過濾介質(zhì)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種過濾介質(zhì)，其包括遍及燒結(jié)的多孔基質(zhì)分布的官能化顆粒，所述燒結(jié)的多孔基質(zhì)源自包括以下各項(xiàng)的組分的組合：第一超高分子量聚乙烯，初始包括具有基本上球形的第一形狀的多個(gè)無孔顆粒；第二超高分子量聚乙烯，初始包括具有褶皺狀的第二形狀的多個(gè)非球形穿孔顆粒；以及第三超高分子量聚乙烯，初始包括具有褶皺狀的第三形狀的多個(gè)非球形穿孔顆粒，其中所述官能化顆粒占所述燒結(jié)的多孔基質(zhì)的約20重量%至約90重量%。
【專利說明】過濾介質(zhì)
【背景技術(shù)】
[0001]在過濾和分離工藝中，諸如離子交換樹脂和吸附劑的官能化基底可用于從流體中去除污染物以實(shí)現(xiàn)適合于特定應(yīng)用的所需的流出物質(zhì)量或潔凈程度。通常，所述基底以松散顆粒形式提供，并且在使用中，堆積在殼體中而形成顆粒柱。隨后，可使將被處理的流體通過所述柱以實(shí)現(xiàn)所需的分離。
[0002]盡管構(gòu)造簡(jiǎn)單，但此類柱可能是低效的。例如，一些有害的通道可能沿著柱的長(zhǎng)度形成，或者直接通過堆積的顆粒床或者沿著殼體的內(nèi)壁形成。一旦形成，這些通道就可形成穿過柱的流動(dòng)路徑，并且進(jìn)入可被自然地沿著這樣的路徑導(dǎo)向。結(jié)果，流體會(huì)避開與顆粒床本體的實(shí)質(zhì)接觸并且分離過程的有效性降低，從而成為低效的。
[0003]此外，在這類柱的構(gòu)造中，顆粒床可能在柱的重量下和/或在流動(dòng)通過所述柱時(shí)產(chǎn)生的差壓下壓縮。采用較軟的凝膠類型顆粒時(shí)，這種現(xiàn)象可能尤其明顯。這種壓縮可降低顆粒的孔隙度和滲透性，造成增大的流動(dòng)阻力，并且在一些情況下，降低分離能力。為了克服這些問題，可以使柱在較為不理想的低流量下工作。
[0004]在離子交換官能化顆粒的特例中，已經(jīng)試用了包括膜內(nèi)固定作用的其它形式的載體，如在美國專利N0.6，379，551中所描述。然而，所述用于離子交換樹脂的代理形式的載體的使用在從水性和非水性流體中去除例如痕量雜質(zhì)(例如，痕量金屬)時(shí)并非完全令人滿意。例如，因?yàn)榇祟愲x子交換膜通常具有較低的容量，所以它們通常僅在涉及去除痕量水平的離子污染物的應(yīng)用中使用。實(shí)際上，在某些情況下，此類離子交換膜可設(shè)置在堆積的離子交換柱的下游，作為僅將已經(jīng)基本上處理過的流體提高至可接受的最終水平的裝置。
[0005]如美國專利6，103, 122中所公開的，離子交換樹脂已被固定在纖維過濾介質(zhì)結(jié)構(gòu)中。在所述專利中，所報(bào)告的濾片可包括含有固定的顆粒助濾劑和顆粒離子交換樹脂的自支承纖維基質(zhì)。然而，所述纖維基質(zhì)的構(gòu)造中使用的材料本身可以是被處理的流體流的污染源。例如，纖維素纖維、硅藻土、珍珠巖以及在濕法制造工藝中使用的水可以構(gòu)成對(duì)于試圖去除此類雜質(zhì)的工藝不利的金屬雜質(zhì)源。此外，這類材料組合往往不與高PH流體或腐蝕性溶劑相容。另外，就可以被成功地固定在纖維基質(zhì)中的官能化顆粒的大小而言，這類構(gòu)造可能不合乎需要地具有限制性。例如，比較大的顆粒(在一個(gè)實(shí)例中，約400微米或更大)往往以不均勻的方式分散在基質(zhì)中，并且趨向于成為從基質(zhì)移開。
[0006]存在對(duì)于包含官能化顆粒的經(jīng)改進(jìn)多孔基底的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明公開了對(duì)曲折路徑過濾器形式的過濾介質(zhì)的改進(jìn)、對(duì)制造這類過濾器的方法的改進(jìn)和對(duì)使用這類過濾器的方法的改進(jìn)。與微珠松散堆積柱或其它固定化方法相比，根據(jù)本發(fā)明固定的過濾介質(zhì)可提供類似或改進(jìn)的污染物結(jié)合容量，同時(shí)避免與那些方法相關(guān)的限制。例如，根據(jù)本發(fā)明的過濾介質(zhì)可有利地封裝以提供期望的污染物粘結(jié)，同時(shí)防止不期望的流體通道和/或介質(zhì)壓縮。
[0008]在第一實(shí)施例中，本發(fā)明公開了一種過濾介質(zhì)，包括:[0009]遍及燒結(jié)的多孔基質(zhì)分布的官能化顆粒，所述燒結(jié)的多孔基質(zhì)源自包括以下組分的組合:
[0010](i)第一超高分子量聚乙烯，所述第一超高分子量聚乙烯初始包括具有基本上球形的第一形狀的多個(gè)無孔顆粒；
[0011](ii)第二超高分子量聚乙烯，所述第二超高分子量聚乙烯初始包括具有褶皺狀的第二形狀的多個(gè)非球形穿孔顆粒；
[0012](iii)第三超高分子量聚乙烯，所述第三超高分子量聚乙烯初始包括具
[0013]有褶皺狀的第三形狀的多個(gè)非球形穿孔顆粒；和
[0014]其中所述官能化顆粒占所述燒結(jié)的多孔基質(zhì)的約20重量％至約90重量％。
[0015]第二實(shí)施例包括第一實(shí)施例，其中所述官能化顆粒占所述燒結(jié)的多孔材料的約50重量％或更多，所述官能化顆粒具有約10微米至約1200微米的范圍內(nèi)的干燥時(shí)平均粒度。
[0016]第三實(shí)施例包括第一或第二實(shí)施例中的任一例，其中所述官能化顆粒具有約400微米至約600微米的范圍內(nèi)的干燥時(shí)平均粒度。
[0017]第四實(shí)施例包括第一至第三實(shí)施例中的任一例，其中所述官能化顆粒包括陰離子交換樹脂。
[0018]第五實(shí)施例包括第一至第四實(shí)施例中的任一例，其中所述官能化顆粒包括陽離子交換樹脂。
[0019]第六實(shí)施例包括第一至第五實(shí)施例中的任一例，其中所述官能化顆粒包括一個(gè)或多個(gè)選自下組的組分:活性碳、活性鋁氧化物、基于鋅的抗微生物化合物、基于鹵素的抗微生物化合物、酸性氣體吸附劑、砷還原材料、碘化樹脂、離子交換樹脂、金屬離子交換沸石吸附劑、活性氧化鋁、沉淀二氧化硅、硅膠、金屬清除劑、銀以及上述物質(zhì)中的二者或更多者的組合。
[0020]第七實(shí)施例包括第一至第六實(shí)施例中的任一例，其中所述第一超高分子量聚乙烯初始具有約20微米至約100微米的范圍內(nèi)的粒度；其中所述第二超高分子量聚乙烯初始具有約6微米至約70微米的范圍內(nèi)的粒度；以及其中所述第三超高分子量聚乙烯初始具有約60至約250微米的范圍內(nèi)的粒度。
[0021]第八實(shí)施例包括第一至第七實(shí)施例中的任一例，其中所述第一超高分子量聚乙烯占所述燒結(jié)的多孔基質(zhì)的至多約20重量％;所述第二超高分子量聚乙烯占所述燒結(jié)的多孔基質(zhì)的至多約20重量％;以及所述第三超高分子量聚乙烯占所述燒結(jié)的多孔基質(zhì)的至多約
20重量％。
[0022]第九實(shí)施例包括:根據(jù)第一至第八實(shí)施例中的任一例的過濾介質(zhì)；將所述過濾介質(zhì)封閉于其中的殼體，所述殼體包括流入口和流出口，所述流入口用于將進(jìn)入所述殼體的流體引導(dǎo)至所述過濾介質(zhì)，以使得所述流體流動(dòng)進(jìn)入并通過所述過濾介質(zhì)以進(jìn)行處理，所述流出口用于將從所述過濾介質(zhì)排出的流體引導(dǎo)到所述殼體外。
[0023]在第十實(shí)施例中，本發(fā)明公開了一種制造過濾介質(zhì)的方法，所述方法包括:
[0024]將過濾組分合并成為混合物，所述混合物包括:
[0025](i)官能化顆粒，所述官能化顆粒占所述混合物的至多約80重量％，
[0026](ii)第一超高分子量聚乙烯，所述第一超高分子量聚乙烯初始包括基本上球形且無孔的第一形狀，[0027](iii)第二超高分子量聚乙烯，所述第二超高分子量聚乙烯初始包括具有褶皺狀且穿孔的第二形狀的多個(gè)非球形顆粒，
