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CN111867706A - 具有有限缺陷的膜片组件和相关方法 - Google Patents

具有有限缺陷的膜片组件和相关方法 Download PDF

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CN111867706A
CN111867706A CN201880091272.3A CN201880091272A CN111867706A CN 111867706 A CN111867706 A CN 111867706A CN 201880091272 A CN201880091272 A CN 201880091272A CN 111867706 A CN111867706 A CN 111867706A
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克里斯蒂安·格贝尔特
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Nanostone Water Inc
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Nanostone Water Inc
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Abstract

一种组件包括平坦陶瓷分段、封装材料和壳体。该组件展现出相对低的压力衰减。提供了一种制备这种组件的方法。

Description

具有有限缺陷的膜片组件和相关方法
技术领域
一种具有有限缺陷的水过滤组件及相关方法。
背景技术
很多的水含有可能对人类或环境有害的污染物。膜通常用于去除这些污染物。膜元件通常由塑料、聚合物或陶瓷制成，其中的两种材料经常被放置在壳体内以容纳待处理的加压流体。典型地，膜的端部被封装以形成膜组件。膜组件随后进行缺陷测试。当封装后进行测试时，整个组件被确定为可接受或不可接受，不可接受的组件不再使用。而且，当前的陶瓷组件难以实现低的缺陷发生率。此外，陶瓷组件聚焦的当前工艺在于堵塞缺陷，或者使用具有减少的透水性的厚涂层。
过去，陶瓷组件被制成具有多个圆柱形构造的小通道。这些分段是通过挤压含有水的坯体制成的。最近，陶瓷分段通过使用具有多行通道的平坦分段来制造。挤压时，平坦分段通常放置在扁平支架上。
发明内容
本公开寻求提供展现出相对好的完整性的组件，例如通过如本文所述的相对低的压力衰减来显示。本公开还寻求提供制造和使用这种组件的方法。
压力衰减是一种度量，它给出了膜片中缺陷数量的指示。空气通过率的大小给出了缺陷数量的指示，缺陷的尺寸由所施加的压力决定。一段时间内测量的压力衰减率也取决于高压下的空气体积。相同体积的空气通过缺陷时，较大体积的压缩空气衰减较少。在使用中，膜片中的缺陷通路被水穿过膜的好的区域的通路所抵消，这会导致可以穿过缺陷的污染物的稀释。面积的增加导致更多的水穿过好的区域，并稀释通过缺陷的相对贡献。由于膜片的面积A和加压体积V的影响，以下等式可用于确定给定的压力衰减率D是否可接受：
D*V/A＝Δ
其中Δ是独立于设计的压力衰减。这可以基于特定的膜片设计重新设置，以确定可接受的衰减速率：
D＝ΔA/V
在本文献中，A以平方米为单位，V以升为单位，Δ以mBar*L/(m2*min)为单位。当然，也可以使用其他单位，Δ的值随单位而变化。
通常，独立于设计的压力衰减是在特定温度下测量的。除非本文另有说明，否则所提供的独立于设计的压力衰减的值是在25℃下测量的。
在一些实施例中，本公开提供了一种组件，该组件包括：至少两个单独的平坦陶瓷分段，该平坦陶瓷分段包括多行通道，每行具有超过一个通道；将至少两个单独的平坦陶瓷分段保持在一起的封装材料；以及容纳至少两个单独的平坦陶瓷分段和封装材料的壳体。壳体、封装材料和至少两个单独的平坦陶瓷分段限定了过滤组件。当根据以下测试方法测量时，组件被配置为能够提供小于36mBar*L/m2*min的独立于设计的压力衰减：润湿陶瓷并完全去除夹带的空气；向壳体的端口施加1bar压力的空气；并且关闭到端口的空气供应，并且测量温度为25℃的通道中的独立于设计的压力衰减。在某些实施例中，组件可以被配置为能够提供小于18mBar*L/m2*min(例如，根据测试方法小于9.1mBar*L/m2*min，小于4.5mBar*L/m2*min)的独立于设计的压力衰减。
在一些实施例中，本公开提供了一种整体式过滤组件，其包括通过封装材料保持在壳体中的多个单独的陶瓷分段。当根据以下方法测量时，组件被配置为能够提供小于36mBar*L/m2*min的独立于设计的压力衰减：润湿陶瓷并完全去除夹带的空气；向壳体的端口施加1bar压力的空气；并且关闭到端口的空气供应，并且测量温度为25℃的通道中的独立于设计的压力衰减。在一些实施例中，组件可以被配置为能够提供小于18mBar*L/m2*min(例如，小于9.1mBar*L/m2*min，小于4.5mBar*L/m2*min)的独立于设计的压力衰减。
在一些实施例中，本公开提供了一种组件，该组件包括：至少两个单独的平坦陶瓷分段，该陶瓷分段包括多行通道，每行具有超过一个通道；将至少两个单独的平坦陶瓷分段保持在一起的封装材料；以及容纳至少两个单独的平坦陶瓷分段和封装材料的壳体。壳体、封装材料和至少两个单独的平坦陶瓷分段限定了过滤组件。当根据以下方法测量时，该组件被配置为能够提供小于36mBar*L/m2*min的独立于设计的压力衰减，方法包括：润湿分段；当分段的外部部分通向大气环境时，以高于0.1bar的压力向通道施加空气；停止向通道的空气供应；并且在25℃的温度下测量通过分段的独立于设计的压力衰减。在一些实施例中，组件可以被配置为能够提供小于18mBar*L/m2*min(例如，小于9.1m2Bar*L/m2*min，小于4.5mBar*L/m2*min)的独立于设计的压力衰减。在一些实施例中，该方法可以包括当分段的外部部分通向大气环境时，以高于0.5bar(例如，高于0.75bar，高于1.0bar)的压力将空气施加到通道。
