切向流膜片组和切向流膜组件及其制备方法和应用与流程

本发明涉及材料科学领域，具体地，涉及一种切向流膜片组和切向流膜组件及其制备方法和应用。

背景技术：

1、切向流(tangential flow filtration or cross flow)是指液体流动方向与过滤方向垂直的过滤形式，广泛应用于超滤和部分微滤处理过程中。相对于传统的垂直过滤，即液体流动方向与过滤方向一致的过滤形式，切向流过滤处理能够对较大规模的料液进行过滤，这是因为采用切向流过滤时，料液流动在过滤介质表面产生剪切力，减小了滤饼层或凝胶层的堆积，从而确保了过滤速度，而垂直过滤时，料液与过滤介质接触，流速将急速降低，尤其是过滤介质孔径较小或料液中固形物含量较高的情况下，垂直过滤的这种缺陷更为明显。

2、目前切向流过滤系统主要应用于生物制品、药品等浓缩、提纯、透析、缓冲液或培养液的置换和除热源等方面。典型的切向流过滤系统包括泵、膜包、夹具、储罐、连接管件、阀门、压力表等部分，其中膜包是一种超滤或微滤膜组件，是切向流过滤系统中的核心。切向流过滤膜包的工作压力高、需要重复灭菌、要求残留液体量小，因此常规超滤或微滤膜组件无法满足切向流过滤的需要。

3、常见的用于切向流过滤的膜组件包括卷绕式和板框式两种，其中卷绕式膜组件是指将平板膜片螺旋缠绕在中心管上制成的切向流膜组件，例如cn110756051a中公开的螺旋缠绕过滤组件即为卷绕式膜组件。然而，卷绕式膜组件使用的超滤膜面积大，残留体积多，使用成本较高。板框式膜组件即在支撑板两面粘贴或焊接两片平板膜，利用负压产水，但是板框式膜组件在堆膜时装填密度小，而且采用液态胶进行粘贴时，由于胶量小，难以精准控制，容易产生气泡，影响膜组件的品质。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的平板式切向流膜组件难以制备，而且传统板框式平板膜只能在支撑板两侧焊接或粘贴两层膜片，装填密度小，且膜组件品质难以掌控的问题，提供一种切向流膜片组和切向流膜组件及其制备方法。本发明提供的切向流膜片组采用热熔胶将多层超滤膜和产水网格、进水网格等粘接在一起，提高了膜的装填密度。

2、为了实现上述目的，本发明一方面提供一种切向流膜片组，所述膜片组包括依次堆叠的超滤膜层i、进水格网层、超滤膜层ii和产水格网层，所述进水格网层包括进水流道孔，所述产水格网层包括产水流道孔，所述超滤膜层i和超滤膜层ii均包括进水流道孔和产水流道孔，各层周围及进水流道孔和/或产水流道孔周围均采用热熔胶进行封边粘接。

3、本发明第二方面提供一种切向流膜组件，所述膜组件中含有1-30个依次堆叠并粘接密封的切向流膜片组，所述切向流膜片组为如上所述的切向流膜片组，优选所述切向流膜组件中，相邻两个膜片组之间，产水流道孔相互对齐设置，进水流道孔相互对齐设置。

4、本发明第三方面提供一种切向流膜组件的制备方法，所述方法包括：

5、(1)制备切向流膜片组：切割超滤膜、进水格网、产水格网和热熔胶膜，并将其按照超滤膜层i、进水格网层、超滤膜层ii和产水格网层的顺序堆叠，所述进水格网层包括进水流道孔，所述产水格网层包括产水流道孔，所述超滤膜层i和超滤膜层ii均包括进水流道孔和产水流道孔，相邻两层间放入切割好的热熔胶膜，用以将各层周边及进水流道孔和/或产水流道孔周围进行封边粘接；