[0028](iv)第三超高分子量聚乙烯，所述第三超高分子量聚乙烯初始包括具有褶皺狀且穿孔的第三形狀的多個(gè)非球形顆粒，
[0029]加熱所述混合物以軟化所述第一、第二或第三超高分子量聚乙烯中的至少一者；
[0030]在所述加熱步驟的過程中將所述混合物保持在預(yù)定形狀；和[0031 ] 冷卻所述混合物以提供所述過濾介質(zhì)。
[0032]第十一實(shí)施例包括第十實(shí)施例，其中所述官能化顆粒占所述混合物的約70重量％，所述官能化顆粒具有約10微米至約1200微米的范圍內(nèi)的干燥時(shí)平均粒度。
[0033]第十二實(shí)施例包括第十至第十一實(shí)施例中的任一例，其中所述官能化顆粒具有約400微米至約600微米的范圍內(nèi)的干燥時(shí)平均粒度。
[0034]第十三實(shí)施例包括第十至第十二實(shí)施例中的任一例，其中所述官能化顆粒包括陰離子交換樹脂。
[0035]第十四實(shí)施例包括第十至第十三實(shí)施例中的任一例，其中所述官能化顆粒包括陽離子交換樹脂。
[0036]第十五實(shí)施例包括第十至第十四實(shí)施例中的任一例，其中所述官能化顆粒包括一個(gè)或多個(gè)選自下組的組分:活性碳、活性鋁氧化物、基于鋅的抗微生物化合物、基于鹵素的抗微生物化合物、酸性氣體吸附劑、砷還原材料、碘化樹脂、離子交換樹脂、金屬離子交換沸石吸附劑、活性氧化鋁、沉淀二氧化硅、硅膠、金屬清除劑、銀和上述物質(zhì)中的二者或更多者的組合。
[0037]第十六實(shí)施例包括第十至第十五實(shí)施例中的任一例，其中所述第一超高分子量聚乙烯具有在約20微米至約100微米的范圍內(nèi)的加熱前粒度；其中所述第二超高分子量聚乙烯具有約6微米至約70微米的范圍內(nèi)的加熱前粒度；并且其中所述第三超高分子量聚乙烯具有約60至約250微米的范圍內(nèi)的加熱前粒度。
[0038]第十七實(shí)施例包括第十至第十六實(shí)施例中的任一例，其中所述第一超高分子量聚乙烯占所述燒結(jié)的多孔基質(zhì)的至多約20重量％;所述第二超高分子量聚乙烯占所述燒結(jié)的多孔基質(zhì)的至多約20重量％;以及所述第三超高分子量聚乙烯占所述燒結(jié)的多孔基質(zhì)的至多約20重量％。
[0039]第十八實(shí)施例包括第十至第十七實(shí)施例中的任一例，其中所述第一超高分子量聚乙烯的體積密度大于或等于約0.4g/cm3，并且平均分子量在約8.0X106g/mol至約
1.0 X107g/mol 的范圍內(nèi)。
[0040]第十九實(shí)施例包括第十至第十八實(shí)施例中的任一例，其中所述第一超高分子量聚乙烯的平均分子量為約9.2X 106g/mol。
[0041]第二十實(shí)施例包括第十至第十九實(shí)施例中的任一例，其中所述第二超高分子量聚乙烯的體積密度小于或等于0.25g/cm3,并且平均分子量在約4.0X106g/mol至約
5.5 X106g/mol 的范圍內(nèi)。
[0042]第二十一實(shí)施例包括第十至第二十實(shí)施例中的任一例，其中所述第二超高分子量聚乙烯的平均分子量為約4.5X 106g/mol。
[0043]第二十二實(shí)施例包括第十至第二十一實(shí)施例中的任一例，其中所述第三超高分子量聚乙烯的體積密度小于或等于0.33g/cm3。
[0044]第二十三實(shí)施例包括第十至第二十二實(shí)施例中的任一例,其中將過濾組分合并成為混合物的步驟包括:
[0045]將所述官能化顆粒、所述第一超高分子量聚乙烯、所述第二超高分子量聚乙烯和所述第三超高分子量聚乙烯混合以形成所述混合物；
[0046]用所述混合物脈動(dòng)充填模具腔體以使所述模具腔體內(nèi)的所述混合物密實(shí)；
[0047]將所述模具加熱至足以軟化所述第一、第二或第三聚乙烯中的至少一者的溫度；和
[0048]冷卻所述模具以硬化已被軟化的聚乙烯而提供過濾介質(zhì)成品。
[0049]第二十四實(shí)施例包括第十至第二十三實(shí)施例中的任一例，其中將過濾組分合并成為混合物的步驟包括:
[0050]將所述官能化顆粒、所述第一超高分子量聚乙烯、所述第二超高分子量聚乙烯和所述第三超高分子量聚乙烯混合以形成所述混合物；
[0051]用所述混合物填充模具腔體同時(shí)振動(dòng)所述模具，以使所述模具腔體內(nèi)的所述混合物密實(shí)；
[0052]將所述模具加熱至足以軟化所述第一、第二或第三聚乙烯中的至少一者的溫度；和
[0053]冷卻所述模具以硬化已被軟化的聚乙烯而提供過濾介質(zhì)成品。
[0054]第二十五實(shí)施例包括第十至第二十四實(shí)施例中的任一例，其中將過濾組分合并成為混合物的步驟包括:
[0055]將所述官能化顆粒、所述第一超高分子量聚乙烯、所述第二超高分子量聚乙烯和所述第三超高分子量聚乙烯混合以形成所述混合物，所述官能化顆粒包括導(dǎo)電性顆粒；
[0056]用所述混合物填充模具腔體；
[0057]使所述混合物經(jīng)受高頻電磁場(chǎng)以將所述導(dǎo)電性顆粒電感加熱至足以軟化所述第一、第二或第三聚乙烯中的至少一者的溫度；
[0058]和
[0059]冷卻所述模具以硬化已被軟化的聚乙烯而提供過濾介質(zhì)成品。
[0060]第二十六實(shí)施例包括第十至第二十四實(shí)施例中的任一例,其中將過濾組分合并成為混合物的步驟包括:
[0061]將所述官能化顆粒、所述第一超高分子量聚乙烯、所述第二超高分子量聚乙烯和所述第三超高分子量聚乙烯混合以形成所述混合物，所述官能化顆粒包括導(dǎo)電性顆粒；
[0062]推進(jìn)所述混合物通過擠出模頭；
[0063]使所推進(jìn)的混合物經(jīng)受高頻電磁場(chǎng)，以在它們前進(jìn)通過所述模頭時(shí)將所述導(dǎo)電性顆粒電感加熱至足以軟化所述第一、第二或第三聚乙烯中的至少一者的溫度；和
[0064]冷卻所擠出的混合物以硬化所述軟化的聚乙烯而形成過濾介質(zhì)成品。
[0065]在第二十七實(shí)施例中，本發(fā)明公開了一種處理流體的方法，包括:
[0066]引導(dǎo)流體流入并通過過濾介質(zhì)，所述流體在進(jìn)入所述過濾介質(zhì)之前包括污染物，所述過濾介質(zhì)包括遍及燒結(jié)的多孔基質(zhì)分布的官能化顆粒，所述燒結(jié)的多孔基質(zhì)源自包括以下組分的粘結(jié)劑組分的組合:[0067](i)第一超高分子量聚乙烯，所述第一超高分子量聚乙烯初始包括基本上球形且無孔的第一形狀，
[0068](ii)第二超高分子量聚乙烯，所述第二超高分子量聚乙烯初始包括具有褶皺狀且穿孔的第二形狀的多個(gè)非球形顆粒，
[0069](iii)第三超高分子量聚乙烯，所述第三超高分子量聚乙烯初始包括具有褶皺狀且穿孔的第三形狀的多個(gè)非球形顆粒；
[0070]引導(dǎo)所述流體流出所述過濾介質(zhì)，所述流體在經(jīng)過所述過濾介質(zhì)之后具有降低的污染物水平。
[0071]第二十八實(shí)施例包括第二十七實(shí)施例，其中在進(jìn)入所述過濾介質(zhì)之前，所述流體中的所述污染物包括第一水平的痕量金屬，而流出所述過濾介質(zhì)的流體流包括第二水平的痕量金屬，所述第二水平低于所述第一水平。
[0072]第二十九實(shí)施例包括第二十七實(shí)施例，其中所述流體包括胺溶劑，并且其中在進(jìn)入所述過濾介質(zhì)之前的所述流體中的污染物包括第一水平的熱穩(wěn)定性鹽，而流出所述過濾介質(zhì)的流體流包括第二水平的熱穩(wěn)定性鹽，所述第二水平低于所述第一水平。
[0073]根據(jù)本發(fā)明的過濾介質(zhì)和過濾器可用于例如在電子器件制造工業(yè)中可用的光致抗蝕劑組合物和高純度化學(xué)制品的過濾。光致抗蝕劑組合物的過濾例如在授予Hou等人的美國專利N0.6，103，122 ；N0.6，576，139 ;和N0.6，733,677中作了大體描述，它們的公開內(nèi)容全文以引用方式并入本文。具體地講，在Hou等人的N0.6，103, 122的第I欄第17-36行中描述了:
