可反洗过滤元件的制作方法

可反洗过滤元件的制作方法
【专利摘要】一种平面过滤元件，其包括平面支撑结构(11)和由膜材料制成的至少一个过滤层(12、13)，其中，平面支撑结构具有相对的第一外表面层(111)和第二外表面层(112)，第一外表面层和第二外表面层通过间隔构件(113)被分隔开和固定，以在所述第一外表面层和第二外表面层之间限定排泄隔室(114)，其中，所述第一外表面层和第二外表面层中的至少一个包括与排泄隔室(114)流体连接的贯穿开口(115)，并且其中，当不考虑贯穿开口时，外表面层(111、112)由在整个外表面层上连续延伸的材料形成，其特征在于，过滤层(12、13)覆盖外表面层，从而使得膜材料穿入贯穿开口(115)，由此将过滤层(12、13)锚固到支撑结构(11)。
【专利说明】可反洗过滤元件

【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于固液、液液或气液分离的平坦或平面类型的过滤构件或过滤元 件。
[0002] 以上类型的过滤元件通常包括刚性平面支撑结构和一个或多个过滤层，一个或多 个过滤层通常由有机膜材料制成并被设置在支撑结构的至少一侧上，通常是两侧上。

【背景技术】
[0003] 本领域已知的支撑结构通常仅具有支撑过滤层的作用，在此情形中，需要在支撑 结构和至少一个过滤层之间放置可区别的排泄层，以便抵抗由内部渗透抽吸操作产生的负 压。EP 0 602 560 Al公开了具有这种支撑结构的过滤元件，该申请描述了过滤膜套筒，其 包括被放置在膜支撑板的两个表面上的一对过滤膜。垫片或排泄层（诸如毡样无纺布）被 设置到膜支撑板的两个表面上，在膜支撑板和过滤膜之间。过滤膜仅沿周缘与支撑板单独 地熔接。支撑板在两个表面上包括朝向过滤膜和排泄层开口的多个通道。通道提供将渗透 液排放到出口的流体通路。
[0004] US 2003/0150808描述了类似的过滤元件，关于该申请的图7-9,描述了分离元 件，其包括在两个外表面上的其中设置有通道的刚性支撑板。在支撑板的两侧上，宽松地层 叠通道构件的分离膜。在支撑板周围提供框架以沿周缘固定支撑板、通道构件和分离膜。该 申请还描述了通过被膜材料浸渍的多孔支撑件加固的分离膜本身。
[0005] 在US2008/000827中已知另一类过滤元件，其中，支撑结构由通过包括多个节状 隆起的内层分隔开并固定到彼此的一对外层形成。由此形成的外层之间的间隔形成排泄 层。外层包括用于将滤液引导到排泄层中的孔。过滤（膜）层被设置在外层上，其间具有 流体可渗透纱布。不同的部件在边缘区域被焊接、压制或胶合以使元件流体密封。
[0006] 在US 2008/156730中已知另一种过滤元件，其由挤出垫片结构形成，包括通过纵 向壁分隔开的外部膜支撑构件，纵向壁在支撑构件之间形成流动空间。支撑构件设置有穿 孔并且膜通过胶合或焊接附接到支撑构件。
[0007] 同一申请还描述了将垫片结构和膜一起铸造或挤出为一个膜单元，但是在此情形 中，垫片结构必须是多孔材料并且不可包括穿孔。
[0008] 上述类型的过滤元件的优点是可用最低成本制造和在市场上容易地购得支撑件。
[0009] 这些过滤元件的边缘区域被密封，以使得它们流体密封，并且形成的套筒被用于 过滤模块中，在过滤模块中，套筒被间隔开地安装为串联式或并联式布置。使得悬浮液、乳 齐U、溶液、胶体溶液或其它待过滤液体在套筒之间流动。套筒全部连接到抽吸单元，用于维 持套筒外侧和内侧之间的压力差，滤液通过该压力差穿过膜并聚集在中心的排泄隔室中。
[0010] 过滤（膜）层通常在层叠到支撑件或衬背结构之间被预先制成或预先形成，并且 是自我支撑的。它们通常由有机材料制成，具有表面层，表面层具有限定过滤特征的小孔。 更本质地，膜层的微孔朝向背面变大，从而可以保持高流速。液体流过膜会导致固体颗粒和 其它杂质被阻挡在膜外侧，由此形成所谓的滤饼层，它阻止其它液体容易地穿过。
[0011] 需要每隔一段时间去除滤饼层，以便避免过多地降低流速。这可机械地完成，诸如 通过粗空气起泡。替代性地，可以化学地清洁膜。
[0012] 在过滤膜正下方的未过滤液体中引入气泡。它们出现在相邻的过滤套筒之间，由 此产生两个作用。第一个作用是它们在套筒之间激起和保持足够的气体/液体流，由此整 体上均衡泥浆浓度。第二个作用是它们帮助去除滤饼层。
[0013] 在一些情形中，尤其是对高固体浓度的泥浆有效的膜生物反应器，粗空气起泡将 不足以作为去除滤饼层的机械途径。
[0014] 在配备有毛细管膜而非上述平面过滤元件的生物反应器中，众所周知的是应用反 洗作为机械去除滤饼层的途径。每隔一段时间执行反洗。在反洗期间，通过膜的流逆向，压 力差也逆向。为了实现有效的反洗操作，逆向流量（流速）应该是过滤流速的约1.5倍或 更高。
[0015] 但是，所有以上示出的平面过滤元件，尤其是大尺寸的平面过滤元件，都不能抵受 住反洗压力。例外地，膜层在边缘区域被熔接或粘合到支撑结构之处，可支撑最小的反洗压 力。但是，通常的反洗压力会导致过滤件或膜层被推离支撑结构，即，从背衬结构上膨胀，造 成膜层被撕掉和受损的结果。此膨胀会导致连续的（面对的）膜的不期望的接触，由此严 重地妨碍过滤能力。为此，研制了机械地清洁此类过滤元件的新方法。它被称作松弛并涉 及连续的粗空气起泡和间歇的过滤。但是松弛方法不像反洗那么有效。
[0016] 以上示出的仅在边缘区域固定膜层（诸如通过胶合、焊接或其它方式）的平面过 滤元件的第二个缺点是，膜层由于向上流动的未过滤的液体/空气混合物而受到明显的粘 滞阻力。此粘滞阻力在膜层中产生张应力，这导致随时间产生的变形和延长，并最终撕掉膜 层。
[0017] 过滤元件的尺寸越大，上述效果越明显。因而，膜层随时间扩大/伸展，并在膜层 中产生褶皱，导致在过滤阶段中当膜层被抽吸靠着刚性支撑件时产生波纹图案，尤其是在 顶部区域中。通过与支撑件的附接部分（诸如焊缝），此波纹图案终止于上部边缘，并且在 此点处，膜层尤其倾向于撕裂和受损。在松弛阶段，损坏膜层的情形更明显，并且过大的膜 层甚至开始摆动并对疲劳断裂很敏感。
[0018] JP 08-10587处理了此粘滞阻力问题，其描述了在过滤表面上以分散方式将膜层 焊接到刚性衬背结构上。衬背结构类似于US 2008/156730的衬背结构。焊缝被设置在衬 背结构的外表面中的排泄孔之间。虽然提出的方案减少了以上摆动问题，但焊缝形成脆弱 点和通气，并且反洗将导致膜在焊缝处断裂。
