提供熱塑性的熔融吹塑聚合材料，具有吸附性或活性的粒子分散于其中。較佳的聚合材料包括聚烯烴、如聚丙烯和聚乙烯，較佳地還包括一表面活化劑，就如美國(guó)專(zhuān)利4,933,229所述。另外，表面活化劑可在網(wǎng)形成之后施加到吹制的細(xì)纖維(BMF)網(wǎng)上。粒子可如美國(guó)專(zhuān)利3,971,373所述地結(jié)合到BMF中。
本發(fā)明細(xì)纖維網(wǎng)的纖維平均直徑可達(dá)50微米，較佳地為2微米至25微米，最好在3微米至10微米。由于此網(wǎng)中的空隙尺寸在0.1微米至10微米、較佳地在0.5微米至5微米范圍中，所以經(jīng)過(guò)這些網(wǎng)的液流不能象流過(guò)上述粗纖維網(wǎng)那樣多。
3．鑄塑的多孔薄膜采用本技術(shù)領(lǐng)域中所知的多種方法可制造溶液鑄塑的多孔薄膜。此多個(gè)薄膜例如可以是聚烯烴(包括聚丙烯)、聚酰胺、聚酯、聚乙烯醇和聚乙酸乙烯酯纖維或前述材料的組合。
4．纖維漿本發(fā)明還可提供一固相物質(zhì)提取片，包括纖維漿、較佳地是聚合漿，包括許多可機(jī)械地捕獲顆粒的纖維，較佳地還包括一種聚合碳?xì)湔澈蟿］^佳的，顆粒與粘合劑的重量比至少為13∶1，平均未砑光片材厚度與有效平均顆粒直徑比例至少為125∶1。
一般地，本發(fā)明固相物質(zhì)提取片的多個(gè)聚合漿的纖維可以是任一種可漿料化的纖維(例如可制成多個(gè)漿的任何纖維)。較佳的，那些纖維是對(duì)輻射具有穩(wěn)定性和/或pH值多樣化，可以是非常高的pH值(例如pH=14)和非常低的pH值(例如pH=1)。這些纖維例如包括非芳族聚酰胺纖維，和可形成漿料的聚烯烴，包括(但并不僅限于)聚乙烯和聚丙烯。特別適用的纖維是芳族聚酰胺纖維和芳族纖維，因?yàn)槠鋵?duì)輻射和高腐蝕性流體具有較高的穩(wěn)定性?？刹捎玫姆欠甲寰埘０防w維例如是那些尼龍族的纖維。也可采用聚丙烯腈、纖維素和玻璃纖維與漿料的組合。
可采用的芳族纖維例如是那些商標(biāo)為KevlarTM(特拉華州威明頓城Dupont公司)的纖維。KevlarTM纖維漿料根據(jù)構(gòu)成漿料的纖維長(zhǎng)度可分為三個(gè)等級(jí)。無(wú)論選擇那種類(lèi)型的纖維或纖維組合來(lái)制成漿料，當(dāng)干燥所形成的固相物質(zhì)提取片時(shí)，其中的相對(duì)纖維量在約12.5％至30％纖維重量范圍中變化，較佳地在約15％至25％纖維重量范圍中變化。
在本發(fā)明片材中可使用的粘合劑是那些在較大pH值、包括較高的pH值范圍中仍穩(wěn)定的材料，并且不論是漿料纖維或夾在其中的顆粒而言相互影響(例如化學(xué)反應(yīng))少或沒(méi)有。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一般呈乳膠狀聚合氫氧化碳材料是特別有用的?？刹捎玫恼澈蟿?shí)例包括(但并不僅限于)天然橡膠、氯丁橡膠、苯乙烯丁二烯共聚物、丙烯酸酯樹(shù)脂和聚乙酸乙烯酯。較佳的粘合劑包括氯丁橡膠和苯乙烯丁二烯共聚物。不論采用那種粘合劑，當(dāng)干燥時(shí)在所形成的固相物質(zhì)提取片中的粘合劑相對(duì)量約為3％至7％重量，較佳地約為5％重量。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)具有約5％粘合劑的片材與包含約7％的粘合劑的片材具有相同的物理整體性，并可使所帶顆粒盡可能多?？梢詫⒁环N表面活化劑加到纖維漿料中，較佳地是少量的，最多約為復(fù)合物重量的0.25％。
由于片材的容量和性能取決于其中所含顆粒的數(shù)量，所以帶有大量顆粒是可能的。顆粒在本發(fā)明給定片材中的相對(duì)量較佳地至少紙為65％重量，較佳地至少約為70％，最好至少約為75％。另外，在所形成的片材中的顆粒重量百分比至少是粘合劑重量百分比的13倍，較佳地至少為14倍，最好至少為15倍。
無(wú)論在本發(fā)明的片材中使用哪種類(lèi)型或數(shù)量的顆粒，顆粒都可以機(jī)械方式夾帶或嵌合在多孔漿料的纖維中。換言之，顆粒一般不會(huì)與纖維共價(jià)結(jié)合。
在本發(fā)明所用的粒子材料(可以是一種材料或多種材料組合)基本是不溶于水或淘析溶液中。不超過(guò)1.0克的粒子將溶解于在20℃下粒子混合于其中的100克含水媒質(zhì)或淘析溶液中。粒子材料可以是有機(jī)成分、諸如聚(苯乙烯-二乙烯苯共聚物)的聚合物、諸如氧化硅、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯和其它陶瓷的無(wú)機(jī)氧化物以及其組合中的至少一種，或者可以是離子交換或螯合顆粒或其混合物，或者可以是碳。較佳的粒子材料包括聚合物、氧化硅和氧化鋯，并且氧化硅是最佳的，因?yàn)槎喾N疏水性的和其它功能的涂層粘到其表面上非常容易并且可以很方便地購(gòu)得。如氧化硅和其它無(wú)機(jī)氧化物的粒子一般可從密執(zhí)安州米爾沃克城的Aldrich Chemical公司購(gòu)得。氧化鋯可從新罕布什爾州鮑城Z-Tech公司購(gòu)得。