在一些实施例中，本公开提供了一种整体式过滤组件，其包括通过封装材料保持在壳体中的多个单独的陶瓷分段。当根据以下方法测量时，该组件被配置为能够提供小于36mBar*L/m2*min的独立于设计的压力衰减，方法包括：润湿分段；当分段的外部通向大气环境时，以高于0.1bar的压力向通道施加空气；停止向通道的空气供应；并且在25℃的温度下测量通过分段的独立于设计的压力衰减。在一些实施例中，组件可以被配置为能够提供小于18mBar*L/m2*min(例如，小于9.1mBar*L/m2*min，小于4.5mBar*L/m2*min)的独立于设计的压力衰减。在一些实施例中，该方法可以包括当分段的外部通向大气环境时，以高于0.5bar(例如，高于0.75bar，高于1.0bar)的压力将空气施加到通道。
在一些实施例中，本公开提供了一种用于制备具有单独分段的陶瓷平坦分段组件的方法。单独分段具有多于一行的通道和每行超过一个通道，并且单独分段由外部部分限定。该方法包括：基于影响场性能的缺陷的出现，将单独分段分成至少两个类别，其中，在组装组装之前出现对分段进行分类，每个分段从第一端延伸到第二端；主要对来自至少两个类别中的一个类别的单独分段进行组装并形成组装的分段；将组装好的分段封装在一起；以及将封装的分段设置到具有至少两个端口的壳体中，其中，至少一个第一端口是流体处理进入端口，至少一个第二端口是处理过的流体的输送端口。
该方法可以进一步包括在对单独分段进行分类之前测试单独分段。测试单独分段可以包括润湿分段，在高于0.1bar的压力下将空气施加到通道，分段的外部部分通向大气环境，停止向通道的空气供应，以及测量通道中的压力衰减率。
在一些实施例中，基于在25℃下确定的小于36mBar*L/m2*min(例如，小于18mBar*L/m2*min，小于9.1mBar*L/m2*min，小于4.5mBar*L/m2*min)的独立于设计的压力衰减对单独分段进行分类
在一些实施例中，测试单独分段包括润湿分段，在高于0.1bar的压力下向通道施加空气至分段的第一端部，分段的外部部分通向大气环境，以及测量通道中的气体流速。
在一些实施例中，测试单独分段包括润湿分段、将分段浸入测试液体中、向通道施加空气、以及在等于或大于0.1Bar的压力下验证没有空气通路。
在一些实施例中，基于在压力等于或大于0.5Bar(例如，压力等于或大于0.7Bar，压力为0.9－1.1Bar)下空气通路的存在或不存在来对单独分段进行分类。
在一些实施例中，该方法还包括当以2.45×10-5kN/cm2的力压缩时，在孔隙率大于20％(例如，大于50％，60％－95％)的平坦多孔支撑件上干燥单独分段。
在一些实施例中，该方法还包括通过去除水分至低于3％的湿度来干燥平坦多孔支撑件上的单独分段。
在一些实施例中，本公开提供了一种陶瓷过滤组件，其包括：两个或更多个单独的平坦分段，这两个或更多个单独的平坦分段具有多于一行的通道和每行多于一个的通道；围绕两个或多个单独的平坦分段设置的封装材料，该封装材料将两个或多个单独的平坦分段保持在一起；以及容纳两个或多个单独的平坦分段和封装材料的壳体。两个或多个单独的平坦分段和封装材料设置在壳体内。壳体具有至少两个端口，其中至少一个第一端口是流体处理进入端口，至少一个第二端口是处理过的流体的输送端口。在25℃的温度下经受测试时，该组件具有小于36mBar*L/m2*min的独立于设计的压力衰减，测试包括：润湿陶瓷并完全去除夹带的空气；将压力为1bar的空气施加到所述至少一个第一端口或所述至少一个第二端口，而另一端口通向大气；以及关闭至端口的空气供应并测量压力衰减率。在一些实施例中，独立于设计的压力衰减小于18mBar*L/m2*min，小于18mBar*L/m2*min(例如，小于9.1mBar*L/m2*min，小于4.5mBar*L/m2*min)。
在一些实施例中，本公开提供了一种制备具有多行通道的陶瓷平坦分段膜片的方法。该方法包括：挤出一个或多个坯体；和干燥在平坦多孔支撑件上的挤出的坯体。当用2.45×10-5kN/cm2的力压缩时，平坦多孔支撑件的孔隙率大于20％。
在一些实施例中，该方法还包括通过去除水分至低于3％的湿度来干燥平坦多孔支撑件上的一个或多个坯体。
在一些实施例中，当用2.45×10-5kN/cm2的力压缩时，平坦多孔支撑件的孔隙率大于50％(例如，在60％－95％之间)。
在一些实施例中，本公开提供了一种陶瓷过滤组件，其包括：两个或更多个单独的平坦分段，所述两个或更多个单独的平坦分段具有多于一行的通道和每行多于一个的通道，所述两个或更多个单独的平坦分段由在平坦多孔支撑件上干燥的挤出的坯体形成，当用2.45×10-5kN/cm2的力压缩时，所述平坦多孔支撑件具有大于20％的孔隙率；围绕两个或多个单独的平坦分段设置的封装材料，该封装材料将两个或多个单独的平坦分段保持在一起；以及容纳两个或多个单独的平坦分段和封装材料的壳体。两个或多个单独的平坦分段和封装材料设置在壳体内。壳体具有至少两个端口，其中至少一个第一端口是流体处理进入端口，至少一个第二端口是处理过的流体的输送端口。在经受测试时，该组件具有在25℃的温度下测量的小于36mBar*L/m2*min的独立于设计的压力衰减，测试包括：润湿陶瓷并完全去除夹带的空气；将压力为1bar的空气施加到所述至少一个第一端口或所述至少一个第二端口，而另一端口通向大气；以及关闭至端口的空气供应并测量压力衰减率。