[0019] 上述过滤元件的另一个缺点是，由于在支撑板的两侧处的（加固）膜层和排泄层 的层叠结构，过滤元件倾向于变得体积过大并因此降低单位体积的过滤面积。
[0020] EP 1462154通过减小膜层的厚度部分地处理了以上问题。此申请描述了对用作膜 层的多孔支撑件的无纺布进行压延或压纹，以便获得平滑的前表面和粗糙的后表面。膜溶 液被涂覆在平滑表面上，从而防止它触及后面吧。EP 1462154仅处理了膜层本身的厚度问 题。因此，整个平面过滤元件的结构，包括如上所述的支撑件、排泄层和膜层，保持不变。这 并不意外，因为EP 1462154的膜层被描述为仅用于螺旋卷绕的过滤套筒。
[0021] 以上申请中描述的另一种支撑结构提供了具有足够的刚度的优点，这对大尺寸过 滤模块或经受强烈的起泡的膜有益。在高（或深）过滤系统中尤其是这样，其中，空气泡在 它们上升时由于液体静压降低而膨胀。这在过滤元件上产生相当大的间歇横向力。在这类 情形中，刚性支撑件提供最小化过滤元件的横向偏移的优点。因此，本发明的目的是保持 支撑件的刚性优点并进一步消除现有技术的缺点，尤其是关于膜层和支撑件之间的相互作 用。
[0022] 因此，本发明的目的是提供一种平面过滤元件，其包括与以上第5、6和18段所描 述的现有技术的过滤元件相同或类似的背衬结构，并且在有效的高反洗压力下可反洗并因 而不显示现有技术的过滤元件的缺点。本发明的目的是提供在不存在任何问题的情况下承 受作用在其膜层上的来自未过滤液体的向上的粘滞阻力的过滤元件。
[0023] 此外，本发明的目的是提供容易制造和成本低的这类过滤元件。因此，提供生产这 类过滤元件的方法也是本发明的目的。


【发明内容】

[0024] 因此，根据本发明，提供一种如所附权利要求所述的平坦或平面类型的过滤元件。 根据本发明的平面过滤元件包括平面支撑结构和由有利的聚合膜材料制成的至少一个过 滤层。平面支撑结构包括相对的第一和第二外表面层，它们通过在第一和第二外表面层之 间延伸的间隔构件分隔开并固定到彼此。间隔构件被布置在遍布于整个支撑结构上的多个 点处。因此在所述第一和第二外表面层之间限定排泄隔室，其被配置为排出滤液。
[0025] 所述第一和第二外表面层中的至少一个包括遍布于整个外表面层上的贯穿开口。 贯穿开口与排泄隔室流体连接。但是，作为优点，贯穿开口在外表面层内彼此之间不具有内 部连接结构。作为优点，当不考虑贯穿开口时，至少一个外表面层由在整个表面层上连续延 伸的材料形成。
[0026] 至少一个过滤层覆盖包括贯穿开口的至少一个外表面层。根据本发明的一个方 面，过滤层的膜材料穿入贯穿开口，由此形成朝向排泄隔室的突起。作为优点，突起的尺寸 大于贯穿开口的尺寸，由此形成咬边式锚固结构。这种锚固结构将过滤层牢固地锚固到支 撑结构。
[0027] 根据本发明的另一方面，提供一种生产如所附权利要求所述的以上类型的过滤元 件的方法。本发明的方法包括提供包括相对的第一和第二外表面层的平面支撑结构。相对 的第一和第二外表面层通过在第一和第二外表面层之间延伸的间隔构件分隔开并固定到 彼此。间隔构件被布置在遍布于整个支撑结构上的多个点处。因此在所述第一和第二外表 面层之间限定排泄隔室。作为优点，外表面层由在整个表面层上连续延伸的材料形成。
[0028] 在根据本发明的方法中，所述第一和第二外表面层中的至少一个，可能是两个，设 置有位于遍布于整个层上的多个点处的贯穿开口。贯穿开口与排泄隔室流体连接。但是， 作为优点，贯穿开口在外表面层内彼此之间不具有内部连接结构。
[0029] 在根据本发明的方法的下一步骤中，所述至少一个外表面层涂覆有膜形成液体溶 液，以获得被涂覆的支撑结构。溶液被涂覆/应用在至少一个外表面层至少并穿入贯穿开 口。随后对经涂覆的支撑结构应用至少一个膜形成步骤，以从涂覆溶液获得过滤层。过滤 层由有利的聚合膜材料构成并覆盖至少一个外表面层。此外，膜形成步骤还影响穿入贯穿 开口的溶液，其形成从过滤层向排泄隔室突出通过贯穿开口的膜材料的突起。突起的尺寸 大于贯穿开口的尺寸，由此形成将过滤层锚固到支撑结构上的咬边式锚固结构。
[0030] 在从属权利要求中陈述了其它有利方面。

【专利附图】

【附图说明】
[0031] 现在将参照附图更详细地描述本发明的非限定性方面，并且其中：
[0032] 图1描绘根据本发明的可行过滤元件的一部分的立体图；
[0033] 图2描绘图1的过滤元件的剖视图；
[0034] 图3描绘图1的过滤元件的平面图；
[0035] 图4描绘适用于本发明的过滤元件的支撑结构的非限定性例子的剖视图；
[0036] 图5描绘根据本发明的过滤元件的另一例子的剖视图；
[0037] 图6描绘根据本发明的过滤元件的又一例子的剖视图；
[0038] 图7描绘用于生产根据本发明的过滤元件的可行装备；
[0039] 图8是穿孔的PET薄片的扫描式电子显微镜（SEM)照片；
[0040] 图9是在用膜材料涂覆图8的薄片的正面之后，薄片背面的SEM照片；
[0041] 图10是图9的经涂覆的薄片的剖面的SEM照片；
[0042] 图11是根据本发明的一个方面的具有接合头的膜层和支撑件的放大剖面，其中， 示意性地描绘了膜层的微孔。

【具体实施方式】
[0043] 参照图1，过滤元件10包括平面的且有利地刚性的支撑机构11以及在一个或两个 支撑表面111和112上的过滤层12、13。因而支撑结构11包括外观为薄皮、薄板、薄片或多 层薄板的两个相对外表面或表面层111和112。外表面包括被设计用以锚固过滤（膜）层 的贯穿开口 115,如下所述。
[0044] 外表面111和112通过排泄结构分隔开。排泄结构有利地包括间隔构件装置113， 间隔构件分隔开外表面111U12并将它们连接到彼此。因此，根据本发明的支撑结构突出 夹在两个相对的锚固区之间的内部排泄区或隔室。此构造可在单个形成步骤中一体形成为 一个单元或通过将作为单独的按压的不同零件组装成一个结构来形成。
[0045] 间隔构件113本身间隔开，以在两个外表面111U12之间提供排泄区。此排泄区是 开口结构，允许收集和排出滤液。如图所示，形成排泄区的间隔元件装置可采取各种设计， 并且在本发明中可使用能够执行所述功能的任何设计。
