相关申请的交叉引用本申请要求保护在2013年12月16号提交的题目为“SystemsforSeparationofParticulatesandAssociatedMethodsandDevices(用于微粒分离的系统和相关联的方法以及设备)”的美国临时申请号61/916379的权益，且其通过引用以其整体结合到文中。技术领域本发明涉及用于从流体分离出微粒材料的微流体分离系统、设备和方法。在一个具体的方面中，本发明涉及用于从包含这些微粒的流体混合物分离出固体微粒的方法。
背景技术：
虽然实质知识体系涉及例如在城市用水处理设施中实施的固体从流体例如水的分离，但是进一步提高和效率需要与世界人民的需求保持同步。
技术实现要素：
在一个实施方案中，本发明提供了一种用于分离散布在基流体内的微粒的微净化系统，所述系统包括：设置在流体入口歧管和流体出口歧管之间且与其处于流体连通的多个微流体收集室；设置在所述微流体收集室和所述流体出口歧管之间的多个出口微通道；和构造成在收集室清洗周期期间从所述收集室清洗出微粒的气体-液体冲洗模块。在一个备选实施方案中，本发明提供了用于分离散布在基流体内的微粒的方法，所述方法包括：(a)作为流体纯化周期的一部分而将包含散布在基流体内的微粒的流体引入到微净化系统的流体入口歧管中，所述微净化系统包括：(i)设置在所述流体入口歧管和流体出口歧管之间且与其处于流体连通的多个微流体收集室；(ii)设置在所述微流体收集室和所述流体出口歧管之间的多个微通道；和(iii)气体-液体冲洗模块；其中所述系统构造成使得散布在所述基流体内的微粒从所述流体入口歧管送到多个微流体收集室中，在其中捕获大部分微粒且大部分基流体经过其中并在所述流体出口歧管作为脱除微粒的经加工流体流出；和(b)作为收集室清洗周期的一部分而经由所述气体-液体冲洗模块引入气体和清洗液体，它们一起充当收集室清洗介质；和(c)重复步骤(a)和(b)。在又一个实施方案中，本发明提供了一种用于从水分离微粒的微净化系统，所述系统包括：设置在流体入口歧管和流体出口歧管之间且与其处于流体连通的多个微流体收集室；设置在所述微流体收集室和所述流体出口歧管之间的多个出口微通道；设置在所述入口歧管和所述微流体收集室之间的多个入口微通道；和构造成在收集室清洗周期期间从所述收集室清洗出微粒的气体-液体冲洗模块；其中所述微流体收集室特有小于1厘米的临界高度；且其中所述出口微通道具有约1微米到约200微米(μm)的平均高度和约1毫米到约1厘米范围的长度；且其中所述入口微通道具有约1微米到约500微米范围的平均高度和约1毫米到约10厘米范围的长度；且其中构造所述气体-液体冲洗模块以用气体和清洗液体的组合清洗所述收集室。附图说明当参考附图阅读以下详述时，本发明的各种特征、方面和优点将变得更好理解，在附图中，类似的符号在全部附图中可代表类似的部件。除非另有指定，否则文中所提供的附图旨在示出本发明的关键发明特征。应当认为这些关键发明特征适用于包括本发明的一个或多个实施方案的各种各样的系统。因此，附图并不旨在包括本领域技术人员已知的用于实施本发明所需要的所有常规特征。图1示出了通过本发明提供的微净化系统。图2示出了通过本发明提供的微净化系统。图3示出了通过本发明提供的微净化系统。图4示出了通过本发明提供的微净化系统。图5示出了通过本发明提供的微净化系统。图6示出了通过本发明提供的微净化系统。图7示出了通过本发明提供的微净化系统。图8示出了通过本发明提供的微净化系统。图9示出了通过本发明提供的微流体分离器单元。图10A示出了通过本发明提供的微流体分离器单元。图10B示出了通过本发明提供的微流体分离器单元。图11示出了通过本发明提供的用于制备饮用水的微净化系统。图12示出了通过本发明提供的污水处理系统。图13示出了通过本发明提供的用于纯化来自生物反应器的液体产物的系统。图14示出了通过本发明提供的脱盐系统。图15示出了通过本发明提供的系统。具体实施方式在以下说明书和所附权利要求中，将参照许多术语，所述术语应当定义为具有以下含义。除非上下文另有明确指出，否则单数形式“一个/种”和“该”包括复数对象。“任选的”或“任选地”表示随后描述的事件或情形可出现或可不出现，且该描述包括其中事件出现的情形和不出现的情形。如在文中的整个说明书和权利要求中使用的近似语言可用于修饰可允许改变的任何定量表示，而不导致与其相关的基本功能改变。因此，通过一个术语或多个术语例如“约”和“基本上”修饰的值并不限于所规定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可对应于用于测量该值的仪器的精度。在此处且在整个说明书和权利要求中，范围限制可合并和/或互换，这些范围被确认为包括其中包含的所有子范围，除非上下文或语言另有指定。如所述，在一个实施方案中，本发明提供了用于分离基流体内的微粒的微净化系统。通过本发明提供的系统和方法尤其有希望用于水纯化过程，其涉及一个或多个沉降步骤以有效除去悬浮微粒物质。本发明用于提高悬浮颗粒可在重力影响下从基液体分离的速度。待纯化的液体(在文中有时称为未经加工流体)经过微流体设备，即微流体分离器单元，其对流动液体施加层流机制，其中，颗粒沉降速率在不存在紊流的情况下最大化。