在本發(fā)明也稱(chēng)為顆粒的適當(dāng)粒子材料包括任何一種具有固有吸附性能的顆粒，或者可用不溶解的吸附材料或表面涂覆的顆粒，其外部和/或內(nèi)部可衍生以提供一基本上不溶解的吸附材料涂層。這些涂層的較佳支持包括無(wú)機(jī)氧化物顆粒，最好是氧化硅顆粒。
不溶解的吸附涂層一般厚度在一個(gè)分子的單層至約1微米的范圍內(nèi)。具有涂覆表面的此顆粒在本技術(shù)領(lǐng)域是眾所周知的，例如John Wiley & Sons有限公司(1979年)由Snyder和Kirkland所著的“現(xiàn)代色層分離法的介紹”第二版，以及由H.Figge等人所著的“色層分離法通訊”351(1986年)第393-408頁(yè)。涂層可藉由聚合物本身的交聯(lián)機(jī)械地施加，或者涂層是與有機(jī)或無(wú)機(jī)顆粒表面共價(jià)結(jié)合的功能組?？墒┘拥窖趸桀w粒上的涂層可以是不可膨脹的聚合物，諸如交聯(lián)硅酮、聚二丁烯等，或者是鏈長(zhǎng)度可變化的脂肪族(例如C2H5,C4H9,C8H17和C18H37)和包含胺、腈、氫氧化物、手性的脂肪族和芳族的共價(jià)結(jié)合有機(jī)組，以及可改變涂層吸附特性的其它功能。許多此類(lèi)涂層顆粒都是可購(gòu)得的(例如，伊利諾斯州迪飛爾德城Alltech公司的C18結(jié)合相氧化硅)。
當(dāng)采用涂層粒子時(shí)，氧化硅或其它支持顆?？上绕鸬接袡C(jī)涂層載體或基體的作用，并且涂層顆粒一般是不可膨脹的，即使使用薄膨脹涂層。本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員可以了解，涂層成分可使影響分離和性能的化學(xué)選擇性和極性變化。
粒子材料可具有規(guī)則形狀(如球形或立方體形)或不規(guī)則形狀。已知在本發(fā)明中有用的粒子材料的外觀尺寸在0.1至200微米范圍中，較佳地在1.0至100.0微米范圍、最好在5.0至40微米范圍中。
另一方面，本發(fā)明可提供一種活性支撐，其可以是粒子、涂層粒子、涂層纖維或其它多孔的大表面積件，其可與至少一種與其接觸的化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)或催化化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)。此物質(zhì)可以是離子、分子、分子集粒、聚合物或其它可溶解或電離地分散在流體媒質(zhì)中的物質(zhì)。
如果需要，可采用帶顆粒的多層片材，各層片材較佳地與其它帶顆粒的片材通過(guò)至少一層保護(hù)層分離。多層帶顆粒片材可含有活性粒子，該活性粒子可從不同的物質(zhì)中選出。以此方式，多個(gè)不同的物質(zhì)可由一個(gè)固相物質(zhì)提取裝置去除。
如圖3所示，片材12可附加到一加強(qiáng)層44上以為片材提供結(jié)構(gòu)支撐，加強(qiáng)層44可包括如紙、金屬(例如不銹鋼)、無(wú)紡聚合網(wǎng)或聚合絲網(wǎng)或平紋棉(例如篩目很小的聚丙烯平紋棉材料)的材料。用于加強(qiáng)層的材料較佳地具有足夠的剛性以支撐片材12，同時(shí)足夠軟以使片材可方便地繞成螺旋形或形成其它形狀。另外，加強(qiáng)層44應(yīng)選擇成對(duì)流體或從其旁邊流過(guò)的流體是化學(xué)惰性的。片材12可藉由已知的粘結(jié)方法粘到加強(qiáng)層44上，如通過(guò)將壓敏粘合劑施加在片材12和加強(qiáng)層44之間并且將其壓在一起以形成多層片材。另外，加強(qiáng)層44至少是部分地嵌在片材12中的，如美國(guó)尚未授權(quán)專(zhuān)利申請(qǐng)08/500,230所述，名為“加強(qiáng)的帶顆粒纖維化PTFE網(wǎng)”(Balsimo等人)，該專(zhuān)利申請(qǐng)也屬于本案申請(qǐng)人。