[0046] 间隔构件113不仅出现在边缘处，并且有利地遍布支撑结构11，以在多个点处将 外表面层111U12固定到彼此，所述多个点有利地规则地或均匀地遍布支撑件。
[0047] 间隔构件113可被塑形为沿支撑结构11的一个维度连续或间断地延伸的脊，如图 1所示。它们可以沿两个维度延伸，诸如被布置为形成S或Z字形的线。同样，合适的间隔 构件装置可包括被塑形为柱、节、折叠薄板、波纹薄板等的间隔构件。以有利的预定距离间 隔开支撑件外表面并将外表面固定到彼此，同时提供排泄隔室的任何间隔构件装置都适用 于本发明。
[0048] 排泄隔室包括用于待被排出的滤液或渗透液的通路。这些通路可具有图1所示的 通道114的形状，但是同样地，合适的通路可以是内部单边或多边的廊道，例如，在规则地 布置的节或脊之间的通路。间隔构件113也可以由多孔和液体可渗透材料或结构形成。
[0049] 如下面将进一步解释的，通路114朝向例如收集器（未示出）将渗透液排出过滤 元件。
[0050] 只要每个通路与出口流体连通，就不需要所有通路114都在支撑结构11自身内互 相连接。过滤元件可以具有若干出口。
[0051] 外表面111和112设置有贯穿开口 115,是有利地故意形成的孔，诸如穿孔，用于将 滤液引导到排泄隔室中（通路或通道114中）。
[0052] 如图1所示，贯穿开口 115使通道114直接连接到外表面层111U12的外部。贯 穿开口是孤立的孔，它们在外表面层111U12中不互相连接，这意味着贯穿开口不具有内 部连接结构。贯穿开口 115不互相连接（或者不具有内部连接结构）的事实指的是诸如水 的液体不能在表面层内从一个贯穿开口到达相邻开口的事实。它还意味着当不考虑贯穿开 口 115时支撑件外表面是液体不可渗透的。对此，将方便地注意到，在不考虑贯穿开口的情 况下，表面层可以是多孔的，但是孔不互相连接，也就是，在贯穿开口 115之间不提供互相 连接结构。
[0053] 当不考虑形成在其中的贯穿开口 115时，支撑件外表面层111U12由遍布表面连 续地和有利地均匀地延伸的材料形成。这意味着，除了贯穿开口之外，支撑件外表面形成连 续的、有利地均匀的和有利地实心的材料表面，而没有任何裂缝。
[0054] 当不考虑贯穿开口时，支撑件外表面层可显示一定程度的孔隙度，只要这类孔不 互相连接和/或不提供液体渗透性。
[0055] 具有不互相连接的贯穿开口的表面层的重要性在于这类表面层显示较高的硬度 的事实，这有益于在根据本发明的过滤元件中使用的支撑结构的刚性。
[0056] 可通过挤出、层压、模制或铸造、快速成型、增材制造或任何其它可用技术来制成 根据本发明的过滤元件的支撑结构。在通过层压组装支撑结构的部件，也就是支撑件外表 面层111U12和间隔构件113,的情形中，这些部件中的全部或一部分可通过挤出、乳制和 可用于此目的的任何其它技术由连续薄板、薄膜或薄片制成。
[0057] 用于支撑结构11 (外表面111U12和间隔构件113)的合适材料包括但不限于， 聚乙烯（PE)、聚丙烯（PP)、可能通过共聚作用改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET)(诸如 PET-G (乙二醇改性）、非结晶性PET (A-PET)、PET-GAG (具有A-PET核心的多层PET-G))、 尼龙、聚碳酸酯（PC)、聚苯乙烯（PS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS)、聚氯代三氟乙烯 (PCTFE)和聚苯硫醚（PPS)。支撑结构可由金属制成，诸如金属薄板。
[0058] 仅当支撑结构11已经一体制成或组装之后，才在支撑结构外表面111、112中产生 贯穿开口 115。替代性地，可在将外表面固定到间隔构件（例如通过层压）之前形成贯穿开 □ 115。
[0059] 可以方便地注意到，织物中的网眼不能被认为是本发明涉及的贯穿开口，因为网 眼开口显然是互相连接的。此外，织物通常不能构成根据本发明的支撑件外表面，因为它并 非由在整个外表面上连续延伸的材料制成。实际上，织物_编织物、纺织物或无纺布-通常 由多个交缠和互联的纤维或纱线构成。显然，在交缠或互联的点处，材料结构显示不连续 性。
[0060] 因而，支撑件外表面层111U12有利地不由织物（编织物或纺织物）构成。有利 地，它们不由无纺布构成。织物指的是仅由互联和/或交缠的形成网的纤维、细丝或纱线构 成的任何结构。
[0061] 然而，支撑件外表面层111U12可包括纤维、细丝（单丝、复丝）或纱线，只要纤 维、细丝或纱线被嵌入基质或用基质浸渍，基质封闭微孔/网眼之间的连接并因此也封闭 贯穿开口 115之间的任何互相连接。有利地，基质占形成支撑件外表面层111U12的固体 (总固体，不包括任何多孔结构）体积的至少20%，有利地占至少30%体积，有利地占至少 40%体积，有利地占至少50%体积，有利地占至少60%体积。这种基质可以由热塑性材料 形成。替代性地，基质可以由热固性材料形成。纤维、细丝或纱线可以由玻璃、碳或玄武岩 制成。
[0062] 通过提供不互相连接的贯穿开口 115,可调整滤液/渗透液排放开口 115的布置 和尺寸，而不会损害外表面层111U12的硬度特性。如将进一步解释的，使用硬的（在平面 内）或无弹性的（不可伸展）外表面层111U12的可能性使得能够获得刚性支撑件，诸如 在US 2008/0156730和US 2008/0000827中描述的那些。但是，这些现有技术支撑件的刚 性和硬度阻止膜层良好地附接到支撑件，本发明的发明人已经找到了此问题的解决方案， 并且因此根据本发明的过滤元件在单个产品中提供两方面的益处，即，硬的刚性支撑件和 将膜完美地锚固到这类支撑件。
[0063] 支撑结构11，包括具有贯穿开口 115的表面层111、112,是有利地刚性的。有利 的是，具有至少150MPa的弯曲模量，有利地至少250MPa，有利地至少350MPa，有利地至少 500MPa，有利地至少700MPa，有利地至少900MPa。弯曲模量可以小于或等于5000MPa，有利 地小于或等于50GPa，有利地小于或等于lOOGPa。