在一些实施例中，独立于设计的压力衰减小于18mBar*L/m2*min(例如，小于9.1mBar*L/m2*min，小于4.5mBar*L/m2*min)。
本公开的这些和其他实施例、方面、优点和特征将在下面的描述和附图中部分阐述。
附图说明
图1A示出了根据一个或多个实施例的水过滤组件的透视图。
图1B示出了沿着图1A的1B-1B截取的水过滤组件的剖视图。
图2示出了沿着图1A的2-2截取的水过滤组件的剖视图。
图3A示出了根据一个或多个实施例的在平坦多孔支撑件上干燥挤压的胚体的示意图。
图3B示出了根据一个或多个实施例的在平坦多孔支撑件上干燥挤压的胚体的示意图。
图4A示出了没有平坦多孔支撑件情形下的干燥挤压的胚体的示意图。
图4B示出了没有平坦多孔支撑件情形下的干燥挤压的胚体的示意图。
图5示出了根据一个或多个实施例的完整性测试的示意图。
图6示出了根据一个或多个实施例的泡点和渗透率测量设备的示意图。
图7示出了根据一个或多个实施例的处于冲洗模式的图6的示意图。
图8示出了根据一个或多个实施例的处于测量渗透性模式的图6的示意图。
图9示出了根据一个或多个实施例的处于执行泡点测试模式下的图6的示意图。
具体实施方式
以下详细描述包括对附图的参考，附图形成详细描述的一部分。附图以举例说明的方式示出了能够实践该设备的具体实施例。这些实施例在本文中也被称为“示例”或“选项”，它们被足够详细地描述以使本领域技术人员能够实践本实施例。在不脱离本公开的范围的情况下，可以组合实施例，可以利用其他实施例，或者可以进行结构或逻辑改变。因此，下面的详细描述不被认为是限制性意义上的，并且本公开的范围由所附权利要求及其法律等同物来限定。
在本文献中，术语“a(一种)”或“an(一)”用于包括一个或一个以上，术语“或”用于指非排他性的“或”，除非另有说明。此外，应当理解，这里使用的措辞或术语，没有另外定义，仅仅是为了描述的目的，而不是为了限制。
本文描述了一种制备陶瓷平坦分段组件的方法。例如，水过滤组件，例如成品平坦分段组件在图1A、图1B和图2中被示出。过滤组件100包括陶瓷平坦分段膜片组件，其具有壳体120和单独的平坦分段130。平坦分段130包括具有图2所示横截面的平坦膜，其中该横截面具有至少一个平坦、均匀的没有斜坡、倾斜、曲率的水平表面。平坦分段具有与厚度或深度相关的相对较宽的表面。一个或多个平坦的分段膜片130从第一膜片端部132延伸到第二膜片端部134。
通道140位于平坦分段130内。一个或多个通道140从第一膜片端部132延伸到第二膜片端部134。在一个或多个实施例中，平坦的分段膜片具有多于一行的通道和每行多于一个的通道。单独分段由外部部分部分地限定。
平坦分段130最终设置在壳体120中，并用封装材料封装在其中。在一个或多个实施例中，平坦分段130在被放置在壳体120中之前被封装。壳体120容纳平坦分段130和封装材料。封装材料被布置成将平坦分段130相对于彼此保持在预定位置。封装材料也密封平坦分段130的端部，而不密封通道140。
壳体120包括至少两个端口126。至少一个端口是流体处理进入端口，例如用于未处理的脏水。至少一个端口是用于处理过的或净化过的流体的处理过的流体输送端口。在一个或多个实施例中，端口通过对滤液加压并使流动方向暂时反向来提供清洁膜片表面的方法。
在一个或多个实施例中，当经受预定的空气测试时，陶瓷的、平坦分段组件具有小于36mBar-L/m2-min的独立于设计的压力衰减。在一个或多个实施例中，陶瓷的平坦分段组件具有小于18mBar-L/m2-min的独立于设计的压力衰减。在一个或多个实施例中，陶瓷平坦分段组件具有小于9.1mBar-L/m2-min的独立于设计的压力衰减。在一个或多个实施例中，陶瓷的平坦分段组件具有小于4.5mBar-L/m2-min的独立于设计的压力衰减。这些独立于设计的压力衰减的水平确保良好的细菌清除。
好的或坏的压力衰减值将基于滞留体积(hold-up volume)和有效面积从一种设计改变成另一种设计。术语“独立于设计的压力衰减”被转换为同样与设计无关的值。一种设计将是一种可能具有壳体的膜片的构造，该壳体具有特定的表面积和滞留体积。例如，单个膜片可以具有2m2的有效面积和的可加压的半升体积，而整个组件将具有约22升的加压体积和24.3m2的有效面积。
压力衰减是一种度量，它给出了膜片中的缺陷数量的指示。空气通过率的量级给出了缺陷数量的指示，缺陷的大小由所施加的压力决定。一段时间内测量的压力衰减率也取决于高压下的空气的体积。在相同体积的空气通过缺陷的情形下，较大体积的压缩空气衰减较少。在使用中，膜片中的缺陷通路通过穿过膜片的好的区域的水的通路而被抵消，这会导致可能穿过缺陷的污染物的稀释。面积的增加导致更多的水穿过好的区域，并冲淡了通过缺陷的相对贡献。由于膜片的面积A和加压体积V的影响，以下等式可用于确定给定的压力衰减率D是否可接受：
D*V/A＝Δ
其中Δ是独立于设计的压力衰减。这可以基于特定的膜片设计来重新设置，以确定可接受的衰减速率：
D＝ΔA/V
在本文献中，A以平方米为单位，V以升为单位，Δ以mBar*L/(m2*min)为单位。当然，也可以使用其他单位，使得Δ的值随单位而变化。
在一个或多个实施例中，预定的空气测试包括润湿陶瓷的分段膜片并从分段膜片中完全去除夹带的空气，将压力处于1Bar的空气施加到至少一个第一端口或至少一个第二端口，而另一个端口通向大气，并且关闭端口的空气支撑件并测量压力衰减速率。独立于设计的压力衰减完整性测试与细菌清除有关。独立于设计的压力衰减可以在大约1Bar的压力下进行测量，并且在一段时间内测量压力损失。随时间的特定压力损失将取决于衰减测量过程中的空气的体积，并可通过方程式进行转换。