圖4示出了片材12和加強(qiáng)層44的另一種結(jié)構(gòu)，其中一層片材12位于兩個(gè)加強(qiáng)層44之間。片材12和加強(qiáng)層44的其它層可根據(jù)需要加到此結(jié)構(gòu)上，而片材層12和加強(qiáng)層44較佳地可在片材的厚度上互相交替。另外，加強(qiáng)層44可位于兩層片材12(未示)之間。其它層片材12和加強(qiáng)層44也可根據(jù)需要加到此結(jié)構(gòu)上。可采用許多其它的多層結(jié)構(gòu)，如采用與單層或多層相鄰的加強(qiáng)層44相鄰的多層片材12。當(dāng)采用多層結(jié)構(gòu)時(shí)，各層較佳地選擇成多層具有足夠的剛性以支撐支撐片材12，同時(shí)又足夠軟以使片材方便地繞成一螺旋形或其它形狀。
在固相物質(zhì)提取裝置10的另一種片材層示出在圖5中，其示出了加到如上所述加強(qiáng)層44的一層片材12。然而在其實(shí)施例中，當(dāng)各層繞成螺旋形時(shí)，在至少某些卷之間設(shè)有一隔離材料46，從而將各層相互隔離。隔離材料可包括諸如桿或管的分離件，它們沿提取裝置10的軸向插在螺旋卷之間。隔離材料也可以是置于第一工作面40或第二工作面42上的材料帶，并且與片材12一起繞成螺旋形，或者可采用其它隔離結(jié)構(gòu)。例如隔離材料46可以是聚合物、纖維素或其它可保持形狀并且對(duì)于從上流過(guò)的流體或多種流體呈惰性的材料。可以認(rèn)為上述任一層多層結(jié)構(gòu)也可用于此實(shí)施例中，而隔離材料46設(shè)置于至少某些多層卷之間。
再參見(jiàn)圖1，所示實(shí)施例包括具有一軸A的桿，片材繞其螺旋纏繞。然而，可以認(rèn)為固相物質(zhì)提取裝置10不包括一桿14。取而代之的是，片材可在固相物質(zhì)提取裝置10的罩殼16中本身繞成螺旋形。
圖6中示出了固相物質(zhì)提取裝置60中的片材另一種結(jié)構(gòu)的橫截面圖。在此實(shí)施例中，一細(xì)長(zhǎng)的多孔帶顆粒纖維片材62繞桿66或其它裝置打褶，而提供一比片材硬的表面用于適當(dāng)?shù)厥蛊谋３侄ㄎ挥谡謿?4中。然而，片材62也可在罩殼64中打褶，而不使用桿66。在較佳實(shí)施例中，打褶的片材62應(yīng)基本上充滿(mǎn)罩殼64，這樣可足夠緊地包裹片材，這樣基本上所有流過(guò)裝置的流體都與至少一部分片材緊密接觸，同時(shí)還足夠松地包裹片材以使流過(guò)裝置的流體不會(huì)顯著削弱。根據(jù)要處理的流體和其中懸浮物質(zhì)的數(shù)量或特性，調(diào)節(jié)片材的包裹密度是必要的。而且，罩殼64不一定需要是矩形的，而可具有其它的橫截面形狀，如橢圓形、五邊形、三角形或類(lèi)似形狀。當(dāng)采用其中一種形狀的罩殼64時(shí)，打褶的片材62應(yīng)再次基本上充滿(mǎn)罩殼64。
另外，一片材72可打褶并且本身可連接在一固相物質(zhì)提取裝置70中以形成一圓柱體，其較佳地包圍一芯74，如圖7所示，并且如美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)08/590,978所述、名為“濾芯吸收裝置”(White等人)，該申請(qǐng)也屬于本發(fā)明的申請(qǐng)人。在此實(shí)施例中，打褶的片材由一罩殼76包圍，如圖所示其是圓柱形的，或者可以是其它形狀的。
一固相物質(zhì)提取裝置80的另一種實(shí)施例橫截面示出在圖8中。在此實(shí)施例中，單層材料82由一固定或夾持裝置84固定在罩殼86中。罩殼86可以是任何所需形狀的，諸如圓形、矩形、三角形或類(lèi)似形狀。固定或夾持裝置84可以是用于將各片材82在罩殼86寬度上保持在位的適當(dāng)裝置。與所述的其它實(shí)施例一樣，較佳的是片材82基本上充滿(mǎn)罩殼86的內(nèi)部。
以下將參照?qǐng)D1和1A描述根據(jù)本發(fā)明從一溶液中提取溶解物質(zhì)。在一種較佳的方法中，流體沿方向D輸送到固相物質(zhì)提取裝置10上，這樣流體流動(dòng)基本上平行于帶顆粒的多孔片材12的表面，或者與片材邊呈0度。具體地，流體輸送到入口34并流入桿14的第一軸向孔22。然后，此流體流過(guò)桿14以從出口孔26退出并且進(jìn)入第一端蓋30。然且流體進(jìn)入罩殼16的第一端18，與螺旋形纏繞的片材12邊緣接觸。如圖所示，由于螺旋形纏繞的片材12基本上充滿(mǎn)罩殼16，從第一端18經(jīng)罩殼16流向第二端20的流體必需經(jīng)過(guò)帶顆粒的多孔片材12的至少一個(gè)表面。較佳的，可采用一泵(未示)控制流過(guò)罩殼16的數(shù)量和流速。然后，流體經(jīng)過(guò)罩殼16流到第二端20，在該處流出罩殼16并且流入第二端蓋32且進(jìn)入桿14中的多個(gè)入口孔28。然后，流體從裝置10經(jīng)過(guò)出口36流出。