[0064] 可基于ISO标准178和基于80mm长IOmm宽的样品确定弯曲模量的指示值，样品 的厚度沿垂直于外表面的方向横跨支撑结构的总厚度，并且样品的长度整体沿与外表面层 的平面平行的轴线定向并且具有最大的抗弯强度。试验台应该被配置为使得根据ISO 178 的跨度L为70mm并且应该使用5mm/min的速度。
[0065] 可以方便地注意到，即使支撑结构的成分，也就是支撑件外表面，还可能是间隔构 件，实际上是有弹性的，也可以获得以上弯曲模量值。这可以通过以有利地刚性方式将间隔 构件固定到两个支撑件外表面层和通过利用不可伸展和有利地硬的支撑件外表面层来实 现，从而获得由支撑件外表面界定的支架样结构或面板。
[0066] 通过利用用于这种结构的纤维加固聚合材料，诸如，用玻璃纤维、碳纤维或玄武岩 纤维加固的材料，可以增加根据本发明的支撑结构的刚性和弯曲模量。
[0067] 过滤或膜层12、13被设置在每个外表面111、112之上。它可由本领域已知的任何 (聚合）膜材料制成。根据本发明，过滤层12、13直接形成在外表面111、112上，避免使用 预先制成的过滤层。
[0068] 因而，在支撑件外表面111U12上应用形成过滤层12、13(即形成涂料的膜）的液 体制剂。因而，液体制剂将覆盖包括贯穿开口 115的外表面层111和112。除其它之外，通 过合适地选择贯穿开口 115的尺寸、发生率和布置、涂料的黏度和供给速率，液体涂料将额 外地渗透到贯穿开口 115中，而不会堵塞通路114。在膜涂料固化（诸如通过相分离过程） 之后，膜层12、13被牢固地物理地锚固到支撑外表面111、112的贯穿开口 115中。
[0069] 图2示出了支撑结构11的剖面，其中，膜材料在外表面111U12上形成过滤层12、 13。此外，膜材料穿入贯穿开口 115,以在外表面层111和112的背（内）面116、117处分 别形成突起。这类突起用作塞子并且可以呈头122的形式，头122具有超过贯穿开口 115 的（最小）尺寸的尺寸并且因而与支撑件外表面111接合。头122通过延伸通过贯穿开口 115的杆121连接到过滤层12、13并因而将过滤层12、13锚固到支撑结构11。
[0070] 贯穿开口 115优选均匀地或规则地分布在支撑件外表面111、112上，从而在支撑 件外表面111U12中获得过滤层12、13的相应分布的锚固点。
[0071] 因而，头122和杆121形成蘑菇式突起，其是一类咬边，通过突起和外表面层111 之间的咬合提供过滤层12、13的锚固。咬边是来自于模制和蚀刻技术的术语，并且在本发 明中指的是一种主体形状，其防止主体朝向外侧（朝向过滤层12)被喷射或推动穿过贯穿 开口 115。咬边形主体与它所围绕或在其中塑形的主体咬合。这通过在第一位置处的尺寸 大于在第二位置处的贯穿开口 115的尺寸的突起实现，第二位置位于过滤层和第一位置之 间，或者第二位置相对于第一位置位于外侧。对此，可以方便地注意到，如将参照图5进一 步描述的，第一位置不需要越过贯穿开口（在背面116、117处），而是可以沿贯穿开口或在 贯穿开口内。由于突起121U22与过滤层一体形成，因此咬边将过滤层锚固到支撑件。还 可以方便地注意到，根据涂覆参数，相邻突起的头122可在表面层111U12的背面116U17 处互相接触或称为一体。
[0072] 再次参照图2,显然的是，外表面层111、112和过滤层12、13之间的界面是基本平 坦的，除了突起121U22之外。基本平坦的界面在孤立的贯穿开口之间延伸，该界面的平面 度有利地等于表面层111U12的外表面的平面度。
[0073] 由于过滤主要由过滤层12、13的表面微孔决定，表面微孔与逐渐变大的内部微孔 互相连接，因此可以容易地朝向贯穿开口 115引导进入层12的滤液，滤液在贯穿开口 115 处被导引到内部排泄结构中的通路114中。因而，穿入贯穿开口 115中的膜材料不会以任 何负面方式影响滤液的流量。
[0074] 因而，可在多个分布点处将膜层或过滤层12、13有效地锚固到支撑结构11的外表 面层111、112。与现有技术的具有类似支撑结构的过滤元件相比，这使得膜不仅可以抵受住 来自于流过的未过滤液体的粘滞阻力，还可以抵受住较高的反洗压力。此外，根据本发明的 过滤元件的支撑结构具有与现有技术的支撑结构相同的刚性，因为贯穿开口的数量和尺寸 仅最小程度地影响支撑件的弯曲模量，并且因为由间隔构件装置提供的刚性不受影响。
[0075] 关于操作并且参照图3,支撑结构11沿其边缘151-154流体密封，形成套筒15,并 且所有通路114都与套筒15的主出口 14连通。过滤层12有利地沿边缘151-154被流体 密封到支撑结构11 (外表面111)，诸如通过（超声波）焊接、层压或胶合。这可提供（焊 接）接缝123。因而，沿支撑结构11的周缘151-154,支撑件外表面111、112有利地不包括 贯穿开口 115。
[0076] 可以方便地注意到，可使用其它边缘密封方式，诸如通过为支撑结构并可能为过 滤层配框。
[0077] 可以方便地注意到，膜层12、13整个是多孔的（在空间的所有方向上），在锚固点 (开口 115)处也是多孔的，并且除了过滤元件的边缘区域之外，膜层不需要包括致使膜局 部非多孔的任何额外的锚固装置，诸如焊缝。应该注意，膜层内的微孔是互相连接的。
[0078] 图1-3中描绘的支撑结构，具体是间隔构件的安置设计，仅是本发明中可使用的 可行间隔构件构造的例子。合适的支撑结构是本领域已知的，并且可以例如通过挤出热 塑性树脂以形成具有肋状物的双层聚碳酸酯薄板（诸如IVlakro丨on?多层uv薄板，德 国拜耳）来获得。其它合适的例子是EP 1543945中描述的POUSNAKE⑧聚碳酸酯 面板（Politec Polimeri Tecnici SA，瑞士），聚丙烯 KIBO X 面板和 KIBO M 面板（KIBO Kunststoffe GmbH，德国）以及 TRIPLEX 3 和 TRIPLEX 5 复合材料（TRIPLEX KunststofTe GmbH)。同样适用的还有层压面板，诸如US 2008/000827或EP 1215037中描述的三层层压 件，其具有通过节分隔开的外层或通过将两个薄板层压到具有肋状物的双面薄片上而制成 的三层层压件，或诸如双层层压件（两个层压的具有肋状物的薄板）。