在一个或多个实施例中，用于制备具有多行通道的陶瓷的平坦分段组件的方法包括挤出一个或多个坯体。该方法还包括在平坦的多孔支撑件上干燥一个或多个挤出的坯体，以形成多个陶瓷的平坦分段。如图3A、图3B所示，在平坦的多孔支撑件上干燥允许分段保持平坦(与图4A、图4B相比)。在一个或多个实施例中，当用2.45×10-5kN/cm2的力压缩时，平坦多孔支撑件具有大于20％的孔隙率。在一个或多个实施例中，当用2.45×10-5kN/cm2的力压缩时，平坦多孔支撑件具有大于50％的孔隙率。在一个或多个实施例中，当用2.45×10-5kN/cm2的力压缩时，平坦多孔支撑件具有在60％－95％之间的孔隙率。在一个或多个实施例中，平坦多孔材料经受测试，以确定用于干燥挤出的坯体的合适支撑材料。例如，测试可以包括弗雷泽(frazier)透气性和/或孔隙率。在一个或多个实施例中，该方法通过去除水分至低于3％的湿度来干燥平坦的多孔支撑件上的单独分段。在一个或多个实施例中，该方法通过去除水分至低于1％的湿度来干燥平坦多孔支撑件上的单独分段。
一种制备陶瓷的平坦分段组件的方法，包括在组装平坦分段组件之前对单独分段进行分类。各分段由外部部分限定，并且具有多于一行的通道和每行多于一个的通道。平坦分段组件包括具有至少一个平坦平面表面的单独分段，并且通常是平坦的。在一个或多个实施例中，针对影响现场性能的一个或多个缺陷来测试单独分段，并且基于缺陷来分类。例如，这些分类可以包括独立于设计的压力衰减结果、泡点结果或孔隙率中的一个或多个，并基于测试分类为合格或不合格。测试可以用于将分段分成至少两类，例如相对无缺陷的分段和包含缺陷的分段。一旦单独分段被分类为至少两个类别，来自至少两个类别中的一个类别的单独分段被组装以形成组装的分段。
组装的分段被封装在一起，并且封装的且组装的分段被放置在壳体内。壳体包括至少一个第一端口，例如流体处理进入端口，以及至少一个第二端口，例如处理过的流体输送端口。
在一个或多个实施例中，为了确保完整的组件具有最高可能的完整性，可以在组装成组件之前测试单独分段。测试包括但不限于压力衰减测试、泡点测试、孔隙率测试、分离或其他能够在用于膜片组件之前检测单个分段中的低水平缺陷的测试。在一个或多个实施例中，测试单独分段包括润湿至少一个分段，向通道施加压力高于0.1Bar的空气至分段的向大气环境开放的外部部分。在一个或多个实施例中，空气以高于0.5Bar的压力施加到通道。在一个或多个实施例中，空气以高于0.75Bar的压力施加到通道。在一个或多个实施例中，空气以高于1.0Bar的压力施加到通道。停止向第一端部的空气供应，并测量通道中的压力衰减率。参见图7。在一个或多个实施例中，基于小于36mBar-L/m2-min的独立于设计的压力衰减对单独分段进行分类。在一个或多个实施例中，基于小于18mBar-L/m2-min的独立于设计的压力衰减对单独分段进行分类。在一个或多个实施例中，基于小于9.1mBar-L/m2-min的独立于设计的压力衰减对单独分段进行分类。在一个或多个实施例中，基于小于4.5mBar-L/m2-min的独立于设计的压力衰减对单独分段进行分类。例如，如果单独分段满足测试，则将其放在一个类别中，如果单独分段不满足测试，则放在另一个类别中。
在一个或多个实施例中，测试单独分段包括润湿分段，将分段浸入测试液体中，向通道施加空气，以及在等于或大于0.1Bar的压力下验证没有空气通路。
在一个或多个实施例中，基于在等于或大于0.5bar的压力下空气通路的存在或不存在对单独分段进行分类。在一个或多个实施例中，基于在等于或大于0.7bar的压力下空气通路的存在或不存在对单独分段进行分类。在一个或多个实施例中，基于0.9－1.1bar的压力下空气通路的存在或不存在，对单独分段进行分类。(参见图9)。例如，如果单独分段满足测试，则将其放在一个类别中，如果单独分段不满足测试，则将其放在另一个类别中。
在一个或多个实施例中，测试单独分段包括润湿分段，以高于0.1bar的压力向通道施加空气至分段的第一端部、分段的外部部分向大气环境开放，以及测量通道中的气体流速。在一个或多个实施例中，测试单独分段包括润湿分段，以高于0.5bar的压力向通道施加空气至分段的第一端部，分段的外部部分通向大气环境，以及测量通道中的气体流速。在一个或多个实施例中，测试单独分段包括润湿分段，以高于0.75bar的压力向通道施加空气至分段的第一端部，分段的外部部分向大气环境开放，以及测量通道中的气体流速。在一个或多个实施例中，测试单独分段包括润湿分段，以高于1.0bar的压力向通道施加空气至分段的第一端部，分段的外部部分向大气环境开放，以及测量通道中的气体流速。关于测试的进一步信息如下。图5示出了进行压力衰减完整性测试的系统80，该测试是膜片组件/分段的泄漏测试。整个组件/分段被润湿，并在1.5bar的压力下设定。在10分钟的时间范围内测量压力下降。独立于设计的压力衰减的最大值为9.1mBar-L/m2-min，这意味着对于具有24.3m2的有效面积和22L加压体积的组件而言，10分钟后的最终压力为1.49bar。
系统80包括至少一个压缩空气源82、浓缩物压力测量装置84、渗透物压力测量装置86、供给压力测量装置88、过滤元件/膜片组件90、水流量计92、至少一个泵94和一个或多个阀，如图5所示配置的。所述阀包括浓缩物排放阀60、浓缩物压缩空气阀62、浓缩物阀64、渗透物压缩空气阀66、渗透物阀68、渗透物PDIT阀70、渗透物排放阀72、渗透物反冲洗阀74、供给阀76和供给排放阀78，它们如图5所示相互连接。
压力衰减完整性测试完成如下。打开位于过滤组件90的顶部的阀和底部的阀，并启动泵94，以填充通道140(图2)。关闭顶部阀，打开侧端口阀，以填充渗透侧。在死端(dead-end)操作和反冲洗操作之间切换系统。通过压力计84、86、88和流量计92检查该过程。冲洗序列之后，关闭泵94并关闭所有阀。