6、(2)制备切向流膜组件：将1-30个步骤(1)中获得的切向流膜片组按照顺序依次堆叠粘接，并采用密封胶将堆叠后的膜片组外围粘接密封形成封边。

7、本发明第四方面提供如上所述的方法制备获得的切向流膜组件。

8、本发明第五方面提供如前所述的切向流膜片组或切向流膜组件在制备药品和/或生物制品中的应用。

9、通过上述技术方案，本发明利用热熔胶将多层超滤膜膜片以及进水格网、产水格网等粘接在一起，能够提高膜的装填密度。并通过对产水流道孔和进水流道孔的方向进行设置，有效隔离进水通道和产水通道，方便膜组件的封装。而且，本发明提供的膜片组中的产水流道孔和进水流道孔可以在封边粘接之前打通，利于膜片组中各层的定位，提高了组件加工精度。此外，本发明还解决了液态密封胶由于用量小导致涂胶过程中容易产生气泡的问题，确保了膜组件的完整性，更利于规模化生产和操作。

技术特征：

1.一种切向流膜片组，其特征在于，所述膜片组包括依次堆叠的超滤膜层i、进水格网层、超滤膜层ii和产水格网层，所述进水格网层包括进水流道孔，所述产水格网层包括产水流道孔，所述超滤膜层i和超滤膜层ii均包括进水流道孔和产水流道孔，各层周围及进水流道孔和/或产水流道孔周围均采用热熔胶进行封边粘接。

2.根据权利要求1所述的切向流膜片组，其中，所述超滤膜层i和超滤膜层ii上的进水流道孔和产水流道孔分别位于膜片的两端；

3.根据权利要求1所述的切向流膜片组，其中，所述进水格网层的材质为聚丙烯和/或聚对苯二甲酸乙二醇酯；

4.根据权利要求1所述的切向流膜片组，其中，所述超滤膜层i和超滤膜层ii分别包括超滤膜分离层和超滤膜支撑层；

5.根据权利要求1所述的切向流膜片组，其中，所述热熔胶选自聚丙烯、聚乙烯、乙烯-丙烯-1-丁烯共聚物、聚酯和聚氨酯中的至少一种；

6.一种切向流膜组件，其特征在于，所述膜组件中含有1-30个依次堆叠并粘接密封的切向流膜片组，所述切向流膜片组为权利要求1-5中任意一项所述的切向流膜片组，优选所述切向流膜组件中，相邻两个膜片组之间，产水流道孔相互对齐设置，进水流道孔相互对齐设置。

7.一种切向流膜组件的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其中，步骤(1)中，所述超滤膜层i和超滤膜层ii上的进水流道孔和产水流道孔分别位于膜片的两端；

9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，所述进水格网层采用的格网的材质为聚丙烯和/或聚对苯二甲酸乙二醇酯；

10.根据权利要求9所述的方法，其中，步骤(2)中采用的密封胶材质为环氧树脂、聚氨酯和硅橡胶中的至少一种；

11.根据权利要求7-10中任意一项所述方法制备获得的切向流膜组件。

12.权利要求1-5中任意一项所述的切向流膜片组或权利要求6或11所述的切向流膜组件在制备药品和/或生物制品中的应用。

技术总结
本发明涉及材料科学领域，公开了一种切向流膜片组和切向流膜组件及其制备方法和应用。本发明提供的切向流膜片组包括依次堆叠的超滤膜层I、进水格网层、超滤膜层II和产水格网层，所述进水格网层包括进水流道孔，所述产水格网层包括产水流道孔，所述超滤膜层I和超滤膜层II均包括进水流道孔和产水流道孔，各层周围及进水流道孔和/或产水流道孔周围均采用热熔胶进行封边粘接。通过将1‑30个上述膜片组按顺序堆叠和粘接形成本发明提供的切向流膜组件。该膜组件体积小，装填密度高，且加工精度高，可以在生物、制药等领域中应用。

技术研发人员：奚振宇,张新妙,李韶华,郦和生
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12