上述從溶液中提取溶解物質(zhì)的方法還可與其它所述的實(shí)施例或其等同物一起使用。在某些實(shí)施例中，要處理的流體軸向地引入固相物質(zhì)提取層的主要面，這樣流體在片材至少一個(gè)面上流動(dòng)。換言之，流體在片材邊緣處引入而不是在片材的主要平面或表面處引入，這樣流體流在片材表面上流動(dòng)而不是垂直片材流動(dòng)。
雖然已經(jīng)描述了將流體向固相物質(zhì)提取裝置10的端部輸出的一種專(zhuān)門(mén)裝置，但也采用許多替換裝置，并且也都包含在本文的描述中。例如，具有許多小孔的噴嘴(未示)可安裝到入口34末端或內(nèi)端上以向第一端蓋30中的罩殼16提供均勻的噴射。另外，流體出口34可指向一分配元件，如設(shè)置在入口34內(nèi)端和螺旋形纏繞的片材12邊緣之間的一平板或盤(pán)，這樣所輸送的流體在片材邊緣上可均勻地分布。其它可用于將液體均勻地分布在第一端蓋30中的裝置可認(rèn)為是與本文所述實(shí)施例等同的。
當(dāng)流體如所述地沿片材12流動(dòng)時(shí)，其中所夾帶的活性粒子粘結(jié)所要去除的物質(zhì)。通過(guò)擴(kuò)散溶解物質(zhì)被驅(qū)入片材。然而，懸浮的固體顆?？山?jīng)過(guò)罩殼16，而不會(huì)堵塞片材12的孔，這是因?yàn)榛旧蠜](méi)有流體流過(guò)片材。一般地，流體經(jīng)過(guò)入口34進(jìn)入裝置10并且從出口36流出，當(dāng)然也可以采用相反的流動(dòng)結(jié)構(gòu)。
當(dāng)一種特定的固相物質(zhì)提取裝置10的片材12已經(jīng)粘有盡可能多的附著物時(shí)，裝置10可拆除并換上一個(gè)新的裝置10。如果需要，所吸附的物質(zhì)可以通過(guò)用一剝離溶液淘析而從粘住的顆粒上脫離，從而使裝置10可再用于從流體中去除物質(zhì)。粘結(jié)-剝離-再生工藝可連續(xù)多次循環(huán)進(jìn)行以使裝置10可多次用于去除物質(zhì)。較佳地，使用者具有一個(gè)以上的備用裝置10，這樣當(dāng)粘結(jié)物質(zhì)從滿(mǎn)負(fù)荷裝置10上淘析下來(lái)時(shí)，另一個(gè)裝置10可在同一過(guò)程中正從流體中將物質(zhì)去除。
以下將參照更詳細(xì)的例子對(duì)本發(fā)明的操作進(jìn)行描述。這些例子用于進(jìn)一步揭示多種特別的和較佳實(shí)施例和技術(shù)。然而，應(yīng)當(dāng)理解，在本發(fā)明范圍中還可以有多種變化和變型。
例子例1一固相物質(zhì)提取裝置構(gòu)成如下在直徑為1.59毫米×9.52厘米長(zhǎng)的鋼桿的各端中心軸向地鉆出6毫米直徑2厘米深的孔。桿2各端還鉆有兩個(gè)直徑為3毫米的輔助孔，離開(kāi)桿端2厘米，并且相互垂直且與各軸向孔相交。以此方式制備的鋼桿可使液體進(jìn)入桿端部并且經(jīng)過(guò)四個(gè)孔從桿側(cè)面流出。
制備一固相物質(zhì)提取薄膜或片材如下含有C18變形氧化硅硅粒(紐約州菲利普斯堡J.T.Baker公司)的EMPORETM固相物質(zhì)提取片在0.38毫米和0.20毫米處連續(xù)地干燥砑光以將原來(lái)的厚度從0.50毫米減小到0.25毫米。切割測(cè)量值為9.52cm×28.6cm×0.25mm的砑光薄膜的一部分以用于濾芯中。將測(cè)量值為9.52mm×28.6cm×0.77mm的細(xì)篩聚丙烯薄膜(得克薩斯州奧斯汀的Nalle Plastics有限公司生產(chǎn)的NaltexTMZicotTM對(duì)稱(chēng)平紋棉，25支/2.54厘米)采用雙側(cè)丙烯酸過(guò)渡帶(明尼蘇達(dá)州圣保羅城3M公司生產(chǎn)的ScotchTMVHB帶)粘到鉆孔的鋼桿中部。篩孔一次繞桿纏繞，然后將砑光的薄膜插入篩卷中，薄膜-加-篩孔結(jié)構(gòu)可繞鋼桿纏繞，這樣四組垂直孔保持在纏繞薄膜任一端露出，螺旋結(jié)構(gòu)直徑近似2.34厘米。結(jié)構(gòu)端的空隙可用RTV硅酮粘合劑充滿(mǎn)，如可從密執(zhí)安州梅德蘭城Dow Corning公司的Dow Cording SilasticTM732RTV密封膠。螺旋纏繞結(jié)構(gòu)可引入一2.54厘米ID聚(氯乙烯)(PVC)管，管端可封口并由端蓋密封，該端蓋具有配合在中心的噴嘴，噴嘴具有一內(nèi)端以貼緊鋼芯中的中心軸向孔，和一藉由軟管連接到實(shí)驗(yàn)用泵上的外端。
以此方式制備五個(gè)濾芯，如表1所示。所有濾芯可采用2.54厘米內(nèi)徑PVC(聚氧乙烯)管制備。
表1