在阀关闭之后，压缩空气通过压缩空气源82附近的阀被施加到供给通道。在达到组件内的压缩空气的压力水平之后，关闭过滤元件/膜片组件90的顶部上的阀，然后打开渗透物阀。下一步骤包括使过滤构件/膜片组件90内的压力稳定3分钟。在使压力稳定之后，在限定的时间内测量压力衰减。压力下降速率按每分钟计算。计算压力下降速率后，释放压力，然后向渗透侧施加空气压力，以推动水穿过膜片并流出组件。
在一个或多个实施例中，压力衰减完整性测试(图5)可以分解为四个独立的步骤：特定阀位置的冲洗循环；特定阀位置的反冲洗循环；特定阀位置的测试循环；以及压缩空气的排放循环。
对于特定阀位置的冲洗循环，阀62、66、60和74关闭，所有其他阀打开。水(通过泵94)被泵入到过滤膜片90中，该过滤膜片在第一步骤中被激烈地冲洗。在冲洗膜片的同时，通过测量装置92来控制水流。第一步骤的目的是将所有空气和截留的气泡从过滤膜片和壳体中去除。
反冲洗循环可选地在冲洗循环和测试循环之间进行。阀74、68、64和60打开(所有其他阀关闭)，水通过泵94以反冲洗模式从膜片的第二侧泵送到第一侧。
在测试循环可能发生之前，必须将所有空气从膜片组件中去除。阀64和68关闭。通过泵94，测试压力(1.5bar)被调节，之后阀76也被关闭，然后测试循环开始。在10分钟的时间内，观察系统内的压力，且不应该下降超过10mBar/min。压力由装置84、86和88测量。此外，渗透物阀70打开以保持渗透侧处于环境压力。
对于排放循环，阀62、64、76和78打开，并且组件将来自压缩空气源82的压缩空气排放。这可以类似地在阀66、68、76和78打开或者阀62、64、68和72打开的情况下发生。至少有三种可能来排空系统。另外，存在可用来保护泵94和测量装置92的阀96。
图6涉及用于测量泡点和渗透率的通用设备200。它包括用于密封装置的空气源210和用于测试的空气源212。设备200还包括陶瓷的膜片分段214、收集水箱溢流216和主水箱218。主水箱218与中央泵220和测量流量和压力的测量站222联接。图7-9显示了相同的设备，但处于不同的操作模式。
例如，图7示出了与图6相同的设备，但是处于冲洗模式，以从陶瓷的膜片分段去除空气并使它们完全润湿。图8示出了用于测量渗透性的测试设备(1/hm2bar，0.4bar)。可以基于分段的渗透性对分段进行分类。
图9示出了泡点测试。在一个或多个实施例中，测试从0.4bar开始，压力每30s增加0.1bar，直到最终压力为1.6bar。只要气泡出现在分段的表面上，压力就被确定。在一个或多个实施例中，泡点大于或等于1.1bar的分段被分类为合格分段。在一个或多个实施例中，泡点小于1.1bar的分段被分类为缺陷分段。
有利的是，缺陷减少的分段的预选择极大地减少了陶瓷组件的缺陷的数量，并且允许以改进的完整性制备组件。此外，通过在干燥过程中将平坦坯体支撑在多孔材料上，可以通过允许从顶面和底面的蒸发来制备没有缺陷的分段。
应当理解，以上描述旨在是说明性的，而不是限制性的。在阅读和理解以上描述后，许多其他实施例对于本领域技术人员来说将是显而易见的。应当注意，在说明书的不同部分中讨论的或者在不同附图中引用的实施例可以被组合以形成本申请的附加实施例。因此，范围应当参照所附权利要求以及这些权利要求所赋予的等同物的全部范围来确定。
实施例：
尽管本发明在所附权利要求中进行了限定，但是应该应当理解，本发明也可以(可选地)根据以下实施例来限定：
1.一种组件，包括：
至少两个单独的平坦陶瓷分段，包括多行通道，每行多于一个通道；
将至少两个单独的平坦陶瓷分段保持在一起的封装材料；和
容纳至少两个单独的平坦陶瓷分段和封装材料的壳体，
其中：
壳体、封装材料和至少两个单独的平坦分段限定了过滤组件；和
当根据以下试验方法测试时，该组件被配置为能够提供小于36mBar*L/m2*min的独立于设计的压力衰减：
润湿陶瓷并完全去除夹带的空气；
向壳体的端口施加1bar压力的空气；和
关闭至端口的空气供应，并测量温度为25℃的通道中的独立于设计的压力衰减。
2.根据实施例1所述的组件，其中所述组件被配置为能够根据测试方法提供小于18mBar*L/m2*min的独立于设计的压力衰减。
3.根据实施例1所述的组件，其中所述组件被配置为能够根据测试方法提供小于9.1mBar*L/m2*min的独立于设计的压力衰减。
4.根据实施例1所述的组件，其中所述组件被配置为能够提供小于4.5mBar*L/m2*min的独立于设计的压力衰减。
5.一种整体式过滤组件，包括通过封装材料保持在壳体中的多个单独的陶瓷分段，其中该组件被配置为当根据以下方法测量时能够提供小于36mBar*L/m2*min的独立于设计的压力衰减：
润湿陶瓷并完全去除夹带的空气；
向壳体的端口施加1bar压力的空气；和
关闭至端口的空气供应，并测量温度为25℃的通道中的独立于设计的压力衰减。
6.根据实施例5所述的组件，其中组件被配置为能够提供小于18mBar*L/m2*min的独立于设计的压力衰减。
7.根据实施例5所述的组件，其中所述组件被配置为能够提供小于9.1mBar*L/m2*min的独立于设计的压力衰减。
8.根据实施例5所述的组件，其中所述组件被配置为能够提供小于4.5mBar*L/m2*min的独立于设计的压力衰减。
9.一种组件，包括：
至少两个单独的平坦陶瓷分段，包括多行通道，每行多于一个通道；
将至少两个单独的平坦陶瓷分段保持在一起的封装材料；和
容纳至少两个单独的平坦陶瓷分段和封装材料的壳体，
其中：
壳体、封装材料和至少两个单独的平坦分段限定了过滤组件；和
当根据以下方法测量时，该组件被配置成能够提供小于36mBar*L/m2*min的独立于设计的压力衰减：
润湿分段；