[0074]光致抗蝕劑組合物被廣泛用于集成電路制造中。此類組合物通常包含溶解于極性有機(jī)溶劑中的光敏組分和聚合物粘結(jié)劑。典型的光致抗蝕劑組合物公開于美國專利N0.5，178，986、N0.5，212，046、N0.5，216，111 和 N0.5，238，776，這些專利各自以引用方式并入本文，以揭示光致抗蝕劑的組合物、加工和使用。光致抗蝕劑組合物中的雜質(zhì)水平正在成為越來越大的憂慮因素。光致抗蝕劑的雜質(zhì)污染，尤其通過金屬的污染可導(dǎo)致由所述光致抗蝕劑制成的半導(dǎo)體器件的劣化，因此縮短這些器件的壽命。光致抗蝕劑組合物中的雜質(zhì)水平已經(jīng)并且正在通過以下方法加以控制:(I)選擇符合嚴(yán)格的雜質(zhì)含量規(guī)格的用于光致抗蝕劑組合物的材料；和(2)周密地控制光致抗蝕劑制劑和加工參數(shù)以避免將雜質(zhì)引入光致抗蝕劑組合物中。隨著光致抗蝕劑應(yīng)用變得更加高級(jí)，必須形成更嚴(yán)格的雜質(zhì)規(guī)格。
[0075]更具體地講，從光致抗蝕劑中去除痕量金屬在Hou等人的N0.6，103, 122的第8欄第19行至第9欄第34行作了大體描述:
[0076]光致抗蝕劑是熟知的并且在以弓I用方式并入本文中的許多出版物中有所描述，所述出版物包括“DeForest的光致抗蝕劑材料和工藝”(DeForest, Photoresist Materialsand Processes)(紐約，麥格勞-希爾圖書公司(McGraw-Hill Book Company),第 2 章，1975年)和Moreau的“半導(dǎo)體光刻技術(shù)、原理、實(shí)踐和材料”(Semiconductor Lithography, Principles, Practices and Materials)(紐約 Plenum Press 出版社，第 2 章和第 4 章，1988年)。
[0077]合適的正性光致抗蝕劑通常含有兩種組分，即光敏化合物和成膜聚合物。光敏化合物在暴露于輻射時(shí)經(jīng)歷光化學(xué)改變。已知采用聚合物的單組分系統(tǒng)在暴露于輻射時(shí)發(fā)生斷鏈。通常在雙組分光致抗蝕劑系統(tǒng)中采用的光敏化合物是由鄰醌疊氮磺酸(o-quinonediazide sulfonic acid)形成的酯,尤其是萘醌疊氮化物的磺酸酯。這些酯在本領(lǐng)域中是熟知的并且在前述DeForest的第45、47_55頁和前述Moreau的第34-52頁中有所描述。用于制備所述化合物的光敏化合物和方法在美國專利N0.3，046，110、N0.3，046，112、N0.3，046，119,N0.3，046，121、N0.3，106，465,N0.4，596，763 和 N0.4，588，670 中公開，它們?nèi)恳砸梅绞讲⑷氡疚闹小?br> [0078]最常與正性光致抗蝕劑結(jié)合采用的聚合物，例如鄰醌疊氮化物，是作為酚醛清漆樹脂已知的堿可溶的苯酚甲醛樹脂。含有所述聚合物的光致抗蝕劑組合物在美國專利N0.4，377，631和N0.554，404，272中有所描述。如在美國專利N0.3，869，292中所公開，與光敏化合物結(jié)合使用的另一類聚合物是乙烯基酚的均聚物和共聚物。本發(fā)明的方法尤其用于諸如含有光致抗蝕劑組合物的乙烯基酚的正性光致抗蝕劑組合物的純化。
[0079]負(fù)性抗蝕劑組合物也可根據(jù)本發(fā)明純化，且在本領(lǐng)域是眾所周知的。所述光致抗蝕劑組合物在暴露于輻射時(shí)通常發(fā)生無規(guī)交聯(lián)，從而形成不同溶解度的區(qū)域。這種光再引發(fā)劑(rephotoinitiator)。Oise [sic]是一種聚合物和光引發(fā)劑。一類負(fù)性光致抗蝕劑包括(例如)聚乙烯基肉桂酸酯，如由R.F.Kelly在第二柯達(dá)(Kodak)研討會(huì)“微小型化(Micro Miniaturization)”的會(huì)議記錄(柯達(dá)出版物P-89,1966,p.31)中所公開的。其它負(fù)性光致抗蝕劑包括美國專利N0.2，716，102中公開的聚乙烯基肉桂酸酯醋酸酯、美國專利N0.2，940, 853中公開的疊氮化物環(huán)化橡膠、美國專利N0.3，149，975中公開的聚甲基丙烯酸甲酯/四丙烯酸酯、美國專利N0.4，180，404中公開的聚酰亞胺甲基丙烯酸甲酯和美國專利N0.4，148，655中公開的聚乙烯基酚疊氮化物。
[0080]用于本發(fā)明目的的另一類光致抗蝕劑是在EP申請(qǐng)N0.0232972中公開的那些正性和負(fù)性的酸硬化抗蝕劑。這些光致抗蝕劑包括酸硬化聚合物和齒化、有機(jī)、光酸發(fā)生化合物。
[0081]用于光致抗蝕劑的溶劑包括(但不限于)醇類，例如甲醇、乙醇、異丙醇等；酯類，例如丙酮、乙酸乙酯、乳酸乙酯等；環(huán)醚，例如四氫呋喃、二氧雜環(huán)己烷等；酮類，例如丙酮、甲基乙基酮等；亞烷基二醇醚或酯，例如乙二醇乙基醚、乙酸乙二醇乙醚、乙二醇二甲基醚、二甘醇二甲基醚、丙二醇單甲醚醋酸酯等；等等。通常存在于光致抗蝕劑組合物中的其它組分包括著色劑、染料、增粘劑、增速劑和諸如非離子表面活性劑之類的表面活性劑。
[0082]光致抗蝕劑組合物的基本上每種組分是可能有害地影響集成電路的性能的溶解的金屬污染物的潛在源。典型的溶解金屬污染物包括鈉、鉀、鐵、銅、鉻、鎳、鑰、鋅和它們中的一個(gè)或多個(gè)的混合物。此類金屬雜質(zhì)還可具有諸如不溶性膠態(tài)鐵的氫氧化物和氧化物之類的膠體顆粒的形式。
[0083]在本發(fā)明的范圍內(nèi)，可通過例如使液體通過已公開的過濾器從諸如光致抗蝕劑溶液之類的有機(jī)液體中去除諸如金屬陽離子之類的離子雜質(zhì)，以提供純化的光致抗蝕劑組合物。此類工藝可導(dǎo)致離子雜質(zhì)的減少，在一些情況下，在光致抗蝕劑組合物中，降到低達(dá)十億份中之若干份的水平-例如一位數(shù)的水平或甚至萬億份中之若干份的水平。
[0084]與加工光致抗蝕劑有關(guān)的附加工藝和高純度化學(xué)工藝包括例如美國專利N0.6，610，465 ；N0.6，531，267 ；N0.5，929，204，所述專利的公開內(nèi)容的全文以引用方式并入本文。
[0085]根據(jù)本發(fā)明的過濾介質(zhì)和過濾器也可用于例如核動(dòng)力工業(yè)中，用于放射性廢物清潔、反應(yīng)器水清潔、凝結(jié)水凈化和補(bǔ)充水的凈化。此類應(yīng)用可利用例如離子交換樹脂。
[0086]根據(jù)本發(fā)明的過濾介質(zhì)和過濾器還可用于例如從活性藥物成分(API)的制造中使用的水性和有機(jī)溶劑中去除諸如鈀、鉬和銠的金屬催化劑。此類應(yīng)用可利用例如活性碳、離子交換樹脂和/或官能化二氧化硅顆粒。
[0087]根據(jù)本發(fā)明的過濾介質(zhì)和過濾器還可用于例如離子交換色譜法和親和力色譜法中，這些色譜法意在從諸如基于單克隆抗體的藥物之類的復(fù)合原料流中分離和純化蛋白質(zhì)。此類應(yīng)用可利用例如離子交換樹脂和/或吸附劑。
[0088]根據(jù)本發(fā)明的過濾介質(zhì)和過濾器還可用于例如從流體中去除離子污染物以降低流體導(dǎo)電性，用于為氣體脫水，或者從醫(yī)藥應(yīng)用或生物醫(yī)藥應(yīng)用使用的流體中去除脂質(zhì)、月旨肪酸、表面活性劑等。此類應(yīng)用可利用例如諸如硅膠和沉淀二氧化硅顆粒之類的吸附劑。
[0089]根據(jù)本發(fā)明的過濾介質(zhì)和過濾器還可用于例如從天然氣處理廠和煉油廠中使用的鏈烷醇胺(aka胺)溶劑中去除熱穩(wěn)定性鹽(HSS)。在此類工廠和提煉廠中，胺處理系統(tǒng)可用于從氣體和液體烴流中去除酸性氣體污染物。諸如甲基二乙醇胺(MDEA)、單乙醇胺(MEA)和二乙醇胺(DEA)之類的胺可用于吸收萃取器中的氫化硫(H2S)和二氧化碳(CO2X然后，在沖孔模板中加熱可包括H2S和/或CO2污染物的富胺溶液以將酸性氣體污染物從胺中分離。隨后冷卻不再含有酸性氣體的熱的貧胺溶劑并使其再循環(huán)至萃取器以重復(fù)所述處理。隨后，進(jìn)一步處理酸性氣體以合適地清除。