[0079] 在以上结构中，支撑件外表面层111、112之间的间隔构件113可采取各种形状或 剖面，只要它们允许形成确保能够排出滤液的通路114。图4描绘支撑结构的一些例子的 剖面，尤其是间隔构件装置的剖面，例如H形、M形或X形。例如，除了或替代平直的脊113、 413、423,支撑结构41-43包括倾斜的连接构件414、424、434。倾斜的连接构件能够增加支 撑结构的抗弯刚度。
[0080] 为了起根据本发明的支撑结构的作用，上述支撑结构的外表面层被穿孔，诸如通 过激光或通过机械穿孔技术，例如，打孔（诸如有利地热针打孔）、冲孔等，以提供贯穿开口 115。彼此孤立的贯穿开口 115有利地被布置为规则图案，并且有利地均匀地分布在支撑件 外表面层上。
[0081] 在通过层压制成支撑结构的情形中，在层压形成外表面的薄板以形成支撑结构之 前，在薄板中形成贯穿开口 115。
[0082] 贯穿开口的（最大）线性尺寸有利地大于或等于0? 1mm，有利地大于或等于 0. 2mm，有利地大于或等于0. 3mm。贯穿开口的尺寸有利地小于或等于2mm，有利地小于或等 于I. 5mm，有利地小于或等于I. 2mm，有利地小于或等于I. Omm。过小的贯穿开口会阻止膜材 料在开口中有效地穿入并提供过于脆弱的锚固。这会导致过低的耐反洗压力性。过大的孔 会导致膜涂料阻塞通道排泄层，这会显著增加内部流动阻力并将需要过大量的膜涂料。此 夕卜，当穿孔过大时，平滑的涂覆会成问题，并且大的开口明显地降低支撑件的机械强度。
[0083] 支撑件外表面有利地显示至少2%的开口面积（由于贯穿开口而产生的孔隙度）， 有利地至少5 %，有利地至少10 %，有利地至少15 %，有利地至少20 %，有利地至少25 %，有 利地至少30 %，有利地至少35 %。开口区域有利地至多70 %，有利地至多60 %，有利地至多 55%，有利地至多50%。支撑件外表面的开口面积一方面应该有利地不会过低以致不能提 供通过支撑件外表面层的足够流量，另一方面也不能过高，以便不会损害支撑结构的硬度。 开口面积指的是每单位外表面总面积（包括贯穿开口）的贯穿开口面积，用百分比值表示。 在界定外表面的总面积时，不考虑流体密封膜层的周缘。
[0084] 贯穿开口 115的剖面形状不受限制，即，它们可以是圆形、正方形、多边形、星形或 狭缝形的孔或任何其它合适形状的孔。
[0085] 有利地，贯穿开口的迂曲度（被定义为从一侧向另一侧通过孔的最短路径的长度 与两侧之间的直线距离之比）等于1。这有助于膜材料穿入贯穿开口，增加渗透性并有助于 获得膜的均匀锚固效应，如将进一步描述的。
[0086] 迂曲度等于一意味着贯穿开口的形状有利地是棱柱或圆柱形状，有利地是直棱柱 或直圆柱。有利地，贯穿开口在支撑件外表面层的整个厚度上具有不变的剖面。贯穿开口 的形状也可以是截锥，有利地来自于具有圆形或多边形底部或任何其它合适形状的底部的 直锥。
[0087] 如以上已经指出的，膜材料不需要完全通过和超过贯穿开口 115,只要实现物理 (机械）锚固效应，诸如利用提供咬边的形状。如图2所示，有利地通过接合机械地提供锚 固效应。膜材料的穿入部分121U22在贯穿开口 115中用作蘑菇式塞子。参照图5,并根据 通孔的剖面形状，显然膜材料不需要穿入超过贯穿开口。如图5所示，贯穿开口 515可具有 例如倾斜的壁，使得孔口朝向支撑结构内扩大。在该情形中，膜材料的突起521可仅部分地 填充贯穿开口 515。通过这样做，突起获得圆锥形状，因而在外表面层511处相对于贯穿开 口 525形成咬边，因此将膜层52充分地锚固到支撑件外表面511。
[0088] 图6示出具有图2和5的替代性配置的平面过滤元件60。通过层叠两个穿孔的薄 板或层611和618,形成支撑结构的外表面层。薄板611和618都具有布置为相同或相应图 案的特征-贯穿开口 615。但是，外薄板618的开口或孔小于内薄板611的相应的开口或 孔。薄板611和618有利地被放置为使得相应的贯穿开口共轴地对齐。之后，它们被固定， 诸如通过焊接、胶合或层压。
[0089] 可以例如通过提供与图1和2的支撑结构11类似的支撑结构61，但具有可能比 图1和2中的开口 115大的贯穿开口，获得图6的支撑结构。穿孔的薄片或薄板618可用 层压或以其它方式固定在支撑结构61的外表面层611之上。
[0090] 当将膜涂料应用在外薄板618上时，为了得到膜层62,涂料将穿入贯穿开口 615并 形成延伸到外薄板618的背面的蘑菇式塞子。塞子包括相对于外薄板618的贯穿开口 615 形成咬边式锚固件的接合头622,其将膜层62锚固到外薄板618。头622仅需要接合外薄 板618,以便提供有效的锚固。
[0091] 以上配置的优点在于可制成薄的外薄板618,并因此可以最小化形成塞子所需的 涂料材料量。同时，不影响支撑结构的刚性，因为可根据需要选择内薄板611的厚度。
[0092] 当贯穿开口 115、515、615的边缘形成为足够光滑时，有利地获得最有效的锚固突 起。因此,应该避免贯穿开口周围过多的毛边。
[0093] 再次参照图1，有利的是支撑件外表面层111和112的外表面形成为足够光滑，从 而可以最小化膜层111、112的厚度。
[0094] 有利地，膜层111U12的外表面适合是平面的，以便确保以充分均匀的厚度涂覆 过滤层。有利地，分别穿过表面层111U12的外表面的最外侧（最高）点和最内侧（最低） 点的两个平行平面之间的距离小于1000 U m，有利地小于750 ii m，有利地小于500 ii m。平面 度测量将在边长为IOOmm的正方形样品上进行。
[0095] 有利地，支撑件外表面111和112由厚度为至少IOOii m，有利地至少150 iim，有利 地至少200 ii m，的薄板、薄片或薄皮形成。这种薄皮、薄片或薄板有利地具有不超过750 ii m 的厚度。整个支撑结构11，包括外表面111、112和间隔构件13，有利地具有落在2mm和50mm 之间的范围内的厚度，有利地在4mm和50mm之间。
[0096](干）膜层12、13(如涂覆在外表面111U12上的）的厚度有利地小于或等于 500 ii m，有利地小于或等于400 ii m，有利地小于或等于300 ii m，有利地小于或等于250 ii m， 有利地小于或等于200 m。这种厚度有利地大于或等于25 m，有利地大于或等于30 m， 有利地大于或等于40 m，有利地大于或等于50 m。