1NaltexTMZicotTM對(duì)稱(chēng)聚丙烯平紋棉，25支/2.54cm2與NaltexTMS-627MDTM類(lèi)似的，在制造方向上具有12支/2.54cm，在與其成45度的方向上為30支/2.54cm可膨脹的聚丙烯平紋棉3NaltexTMZicotTM對(duì)稱(chēng)聚丙烯平紋棉，40-45支/2.54cm例2向例1中制備的濾芯施以藍(lán)色的染色溶液以測(cè)試其作為固相物質(zhì)提取裝置的性能。制備含水的甲醇染色溶液、即天藍(lán)色染色溶液(康涅狄格州懷特伯瑞城的Pfalz and Bauer公司)0.1g/L，并且采用一藉由#14Masterflex管連接到濾芯上的蠕動(dòng)泵按照指定流速泵送到各空間中。在各種情況下，在染色溶液引入之前，150毫升的甲醇先泵送過(guò)濾芯。自濾芯流出的廢液在一UV/VIS分光光度計(jì)(特拉華州威明頓城惠普儀器公司生產(chǎn)的型號(hào)為8452A的二極陣列分光光度計(jì))在412nm條件下以確定染色密度。結(jié)果示出在表2中。
表2<


*用于消離子水的空白測(cè)定**染色劑供給溶液***用1000毫升MeOH預(yù)處理當(dāng)實(shí)驗(yàn)1D完成時(shí)，拆下濾芯?？梢钥吹饺旧芤航?jīng)過(guò)螺旋纏繞的薄膜結(jié)構(gòu)的明顯通道，其表明螺旋纏繞的濾芯對(duì)染色劑的吸收相當(dāng)少。此觀察的結(jié)果是，濾芯1E的結(jié)構(gòu)可改變?yōu)榘ㄒ黄郊y棉(得克薩斯州奧斯汀城Nalle Plastics有限公司生產(chǎn)的NaltexTMZicotTM對(duì)稱(chēng)聚丙烯平紋棉，40-45支/2.54cm)，其比先述的任一種平紋棉的篩孔都更細(xì)。同樣地，輔助的RTV硅酮密封劑涂在平紋棉和薄膜的外側(cè)端上以防止染色溶液流過(guò)。細(xì)平紋棉和較好的密封的組合可使濾芯的染色持久性改善。
表3中示出了濾芯以2ml/min去除染色劑的效率，即計(jì)算染色濃度下降的百分率，方程式如下

表3

表2和3的數(shù)據(jù)表明利用“旁流”方法可將染色劑從含水甲醇溶液中去除，并且濾芯1E在去除染色劑時(shí)是最有效的。
例3如例1所述地制備兩個(gè)濾芯濾芯3A為2.54cm內(nèi)徑×9.52cm長(zhǎng)；濾芯3B為2.54cm內(nèi)徑×19.69cm長(zhǎng)。如美國(guó)專(zhuān)利5,279,742所述地制備厚1.125mm的固相物質(zhì)提取薄膜，即如例1那樣采用平均直徑為8微米的苯乙烯-二乙烯苯顆粒(加利福尼亞州圣塔卡拉城的Sarasep有限公司)，這樣顆粒占網(wǎng)總重量的90％。薄膜可進(jìn)一步砑光至厚度為0.275mm，并且疊置到一厚0.50mm的聚丙烯絲網(wǎng)上(得克薩州奧斯汀城Nalle Plastics有限公司生產(chǎn)的Naltex Zicot,40-45支/2.54cm)，并且通過(guò)砑光使復(fù)合物間隙為0.50mm。
纏繞一段33.02cm×9.52cm的薄膜并且如前所述地裝到濾芯3A上，纏繞一段35.6cm×19.69cm的薄膜并且如前所述地裝到濾芯3B上。采用一蠕動(dòng)泵以5ml/min的流速將超過(guò)濾-澄清的葡萄柚汁泵入濾芯，如表4所示以去除苦檸檬烯成分。廢物中的檸檬烯濃度通過(guò)液體色層分離法來(lái)測(cè)定。
表4

<p>在表4中，沒(méi)有記錄項(xiàng)表明其時(shí)未作測(cè)量。表4示出了通過(guò)一螺旋纏繞在一濾芯中的固相物質(zhì)提取薄膜可在一段時(shí)間中將檸檬烯部分地從柑橘(葡萄柚)汁。濾芯3A總共可容納745毫升的汁；濾芯3B可容納1595毫升汁。在此兩個(gè)容器中未觀察到明顯的貫流，并且在該時(shí)間段中流速保持一定，薄膜沒(méi)有明顯堵塞。
例4如前所述地制備三個(gè)固相物質(zhì)提取濾芯，采用3.81cm內(nèi)徑×19.69cm長(zhǎng)的PVC管作為薄膜外殼。制備苯二烯-二乙烯苯顆粒占90％、尺寸為19.69cm×121.9cm的薄膜，并且繞一直徑為2.22cm的鋼桿螺旋纏繞，該鋼桿已如例1所述地鉆有孔。超過(guò)濾-澄清的葡萄柚汁以一定流速泵過(guò)濾芯，如表5所示。用液體色層分離材料測(cè)量檸檬烯濃度。
表5

1流速=15ml/min2流速=50ml/min3流速=75ml/min表5示出在15ml/min流速時(shí)，本發(fā)明濾芯可從葡萄柚汁中去除近85％的檸檬烯，而在8.5小時(shí)的時(shí)間段中不出現(xiàn)堵塞或淤塞。在較高的流速下，在約4.5小時(shí)之后發(fā)生貫流現(xiàn)象，濾芯4C去除的檸檬烯少于一半(50ml/min)，并且在約3.5小時(shí)之后，濾芯4D去除的檸檬烯少于一半(75ml/min)。