[0090]在所述胺處理系統(tǒng)中通常發(fā)生的是產(chǎn)生HSS，它是胺與諸如蟻酸、草酸、硫酸或乙酸的強(qiáng)酸的反應(yīng)產(chǎn)物。實(shí)例包括甲酸酯、草酸酯、硫酸酯和醋酸酯。在一特例中，胺溶劑中的蟻酸可導(dǎo)致包括甲酸鹽(HSS陰離子)和質(zhì)子化的胺分子(陽離子)的HSS。術(shù)語“熱穩(wěn)定”用于描述這些鹽，這是因?yàn)榕cH2S和/或CO2形成的鹽不同，當(dāng)在沖孔模板中加熱時(shí)胺不能被釋放。HSS的濃度可能隨時(shí)間增加，從而導(dǎo)致諸如降低胺有效性和容量的操作問題，這是由于質(zhì)子化的胺分子不可用于在萃取器中吸收酸性氣體。HSS還可有助于腐蝕以及發(fā)泡。
[0091]因此，由于在本發(fā)明中各處描述的原因，根據(jù)本發(fā)明通過聚合物粘結(jié)劑固定合適的官能化顆粒-通常陰離子和/或陽離子樹脂-可用于還原HSS并提供優(yōu)于傳統(tǒng)堆積床或柱中使用的相同的離子交換樹脂的性能優(yōu)點(diǎn)。
[0092]在一些實(shí)施例中，過濾介質(zhì)可被配置成能過濾掉寬范圍的污染物。
[0093]文中用來描述本發(fā)明多種實(shí)施例的諸方面的各種術(shù)語，應(yīng)理解為具有本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知的相同含義。為清楚起見，某些術(shù)語應(yīng)理解為具有本文所示的含義。
[0094]描述顆粒的形狀使用的“褶皺形狀”指復(fù)雜或盤繞的表面結(jié)構(gòu)。褶皺狀表面可包括其上的褶皺、曲線和/或曲折卷繞。
[0095]描述顆粒的形狀使用的“基本上球形”指球體形狀，其中沿著顆粒的最長(zhǎng)半徑的顆粒的長(zhǎng)度不大于顆粒的最短半徑長(zhǎng)度的約1.5倍。
[0096]“超高分子量聚乙烯”(UHMW PE)是指平均分子量為約4X106克/摩爾(g/mole)或更大的聚乙烯。
[0097]用于描述在顆粒和污染物之間的相互作用的“粘合”或“結(jié)合”指通過范得瓦爾力、氫鍵結(jié)合等吸附污染物或與污染物化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果。
[0098]如本文所用，“官能化”描述基底的特征，指其中基底(例如，任何類型的按照顆粒形式或其它形式的不溶解的固體或多孔基質(zhì))被構(gòu)造為可粘結(jié)一個(gè)或多個(gè)污染物的狀態(tài)。[0099]“吸附劑”指不溶解的多孔基質(zhì)，通常為但不限于小顆粒，并且優(yōu)選地具有能夠粘結(jié)可溶解污染物的大的內(nèi)表面面積。
[0100]“離子交換樹脂”指不溶解的基質(zhì)(或支承結(jié)構(gòu))，通常具有由有機(jī)聚合物基底加工成的小珠形式。該材料在其表面上具有孔結(jié)構(gòu)，所述表面在化學(xué)活化時(shí)可包括俘獲和釋放離子的交換基。
[0101]如本文所用，“微網(wǎng)狀物”用于描述離子交換樹脂，指沒有永久性孔結(jié)構(gòu)的離子交換樹脂。例如，微網(wǎng)狀物可包括具有聚合物型鏈的交聯(lián)聚合物凝膠，其中通過改變?cè)诰酆衔镄玩溨g的距離限定孔結(jié)構(gòu)。其孔結(jié)構(gòu)基于多種因素受到變化的所述凝膠通常被稱為凝膠型樹脂。
[0102]如本文所用，“大網(wǎng)狀物”用于描述離子交換樹脂，指包括一個(gè)或多個(gè)微網(wǎng)狀物的附聚物的離子交換樹脂。在附聚物之間限定的開口或小孔可給大網(wǎng)狀物提供超過它們的構(gòu)成微網(wǎng)狀物的額外孔隙度。
[0103]如本文所用，“dlO”用于描述粒度分布，指在給定的粒度分布中有約百分之十的顆粒的平均粒徑小于該粒徑。
[0104]如本文所用，“d50”用于描述粒度分布，指在給定的粒度分布中有約百分之五十的顆粒的平均粒徑小于該粒徑。
[0105]如本文所用，“d90”用于描述粒度分布，指在給定的粒度分布中有約百分之九十的顆粒的平均粒徑小于該粒徑。
[0106]本文所用的“一種(個(gè))”、“所述(該)”、“至少一種(個(gè))”以及“一種或多種(一個(gè)或多個(gè))”可互換使用。因此，例如，包括“一個(gè)”膜的制品可以被理解為意指包括“一個(gè)或多個(gè)”膜的制品。
[0107]另外在本文中，通過端點(diǎn)表述的任何數(shù)值范圍包括該范圍內(nèi)所包含的所有數(shù)值(如，I 至 5 包括 1,1.5,2,2.75,3,3.80、4、5 等)。
[0108]除非另外指明，否則本說明書和權(quán)利要求中使用的表示特征尺寸、數(shù)量和物理特性的所有數(shù)字均應(yīng)該理解為在所有情況下均是由術(shù)語“約”來修飾的。因此，除非有相反的說明，否則上述說明書和所附權(quán)利要求書中列出的數(shù)值參數(shù)均是近似值，根據(jù)本領(lǐng)域的技術(shù)人員利用本文所公開的教導(dǎo)內(nèi)容尋求獲得的所需特性，這些近似值可以變化。
[0109]上述
【發(fā)明內(nèi)容】
并非旨在描述本發(fā)明的所有可能實(shí)施例或每項(xiàng)具體實(shí)施。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在考慮以下本說明的其余部分時(shí)將更全面地理解本發(fā)明的范圍。
【具體實(shí)施方式】
[0110]本文描述了本發(fā)明的實(shí)施例。通常，多個(gè)實(shí)施例提供一種用于處理流體的過濾介質(zhì)。描述了用于形成這種過濾介質(zhì)的方法及使用介質(zhì)的方法。本發(fā)明的制品包括提供適于流體從中通過的曲折的路徑的過濾介質(zhì)。過濾介質(zhì)包括保持在源自不同粒度等級(jí)的聚合物粘結(jié)劑組分顆粒的組合的固體多孔基質(zhì)中的官能化顆粒。在一些實(shí)施例中，聚合物顆粒是三種不同等級(jí)的聚烯烴顆粒的組合，并且在一些實(shí)施例中，聚烯烴顆粒包括超高分子量(UHMW)聚乙烯顆粒材料。制備本文所述的過濾介質(zhì)的方法提供最大的、基本上均勻密度的組分，它們被進(jìn)一步處理以提供離子交換樹脂在整個(gè)基質(zhì)中均勻地分布的超強(qiáng)多孔聚合物型基質(zhì)。過濾介質(zhì)可與其它組分組合以提供例如濾筒或封裝的過濾器膠囊形式的產(chǎn)品。在最終形式中，在過濾操作過程中在整個(gè)介質(zhì)中經(jīng)受較低壓降的同時(shí)，過濾介質(zhì)可允許相對(duì)高的流量通過其中。
[0111]在本發(fā)明的范圍內(nèi)可思考出多種多樣的官能化顆粒。例如，根據(jù)本發(fā)明的過濾介質(zhì)或過濾器可包括(但不限于)以下單獨(dú)的各項(xiàng)或它們的組合中的中一者或多者:離子交換樹脂；吸附劑材料，諸如但不限于顆粒狀和粉末狀活性碳；金屬離子交換沸石吸附劑；活性鋁氧化物；沉淀二氧化硅；硅膠；官能化硅膠；金屬清除劑；銀、鋅以及齒素基抗微生物化合物；酸性氣體吸附劑；砷還原材料；碘化樹脂等，它們可根據(jù)所需應(yīng)用單獨(dú)使用或以任意組合使用。所公開的過濾介質(zhì)可被配制成可適應(yīng)上述官能化顆粒和其它可選過濾化合物的存在，并且所述過濾介質(zhì)可針對(duì)具體任務(wù)配制，所述具體任務(wù)諸如針對(duì)并從過濾流中去除一種污染物或一組污染物。例如，在一些實(shí)施例中，過濾介質(zhì)用于從水性過濾流中去除痕量重金屬。
[0112]在某些實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種由例如選自以上列表的多個(gè)官能化顆粒和至少三個(gè)等級(jí)的聚合物粘結(jié)劑組分的組合制成的過濾介質(zhì)，當(dāng)完全加工時(shí)，形成適用于任意多種過濾應(yīng)用的固體多孔過濾介質(zhì)。在所述實(shí)施例中，聚合物粘結(jié)劑組分包括不同形式的UHMW聚乙烯顆粒，其包括:
[0113](i)第一超高分子量聚乙烯，形成具有第一基本球體形狀的多個(gè)無孔顆粒，