微流体设备的尺寸使得在重力的影响下沉降的颗粒与颗粒降落到且从水平流动液体的流去除的表面之间的距离最小化。该设备可在对应于长于悬浮颗粒沉降而与设备收集室的底部表面接触所需要的时间的颗粒停留时间的流速下操作。如文中的实验所示，通过本发明提供的系统能够以比常规系统高得多的速率除去微粒。通过本发明提供的微净化系统包括连接到流体入口歧管和流体出口歧管且与其处于流体连通的多个微流体收集室。通常，所述系统构造使得需要除去微粒的未经加工流体在收集室流体入口处进入收集室且沿着收集室的长度流到收集室流体出口。收集室的尺寸为微流体的，这表示收集室的尺寸中的至少一个适当地以微米计量。本公开的实验章节的表1提供了微流体收集室的具体、非限制性实施例。收集室特有尺寸，在文中有时称为临界高度。这个临界高度由于多个原因而重要，其中，临界高度尺寸对增强收集室内的层流重要，且确定在重力的影响下沉降的颗粒必须在接触收集室的底部之前行进的距离，在收集室中颗粒从流动通过收集室的液体分离出。收集室内的颗粒行为使得一旦与收集室的底部表面接触，颗粒被固定直到其在反冲洗步骤中除去。在一个或多个实施方案中，收集室特有小于1厘米，即小于10000微米的临界高度，且该临界高度对应于收集室的平均深度。流体入口歧管构造成将待加工的流体递送到多个收集室。因此，适当地对流体入口歧管定尺寸以在受控流速下递送未经加工流体的流至与其处于流体连通的各个收集室。流体入口歧管和收集室之间的流体连通可为直接的，不具有居间结构，或可为间接的，这时来自入口歧管的流体在进入收集室之前必须首先经过入口微通道。在一个或多个实施方案中，流体入口歧管构造成使得在反冲洗期间，通过流体入口歧管引导捕获在收集室内的颗粒且引导到废物收集容器和/或废物收集管道。文中有时将在反冲洗步骤期间从收集室回收的微粒物质称为淤泥。流体出口歧管构造成从收集室接收经加工流体且将经加工流体引导到经加工流体收集容器和/或经加工流体收集管道。流体出口歧管可与收集室处于间接流体连通或可通过居间的出口微通道从收集室分离。出口微通道的一个目的在于在收集室的出口产生充分的限制使得跨越微净化系统的各个收集室均匀形成轻微背压。虽然这个出口微通道并非为通过本发明提供的微净化系统的操作性的要求，但是从均匀吞吐量和颗粒捕获效率两个观点来看，出口微通道用于确保多个微流体收集室之间更均匀的性能。入口微通道和出口微通道具有小于收集室的尺寸。在一个或多个实施方案中，入口微通道和出口微通道具有小于收集室的尺寸的均匀尺寸。在一个或多个实施方案中，收集室、入口微通道和出口微通道具有均匀高度，使得入口微通道和出口微通道的高度范围为收集室的高度的约1/20到约1/10。在一个或多个实施方案中，入口微通道和出口微通道特有约1微米到约200微米(μm)范围的平均高度。在一个或多个实施方案中，只存在出口微通道且其特有约1微米到约200微米(μm)范围的平均高度。在一个或多个实施方案中，入口微通道和出口微通道特有约1毫米到约1厘米范围的长度。在一个或多个实施方案中，只存在出口微通道且其特有约1毫米到约1厘米范围的长度。在一个或多个实施方案中，在通过本发明提供的微净化系统的各个微流体分离器单元中存在入口微通道和出口微通道两者。在这些情形下，多个入口微通道设置在流体入口歧管和微流体收集室之间。在一个这样的实施方案中，入口微通道具有约1微米到约500微米范围的平均高度。在另一个这样的实施方案中，入口微通道具有约1毫米到约10厘米范围的长度。在一个或多个实施方案中，气体-液体冲洗模块构造成将气体和清洗液体的混合物递送到收集室，以便在收集室清洗周期期间从收集室清除所收集的颗粒。气体和清洗液体的混合物在文中有时称为气体和清洗液体的组合。在气体和清洗液体的组合进入时，收集室的有限高度使散布在清洗液体中的气泡快速聚结。如文中的实验所示，清洗气体和清洗液体的这种组合在一系列清洗周期之后对从收集室除去捕获的固体和保持收集室颗粒捕获能力尤其有效。在一个或多个实施方案中，清洗气体与清洗液体的比率范围为约1:10到约10:1。合适的清洗气体包括空气、二氧化碳、氧气、氮气、氩气和两种或更多种上述气体的混合物。在一个或多个实施方案中，清洗气体主要为二氧化碳。在一系列的实施方案中，清洗气体为大于95%的二氧化碳。在一个或多个实施方案中，所用的清洗气体明显可溶于清洗液体。作为参考，认为当清洗液体为水时，在室温下在水中具有约0.9mLCO2/mL水的溶解度的二氧化碳在清洗液体中明显可溶。合适的清洗液体包括水、乙醇水溶液和通过微净化系统产生的清洁物(clarate)。在一个或多个实施方案中，清洗液体为水。通过本发明提供的微净化系统可基本上连续通过多个满周期操作，各个周期包括灌注(priming)周期、流体纯化周期和收集室清洗周期。在系统启动和之后的各个清洗周期时，灌注微净化系统以便去除系统内所捕获的气体。在文中所公开的各种实施方案中，适当地用阀门调节微净化系统以从系统排放出捕获的气体。合适的灌注流体包括通过系统产生的清洁物、水、乙醇水溶液、乙酸水溶液和两种或更多种上述灌注流体的组合。在一个或多个实施方案中，在将其引入到系统中之前将灌注流体脱气会是有用的。