例5為了試驗(yàn)本發(fā)明的螺旋纏繞固相物質(zhì)提取裝置承受極度堵塞情況的能力，可構(gòu)成和試驗(yàn)一如下的濾芯。一尺寸2.54cm內(nèi)徑×9.52cm長(zhǎng)的管狀PVC(聚氯乙烯)濾芯體填充有一疊層到一細(xì)孔絲網(wǎng)上的固相物質(zhì)提取薄膜。該薄膜包括重量占90％的C18變型硅石，如例1所述，并且用卡尺測(cè)得厚度從0.5mm減小到0.25mm，即通過(guò)在0.375mm、0.25mm、0.175mm和0.125mm處連續(xù)砑光，然后疊置到一厚0.50mm的細(xì)孔(對(duì)角圖案)聚合平紋棉上，并且將復(fù)合物以間隙0.50mm砑光，以使疊層復(fù)合物的厚度為0.61mm。尺寸為9.52cm×34.3cm的薄膜的一部分固定到鉆孔鋼軸上并且繞于其上，然后塞入一濾芯罩中并且如前所述地密封。
制備在200ml標(biāo)準(zhǔn)天藍(lán)染色溶液(例1)中的60毫克標(biāo)準(zhǔn)細(xì)灰塵試驗(yàn)顆粒稀漿(密執(zhí)安州福林特城General Motors公司生產(chǎn)的AC細(xì)空氣凈化器試驗(yàn)灰塵，AC Spark Plgu Div.)。AC細(xì)粒的顆粒尺寸分配是小于5.5微米的占38％，小于11微米的占54％，小于22微米的占71％以及小于44微米的占89％。稀漿以5ml/min泵過(guò)濾芯，而未見(jiàn)流速降低或堵塞。在200毫升染色溶液中制備600毫克AC細(xì)灰塵稀漿并且泵過(guò)濾芯。180毫升帶稀漿的第二種顆粒經(jīng)過(guò)之后，流速降低到4.3ml/min，濾芯表現(xiàn)出有一定程度的堵塞。
以上已結(jié)合幾個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述。上述詳細(xì)描述和例子都只是為了更清楚地理解本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)理解，這些描述沒(méi)有限定作用。本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)入員顯然可以了解，只要不脫離本發(fā)明的范圍，還可對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行改變。因而，本發(fā)明的范圍應(yīng)不僅限于本文所描述的結(jié)構(gòu)，而應(yīng)由所附權(quán)利要求書(shū)所述的結(jié)構(gòu)和其等同物來(lái)確定。
權(quán)利要求
1．一種從流體中去除溶解物質(zhì)的方法，同時(shí)可使固體顆粒保留在流體中，該流體包括溶解的物質(zhì)和懸浮的固體顆粒，該方法包括以下步驟提供一固相物質(zhì)提取裝置，包括第一端、與第一端相反的第二端、從第一端伸向第二端的軸以及一繞所述軸形成螺旋形狀的多孔帶顆粒的纖維片材，其中，所述片材本身纏繞，各層片材與相鄰層的片材隔開(kāi)，片材包含一第一工作表面，與第一工作表面相反的第二工作表面以及在第一和第二工作表面之間的包括活性顆粒的內(nèi)部；將含有溶解物質(zhì)和懸浮固體顆粒的流體沿軸向從第一端送到第二端而通過(guò)所述固相物質(zhì)提取裝置，其中懸浮固體顆?；旧喜环恋K第一或第二工作表面，這樣含溶解物質(zhì)的流體可到達(dá)片材內(nèi)部，流體與片材的第一和第二工作表面都接觸，當(dāng)流體經(jīng)過(guò)固相物質(zhì)提取裝置時(shí)，片材中所含的活性顆粒可將溶解物質(zhì)從流體中去除。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，固相物質(zhì)提取裝置的設(shè)置還包括將片材塞入一罩殼中。
3．如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，罩殼大致呈管狀。
4．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，固相物質(zhì)提取裝置的設(shè)置還包括在相鄰片材層之間設(shè)置至少一個(gè)隔離件以將相鄰層片材相互隔開(kāi)。
5．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，固相物質(zhì)提取裝置的設(shè)置還包括將一層支撐材料安裝到帶顆粒的多孔片材上，這樣加強(qiáng)層可使呈螺旋形的帶顆粒纖維片材加強(qiáng)。