当分段的外部部分通向大气环境时，以高于0.1bar的压力向通道施加空气；停止向通道供气；和
在25℃的温度下，测量通过分段的独立于设计的压力衰减。
10.根据实施例9所述的组件，其中组件被配置为能够提供小于18mBar*L/m2*min的独立于设计的压力衰减。
11.根据实施例9所述的组件，其中所述组件被配置为能够提供小于9.1mBar*L/m2*min的独立于设计的压力衰减。
12.根据实施例9所述的组件，其中所述组件被配置为能够提供小于4.5mBar*L/m2*min的独立于设计的压力衰减。
13.根据实施例9所述的组件，其中所述组件包括当所述分段的外部部分通向大气环境时，以高于0.5bar的压力将空气施加到所述通道。
14.根据实施例9所述的组件，其中所述方法包括当所述分段的外部部分通向大气环境时，以高于0.75bar的压力将空气施加到所述通道。
15.根据实施例9所述的组件，其中所述方法包括当所述分段的外部部分通向大气环境时，以高于1.0bar的压力将空气施加到所述通道。
16.一种整体式过滤组件，包括通过封装材料保持在壳体中的多个单独的陶瓷分段，其中该组件被配置为当根据以下方法测量时能够提供小于36mBar*L/m2*min的独立于设计的压力衰减：
润湿分段；
当分段的外部部分通向大气环境时，以高于0.1bar的压力向通道施加空气；停止向通道供气；和
在25℃的温度下，测量通过分段的独立于设计的压力衰减。
17.根据实施例16所述的组件，其中所述组件被配置为能够提供小于18mBar*L/m2*min的独立于设计的压力衰减。
18.根据实施例16所述的组件，其中组件被配置为能够提供小于9.1mBar*L/m2*min的独立于设计的压力衰减。
19.根据实施例16所述的组件，其中所述组件被配置为能够提供小于4.5mBar*L/m2*min的独立于设计的压力衰减。
20.根据实施例16所述的组件，其中所述方法包括当所述分段的外部部分通向大气环境时，以高于0.5bar的压力将空气施加到所述通道。
21.根据实施例16所述的组件，其中所述方法包括当所述分段的外部部分通向大气环境时，以高于0.75bar的压力将空气施加到所述通道。
22.根据实施例16所述的组件，其中所述方法包括当所述分段的外部部分通向大气环境时，以高于1.0bar的压力将空气施加到所述通道。
23.一种制备具有单独分段的陶瓷平坦分段组件的方法，单独分段具有多于一行的通道和每行多于一个的通道，单独分段由外部部分限定，该方法包括：
基于影响场性能的缺陷的出现，将单独分段分类为至少两个类别，其中在分段组装之前对分段进行分类，每个分段从第一端延伸到第二端；
主要对至少两个类别中的一个类别的单独分段进行组装并形成组装的分段；
将组装好的分段封装在一起；和
将封装的分段设置在具有至少两个端口的壳体中，至少一个第一端口是流体处理进入端口，至少一个第二端口是处理过的流体输送端口。
24.如实施例23所述的方法，还包括在对单独分段进行分类之前测试单独分段。
25.如实施例24所述的方法，其中测试单独分段包括润湿分段，以高于0.1bar的压力向通道施加空气，分段的外部部分通向大气环境，停止向通道供应空气，以及测量通道中的压力衰减速率。
26.如实施例25所述的方法，其中基于在25℃的温度下小于36mBar*L/m2*min的独立于设计的压力衰减来对单独分段进行分类。
27.如实施例25所述的方法，其中基于在25℃的温度下小于18mBar*L/m2*min的独立于设计的压力衰减来对单独分段进行分类。
28.如实施例25所述的方法，其中基于在25℃的温度下小于9.1mBar*L/m2*min的独立于设计的压力衰减来对单独分段进行分类。
29.如实施例25所述的方法，其中基于在25℃的温度下小于4.5mBar*L/m2*min的独立于设计的压力衰减来对单独分段进行分类。
30.如实施例24所述的方法，其中测试单独分段包括润湿分段，在高于0.1bar的压力下向通道施加空气至分段的第一端，分段的外部部分通向大气环境，以及测量通道中的气体流速。
31.如实施例24所述的方法，其中测试单独分段包括润湿分段，将分段浸入测试液体中，向通道施加空气，以及在等于或大于0.1bar的压力下验证没有空气通路。
32.如实施例31所述的方法，其中基于压力等于或大于0.5bar的空气通路的存在或不存在来对单独分段进行分类。
33.如实施例31所述的方法，其中基于压力等于或大于0.7bar的空气通路的存在或不存在来对单独分段进行分类。
34.如实施例31所述的方法，其中，基于压力等于或大于0.9-1.1bar的空气通路的存在或不存在来对单独分段进行分类。
35.如实施例24所述的方法，进一步包括当以2.45×10-5kN/cm2的力压缩时，在孔隙率大于20％的平坦多孔支撑件上干燥单独分段。
36.如实施例24所述的方法，进一步包括当以2.45×10-5kN/cm2的力压缩时，在孔隙率大于50％的平坦多孔支撑件上干燥单独分段。
37.如实施例24所述的方法，进一步包括当以2.45×10-5kN/cm2的力压缩时，在孔隙率在60％－95％之间的平坦多孔支撑件上干燥单独分段。
38.如实施例24所述的方法，还包括通过除去水分至低于3％的湿度来干燥平坦多孔支撑件上的单独分段。
39.一种陶瓷过滤组件，包括：
两个或多个单独的平坦分段，所述两个或多个单独的平坦分段具有多于一行的通道和每行多于一个的通道；
围绕两个或多个单独的平坦分段设置的封装材料，该封装材料将两个或多个单独的平坦分段保持在一起；和
容纳两个或多个单独的平坦分段和封装材料的壳体，两个或多个单独的平坦分段和封装材料放置在壳体内；
该壳体具有至少两个端口，至少一个第一端口是流体处理进入端口，至少一个第二端口是处理过的流体输送端口；并且
其中所述组件具有小于36mBar*L/m2*min的独立于设计的压力衰减，所述压力衰减是在25℃的温度下进行测试时测得的，所述测试包括：