预期通过本发明提供的微净化系统在许多应用中有用且可构造成用于处理城市污水、产生自烃储器的本地水、作为来自水压致裂的副产物而产生的水、作为油储器充溢的副产物而产生的水、作为采矿作业的副产物而产生的水、作为锅炉作业的副产物而产生的水、作为沥青提取的副产物的水和两种或更多种上述应用的组合。如所述，本发明提供了用于使用一个或多个文中所公开的微净化系统分离散布在基流体内的微粒的方法。如本领域技术人员所了解且在阅读本公开之后，文中所公开的微净化系统提供基本连续操作，其中在多个流体纯化周期和之后的收集室清洗周期中，系统的微粒捕获能力保持基本不变。现在来看附图，图1示出了通过本发明提供的微净化系统10和相关方法的主要特征。为了简化示出通过本发明提供的微净化系统的操作原理，图1仅特有一个收集室14和包括这种收集室的微流体分离器单元44。因此，容纳设置在基流体4的微粒2的混合物的泥浆槽5经由入口歧管16连接到微流体分离器单元44，所述微流体分离器单元44包括具有临界高度6(h)的收集室14。收集室连接到入口歧管16且经由入口微通道21与入口歧管16处于流体连通。入口微通道21和收集室14两者的有限高度尺寸为文中所限定的微流体，在入口微通道和收集室内导致层流同时允许相对高的生产率。这种层流机制使颗粒进入收集室沉降到收集室的底部且捕获在那里所需要的时间最小化。出口微通道20既充当堰形成结构以进一步抑制微粒离开收集室又充当背压调节结构，当这个分离器单元连接到单个入口歧管时，所述背压调节结构有助于确保多个微流体分离器单元的均匀性能。通过在泥浆槽和入口歧管两者内提供紊流进一步获得均匀性。出口微通道20连接到出口歧管18且与出口歧管18处于流体连通，所述出口歧管18连接到泵12，所述泵12用于抽送基流体4中的微粒2的悬浮液通过微流体分离器单元44以提供包含基本上脱除微粒2的基流体4的经加工流体。如文中所用且针对经加工流体，基本上脱除表示至少50%原始存在于待加工的流体中的微粒业已被系统除去。在所示的实施方案中，经加工流体收集在容器中，在文中有时称为清洁物回收槽11。术语清洁物在文中有时可与术语经加工流体交替使用。微净化系统10可以流体纯化模式操作直到收集室对微粒饱和且颗粒捕获效率开始从优化性能下降。认为微粒穿透可在流体纯化周期的任何时候出现，但通常与经加工流体中的微粒水平在其中经加工流体基本上保持脱除微粒的操作阶段之后的提高有关。在微粒穿透时，流体纯化周期被流体清洗周期置换。该系统装备有气体-液体冲洗模块30，其构造成从收集室冲洗出捕获的微粒物质。在清洗周期期间，相对小体积的清洁物通过泵13抽送并与来自清洗气体源17的清洗气体混合且通过清洗周期入口管路7送到收集室14中。在清洗周期期间期间，阀34可打开以允许微粒和清洗流体的浓缩混合物沿着清洗周期出口管路8行进并进到淤泥回收槽9中。入口歧管16可适当包括阀(未示)以避免在清洗周期期间泥浆槽5和收集室之间的流体连通。在典型的清洗周期中，流体纯化周期中产生的清洁物的小于10%在清洗周期消耗。在各种实施方案中，流体纯化周期中产生的清洁物的小于5%在清洗周期中消耗。在清洗周期之后，灌注微净化系统以去除气泡，特别是在微流体分离器单元44内的气泡。在所示的实施方案中，构造系统以在不存在清洗气体的情况下采用相对小体积的清洁物作为灌注流体。在典型的灌注周期中，流体纯化周期中产生的清洁物的小于10%在灌注周期中消耗。在各种实施方案中，流体纯化周期中产生的清洁物的小于5%在灌注周期中消耗。在一个或多个实施方案中，需要小于收集室的体积来有效灌注系统。各种润湿剂例如表面活性剂、乙醇、乙酸和聚乙二醇可有助于使有效灌注系统所需要的灌注流体的体积最小化。来看图2，该图表示通过本发明提供的微净化系统10的一部分，其特有设置在入口歧管16和出口歧管18之间的微流体分离器单元44。入口歧管显示为包含待通过单元加工且包含散布在基流体4内的微粒2的流体。待加工的流体经由具有平均高度24和长度25的入口微通道21进入微流体分离器单元。在所示的实施方案中，对于均匀尺寸的入口微通道，平均高度仅为入口微通道沿着其长度25的高度。如所述，入口微通道用于对待加工的流体施加层流，且该层流在收集室14中持续，且颗粒2在不存在紊流的情况下快速沉降到底部。层流在图2中且在文中别处以两个或更多个平行箭头指出。收集室14为微流体的，意义为其特有临界高度6，其适合以微米测量且低于10000微米，通常范围为约100微米到约2000微米。收集室14必须适当地定尺寸以便在其内施加层流，而跨越收集室的长度的任何压降将最小。在所示的实施方案中，收集室具有单个临界高度6的均匀尺寸。微流体分离器单元44包括具有高度22和长度23的出口微通道20。出口微通道和入口微通道在一起形成微粒被捕获在其中的桶状结构。经加工流体离开出口微通道且进入出口歧管18。来看图3，该图表示通过本发明提供的微净化系统10的一部分且特征为图2中所示的类型的多个微流体分离器单元。微流体分离器单元基本上相同且各自包括设置在流体入口歧管16和流体出口歧管18之间且与其处于流体连通的收集室14。来看图4，该图表示通过本发明提供的微净化系统10的一部分，其中所述微流体分离器单元各自包括微孔体26，其将收集室分成上部和下部，临界高度6显示为收集室14的顶部和其中显示微粒2聚集的收集室的底部之间的距离。在一个或多个实施方案中，微孔体26可为通过其中形成孔的隔膜或固体本体。