[0114](ii)第二超高分子量聚乙烯，初始包括具有第二褶皺形狀的多個(gè)非球形穿孔的或多孔顆粒，以及
[0115](iii)第三超高分子量聚乙烯，初始包括具有與第二褶皺形狀不同的第三褶皺形狀的多個(gè)非球形穿孔的或多孔顆粒。
[0116]在一些實(shí)施例中，與其它聚乙烯相比，UHMW聚乙烯是理想的，這是因?yàn)槠渫哂性鰪?qiáng)的機(jī)械性能。此類增強(qiáng)的性能可包括(但不限于)耐磨性、耐沖擊性和韌性。UHMW PE還已經(jīng)被公認(rèn)為電子工業(yè)中(從金屬提取觀點(diǎn)來說)非常潔凈的原材料，它們與例如光致抗蝕劑和高純度化學(xué)制品一起使用。
[0117]在一些特定實(shí)施例中，聚合物組分包括不同等級(jí)的超高分子量(UHMW)聚乙烯顆粒，其中:(i)每個(gè)等級(jí)的聚乙烯顆粒提供有助于最終過濾介質(zhì)的表面積、耐久性、密度和孔隙度的各個(gè)形態(tài)；(ii)當(dāng)加熱到臨界溫度時(shí)，聚乙烯顆粒會(huì)軟化并彼此附著且附著于其它材料；以及(iii)在處理過程中聚乙烯顆粒保持它們各自的形態(tài)，并因此可在最終過濾介質(zhì)中識(shí)別。
[0118]聚合物粘結(jié)劑材料被選擇成可產(chǎn)生實(shí)心的、成形的、多孔過濾介質(zhì)。用于各種實(shí)施例的粘結(jié)劑材料通常具有很小的直徑(例如，通常小于I毫米)，從而增強(qiáng)了過濾介質(zhì)中其它過濾材料的添加。
[0119]在利用聚烯烴作為粘結(jié)劑材料的實(shí)施例中，合適的材料可選自市售的粘結(jié)劑材料。當(dāng)粘結(jié)劑材料包括UHMW聚乙烯時(shí)，可使用多種市售的UHMW聚乙烯顆粒的任意一種。
例如，合適的UHMW聚乙烯包括可以商標(biāo)GUR?從美國新澤西州薩米特的泰科納有限公
司(TICONA LLC)商購的那些。在至少一個(gè)實(shí)施例中，合適形式的UHMW聚乙烯包括等級(jí)為⑶R-4150的那些，其具有高耐磨性和約920萬克/摩爾的平均分子量(通過黏度測(cè)定法確定)。⑶R-4150顆粒是基本上球形的，其中dlO為約20至約40微米，d50在約50至約70微米的范圍內(nèi)，并且d90在約80至約100微米的范圍內(nèi)。等級(jí)為⑶R-2126的UHMW聚乙烯也適用于本發(fā)明的實(shí)施例中，這是因?yàn)樗鼍垡蚁┚哂懈吣湍バ浴＂荝-2126顆粒具有第二褶皺形狀，其可被描述為‘爆米花狀’形態(tài)，其中dlO為約6至約20微米，d50在約28至約36微米的范圍內(nèi)，并且d90在約50至約70微米的范圍內(nèi)。等級(jí)為⑶R-2122的UHMW聚乙烯也適用于本發(fā)明的實(shí)施例中，因?yàn)樗鼍垡蚁┚哂懈吣湍バ浴⒓s450萬克/摩爾的平均分子量(通過黏度測(cè)定法確定)。GUR-2122顆粒具有第三褶皺形狀，其可被描述為‘菜花樣’形態(tài)，其中dlO為約63微米，d50在約100至約140微米的范圍內(nèi)，并且d90為約250微米。
[0120]根據(jù)本發(fā)明，可在過濾介質(zhì)中使用包括較大粒度的顆粒的其它UHMW聚乙烯聚合物。例如，使用d50為約200微米、約330微米或約450微米的不是單獨(dú)形式就是任意組合形式的球形或褶皺狀UHMW聚乙烯聚合物是可取的。示例性聚合物包括d50為約200微米的褶皺狀⑶R-4122-5、d50為約330微米的球形⑶R-4022-6以及d50為約450微米的褶皺狀GUR-X-192，同樣可得自美國新澤西州薩米特的泰科納有限公司。
[0121]在一些實(shí)施例中，在混合物中包括兩種而非三種聚合物顆粒作為粘結(jié)劑材料。在此類實(shí)施例中，可使用各種組合的聚合物顆粒，諸如球形/球形、球形/褶皺狀或褶皺狀/褶皺狀。在一個(gè)實(shí)施例中，褶皺狀/褶皺狀提供比較大的表面積，較低的體積密度(重量)和較好的滲透性(流動(dòng))。
[0122]在一些實(shí)施例中，上述三種⑶R UHMW聚乙烯樹脂與離子交換樹脂和其它可選組分混合，如本文所述。上述材料被燒結(jié)或以其它方式熱處理以使聚乙烯顆粒彼此粘結(jié)并且使聚乙烯也粘結(jié)到離子交換樹脂顆粒，因此在提供單個(gè)多孔過濾介質(zhì)的同時(shí)保持初始聚乙烯粘結(jié)劑顆粒的形態(tài)。
[0123]在離子交換工藝中，溶液中的離子與那些結(jié)合于不溶解固體的離子交換。離子交換工藝被大量應(yīng)用于工業(yè)、研究和醫(yī)療領(lǐng)域，包括例如它們?cè)谒浕⑸V法、非水性流體純化、金屬還原和金屬回收中的應(yīng)用。不溶解固體被用于諸如官能化多孔聚合物材料之類的離子交換材料中，其中官能團(tuán)結(jié)合于這些材料的表面和內(nèi)部。官能團(tuán)包括離子部分，所述離子部分可與離子交換材料與之接觸的流體流中的溶劑化離子交換。
[0124]在采用離子交換樹脂的情況下，多孔過濾介質(zhì)可包括聚合物粘結(jié)劑中的一個(gè)或多個(gè)被固定的離子交換樹脂。此類實(shí)施例不限于使用任何特定的離子交換樹脂或樹脂的任何特定組合。在一些實(shí)施例中，過濾介質(zhì)可包括與上述三種聚合物粘結(jié)劑組分和其它可選的組分結(jié)合的離子交換樹脂，如本文所述。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會(huì)知道，可至少部分地基于計(jì)劃的過濾應(yīng)用的需要選擇用于在本發(fā)明的實(shí)施例中添加的包括離子交換樹脂的合適的官能化顆粒。適于在本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例中添加的離子交換樹脂包括陽離子樹脂、陰離子樹脂、陽離子樹脂和陰離子樹脂的混合物、螯合劑或生物相關(guān)的離子交換樹脂。離子交換樹脂可為例如微網(wǎng)狀物或大網(wǎng)狀物。在一些實(shí)施例中，微網(wǎng)狀物類型是優(yōu)選的。
[0125]可在本發(fā)明的實(shí)施例中包括的離子交換樹脂包括(但不限于)由交聯(lián)的聚乙烯吡喀烷酮和聚苯乙烯制成的那些，以及具有離子交換官能團(tuán)的那些，例如(但不限于)鹵素離子、磺酸、羧酸、亞氨基二乙酸以及叔胺和季胺。
[0126]合適的陽離子交換樹脂可包括磺化苯酚甲醛冷凝物、磺化酚-苯甲醛冷凝物、磺化苯乙烯-二乙烯基苯共聚物、磺化甲基丙烯酸-二乙烯基苯共聚物和其它類型的含有磺酸或羧酸基團(tuán)的聚合物。應(yīng)該指出的是，陽離子交換樹脂通常帶有H+反離子、NH4+反離子或例如K+和Na+反離子的堿性金屬。本文所用的陽離子交換樹脂可具有氫反離子。示例性顆粒陽離子交換樹脂是可得自漂萊特公司(PUROLITE)(美國賓夕法尼亞州巴拉辛維德)的MICROLITE PrCH,它是具有H+反離子的磺化苯乙烯二乙烯基苯共聚物。
[0127]陽離子離子交換樹脂的其它特定實(shí)例包括(但不限于)可以以下商品名獲得的那些:amberjet?i 200 (H) ； a IVi 1.1ii R 1., I Tl':3 cg-50、iR-120 (plus)、鈉型 iR-120 (plus)、
IRC-50、IRC-50S、IRC-76、IRC-718、IRN-77 和 IR-120 ; AMBERL YST? 15、15 (濕)、15
(干)、36 (濕)；和 50 DOWEX " 50WX2-100、50WX2-200、50WX2-400、50WX4-50、50WX4-100、50WX4-200,50WX4-200R,50ffX4-400, HCR-W2、50WX8-100、50WX8-200、50WX8-400、650C、MARATHON* C、DR-2030、HCR-S, MSC-1、88、CCR-3、MR-3、MR-3C 和 RFTARDION?;PUROFINE PFC100H、PUROLITE NRW100、NRW1000、NRW1100、C100、C145 和 MICROLITE PrCH。