润湿陶瓷并完全去除夹带的空气；
将压力为1bar的空气施加到所述至少一个第一端口或所述至少一个第二端口，而另一端口通向大气；和
关闭至端口的空气供应并测量压力衰减率。
40.如实施例39所述的组件，其中独立于设计的压力衰减是小于18mBar*L/m2*min的压力衰减。
41.如实施例39所述的组件，其中独立于设计的压力衰减小于9.1mBar*L/m2*min。
42.如实施例39所述的组件，其中独立于设计的压力衰减小于4.5mBar*L/m2*min。
43.一种制备具有多行通道的陶瓷平坦分段膜片的方法，该方法包括：
挤出一个或多个坯体；和
在平坦多孔支撑件上干燥挤压坯体，当用2.45×10-5kN/cm2的力压缩时，平坦多孔支撑件的孔隙率大于20％。
44.如实施例43所述的方法，还包括通过除去水分至低于3％的湿度来干燥平坦多孔支撑件上的一个或多个坯体。
45.如实施例43所述的方法，其中当用2.45×10-5kN/cm2的力压缩时，平坦多孔支撑件具有大于50％的孔隙率。
46.如实施例43所述的方法，其中当用2.45×10-5kN/cm2的力压缩时，平坦多孔支撑件具有在60％－95％之间的孔隙率。
47.一种陶瓷过滤组件，包括：
两个或更多个单独的平坦分段，所述两个或更多个单独的平坦分段具有多于一行的通道和每行多于一个的通道，所述两个或更多个单独的平坦分段由在平坦多孔支撑件上干燥的挤出坯体形成，当用2.45×10-5kN/cm2的力压缩时，所述平坦多孔支撑件具有大于20％的孔隙率；
围绕两个或多个单独的平坦分段设置的封装材料，该封装材料将两个或多个单独的平坦分段保持在一起；
容纳两个或更多个单独的平坦分段和封装材料的壳体，两个或更多个单独的平坦分段和封装材料放置在壳体内；
该壳体具有至少两个端口，至少一个第一端口是流体处理进入端口，至少一个第二端口是处理过的流体输送端口；并且
其中所述组件具有小于36mBar*L/m2*min的独立于设计的压力衰减，所述压力衰减是在25℃的温度下进行测试时测得的，所述测试包括：
润湿陶瓷并完全去除夹带的空气；
将压力为1bar的空气施加到所述至少一个第一端口或所述至少一个第二端口，同时另一端口通向大气；和
关闭至端口的空气供应并测量压力衰减率。
48.如实施例47所述的组件，其中独立于设计的压力衰减小于18mBar*L/m2*min。
49.如实施例47所述的组件，其中独立于设计的压力衰减小于9.1mBar*L/m2*min。
50.如实施例47所述的组件，其中独立于设计的压力衰减小于4.5mBar*L/m2*min。

Claims (25)

1.一种组件，包括：
至少两个单独的平坦陶瓷分段，该平坦陶瓷分段包括多行通道，每行多于一个通道；
封装材料，其将所述至少两个单独的平坦陶瓷分段保持在一起；以及
壳体，其容纳所述至少两个单独的平坦陶瓷分段和封装材料，
其中：
所述壳体、封装材料和至少两个单独的平坦分段限定了过滤组件；并且
当根据以下测试方法测量时，该组件被配置为能够提供小于36mBar*L/m2*min的独立于设计的压力衰减，所述测试方法包括：
润湿陶瓷并完全去除夹带的空气；
向所述壳体的端口施加1bar压力的空气；和
关闭至端口的空气供应，并在25℃的温度下测量通道中的独立于设计的压力衰减。
2.根据权利要求1所述的组件，其中所述组件被配置为能够根据测试方法提供小于18mBar*L/m2*min、优选地小于9.1mBar*L/m2*min或优选地小于4.5mBar*L/m2*min的独立于设计的压力衰减。
3.一种整体式过滤组件，包括通过封装材料保持在壳体中的多个独立的陶瓷分段，其中该组件被配置为当根据以下方法测量时能够提供小于36mBar*L/m2*min的独立于设计的压力衰减，所述方法包括：
润湿陶瓷并完全去除夹带的空气；
向所述壳体的端口施加1bar压力的空气；和
关闭至端口的空气供应，并在25℃的温度下测量通道中的独立于设计的压力衰减。
4.一种组件，包括：
至少两个单独的平坦陶瓷分段，该平坦陶瓷分段包括多行通道，每行多于一个通道；
封装材料，其将所述至少两个单独的平坦陶瓷分段保持在一起；以及
壳体，其容纳所述至少两个单独的平坦陶瓷分段和封装材料，
其中：
所述壳体、封装材料和至少两个单独的平坦分段限定了过滤组件；并且
当根据以下方法测量时，该组件被配置成能够提供小于36mBar*L/m2*min的独立于设计的压力衰减，所述方法包括：
润湿所述分段；
当所述分段的外部部分通向大气环境时，以高于0.1bar的压力向通道施加空气；
停止向通道的空气供应；以及
在25℃的温度下，测量通过所述分段的独立于设计的压力衰减。
5.根据权利要求3或4所述的组件，其中，所述组件被配置为能够提供小于18mBar*L/m2*min、优选地小于9.1mBar*L/m2*min或优选地小于4.5mBar*L/m2*min的独立于设计的压力衰减。
6.根据权利要求4或5所述的组件，其中，所述方法包括当所述分段的外部部分通向大气环境时，以高于0.5bar、优选地高于0.75bar或优选地高于1.0bar的压力将空气施加到所述通道。
7.一种整体式过滤组件，包括通过封装材料保持在壳体中的多个独立的陶瓷分段，其中该组件被配置为当根据以下方法测量时能够提供小于36mBar*L/m2*min的独立于设计的压力衰减，所述方法包括：
润湿所述分段；
当所述分段的外部部分通向大气环境时，以高于0.1bar的压力向通道施加空气；
停止向通道的空气供应；以及
在25℃的温度下，测量通过所述分段的独立于设计的压力衰减。
8.根据权利要求7所述的组件，其中，所述组件被配置为能够提供小于18mBar*L/m2*min、优选地小于9.1mBar*L/m2*min或优选地小于4.5mBar*L/m2*min的独立于设计的压力衰减。