在一个或多个实施方案中，微孔体包括在微孔体的第一表面起始且在微孔体的第二表面终止的孔。在一个或多个实施方案中，微孔体为通过其中形成孔的膜。例如，穿过膜的孔可通过化学蚀刻技术和/或激光烧蚀技术形成。在文中使用术语微孔，因为孔具有适合以微米测量的尺寸(例如平均孔径为1000微米或更小)。在一个实施方案中，孔具有约1微米到约500微米的平均直径。在一个备选实施方案中，孔具有约10微米到约250微米的平均直径。在又一个实施方案中，孔具有约20微米到约100微米的平均直径。在一个实施方案中，微孔体的孔隙率为约10到约75%。在一个备选实施方案中，微孔体的孔隙率为约20到约65%。在又一个实施方案中，微孔体的孔隙率为约30到约60%。如所述，在一个实施方案中，微孔体可为微孔膜，例如由例如聚酯、尼龙、聚丙烯或这种聚合物质的组合制得的单丝丝网或筛网。或者，微孔体可为化学刻蚀的KAPTON、钛或镍钛合金膜。在一个实施方案中，微孔体为由有机聚合材料例如KAPTON制得的激光刻蚀的有机膜。来看图5，该图表示通过本发明提供的微净化系统10的一部分，其中所述微流体分离器单元不包括入口微通道21，但包括出口微通道20。因此，收集室14与流体入口歧管16处于间接流体连通。在所示的实施方案中，流体起初作为紊流进入收集室并在收集室内转化成层流。经加工流体经过出口微通道20进入流体出口歧管18。来看图6，该图表示通过本发明提供的微净化系统10且特征为多个收集室14设置在流体入口歧管16和流体出口歧管18之间且与其处于流体连通，流体入口歧管和流体出口歧管为平行构造。各个收集室14经由出口微通道与流体出口歧管18处于流体连通(例如图3、图4和图5中)。微净化系统10如图1的描述中的概述操作，不同之处在于气体-液体冲洗模块30采用从清洗液体供应槽32抽送的清洗液体，所述清洗液体供应槽32与清洁物回收槽11分离。微净化系统包括阀34，其可用于在纯化周期期间将清洗周期入口和出口管路7和8与流体入口歧管16和流体出口歧管18分开，其中进料管路15与出口管道19和清洁物回收槽11经由流体入口歧管16、收集室14和流体出口歧管18处于流体连通。同样，在收集室清洗周期期间，阀34可用于将进料管路15和出口管道19与入口和出口歧管分开，同时将来自气体-液体冲洗模块30的清洗液体和清洗气体送到流体出口歧管18、收集室14和流体入口歧管16中并在淤泥回收槽9中收集微粒。来看图7，该图表示通过本发明提供的微净化系统10的一部分且特征为设置在流体入口歧管16和流体出口歧管18之间且与其处于流体连通的多个收集室14，流体入口歧管和流体出口歧管为径向构造。来看图8，该图表示图7中所示但呈现另外的系统细节的微净化系统。如参考图7注意到，流体入口歧管16和流体出口歧管18为径向构造，其中收集室14类似于连接流体入口歧管16(轮毂)与流体出口歧管18(轮缘)的轮的辐条构造。图8中所示的实施方案包括沿着单个流体入口歧管16的轴排布的多个流体出口歧管18。收集室14经由入口微通道21和出口微通道20(未示)与流体入口歧管16和流体出口歧管18处于流体连通。在流体纯化周期期间，散布在基流体4内的混合物微粒2响应于前向泵12作用而从泥浆槽5送到流体入口歧管16。散布在基流体内的微粒2的混合物进入包括收集室14的微流体分离器单元，在收集室14中由于收集室以及相关入口和出口微通道的有限高度导致层流机制。不管图8中的呈现和对辐条的参照，图8中所示且包括收集室14的微流体分离器单元44基本类似于适用于在一端与流体入口歧管16且在另一端与流体出口歧管18连接或处于流体连通的平整箱(或饼楔)成形。自微流体分离器单元44流出的经加工流体经由出口管道19、阀34和前向泵12从各个流体出口歧管18送到清洁物回收槽11。仍来看图8，在收集室清洗周期期间，泥浆槽5和清洁物回收槽11通过在引入气体和清洗液体同时在淤泥回收槽9中收集包含从收集室14抽送的微粒和来自清洗液体供应槽32的清洗液体的混合物时关闭一个或多个阀34而与系统分离，所述气体和清洗液体一起充当经由清洗周期入口管路7进入各个流体出口歧管18的收集室清洗介质。来看图9，该图表示微流体分离器单元44的一部分，其可适用于包括径向或平行排布的流体入口和流体出口歧管的微净化系统。在所示的实施方案中，微流体分离器单元为棱正交的多胞形(orthotope)，其在各个端开口且在各个端包括流动通道阻挡元件46，其形成入口微通道(未示)和出口微通道20。微流体分离器单元可由用粘合剂47将一个矩形连接到两个其他矩形中任一个的简单塑料矩形制得。流动阻挡元件46用粘合剂47连接到三个矩形，但不连接到上部48。或者，微流体分离器单元44可使用一种或多种技术认可的塑料加工技术，例如注射成型和/或挤出制备。在一个或多个实施方案中，微流体分离器单元的一个或多个部件使用增材制造技术制备。来看图10A和图10B，这些图还例示用于构建微流体分离器单元44的技术，可根据本发明的一个或多个实施方案使用微流体分离器单元44。在本公开的实验部分详细讨论这些图。来看图11-14，这些图示出通过本发明提供的微净化系统10在关键人类活动中的用途：用于人类消耗的淡水的纯化(图11)；污水处理(图12)；包括在生物过程例如从甘蔗渣生产乙醇中除去微粒的方法步骤(图13)；和海水的脱盐(图14)。