[0128]合適的陰離子交換樹脂可包括具有氫氧根反離子的那些樹脂，從而在交換過程中引入氫氧根離子。在一些實(shí)施例中，陰離子交換樹脂包括與其化學(xué)結(jié)合的季銨堿交換基團(tuán)，例如，被四甲基氫氧化銨取代的苯乙烯-二乙烯基苯共聚物。在一個(gè)實(shí)施例中，陰離子交
換樹脂包括被季銨堿取代的交聯(lián)的聚苯乙烯，諸如以商品名Amberlystk a-26-oh由羅門哈斯公司(ROHM AND HAAS Company)和DOW G51-0H由陶氏化學(xué)公司(DOW CHEMICALCOMPANY)售賣的離子交換樹脂。
[0129]陰離子離子交換樹脂的其它特定實(shí)例包括(但不限于):AMBERJET?4200 (Cl)；AMBERLITE? IRA-67、IRA-400、IRA-400 (Cl)、IRA-410、IRA-900, IRN-78、IRN-748、IRP-64、IRP-69、XAD-4、XAD-7 和 XAD-16 ；AMBERLYST A-21 和 A-260H ；AMBERSORB? 348F、563、572 和 575 ; DOWEX? 1X2-60100、1X2-200、1X2-400、1X4-50、1X4-100、1X4-200、1X4-400、1X8-50、1X8-100、1X8-200、1X8-400、21K Cl,2X8-100,2X8-200、2X8-400、22C1、MARATHON* A、MARATHON? A2、MSA-1、MSA-2、550A、
MARATHON? WBA 和 MARATHON? WGR-2 ；以及 MERRIFIELD 肽樹脂；PUR0LITEA200、A500、A845、NRW400、NRW4000、NRW6000 和 MICROLITE PrAOH?；旌系年栯x子和陰離子樹脂的特定實(shí)例是 AMBERLITE* MB-3A ；PUR0FINE PFA600、PUROLITE MB400、MB600、NRW37、NRW3240、NRW3260 和 NRW3460。
[0130]用于去除重金屬離子的合適的螯合劑交換樹脂可包括聚苯乙烯、聚丙烯酸和聚乙烯亞胺主鏈上的聚胺、聚苯乙烯主鏈上的硫脲、聚苯乙烯主鏈上的胍、聚乙烯亞胺主鏈上的二硫代氨基甲酸酯、聚丙烯酸酯主鏈上的異羥肟酸、聚苯乙烯主鏈上的巰基以及加聚和縮聚樹脂上的環(huán)狀聚胺。
[0131]螯合劑離子交換樹脂的其它特定實(shí)例包括(但不限于):PUR0LITES108、S910、S930Plus 和 S950 ；AMBERLITE IRA-743 和 IRC-748。
[0132]本發(fā)明的工藝和產(chǎn)品中可用的生物相關(guān)的樹脂的特定實(shí)例包括(但不限于)SEPHADnX ° CM C-25、CM C-50、DEAE A-25、DEAEA-50、QAEA-25、QAEA-50、SP C-25 和SP C-50。
[0133]上述陽離子、陰離子、混合的陽離子和陰離子以及生物相關(guān)的離子交換樹脂可商購自例如美國威斯康辛州密爾沃基的西格瑪奧德里奇化學(xué)公司(SIGMA-ALDRICH CHEMICALC0.)，或者商購自美國新澤西州里弗錫德的羅門哈斯公司，或者商購自美國賓夕法尼亞州巴拉辛維德的漂萊特公司。
[0134]離子交換樹脂的其它實(shí)例包括(但不限于)AG-50W-X12、BK) RIiX' 70和
CHELEX? 100，它們均具有商品名BIO-RAD (美國加利福尼亞州赫爾克里士)。
[0135]就熱穩(wěn)定性鹽(HSS)降低而言，某些官能化顆?？杀粌?yōu)選。例如，包括陰離子交換樹脂的顆粒可為降低胺溶劑中的HSS水平的有效手段。一個(gè)實(shí)例是由位于加拿大安大略匹克林的Eco-Tec公司(ECO-TEC INC.)制造的AM1-PUR* PLUS陰離子交換樹脂床系統(tǒng)中
所用的顆粒。另一實(shí)例是由位于美國北卡羅來納州夏洛特的MPR SERVICES提供的HSSX.'.工藝中所用的顆粒。另一實(shí)例是在轉(zhuǎn)讓給MPR SERVICES的美國專利N0.5，788，864中描述的顆粒，其涉及使用II型強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂以從鏈烷醇胺溶液中去除熱穩(wěn)定性鹽陰離子以及用于再生樹脂的裝置。如果存在諸如鈉(Na)或鉀(K)的高水平的強(qiáng)陽離子，則陽離子交換也可以是有用的或者需要的，還顯示了這些強(qiáng)陽離子與HSS陰離子一起形成HSS。雖然這種類型的鹽可能不減小吸收酸性氣體的胺容量，但在系統(tǒng)中存在HSS可有助于腐蝕或氣泡問題等
[0136]在描述的HSS應(yīng)用中，強(qiáng)堿性陰離子(SBA)樹脂由于它們的鹽分解容量可以是優(yōu)選的，而弱堿性陰離子(WBA)樹脂不能分解鹽。SBA樹脂可進(jìn)一步分為I型或II型，其不同之處在于形成季銨官能團(tuán)的胺化步驟中所用的化學(xué)物質(zhì)。與I型樹脂相比，SBA II型樹脂由于它們的官能團(tuán)的性質(zhì)具有較高的容量和較好的再生效率。在所有SBA樹脂上的官能團(tuán)受到高溫而降解，但I(xiàn)型樹脂比II型樹脂稍稍更加熱穩(wěn)定一些。對(duì)于HSS應(yīng)用，SBA I型和II型樹脂二者均可以是合適的。根據(jù)本發(fā)明結(jié)合在過濾器或?yàn)V芯中的特定實(shí)例包括(但不限于):AMBERLITE IRA-410 和 IRN-78 ；AMBERLYST A26-0H ；D0WEX SAR ；PUR0LITE A300、A300-0H、A600、A600-0H、NRff-600 和 NRW-5010 ； IONAC ASB-2 和 ASB-l-OH。
[0137]上述陰離子樹脂可商購自例如西格瑪奧德里奇化學(xué)公司(美國威斯康辛州密爾沃基)，或可商購自陶氏化學(xué)公司，或可商購自羅門哈斯公司(美國賓夕法尼亞州費(fèi)城)(現(xiàn)為陶氏公司所有)，或可商購自美國賓夕法尼亞州巴拉辛維德的漂萊特公司，或可商購自朗盛盛邦公司(LANXESS Sybron)(美國新澤西州伯明翰)。
[0138]可包括在本發(fā)明的實(shí)施例中的官能化二氧化硅顆粒包括(但不限于):PH0SPH0NICS 金屬清除劑 STA3、SEM26、SPM32、SEA、SPAlO 和 STMS ；SILAB0ND 金屬清除劑咪唑、三胺四乙酸、曲安四乙酸鈉鹽(Triametetraacetate Sodium Salt)、硫醇、硫脲和三胺。這些可商購自例如英國牛津的PH0SPH0NICS有限公司，或可商購自加拿大魁北克省魁北克市的SILICYCLE公司。
[0139]吸附劑顆粒的特定實(shí)例包括(但不限于):SYL0ID74、622、ED5和C809以及SYLOJETP600 ;SIPERNAT22S、33、50S、303、2200和D17。這些可商購自例如美國馬里蘭哥倫比亞的格雷斯公司(W.R.GRACE)，或可商購自德國哈瑙的贏創(chuàng)德固賽有限責(zé)任公司(EVONIK DE⑶SSAGMBH)。
[0140]在授予Wisted等人的美國專利N0.5，897，779中描述了其它示例性官能化顆粒，該專利的公開內(nèi)容的全文以引用方式并入本文中。具體地講，參照Wisted的第5欄第18-43行，可并入本發(fā)明的過濾介質(zhì)中的官能化顆粒的代表性實(shí)例包括通過離子交換、螯合作用、共價(jià)鍵形成、體積排除或吸附機(jī)制將分子和/或離子結(jié)合于流體(所述分子和/或離子溶解或混合于所述流體中)和從流體中去除的那些。經(jīng)歷包括氧化和/或還原的化學(xué)反應(yīng)的顆粒屬特別有用的類別。代表性實(shí)例包括:鈦酸硅，諸如IONSIV?晶體鈦酸硅(美國新澤西州月桂山的UOP)、鈦酸鈉(美國伊利諾伊州芝加哥的聯(lián)合信號(hào)公司(ALLIEDSIGNAL CORP.));陰離子吸附劑，諸如衍生的苯乙烯二乙烯基苯(ANEX?有機(jī)陰離子吸附齊U，美國加利福尼亞州圣克拉拉的Saras印公司(SARASEP CORP.));陽離子吸附劑，諸如磺化苯乙烯二乙烯基苯(DIPH0NIX?有機(jī)陽離子吸附劑，美國伊利諾伊州芝加哥的Eichrom工業(yè)公司(EICHROM INDUSTRIES));無機(jī)氧化物，諸如二氧化硅、氧化鋁和氧化鋯；以及它們的衍生物。可用的衍生物包括共價(jià)地鍵合至諸如二氧化硅的無機(jī)氧化物顆粒的聚合物涂層和有機(jī)部分(諸如C18或CS烷基35鏈、螯合劑配體和大環(huán)配體)。此類顆粒和衍生顆粒的概述見例如美國專利 N0.5，393，892、N0.5，334，326、N0.5，316，679、N0.5，273，660、N0.5，244，856、N0.5，190，661、N0.5，182，251、N0.5，179，213、N0.5，175，110、N0.5，173，470、N0.5，120，443、N0.5，084，430、N0.5，078，978、N0.5，071，819、N0.5，039，419,N0.4，996，277,N0.4，975，379,N0.4，960，882,N0.4，959，153,N0.4，952，321和N0.4，943，375，它們的公開內(nèi)容的全文以引用方式并入本文中。