9.根据权利要求7或8所述的组件，其中，所述方法包括当所述分段的外部部分通向大气环境时，以高于0.5bar、优选地高于0.75bar或优选地高于1.0bar的压力将空气施加到所述通道。
10.一种制备具有单独分段的陶瓷平坦分段组件的方法，所述单独分段具有多于一行的通道和每行多于一个的通道，所述单独分段由外部部分限定，该方法包括：
基于影响场性能的缺陷的出现，将所述单独分段分为至少两个类别，其中在组装分段之前对分段进行分类，每个分段从第一端部延伸到第二端部；
对主要来自于至少两个类别中的一个类别的单独分段进行组装并形成组装的分段；
将组装的分段封装在一起；以及
将封装的分段放置在具有至少两个端口的壳体中，至少一个第一端口是流体处理进入端口，至少一个第二端口是处理过的流体的输送端口。
11.如权利要求10所述的方法，还包括在对单独分段进行分类之前测试单独分段。
12.如权利要求10或11所述的方法，其中，测试单独分段包括润湿所述分段，以高于0.1bar的压力向通道施加空气，所述分段的外部部分通向大气环境，停止向通道的空气供应，以及测量通道中的压力衰减率。
13.如权利要求10至12中任一项所述的方法，其中，基于在25℃的温度下小于36mBar*L/m2*min，优选地在25℃的温度下小于18mBar*L/m2*min，优选地在25℃的温度下小于9.1mBar*L/m2*min，或优选地在25℃的温度下小于4.5mBar*L/m2*min的独立于设计的压力衰减来对单独分段进行分类。
14.如权利要求10至13中任一项所述的方法，其中，测试单独分段包括润湿所述分段，在高于0.1bar的压力下将空气施加到所述通道至所述分段的第一端部，所述分段的外部部分通向大气环境，以及测量所述通道中的气体流速。
15.如权利要求10至14中任一项所述的方法，其中，测试单独分段包括润湿所述分段，将所述分段浸入测试液体中，向通道施加空气，以及在等于或大于0.1bar的压力下验证没有空气通路。
16.如权利要求15所述的方法，其中，基于在等于或大于0.5bar、优选地等于或大于0.7bar或优选地等于或大于0.9－1.1bar的压力下空气通路的存在或不存在来对各个单独分段进行分类。
17.如权利要求10至16中任一项所述的方法，进一步包括当用2.45×10-5KN/cm2的力压缩时，在具有大于20％的孔隙率，优选地具有大于50％的孔隙率或优选地具有60％－95％的孔隙率的平坦多孔支撑件上干燥单独分段。
18.如权利要求10至17中任一项所述的方法，进一步包括通过除去水分至低于3％的湿度来干燥平坦多孔支撑件上的单独分段。
19.一种陶瓷过滤组件，包括：
两个或更多个单独的平坦分段，所述两个或更多个单独的平坦分段具有多于一行的通道和每行多于一个的通道；
围绕所述两个或更多个单独的平坦分段设置的封装材料，该封装材料将所述两个或更多个单独的平坦分段保持在一起；以及
容纳所述两个或更多个单独的平坦分段和封装材料的壳体，所述两个或更多个单独的平坦分段和封装材料放置在所述壳体内；
该壳体具有至少两个端口，至少一个第一端口是流体处理进入端口，至少一个第二端口是处理过的流体的输送端口；并且
其中，当经受测试时，所述组件具有在25℃的温度下测量的小于36mBar*L/m2*min的独立于设计的压力衰减，所述测试包括：
润湿陶瓷并完全去除夹带的空气；
将处于1bar压力的空气施加到所述至少一个第一端口或所述至少一个第二端口，而另一端口通向大气；和
关闭至端口的空气供应并测量压力衰减率。
20.根据权利要求19所述的组件，其中，所述独立于设计的压力衰减是小于18mBar*L/m2*min、优选地小于9.1mBar*L/m2*min或优选地小于4.5mBar*L/m2*min的压力衰减。
21.一种制备具有多行通道的陶瓷平坦分段膜片的方法，该方法包括：
挤出一个或多个坯体；以及
在平坦多孔支撑件上干燥挤出的坯体，当用2.45×10-5kN/cm2的力压缩时，该平坦多孔支撑件具有大于20％的孔隙率。
22.如权利要求21所述的方法，还包括通过除去水分至低于3％的湿度来干燥平坦多孔支撑件上的一个或多个坯体。
23.如权利要求21或22所述的方法，其中，当以2.45×10-5kN/cm2的力压缩时，所述平坦多孔支撑件具有大于50％的孔隙率或优选地具有60％－95％的孔隙率。
24.一种陶瓷过滤组件，包括：
两个或更多个单独的平坦分段，所述两个或更多个单独的平坦分段具有多于一行的通道和每行多于一个的通道，所述两个或更多个单独的平坦分段由在平坦多孔支撑件上干燥的挤出的坯体形成，当用2.45×10-5kN/cm2的力压缩时，所述平坦多孔支撑件具有大于20％的孔隙率的孔隙率；
围绕两个或更多个单独的平坦分段设置的封装材料，该封装材料将两个或更多个单独的平坦分段保持在一起；
容纳两个或更多个单独的平坦分段和封装材料的壳体，该两个或更多个单独的平坦分段和封装材料放置在壳体内；
该壳体具有至少两个端口，至少一个第一端口是流体处理进入端口，至少一个第二端口是处理过的流体的输送端口；并且
其中，当经受测试时，所述组件具有在25℃的温度下测量的小于36mBar*L/m2*min的独立于设计的压力衰减，所述测试包括：
润湿陶瓷并完全去除夹带的空气；
将处于1bar压力的空气施加到所述至少一个第一端口或所述至少一个第二端口，而另一端口通向大气；以及
关闭至端口的空气供应并测量压力衰减率。
25.如权利要求24所述的组件，其中，所述独立于设计的压力衰减小于18mBar*L/m2*min，优选地小于9.1mBar*L/m2*min，或优选地小于4.5mBar*L/m2*min。
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