来看图11，系统50为用于从淡水但在其他方面从非饮用水51生产饮用水的系统，要素52为网式过滤器，要素53为通过微净化系统10产生的清洁物流，要素54为通过微净化系统10产生的淤泥流，要素55为构造成过滤清洁物流53的过滤单元；要素56为通过过滤单元55产生的滤液，要素57为通过过滤单元55注射的加到用于淤泥处理的淤泥流54的材料的流。要素58为产生饮用水59的消毒单元。来看图12，该图表示污水处理系统60，其中要素61为未经处理污水，要素62为曝气槽，要素63为激活的淤泥反应器，要素64为回收自激活的淤泥反应器63的水流，要素65为通过激活的淤泥反应器产生的淤泥流，要素66为来自曝气槽62的溢流，且要素67为来自污水处理成套设备的经处理水。所示的所有其他要素在本公开别处限定。来看图13，该图表示用于进行生物制造方法的系统70，其中71表示用作用于生物转化的原始材料的原料，例如待转化成用于经由发酵生产乙醇的糖的混合物的甘蔗渣。要素72为用于在曝气的生物反应器73中进行的生物转化的空气流。要素74为来自生物反应器的产物流。要素10、53、54和55在本公开别处限定。要素75表示通过过滤单元55注射的材料的流。要素77表示通过系统70产生的干净产物的流。来看图14，该图表示用于海水81脱盐的系统80。在一个或多个实施方案中，要素81为微咸水。要素10、52、53和54在本公开别处限定。要素82为过滤设备。在一个或多个实施方案中，要素82为微滤器。在一个或多个实施方案中，该要素为超滤器。要素83为通过过滤设备82产生的水流。要素84为通过过滤设备82注射的材料的流。要素85表示反渗透分离隔膜单元。要素86和87分别表示基本上不含盐的渗透物流和盐富集的浓缩物流。要素58和59在本公开别处限定。来看图15，该图表示通过本发明提供的微净化系统10，其中所述流体入口歧管构造成浸入槽。在所示的实施方案中，微流体分离器单元44作为具有限定收集室14的入口的大大敞开的轮缘和闭合的上表面48以及下表面28的平整圆筒的堆叠排布。收集室经由出口微通道20与圆筒流体出口歧管18处于流体连通。用过流体入口歧管16的浸入槽包括可支持圆筒微流体分离器单元44的堆叠和流体出口歧管18的升起的表面94，且限定微粒污水坑92。在所示的实施方案中，用作流体入口歧管16的浸入槽构造成接收通风的(参加通风阀134和136)槽盖96，其避免槽在流体纯化周期期间满溢且允许在收集室清洗周期期间引入的气包从浸入槽逃逸。实验部分方法和材料二氧化硅颗粒标准物从FisherScientific购得并原样使用。使用OAKTON?TN-100/T-100便携式浊度计测量流入物和流出物浊度。通过前向光散射方法测量粒径分布。医用级聚酰胺编织筛网(购自SEFAR(MEDIFAB，07-40/40))用于包括微孔体的实施方案且具有40微米的孔和40%孔隙率。商业售主使用可光聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)共聚物(DSMSomosWaterShedXC11122)进行微流体分离器单元的快速成型。用于构建微流体分离器单元的压敏粘合剂(VHB双面压敏粘合剂胶带)购自3M。微流体分离器设备构建一系列的微流体分离器设备(设备1-8)由在快速成型仪器上形成的三部分组装。不同之处在于设备1，其包括由将收集室分成上部和下部的聚酰胺编织筛网制得的微孔体，所有设备具有未分的收集室。适当定尺寸和成形的一套压敏粘合剂膜用于将微流体分离器单元的部件部分连接在一起成为统一的整体。可对图10A和10B以及下表1进行有用参照。1-8的尺寸在下表1中给出。参考要素A-H和J-K在图10A和10B中示出，且其中：A为从基座49的表面28(图10B)至入口微通道(21)的顶部测量的微流体分离器单元的高度，其中A=E=H；B为入口微通道(21)的高度；C为入口微通道(21)的长度；D为收集室(14)的长度；E为收集室(14)的高度，其中E=A=H；F为出口微通道(20)的长度；G为出口微通道(20)的高度；H为从基座49的表面28(图10B)至出口微通道(20)的顶部测量的微流体分离器单元的高度，其中H=A=E；J为入口微通道(21)的宽度；K为收集室(14)的宽度；和L为出口微通道(20)的宽度。表1。下文例示微流体分离器设备44的构造包括来自快速成型仪器上制备的三个部件的入口微通道21、出口微通道20和微孔体26。此外，可有利地参照图10A和10B。第一部分41(图10A)包括连接到入口微通道21的流体入口42和连接到出口微通道20的流体出口43。第二部分45(图10B)基本上限定收集室14的深度。第三部分49(图10B)用作设备的基座且用作收集室14的底部表面28。设备部件可用适当裁剪的压敏粘合剂膜47连接。例如，50微米(μm)厚的压敏粘合剂47可用于将第一部分41粘附到微孔体26的表面且由此形成从微流体分离器设备的上部48延伸到微孔体26的上表面的通道。适当成形的压敏粘合剂包括使用切割机/绘图机(GraphtecCraftRoboProS)切出来的结构。另外的切割粘合剂膜47用于将第二部分45分别固定到微孔体26的下表面和第三部分49。