[0097] 有利地，接合头122、622和其它咬边式形状的突起521的剖面线性尺寸大于贯穿 开口 115的（最小）尺寸，有利地大至少5%，有利地大至少10%，有利地大至少15%，有利 地大至少30%。接合头122、622有利地具有至少为5〇11111的高度（沿垂直于外表面的方 向从其背面测量）。在图6的情形中，可以方便地注意到，高度从外薄板618的背面开始计 算。高度有利地落在50pm和250pm之间的范围内。
[0098] 利用图7所示的复式涂覆系统，膜层12、13可被直接应用和形成到支撑结构11之 上和之中。在此系统中，支撑结构11被连续地且有利地坚直地被供给通过复式涂覆系统 70,如箭头所不。复式涂覆系统70包括被布置为互相面对的两个涂覆设备71和72。每个 涂覆设备71、72是用于狭槽涂覆的类型并且包括分配腔701，膜涂料通过计量泵（未示出） 被供给到分配腔701中。狭槽702从分配腔延伸到出口。涂覆设备71和72的出口被布置 为互相面对，并且分隔开，从而使得当支撑结构被供给到其间时，每个出口面对着支撑件外 表面111、112。基本平坦的凸缘703和704分别在狭槽出口的上游和下游侧处延伸。
[0099] 预先计量并基本相等量的膜形成涂料（液体）通过涂覆设备71和72的狭槽701 被供给到支撑件外表面111和112,同时支撑结构11在涂覆设备71和72之间被基本坚直 地运输。膜形成涂料被应用在两个支撑件外表面层上，并由此穿入贯穿开口 115。通过仔细 调节涂料黏度和涂料供给速率，并通过正确地选择贯穿开口 115的尺寸和发生率，可以实 现的是涂料形成在外表面的背面处延伸通过开口 115而不会阻塞通道114的蘑菇式塞子。
[0100] 在根据本发明的方法中，有利的是使用高黏度的涂料。这种涂料有利地在75°c下 具有至少50Pa ? s的黏度，优选至少IOOPa ? s。可使用HAAKE MARS旋转流变仪（Thermo Electron,德国）利用两个35mm直径的钛盘测量黏度。除了能够涂覆贯穿开口并形成咬边 /接合头之外，这种高黏度涂料还允许获得具有高粘合强度的膜，并因而获得高度耐用的膜 层。对于低黏度涂料来说这是不可能的，它们通常用于现有技术。
[0101] 上述高黏度涂料因而使得能够获得膜层，膜层的总孔隙度小于或等于约80%，并 且有利地落在约50%和约80%之间的范围内。总孔隙度被计算为（1减去膜材料的相对密 度）乘以100%。
[0102] 然后，被涂覆/浸渍的支撑结构经历本领域已知的一个或多个膜形成步骤，允许 涂料形成具有大范围的微孔尺寸和微孔结构的固体膜。这还被称作膜凝聚。有利的涂料 形成技术包括液体诱导相分离（LIPS)、蒸汽诱导相分离（VIPS)，还可能包括热诱导相分离 (TIPS)。所有这些过程也被称作相转化。就是说，膜形成涂料由膜聚合物的溶液构成。涂料 随后与非膜聚合物溶剂的流体接触，以便诱导聚合物溶液分层。聚合物沉淀，因而形成膜。
[0103] 可通过将涂覆的支撑结构11 (在它们离开复式涂覆系统70时）浸泡在包含非溶 剂的液池73中来实现相转化。额外地或替代性地，非溶剂或包括非溶剂的液体的浓缩蒸汽 可以保持在复式涂覆系统70的正下方。这种浓缩蒸汽可以帮助在膜层的外表面处形成期 望的表面微孔。
[0104] 有利的是，也使膜的背面，即图2、5、6中的突起122、521和622,分别与包含非溶剂 和/或具有非溶剂的浓缩蒸汽的液池73接触，以便获得所谓的对称膜层12、52、62。这可通 过确保通道114允许池73的液体和/或浓缩蒸汽进入它们来实现。
[0105] 对称膜层指的是横跨膜具有对称的微孔尺寸分布的膜层。就是说，在膜层的外表 面侧处的微孔小于膜层的中心或核心中的微孔。图11示出了根据本发明的形成在薄板 1110上的膜层1200的对称微孔尺寸分布。在这种对称微孔尺寸分布中，在薄板1110的背 面处的接合头1220的外部区域1221的微孔的特征（尺寸和形状）类似于在膜层1200的 外部区域1201处的微孔。在膜层的核心1202中（并且因而也在突起/接合头1220的核 心1222中）的微孔1203至少大一个量级。具有较小微孔尺寸的外部区域1201和1221被 称作膜层的薄皮。决定过滤特性的是薄皮层1201(即，背离过滤元件的外表面层）的微孔 尺寸。
[0106] 在膜层的背面处（即面朝排泄隔室）提供薄皮1221的优点在于薄皮层1221在反 洗（即，从通道114内朝向外侧冲洗过滤元件）期间引起压降，因此降低否则的话会施加在 外薄皮区域1201上的压力。实际上，大的内部微孔1203引起显著的压降（这对膜的渗透 性是有益的），并且在没有"内部"薄皮1221的情况下，在反洗期间几乎整个压降都将作用 在外部薄皮1201上，这会将它从膜核心1202撕下并不可逆地损坏膜。
[0107] 因此，在正常过滤操作（从外侧到内侧）期间，主压降作用在外部薄皮区域1201 上，因而朝向支撑件1110向内推动它，膜可容易地抵受住这种推力。在反洗期间，主压降 作用在内部薄皮区域1221上，朝向核心1202推动它。这不是问题，因为头1220与支撑件 1110充分接合以抵受这种负荷。因此，在所有环境下都可保持膜的完整性，此外，可以使用 更高的反洗压力。
[0108] 由于根据本发明的过滤元件10的支撑结构11总体是刚性的，因此提出一种半连 续过程，其中，单独的支撑结构11被相继地运输通过复式涂覆系统70并进入池73,诸如通 过将支撑结构11附接到传送链。然后，复式涂覆系统70可被配置为用于仅在支撑结构11 通过时计量膜涂料。
[0109] 在膜形成或凝聚步骤之后，可提供冲洗步骤，以便从膜层12、13去除任何残留物 质。最后，可在干燥步骤中干燥膜。
[0110] 后处理步骤可包括在边缘处密封膜层（例如，通过超声波焊接）并且密封支撑件 或为支撑件配框，由此形成套筒。
[0111] 复式涂覆的替代方案是通过已知技术相继涂覆两个支撑结构表面。在一侧上形成 膜之后，可处理支撑结构的背面。
[0112] 另一种替代方案是仅在一侧上涂覆支撑结构。为此，可采用单侧涂覆系统，其仅具 有所提供的涂覆设备（模具）71或72之一。在此情形中，在涂覆期间，有利的是水平地布 置支撑结构，而非如图7所示的那样坚直地布置。然后，涂覆设备71、72将必须被坚直地放 置，而非如图7所示地水平放置。