6．如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，加強(qiáng)層材料是絲網(wǎng)。
7．如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述絲網(wǎng)是不銹鋼的。
8．如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，加強(qiáng)層材料是無(wú)紡聚合物網(wǎng)。
9．如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，加強(qiáng)層材料是聚合平紋棉。
10．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，固相物質(zhì)提取裝置的設(shè)置還包括一提供一含有纖維化聚四氟乙烯的多孔帶顆粒片材。
11．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，固相物質(zhì)提取裝置的設(shè)置還包括提供一含有無(wú)紡網(wǎng)的多孔帶顆粒片材，該無(wú)紡網(wǎng)由一組由聚酰胺、聚烯烴、聚酯、聚氨酯、聚乙烯鹵化物、玻璃纖維、陶瓷纖維和石英纖維材料中選出。
12．如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，無(wú)紡網(wǎng)包括一纖維漿料。
13．如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，纖維漿料的纖維可從一組由聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、芳族聚酰胺、聚丙烯腈、纖維素和玻璃材料中選出。
14．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，設(shè)置固相物質(zhì)提取裝置的步驟還包括在多孔纖維薄膜中嵌合活性顆粒。
15．如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，活性顆粒至少是碳、有機(jī)化合物、聚合物、元機(jī)氧化物、離子交換物和螯合顆粒中的一種。
16．如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，活性顆粒是碳。
17．如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，活性顆粒是聚(苯乙烯-共-二乙烯基苯)。
18．如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，活性顆粒包括共價(jià)連結(jié)的功能涂層。
19．如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，活性顆粒至少是氧化硅、氧化鋁、氧化鈦和氧化鋯中的一種。
20．如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，活性顆粒是氧化硅。
21．如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，活性顆粒包括共價(jià)連結(jié)的脂肪組。
22．如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，共價(jià)連結(jié)的脂肪組至少是C2H5,C4H9,C8H17和C18H37中的一種。
23．一種從流體中去除溶解物質(zhì)的方法，同時(shí)可使固體顆粒仍保留在流體中，該流體包括溶解的物質(zhì)和懸浮的固體顆粒，該方法包括以下步驟提供一固相物質(zhì)提取裝置，包括第一端、與第一端相反的第二端、從第一端伸向第二端的縱軸以及一形成打褶形狀的多孔帶顆粒的纖維片材，其中，各層片材與相鄰片材隔開(kāi)，片材構(gòu)成一第一工作表面，與第一工作表面相反的第二工作表面、垂直于第一工作表面的第一邊，垂直于第二工作表面并與第一邊相反的第二邊以及在第一和第二工作表面之間的包括活性顆粒的內(nèi)部，其中，片材第一邊面對(duì)提取裝置的第一端，片材第二邊面對(duì)提取裝置的第二端；將含有溶解物質(zhì)和懸浮固體顆粒的流體沿軸向從第一端送到第二端而通過(guò)固相物質(zhì)提取裝置，其中懸浮固體顆?；旧喜环恋K第一或第二工作表面，這樣含溶解物質(zhì)的流體可到達(dá)片材內(nèi)部，流體與片材的第一和第二工作表面都接觸，當(dāng)流體經(jīng)過(guò)固相物質(zhì)提取裝置時(shí)，片材中所含的活性顆?？蓪⑷芙馕镔|(zhì)從流體中去除。