在一个或多个实施方案中，收集室14具有40毫米×10毫米的尺寸且深度从2毫米(设备1-4)变化至4毫米(设备6)至6毫米(设备7)。设备1-4、6和7具有范围为约750到约2250微升(μL)的收集室容积。设备5和8分别具有约13.3cm3和16.9cm3的收集室容积。微流体分离器设备的实验室操作在一个典型的实验中，进料悬浮液通过将约40mg二氧化硅颗粒标准物单份加到100mL去离子水中，在200mL玻璃烧杯中形成0.04重量%悬浮液。在整个实验中搅拌进料悬浮液。以比浊法浊度单位(NTU)记录浊度测量。进料管路连接在设备入口42(图10A)和包含搅拌的进料悬浮液的烧杯之间。注射泵连接到设备出口43并用于以受控流速拉动进料悬浮液通过设备入口。流出物(清洁物)以10mL增量收集在注射器中。实验在不具有流出物流的再循环的情况下以间歇模式运行。通过记录在注射器中随时间增加的体积确定注射泵流速。通常，在测量流出物浊度之前加工相当于收集室容积的十倍的进料悬浮液的量以确保设备达到操作的代表性状态。实施例1：微孔体的作用设备1和2(表1)包括具有尺寸40mm×10mm×2.0mm的收集室。各个设备包括具有16.5mm×10mm×0.1mm尺寸的入口和出口微通道。设备1包括40μm筛网微孔体26丝网，然而设备2不包括。包含0.04w/v%的2μm二氧化硅标准颗粒和560NTU经测量的浊度的进料悬浮液在去离子水中制备。进料悬浮液以200微升/分钟(μL/min)且在各种情况下对应于约4分钟的停留时间的进料速率送到各个设备。将设备的标称容积(800μL)除以200μL/min生产率得到该停留时间。具有和不具有微孔体的设备的流出物浊度分别为105NTU和135NTU。该结果表明虽然微孔体的存在在该实施例1的条件下增量地改进设备的性能，该设备还可在不存在这种微孔体的情况下获得显著的净化作用。实施例2：粒径的作用设备2连续存在两种进料悬浮液；首先为包含0.08w/v%的2μm二氧化硅颗粒的1600NTU悬浮液，且其次为包含0.04w/v%的10μm二氧化硅颗粒的1087NTU悬浮液。在去离子水中制备各种进料悬浮液且以200μL/min的生产率送到设备。2μm和10μm颗粒实验的流出物浊度分别为320NTU和2.3NTU，且表明设备在除去较小颗粒中的有效性和在收集室中捕获较大颗粒的较大倾向性两者。实施例3：入口和出口微通道的作用在该实验中，包括16.5mm长的入口和出口微通道的设备2的性能与不具有入口和出口微通道的设备3的性能比较。在去离子水中制备包含0.04w/v%的2μm二氧化硅标准颗粒的进料悬浮液。针对在200μL/min下加工的进料悬浮液试验各个设备。在各种情况下，收集室的高度为2.0毫米。来自具有微通道的设备(设备2)的测定的流入物和流出物浊度分别为589和175NTU。来自不具有微通道的设备(设备3)的测定的流入物和流出物浊度分别为597和236NTU。该实验结果说明入口和出口微通道对产物清洁物品质的增量的有利作用。实施例4：入口微通道长度的作用包括16.5mm长的入口和16.5mm长的出口微通道的设备2与包括66.5mm长的入口和16.5mm长的出口微通道的设备4比较。在去离子水中制备700NTU包含0.04w/v%的2μm二氧化硅标准颗粒的进料悬浮液。针对在200μL/min(4min停留时间)下加工的进料悬浮液试验各个设备。来自具有16.5mm和66.5mm长的入口微通道的设备的流出物浊度分别为274NTU和135NTU，这表明较长的入口微通道可显著改进清洁物品质。实施例5：设备规模的作用具有0.8cm3的标称收集室容积的设备3的性能与具有13.3cm3的标称收集室容积的设备5的性能比较。没有设备包括入口和出口微通道，且因此进料悬浮液直接通过设备流体入口送到收集室中。经加工流体直接从收集室通过设备流体出口离开。各个设备存在有526NTU包含0.04w/v%的在去离子水中制备的2μm二氧化硅标准颗粒的进料悬浮液。针对分别在0.2mL/min和2.0mL/min(在各个设备中对应于4min的停留时间)下加工的进料悬浮液试验0.8cm3和13.3cm3设备。0.8cm3和13.3cm3设备的流出物浊度分别为206NTU和137NTU，且表明针对较小的设备观察到的性能可在相应较高流速下与较大的设备成比例。实施例6：连续操作和固体清除组装不具有微通道或微孔筛的22.2×3.8×0.2cm设备(设备8)并评估其性能。在一个典型的实验中，将6g褐色粘土颗粒单份加到3000mL去离子水中，在4L玻璃烧杯中形成2000mg/L悬浮液。在整个实验中搅拌溶液。用于监控固体在设备中沉降和使用不同的反冲洗设计的收集室(盆)清除的实验室方法的示意图在图1中提供，不同之处在于不存在入口微通道21或出口微通道20，进料悬浮液直接引入到收集室14中。在实验之前，设备注入去离子水且置于天平上。将天平配衡(tared)且构造系统以记录设备中重量随时间的变化。在前向操作期间，连接到设备出口的蠕动泵拉动进料悬浮液通过设备入口并控制流速。将流出物以1200mL增量收集在刻度量筒中。实验在不具有流出物流的再循环的情况下以间歇模式运行。通过记录在圆筒中体积随时间的提高确定泵流速。从天平上每15秒记录固体在设备中的聚集，直到收集了1200mL加工液体。