[0113] 单侧涂覆允许实现仅在一侧上（一个外表面层）涂覆有膜层的支撑结构。然后， 两个支撑结构可被布置为它们的未涂覆外表面对着彼此，以形成膜层在相对的外表面处的 平面过滤元件。
[0114] 作为利用涂覆设备71和/或72 (复式或单侧式）进行涂覆的替代方案，可用刮刀 涂覆膜溶液。
[0115] 刮刀可额外地被设置在涂覆设备71和/或72的下游，以便刮掉过滤的膜溶液并 使涂覆表面平滑。通过这样做，可减少甚至防止在贯穿开口位置处的膜表面中产生所谓的 "谷"。
[0116] 于是，在支撑结构上直接形成膜层会允许相比现有技术更简单的生产方法。在现 有技术中，膜层被预制为可能加固的全功能膜，并且之后被放置在支撑件上并沿边缘被密 封。毡样纱布层通常被放置在预制的膜和支撑件之间。在现有技术的套筒中正确地应用和 布置膜层是耗时和困难的任务，这在本发明中可完全避免。因此，本发明的过滤元件制造成 本更低。
[0117] 此外，利用本发明，可在支撑结构上形成与上述现有技术的膜的厚度相匹敌的膜 层 12、13。
[0118] 膜层优选包括可能的亲水填充材料和可能的有机粘合材料。填充材料可以是有 机的并且有利地选自由下述材料构成的组，即，羟丙基纤维素、羟甲基纤维素、聚乙烯吡咯 烷酮、交联聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、聚氧化乙烯。它可以是无机的，诸如 T i 02、Hf〇2、A1203、Zr02、Zr 3(P04)4、Y2O3' SiO2、钙钛矿型氧化物粉末材料和碳化硅。可以 使用以上有机和无机材料的组合以及填充材料。有机粘合材料有利地选自由以下材料构成 的组中，即，聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯、聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚氨酯、聚偏二氟乙烯、聚酰 亚胺、聚丙烯腈、醋酸纤维素、三醋酸纤维素和它们的接枝变体。
[0119] 膜涂料可包含任何类型的聚合物粘合剂（诸如上文描述的有机粘合剂）、非质子 溶剂（诸如，二甲基甲酰胺（DMF)、二甲亚砜（DMSO)、二甲基乙酰胺（DMAc)、N-甲基-2-批 咯烷酮（NMP)或N-乙基-2-吡咯烷酮（NEP))和填充材料（诸如上文描述的有机填充物）。 用于相转化的非溶剂可以是液态水或水和无质子溶剂的混合物。
[0120] 即使已经描述了在两个支撑结构外表面上具有膜层的过滤元件，但显然也可以生 产仅在支撑结构11的一侧上设置膜层的过滤元件。在该情形中，未涂覆的外表面不需要设 置有贯穿开口 115。
[0121] 根据本发明的过滤元件可用于以下应用，诸如，微滤、超滤、纳米过滤、逆向渗透、 向前渗透、压力延迟渗透、膜生物反应器、全蒸发、膜蒸馏、支撑液膜、渗透萃取、膜吸收器、 酶反应器和其它膜应用。
[0122] 例子
[0123] 例子1 :为了测试根据本发明的过滤元件的可行性，在250i!m厚的PET薄片上穿 孔，形成直径为〇. 55mm的孔，以获得30 %的开口面积（孔隙度）。图8示出了所获得的薄 片的SEM照片，具有由815表示的贯穿开口。可以层压或以其它方式固定这种薄片，以形成 根据本发明的支撑结构。
[0124] 例子2 :相同类型的薄片被穿孔，形成直径为I. 5mm的孔，以获得50%的开口面积。
[0125] 为了进行实验，以便测试膜粘附力，不像上述那样层压例子1和2的薄片以形成 支撑结构，而是在它们的一侧上涂覆膜涂料，以便在上面形成约1〇〇 U m(干的）厚的膜层。 膜涂料的成分是20%重量比的聚醚砜（PES)、10%重量比的聚乙烯吡咯烷酮（PVP)型K90、 61 %重量比的NEP和9%重量比的甘油。膜涂料在20°C下具有150Pa* s的黏度。膜涂料 通过刮刀被应用在边缘支撑薄片上，留下约150 厚的湿涂层。在涂覆期间，涂料穿入穿 孔以形成通过开口和在薄片背面处的蘑菇形突起。
[0126] 被涂覆的薄片被浸入由65 %重量比的水和35 %重量比的NEP构成的池中，以便凝 聚涂料并形成超滤表面微孔（尺寸小于〇. I U m)。之后，在50°C下用水冲洗被涂覆的薄片， 随后在pH值为7. 5的4000ppm的NaOCl溶液中处理半小时，接着用50°C的水冲洗。然后， 将被涂覆的薄片浸入10%重量比的甘油溶液并静置一夜。后者步骤防止孔在干燥期间坍 塌。之后，在环境条件下干燥被涂覆的薄片。
[0127] 可以方便地注意到，对于微滤膜，需要更大的表面微孔（尺寸在0. 1和0. 5 y m之 间），这可以利用包括35%重量比的水和65%重量比的NEP的凝聚池并随后进行上述处理 来实现。不需要进行上述的静置甘油一夜的处理，因为这种较大的微孔不会发生微孔坍塌。
[0128] 在薄片上获得的干膜厚度为约100 U m。图9和10分别示出了例子1的被涂覆的 薄片的背面和剖面的SEM照片，都示出了接合头922。此外，图10示出了支撑薄片911、膜 层92和填充有在膜层92和接合头922之间的膜材料的杆921的贯穿开口 915。
[0129] 对于每个薄片（例子1和2)，具有直径为34mm的圆形剖面的三个样品被采用并相 继被固定在两个法兰之间，以便测试膜的锚固。黏度是水的50倍的液体（Baysilone Fluid M50,拜耳）被用于在薄片的背面处（在接合头那侧处）建立压力，以便模拟反洗循环。增 加压力以观看膜层何时脱离薄片。表1示出了两个例子的测试结果。涂覆在例子1的薄片 上的膜可抵受住超过5巴的背压，而涂覆在例子2的薄片上的膜在1. 4巴的平均压力下脱 离。
[0130] 表 1 :涂覆有 PES/PVP 膜（IOOiim)的穿孔 PET 薄片（250iim 厚，550iim(例子 1) 和L 5_(例子2)直径的穿孔）的测量膜脱离压力
[0131]

【权利要求】