24．如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，固相物質(zhì)提取裝置的設(shè)置還包括將片材塞入一罩殼中。
25．如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，固相物質(zhì)提取裝置的設(shè)置還包括將一層支撐材料安裝到帶顆粒的多孔片材上，這樣加強(qiáng)層可使呈打褶形的帶顆粒纖維片材加強(qiáng)。
26．如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，加強(qiáng)層材料是絲網(wǎng)。
27．如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，加強(qiáng)層材料是無(wú)紡聚合網(wǎng)。
28．如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，加強(qiáng)層材料是聚合平紋棉。
29．一種從流體中去除溶解物質(zhì)的方法，同時(shí)可使固體顆粒保留在流體中，該流體包括溶解的物質(zhì)和懸浮的固體顆粒，該方法包括以下步驟提供一固相物質(zhì)提取裝置，包括第一端、與第一端相反的第二端、從第一端伸向第二端的縱軸以及多層多孔帶顆粒的纖維片材，其中，各層片材與相鄰片材隔開(kāi)，片材構(gòu)成一第一工作表面，與第一工作表面相反的第二工作表面、垂直于第一工作表面的第一邊，垂直于第二工作表面并與第一邊相反的第二邊以及在第一和第二工作表面之間的包括活性顆粒的內(nèi)部，其中，片材第一邊面對(duì)提取裝置的第一端，片材第二邊面對(duì)提取裝置的第二端；將含有溶解物質(zhì)和懸浮固體顆粒的流體沿軸向從第一端送到第二端而通過(guò)固相物質(zhì)提取裝置，其中懸浮固體顆?；旧喜环恋K第一或第二工作表面，這樣含溶解物質(zhì)的流體可到達(dá)片材內(nèi)部，流體與片材的第一和第二工作表面都接觸，當(dāng)流體經(jīng)過(guò)固相物質(zhì)提取裝置時(shí)，片材中所含的活性顆?？蓪⑷芙馕镔|(zhì)從流體中去除。
30．一種固相物質(zhì)提取裝置，包括第一端、與第一端相反的第二端、從第一端伸向第二端的軸以及一繞所述軸形成螺旋形狀的多孔帶顆粒的纖維片材，其中，所述片材本身纏繞，各層片材與相鄰片材隔開(kāi)，片材包含一第一工作表面，與第一工作表面相反的第二工作表面以及在第一和第二工作表面之間的包括活性顆粒的內(nèi)部。
31．如權(quán)利要求30所述的固相物質(zhì)提取裝置，其特征在于，該提取裝置包括在第一端的流體入口，和在第二端的流體出口。
32．如權(quán)利要求30所述的固相物質(zhì)提取裝置，其特征在于，片材插入一罩殼中。
33．如權(quán)利要求30所述的固相物質(zhì)提取裝置，其特征在于，罩殼大致呈管形。
34．如權(quán)利要求30所述的固相物質(zhì)提取裝置，其特征在于，該提取裝置還包括至少一個(gè)位于相鄰片材層之間的隔離件以將相鄰片材層相互隔離。
35．如權(quán)利要求30所述的固相物質(zhì)提取裝置，其特征在于，該提取裝置還包括一裝到帶顆粒的多孔片材上的加強(qiáng)層，這樣加強(qiáng)層可支撐呈螺旋形的帶顆粒的多孔片材。
全文摘要
一種用于從流體中去除溶解物質(zhì)的方法,該流體包括溶解的物質(zhì)和懸浮的固體顆粒,該方法包括以下步驟:提供一固相物質(zhì)提取裝置,包括第一端、與第一端相反的第二端、從第一端伸向第二端的軸以及一繞所述軸形成螺旋形狀的多孔帶顆粒的纖維片材,其中,所述片材本身纏繞,各層片材與相鄰片材隔開(kāi),片材構(gòu)成一第一工作表面,與第一工作表面相反的第二工作表面以及在第一和第二工作表面之間的包括活性顆粒的內(nèi)部。該方法還包括將含有溶解物質(zhì)和懸浮固體顆粒的流體沿軸向從第一端送到第二端而通過(guò)固相物質(zhì)提取裝置,其中懸浮固體顆?；旧喜环恋K第一或第二工作表面,這樣含溶解物質(zhì)的流體可到達(dá)片材內(nèi)部,流體與接觸片材的第一和第二工作表面都接觸,當(dāng)流體經(jīng)過(guò)固相物質(zhì)提取裝置時(shí),片材中所含的活性顆?？蓪⑷芙馕镔|(zhì)從流體中去除。
文檔編號(hào)B01D63/14GK1232403SQ97198563
公開(kāi)日1999年10月20日 申請(qǐng)日期1997年3月26日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月4日
發(fā)明者D·R·安德森 申請(qǐng)人:美國(guó)3M公司