在前向加工之后，多个固体清除方案之一以反向实施以将聚集的固体在反冲洗周期中冲洗到废物烧杯中。在反冲洗周期之后，设备在正向中重新灌注以开始新的前向周期。收集室中剩余的重量表示不可使用所用的固体清除方案清除的固体的量。对于各个试验方案运行由正冲洗和反冲洗模式组成的多个周期。在各个反冲洗周期之后针对经加工的进料的总体积记录收集室中聚集的固体。方案1：高流速反冲洗-只有水针对2000mg/L在24mL/min下加工的褐色粘土进料悬浮液试验设备8(表1)。在各个1200mL经加工的体积之后，颠倒泵方向且通过设备在300mL/min下泵吸去离子水60秒。将冲洗出的固体注入分离废物容器中。在60秒水反冲洗之后，将泵速度降低回到24mL/min且系统重新配置回到前向服务。在设备重新灌注之后在天平上记录设备中剩余的重量。重复该正冲洗和反冲洗周期三次且在各种情况下，在各个周期中收集经加工的1200mL。数据在表2中显示。表2在3个周期只有水的反冲洗中设备8的性能。方案2交替的空气-水反冲洗针对2000mg/L在24mL/min下加工的褐色粘土进料溶液试验设备8(表1)。在加工1200mL进料溶液之后，颠倒泵方向且通过设备在300mL/min下泵吸去离子水45秒。在该时间期间，去离子水入口每5秒从烧杯提升历时5秒的持续时间以将约25mL被困气泡抽送到冲洗管路中，随后用去离子水冲洗5秒。在单个反冲洗周期期间重复交替的空气-水周期5次。将冲洗出的固体注入分离废物容器中。在45秒被困气泡和水反冲洗之后，将泵速度降低回到24mL/min且系统配置回到前向服务。在设备重新灌注之后在天平上记录设备中剩余的重量。在每个额外的1200mL加工体积之后，重复该正冲洗和反冲洗周期总共三个完整周期。数据在表3中汇总。表3：使用交替的空气-水反冲洗方案的设备的性能。方案3低和高流速双流体-空气/水反冲洗。针对2000mg/L在24mL/min下加工的褐色粘土进料溶液试验设备8。在1200mL经加工的体积之后，颠倒泵方向且经45秒将去离子水和空气的混合物进料到设备中。水流速为150mL/min且空气流速为0.1scfh。在空气和水冲洗45秒之后，关闭空气流动进料管路且只有水反冲洗通过设备历时另外15秒以结束反冲洗周期。冲洗出的固体收集在分离废物容器中。在60秒低速空气和水冲洗之后，泵速度降低回到24mL/min且系统配置回到前向服务。在设备完全重新灌注之后在天平上记录设备中剩余的重量，即在设备内不存在可见的气泡或气包。在每个额外1200mL加工体积之后，重复该正冲洗和反冲洗周期总共四个完整周期。数据在表4中显示。经5个周期在反冲洗周期期间的300mL/min的水流速和0.2scfh的空气流速下进行类比实验。数据在表5中显示。表4低流速双流体固体清除方案*在各个周期聚集的固体的平均值-用于计算%清除率。表5高流速双流体固体清除方案*在各个周期聚集的固体的平均值-用于计算%清除率。实验结果的讨论设备临界高度(即设备收集室的高度)和停留时间之间的简单关系说明所研究的设备中接近所有的性能变化。如文中所述，可在具有和不具有入口和出口微通道且具有或不具有微孔体的情况下任选地构造设备。应当注意到单个出口微通道或入口微通道和出口微通道的组合可赋予增强的性能特性，如存在微孔体那样。支配设备的尺寸的关键性能为设备入口的顶部(或设备出口的顶部)和收集室(14)的地板之间的高度。该尺寸在文中有时称为临界高度，大大确定设备性能，且对应于收集室的高度。当临界高度与微粒被除去的沉降特性匹配时，可获得高效率颗粒分离。一系列实验确定设备临界高度和颗粒沉降特性的关系。设备(设备3、6和7)具有变化深度的4×1cm的收集室且不具有微通道和微孔筛。建立传递函数，其证明2μm二氧化硅颗粒的单散布样品的99.4%的性能可变性以及停留时间和临界高度之间的关系。该实验结果用于产生传递函数。使用各个实验的Stoke沉降速度和临界高度计算捕获时间。捕获时间结果还可在表6中找到。表6。捕获效率中的趋势反映了捕获时间相对于停留时间的趋势。当停留时间在给定的临界高度下最接近颗粒捕获时间时，出现最高捕获效率(运行3)。相反，当停留时间比理论颗粒捕获时间短很多时，出现最差的效率(运行1、2和4)。当收集室对微粒饱和时，另外的因素超过颗粒沉降物理学贡献于设备中的颗粒捕获，且这些因素包括边缘效应、死容积、可变的设备高度。由沉降产生的边缘效应、死容积和收集室高度的变化可能说明所观察到的一些另外的捕获效率超过通过表6中的捕获时间预期的捕获效率的原因。如所述，当微流体设备包括入口和/或出口微通道和分割收集室的微孔体时，观察到改进的颗粒除去。各种设备构造的2μm颗粒的捕获效率在表7中呈现。该设备具有4×1×0.2cm收集室且采用进料速率使得穿过设备的颗粒的停留时间为约240秒。设备入口和出口处的微通道长度在0-66.5mm中变化。还检查了存在或不存在分割收集室的40μm微孔体的作用。不具有微通道和微孔筛的设备的基线捕获效率为60%(入口1)。入口微通道的引入导致至多81%的提高的捕获效率(入口1-3)。或者，存在微孔体也提高捕获效率至81%(入口2和4)。表7。流体动态模式说明存在一个或多个微通道影响设备内的颗粒轨迹而降低有效临界高度。使用COMSOL流体动态程序包以用于对微净化设备中的颗粒沉降行为建模。