1. 一种平面过滤元件（10、60)，包括平面支撑结构（11、61)和由膜材料制成的至少一 个过滤层（12、13、52、62)， 其中，平面支撑结构包括相对的第一外表面层（111)和第二外表面层（112)，第一外表 面层（111)和第二外表面层（112)通过在第一外表面层和第二外表面层之间延伸的间隔构 件（113)而被分隔开并在遍布于整个支撑结构上的多个点处被固定到彼此，由此在所述第 一外表面层（111)和第二外表面层（112)之间限定排泄隔室（14)，排泄隔室（14)被配置 为用以排出滤液，其中，所述第一外表面层和第二外表面层中的至少一个包括与排泄隔室 (114)流体连接的贯穿开口（115)，其中，贯穿开口遍布于整个外表面层并且在外表面层内 彼此之间不存在内部连接， 其中，当不考虑贯穿开口（115、515、615)时，所述至少一个外表面层（111U12)由在整 个外表面层上连续延伸的材料形成， 并且其中，所述至少一个过滤层（12、13、52、62)覆盖包括贯穿开口（115、515、615)的 所述至少一个外表面层（111、112)， 其特征在于，过滤层（12、13、52、62)的膜材料穿入贯穿开口，因此形成朝向排泄隔室 的突起（122、521、622)，突起的尺寸大于贯穿开口（115、515、615)的尺寸，因此形成用于将 过滤层锚固到支撑结构的咬边式锚固结构。
2. 根据权利要求1所述的过滤元件（10、60)，其中，第一外表面层（111)和第二外表面 层（112)都包括贯穿开口（115、515、615)并且都覆盖有过滤层（12、13、52、62)，膜材料穿入 贯穿开口，由此形成具有咬边式锚固结构的突起。
3. 根据权利要求1或2所述的过滤元件（10、60)，其中，所述至少一个外表面层和过滤 层呈现在贯穿开口之间延伸的基本平坦的界面。
4. 根据权利要求1或2所述的过滤元件（10、60)，其中，支撑结构（11、61)具有至少 150MPa、优选至少250MPa的弯曲模量。
5. 根据上述权利要求中的任意一项所述的过滤元件（10、60)，其中，贯穿开口（115、 615)是穿孔。
6. 根据上述权利要求中的任意一项所述的过滤元件（10、60)，其中，至少一个外表面 层的每单位总外表面面积的贯穿开口（115、515、615)的面积落在2%和70%之间的范围 内，优选在2%和50%之间的范围内。
7. 根据上述权利要求中的任意一项所述的过滤元件（10、60)，其中，贯穿开口（115、 515、615)的尺寸在0. Imm和2mm之间，优选在0. 2mm和I. 5mm之间。
8. 根据上述权利要求中的任意一项所述的过滤元件（10、60)，其中，所述突起包括通 过贯穿开口（115、615)的杆（121)和朝向排泄隔室延伸超过贯穿开口的突出的头（122、 622)，所述头与支撑结构接合。
9. 根据权利要求8所述的过滤元件（10、60)，其中，突出的头（122、622)的尺寸大于相 应的贯穿开口（115、615)的尺寸。
10. 根据上述权利要求中的任意一项所述的过滤元件￠0)，其中，所述至少一个外表 面层由外薄片（618)和内层（611)的叠加结构形成，其中，外薄片（618)粘合到内层（611)， 并且薄片和内层都包括相应的贯穿开口（615)，外薄片（618)的贯穿开口小于内层（611)的 相应贯穿开口，并且其中，所述突起（622)至少锚固到外薄片（618)。
11. 根据上述权利要求中的任意一项所述的过滤元件（10、60)，其中，排泄隔室包括至 少部分地没有膜材料的液体通路（114)。
12. 根据上述权利要求中的任意一项所述的过滤元件（10、60)，其中，第一外表面层和 /或第二外表面层沿外周边界（151-154)不具有贯穿开口（115)，并且其中，过滤层（12)在 所述边界处额外地粘合到相应的外表面层，以在未过滤液体和已过滤液体之间提供密封。
13. 根据上述权利要求中的任意一项所述的过滤元件（10、60)，其中，过滤层（12、13、 52、62)的厚度落在25μπι和500μπι之间的范围内。
14. 根据上述权利要求中的任意一项所述的过滤元件（10、60)，其中，支撑结构的厚度 落在2mm和50mm之间的范围内。
15. 根据上述权利要求中的任意一项所述的过滤元件（10、60)，其中，贯穿开口（115、 515、615)的尺寸、所述至少一个外表面层的每单位面积的贯穿开口面积、膜材料和突起的 尺寸选择成用于实现能抵抗至少1. 4巴、优选至少5巴的背压的外表面层和过滤层之间的 锚固结构。
16. -种过滤装置，包括多个坚直布置的根据上述权利要求中的任意一项的过滤元件。
17. -种生产平面过滤元件（10、60)的方法，包括： -提供包括相对的第一外表面层（111)和第二外表面层（112)的平面支撑结构（11、 61)，第一和第二外表面层（111、112、511、611、618)由在整个外表面层上连续延伸的材料 形成，所述外表面层通过间隔构件（113)而被分隔开并在遍布于整个支撑结构上的多个点 处被固定到彼此，以限定插置在第一外表面层（111)和第二外表面层（112)之间的排泄隔 室（114)， -在遍布于整个层上的多个点处为所述第一外表面层和第二外表面层中的至少一个提 供贯穿开口（115、515、615)，所述贯穿开口与排泄隔室（114)流体连接并且在外表面层内 彼此之间不具有内部连接， -用膜形成液体溶液涂覆所述至少一个外表面层，以获得经涂覆的支撑结构并且使得 溶液穿入贯穿开口（115、515、615)，以及 -对经涂覆的支撑结构应用至少一个膜形成步骤，以从涂覆的溶液获得由膜材料构成 的覆盖所述至少一个外表面层的过滤层（12、13、52、62)和由膜材料形成的突起（122、521、 622)，所述突起从过滤层突出通过贯穿开口并且尺寸大于贯穿开口的尺寸，由此形成用于 将过滤层锚固到支撑结构的咬边式锚固结构。
18. 根据权利要求17所述的方法，其中，所述突起朝向排泄隔室延伸超过贯穿开口。
19. 根据权利要求17或18所述的方法，其中，所述贯穿开口选择成使得其尺寸落在 0. Imm和2_之间的范围内，并且使得所述至少一个外表面层的单位总表面积的贯穿开口 面积落在2%和70%之间的范围内。
20. 根据权利要求1至15中的任意一项所述的平面过滤元件在过滤装置中的用途，其 中，平面过滤元件在至少1. 4巴、优选至少5巴的压力下经历反洗循环。
【文档编号】B01D69/06GK104321129SQ201380011122
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2013年2月4日 优先权日:2012年2月3日
【发明者】W·多伊恩, B·莫莱恩贝尔格斯 申请人:佛兰芒技术研究所有限公司