[0141]在干燥形態(tài)下，官能化顆粒的平均粒度可在例如約10微米至約1200微米的范圍內(nèi)，包括例如約 20、40、50、80、100、160、200、320、400、500、600、640、800和 1000 微米以及其中的任何范圍或多個(gè)范圍的組合。例如，在某些實(shí)施例中，優(yōu)選的是使用平均粒度為約400微米或更大，甚至更優(yōu)選地在約400微米至約600微米的范圍內(nèi)的官能化顆粒。在一個(gè)實(shí)施例中，在濕潤(rùn)形態(tài)下，官能化顆粒的平均粒度為約570微米，其中典型粒度在約425微米至約710微米的范圍內(nèi)，當(dāng)干燥時(shí)，可能收縮至大致500微米的平均粒度。例如，官能化顆粒可包含離子交換樹脂，其包括平均粒度為約570微米的PUROFINE PFC100H樹脂，其中在濕潤(rùn)形式下典型粒度在約425微米至約710微米的范圍內(nèi)，可得自美國賓夕法尼亞州巴拉辛維德的漂萊特公司。在一些實(shí)施例中，官能化顆?？砂凑諉文B(tài)粒度分布設(shè)置，使得單個(gè)平均粒度被記錄。在其它實(shí)施例中，官能化顆?？砂凑斩嗄B(tài)粒度分布設(shè)置，使得具有不同平均粒度的兩個(gè)或更多個(gè)粒度分布組合。
[0142]與由僅一種UHMW聚乙烯材料或僅上述聚乙烯材料的二者的組合制備的過濾介質(zhì)相比，由上述UHMW聚乙烯材料的組合制備的過濾介質(zhì)可產(chǎn)生具有顯著增大的顆粒表面積的固體多孔過濾產(chǎn)品。在將三種不同顆粒形態(tài)組合為單個(gè)多孔過濾介質(zhì)時(shí)，所組合的形態(tài)可為成品提供意料之外的改進(jìn)。例如，在上述實(shí)施例中，添加無孔、基本上球形的、超高分子量聚乙烯粘結(jié)劑顆粒為過濾介質(zhì)提供高強(qiáng)度。添加第二超高分子量聚乙烯粘結(jié)劑顆粒提供具有擴(kuò)張的表面積和不規(guī)則形狀的材料，使得成品具有一定程度的彈性和耐用性。第二超高分子量聚乙烯粘結(jié)劑具有允許流體流動(dòng)通過顆粒和在顆粒周圍流動(dòng)的褶皺形狀。添加具有比第一或第二 UHMW聚合物的粒度更大的粒度的第三UHMW聚乙烯顆粒有助于使過濾介質(zhì)成品開出細(xì)孔。使用具有褶皺狀表面的第三UHMW顆粒還允許流體流動(dòng)通過顆粒和在顆粒周圍流動(dòng)。在各種實(shí)施例中，第三UHMW聚乙烯顆粒通常比第二 UHMW聚乙烯顆粒具有較大的平均粒度，并且第三UHMW聚乙烯的褶皺狀形態(tài)與第二 UHMW顆粒的褶皺狀形態(tài)不同。
[0143]意想不到的是，與包括例如僅一種或兩種不同分布的粘結(jié)劑顆粒的制品相比，在制造多孔過濾介質(zhì)時(shí)包括三種不同分布的UHMW聚乙烯顆粒提供改進(jìn)的性能。在僅使用無孔、基本上球形的、第一超高分子量聚乙烯粘結(jié)劑顆粒的情況下，所得的過濾介質(zhì)將具有高密度，但僅由第一 UHMW聚乙烯顆粒制成的過濾介質(zhì)可能通常要求聚乙烯對(duì)離子交換樹脂的比率較高，該比率按重量計(jì)通常為約3:2，這是因?yàn)榍蛐晤w粒的較小表面積提供較少的用于粘附的接觸點(diǎn)。當(dāng)與例如褶皺狀顆粒比較時(shí)，需要更多的球形材料，但球形顆粒之間或球形聚乙烯和離子交換樹脂之間的接觸點(diǎn)的全面缺乏常常導(dǎo)致薄弱部分。添加各自具有它們對(duì)應(yīng)的粒度和褶皺狀形態(tài)的兩種不同的褶皺狀粘結(jié)劑顆粒提供了需要提高的質(zhì)量的所有三種聚合物材料的過濾介質(zhì)成品。
[0144]本發(fā)明的實(shí)施例包括用于制造過濾介質(zhì)的方法。在實(shí)際形成過濾介質(zhì)之前，可需要將各個(gè)組分中的一者或多者加工成適用于制備成品的形式。例如由于所考慮的技術(shù)應(yīng)用的要求，可能需要這種加工。例如，離子交換樹脂可按照濕潤(rùn)形態(tài)提供，并且可在并入根據(jù)本發(fā)明的過濾介質(zhì)之前干燥。作為另一實(shí)例，可篩分各聚合物粘結(jié)劑組分以進(jìn)一步使它們的粒度分布變窄。在一些實(shí)施例中，可研磨所述組分以減小平均粒度。對(duì)于各組分的這種加工的要求完全在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的知識(shí)范圍內(nèi)，并且不在本文中進(jìn)一步描述。
[0145]在制備各組分之后，制備組分的混合物。在一些特定實(shí)施例中，混合物包括三種聚合物粘結(jié)劑材料、官能化顆粒和其它可選組分。在各種實(shí)施例中，混合物不需要添加液體溶齊U，并且各組分在作為顆?；蚍勰┰谒鼈兊母稍餇顟B(tài)下組合。在這種混合物中，官能化顆粒通常被添加成包含約20%至約90重量％的混合物，包括例如約25重量％、30重量％、35重量％、40重量％、45重量％、50重量％、55重量％、60重量％、65重量％、70重量％、75重量％、80重量％和85重量％以及其中涵蓋的所有范圍和范圍的組合。在一些實(shí)施例中，官能化顆粒按照約40重量％至約75重量％的量添加，并且在其它實(shí)施例中，按照約50重量％至約70重量％的量添加?；旌衔锏钠溆嗖糠謱ū疚乃龅木酆衔镎辰Y(jié)劑顆粒，和其它可選組分。
[0146]在其中最終過濾介質(zhì)不包括可選組分的實(shí)施例中，聚合物粘結(jié)劑含量通常在約80%至約10重量％，約60%至約25重量％，或約50%至約30重量％的范圍內(nèi)。通常，在總量中包括粘結(jié)劑以為過濾介質(zhì)提供所需量的離子交換樹脂，其中所述介質(zhì)將經(jīng)受正常處理和其在使用中最終面臨的工作環(huán)境。
[0147]在其中過濾介質(zhì)由包括先前描述的三種形式的UHMW聚乙烯顆粒的聚合物粘結(jié)劑組分制成的一些實(shí)施例中，組分混合物將通常含有官能化顆粒和聚合物粘結(jié)劑組分顆粒的組合，各粘結(jié)劑顆粒的含量劃分如下:
[0148]⑴約5重量％至約50重量％的粘結(jié)劑(或約I重量％至約20重量％的燒結(jié)的多孔基質(zhì))包括第一超高分子量聚乙烯，其包括具有第一基本上球體形狀的多個(gè)無孔顆粒，
[0149](ii)約5重量％至約50重量％的粘結(jié)劑(或約I重量％至約20重量％的燒結(jié)的多孔基質(zhì))包括第二超高分子量聚乙烯，其初始包括具有第二褶皺形狀的多個(gè)非球形穿孔的或多孔顆粒，以及
[0150](i i i)約5重量％至約50重量％的粘結(jié)劑(或約I重量％至約20重量％的燒結(jié)的多孔基質(zhì))包括第三超高分子量聚乙烯，其初始包括具有與第二褶皺形狀不同的第三褶皺形狀的多個(gè)非球形穿孔的或多孔顆粒。