模型引入沉降物理学、拖曳力、升力和边缘效应参数。虽然该模型无法完全预期观察到的所有的颗粒捕获行为，其可靠地预期重要行为趋势。因此，在240秒停留时间下2μm颗粒的预期的50%捕获效率适度低于实验中所观察到的60%捕获效率。对基础物理行为良好建模足以理解微通道几何对捕获效率的影响。使用COMSOL流体动态建模程序包计算预期的颗粒轨迹和流动管路模式。该模型说明在操作期间，入口微通道的下部中的颗粒沿着追踪收集室的下部的轨迹进入收集室。认为微通道的有限高度允许颗粒在颗粒穿过微通道并进入收集室所需要的相对短时间中沉降到流体体积的底部。因此，与不具有入口微通道的室相比，收集室中的有效临界高度降低，而捕获效率提高。该现象可通过考虑从微通道进入收集室的层流管路的膨胀理解。当颗粒从入口微通道送到收集室中时，其遵循其相应的层流管路且保持颗粒分布与相对通道高度的函数。微通道充当最低流速管路的高速浓缩器并降低收集室中捕获颗粒所需要的时间，在等价的停留时间下产生提高的捕获效率。COMSOL模型用于评估在存在和不存在微孔体的情况下的流动特性。COMSOL模型说明微孔体会影响收集室内的层流，改进颗粒捕获效率。认为微孔体充当堰并引导流体向收集室的底部，并在接近收集室的顶部形成死容积。颗粒在层流条件下无法具有足够的惯性以离开流动管路并被带到收集室的底部。在微通道和微孔体之间出现协同作用，因为入口微通道浓缩颗粒且将它们引导到收集室内的最低流动管路。而且，微孔体提高收集室的底部中的流体的总分数。提高的流速将更多颗粒带到收集室的更深处，由此降低收集室的有效临界高度且提高捕获效率。实施例7：化学处理和粒径。设备8具有22.2×3.8×0.2cm收集室但在不具有入口和出口微通道或微孔体的情况下构造。在去离子水中在2000mg/L的颗粒浓度下制备具有1484NTU的浊度的褐色粘土泥浆并在对应于170秒的停留时间的流速下送到设备。从设备出口收集的经加工流体具有384NTU的浊度，其对应于75%的颗粒捕获效率。选择170秒的停留时间以在10μm颗粒的理论上高的捕获效率和2μm颗粒的低捕获效率之间调节。流入物、流出物和通过反冲洗设备产生的淤泥的粒径分析显示小颗粒在流出物中和大颗粒在淤泥中的富集。淤泥中的粒径分布集中于高于10μm，而流出物的粒径分布集中于接近2μm。用5mg/L凝聚剂PC2700处理褐色粘土进料悬浮液使粒径分布重新集中于接近100μm。将经PC2700处理的进料在对应于40秒的停留时间的流速下送到设备产生具有15NTU的浊度的流出物；其对应于98%的颗粒捕获效率。尽管停留时间较短，提高的捕获效率是凝胶剂及其对粒径分布的作用的直接结果。颗粒清除和连续操作实施的内联净化设备中的关键特征为清除聚集固体和保留连续过程的能力。检查四种不同的反冲洗方案，目的在于使在流体纯化期间捕获的颗粒流体化并使用最少量的水将其从设备清除。经捕获的颗粒的不完全清除表明在一系列周期中的各个反冲洗之后产生保留固体且显示导致收集室能力随时间的逐渐损失。有效率的方案将使保留固体最小化且具有接近0mg/mL的收集室能力损失率。原始反冲洗方案依靠高流速的水来清除固体。小规模的微流体分离设备针对小于6L/min的大多数流动机制施加层流。对于所采用的其他方案，300mL/min的流速用于建立基线。高流速水的方案产生0.74g保留固体和约0.6mg/mL加工体积的能力损失率。试验被困气泡方案，其中一系列约25mL的气泡用于在空气-水界面将固体推出设备。气泡方案产生0.77g类似的保留固体值，但降低收集室能力损失率至0.1mg/mL。试验双流体方案，其中在低流速下同时使用空气和水两者而不形成均匀空气水界面。双流体方案降低保留固体值至0.35g，但只最低限度地降低损失率至0.12mg/mL。在双流体方法中使空气/水流体加倍稍微改进保留固体至0.25g，但产生其中能力损失率可忽略不计的优化清除方案。使用高流速空气/水反冲洗在85%的水回收率下，微澄清器系统连续运行5个周期。对比实施例对比试验使用2μL颗粒在通过本发明提供的微流体分离设备和实验室规模升流澄清器两者中进行。8分钟的停留时间用于各个设备且在升流澄清器中保持12.2LPM/m2(0.3gpm/ft2)的上升速率。微流体分离设备捕获90%的颗粒，将浊度从560NTU降低到58NTU。升流澄清器只捕获约2%的颗粒，将浊度从551NTU降低到541NTU。在等价的停留时间下，使用通过本发明提供的微流体分离设备明显优异于常规净化技术。上述实施例只在于示出，只用于示出本发明的一些特征。随附权利要求旨在尽可能广泛构思地要求保护本发明，且文中所存在的实施例从所有可能实施方案的歧管示出所选择的实施方案。因此，在申请人的发明中随附权利要求并不通过用于示出本发明的特征的实施例的选择来限制。当用于权利要求时，单词“包括”及其语法变体在逻辑上还例如包含且包括变化和不同程度的短语，例如但不将其限于“主要由……组成”和“由……组成”。必要时，提供范围，那些范围包括其中的所有子范围。预期本领域和公众未知领域的技术人员将想到这些范围中的变化本身，可能时，那些变化应当视为被随附权利要求涵盖。还预期科学和技术中的进步将使等价物和取代物成为可能，由于语言不精确现在无法预期，且可能时这些变化还应当视为被随附权利要求涵盖。