[0151 ] 在一些實(shí)施例中，所述方法包括在模具中燒結(jié)所述組分以將官能化顆粒固定在聚合物基質(zhì)中。必須小心操作以確保官能化顆粒在燒結(jié)工藝中不分解。被選擇成可固定官能化顆粒的聚合物(例如，聚烯烴)通常可在低于官能化顆粒分解溫度的溫度下燒結(jié)。一些官能化顆粒(例如特定離子交換樹脂)的分解溫度是眾所周知的。然而，通過常規(guī)實(shí)驗(yàn)也可容易確定特定分解溫度。除了知曉官能化顆粒的降解溫度之外，聚合物粘結(jié)劑還必須首先能夠通過參照聚合物的熔體流動(dòng)指數(shù)(MFI)燒結(jié)。各個(gè)聚烯烴的熔體流動(dòng)指數(shù)(MFI)是眾所周知的，或者容易通過本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知的方法確定。還需要聚合物粘結(jié)劑(例如，聚烯烴混合物)的燒結(jié)溫度，并且多種聚烯烴的燒結(jié)溫度是已知的或者容易通過常規(guī)方法確定。
[0152]所述方法可利用材料的振動(dòng)，以在燒結(jié)之前擠滿模具腔體。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會(huì)知道振動(dòng)可優(yōu)化在沒有力或顆粒不變形的情況下組分材料怎樣填充模具腔體。在這樣的過程中，在預(yù)混的組分材料輸送進(jìn)腔體同時(shí)振動(dòng)模具腔體。通常，模具腔體被振動(dòng)并用預(yù)混的組分材料填充到其容量。腔體中的材料通過將模具腔體加熱至所述三種聚合物粘結(jié)劑材料的顆粒表面軟化的點(diǎn)(在一些實(shí)施例中，至至少約177攝氏度)以及通過彼此靠近而燒結(jié)，從而變得彼此附著并且附著于其它周圍顆粒(例如，離子交換樹脂)。在加熱之后，讓模具冷卻至環(huán)境溫度。一旦材料冷卻，過濾介質(zhì)成品變?yōu)樽灾С械?，并可從模具取出?br> [0153]如前所述，在模制操作中使用振動(dòng)在美國專利N0.7，112，280中進(jìn)一步公開，該專利的全部公開內(nèi)容以引用方式并入本文。
[0154]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，制造過濾介質(zhì)的方法包括脈動(dòng)充填模具腔體。此前在例如美國專利申請(qǐng)N0.11/690，047、公開N0.2007/0222101中描述了脈動(dòng)充填，它們的全部公開內(nèi)容以引用方式并入本文。說到“脈動(dòng)充填”是指將力施加于模具，導(dǎo)致離散的、基本上垂直的位移，導(dǎo)致模具腔體內(nèi)的至少一部分預(yù)混的組分顆粒移動(dòng)，因此使得顆粒在模具中呈現(xiàn)緊湊取向。脈動(dòng)充填包括諸如朝夾持模具的工作臺(tái)錘擊和/或從氣缸沖擊所述工作臺(tái)之類的間接加力，以及通過一系列顫動(dòng)移動(dòng)模具的直接方法。在一些實(shí)施例中，脈動(dòng)充填包括一系列施加到模具上的不連續(xù)位移(即脈沖)。脈動(dòng)充填不同于振動(dòng)之處在于，在位移之間存在非移動(dòng)或很小移動(dòng)的周期。位移動(dòng)作之間的一段時(shí)間可為至少0.5 (在一些實(shí)施例中，至少1、2、3、5或甚至至少10)秒。施加到模具上的位移具有垂直分量。在一些實(shí)施例中，垂直分量(與水平分量相對(duì))占模具移動(dòng)的大部分(在一些實(shí)施例中，絕大部分(>75%),或甚至幾乎全部(>90%))。在一個(gè)實(shí)施例中，脈動(dòng)充填的步驟包括以6至120 (在一些實(shí)施例中，10至90，或甚至15至60)脈沖/分鐘的范圍內(nèi)的速率管理脈沖。在一特定實(shí)施例中，所述速率為約20脈沖/分鐘。
[0155]如前所述，在模具腔體的脈動(dòng)充填之后材料被燒結(jié)。
[0156]在其它實(shí)施例中，尤其是混合物包括導(dǎo)電性組分時(shí)，制造過濾介質(zhì)的方法可包括利用如上所述的振動(dòng)或脈動(dòng)方法來填充模具腔體，然后將高頻電磁場(chǎng)施加到混合物以燒結(jié)所述混合物。通過施加高頻電磁場(chǎng)的這種燒結(jié)工藝在授予Chamyvelumani等人的美國專利申請(qǐng)N0.61/410, 222 (現(xiàn)為PCT公開N0.PCT/US2011/058922)中有所描述，該申請(qǐng)的公開內(nèi)容的全文以引用方式并入本文。
[0157]在其它實(shí)施例中，尤其是混合物包括導(dǎo)電性組分時(shí)，制造所述過濾介質(zhì)的方法可包括:與將高頻電磁場(chǎng)施加到混合物相結(jié)合地連續(xù)或半連續(xù)地?cái)D出混合物通過模頭，從而連續(xù)地?zé)Y(jié)推進(jìn)的混合物。這種在施加高頻電磁場(chǎng)時(shí)基于擠出的燒結(jié)工藝在授予Chamyvelumani等人的美國專利申請(qǐng)N0.61/410, 234 (現(xiàn)為PCT公開N0.PCT/US2011/058920)中有所描述，該申請(qǐng)的公開內(nèi)容的全文以引用方式并入本文。
[0158]所述過濾介質(zhì)呈現(xiàn)由形成阻礙流體中的污染物流動(dòng)通過的曲折路徑的數(shù)百萬個(gè)微小的、互連的、直徑變化的多向細(xì)孔構(gòu)成的復(fù)雜的內(nèi)部基質(zhì)。
[0159]在各種實(shí)施例中，過濾介質(zhì)包括具有不同形態(tài)的聚合物材料的組合，以產(chǎn)生成形的、結(jié)構(gòu)性的過濾基質(zhì)。另外，過濾基質(zhì)包括一種或多種過濾材料或化合物，其可包括(例如)吸附劑，諸如(但不限于)顆粒狀和粉末狀活性碳、金屬離子交換沸石吸附劑如ENGELHARD’S ATS，諸如SELECTO SCIENTIFIC’S ALUSIL的活性氧化鋁、離子交換樹脂、銀、鋅和基于鹵素的抗微生物化合物、酸性氣體吸附劑、砷還原材料、碘化樹脂、織物纖維和其它聚乙烯聚合物。結(jié)構(gòu)化過濾基質(zhì)的形成物容納存在的過濾化合物，其可針對(duì)特定任務(wù)配制，諸如針對(duì)僅一種污染物或者一組污染物，諸如例如重金屬；或者其可被配制成可從多個(gè)污染物組中過濾掉寬范圍(broad spectrum)的污染物。將任何粒度的過濾材料或它們的任意組合并入聚合物基質(zhì)的能力使得在針對(duì)給定任務(wù)配制過濾器時(shí)能夠具有更大的靈活性。
[0160]
[0161]以下實(shí)例進(jìn)一步說明了本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和實(shí)施例，但是這些實(shí)例中所提到的具體材料及其量以及其他條件和細(xì)節(jié)均不應(yīng)被解釋為對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限制。除非特別指出，否則在這些實(shí)例中，所有的百分比、比例和比值都以重量計(jì)。
[0162]縮寫表
[0163]
【權(quán)利要求】
1.一種過濾介質(zhì)，包括: 遍及燒結(jié)的多孔基質(zhì)分布的官能化顆粒，所述燒結(jié)的多孔基質(zhì)源自包括以下各項(xiàng)的組分的組合: (i)第一超高分子量聚乙烯，所述第一超高分子量聚乙烯初始包括具有基本上球形的第一形狀的多個(gè)無孔顆粒； (ii)第二超高分子量聚乙烯，所述第二超高分子量聚乙烯初始包括具有褶皺狀的第二形狀的多個(gè)非球形穿孔顆粒； (iii)第三超高分子量聚乙烯，所述第三超高分子量聚乙烯初始包括具有褶皺狀的第三形狀的多個(gè)非球形穿孔顆粒；并且 其中所述官能化顆粒占所述燒結(jié)的多孔基質(zhì)的約20重量％至約90重量％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾介質(zhì)，其中所述官能化顆粒占所述燒結(jié)的多孔材料的約50重量％或更多，所述官能化顆粒具有約10微米至約1200微米的范圍內(nèi)的干燥時(shí)平均粒度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2中任一項(xiàng)所述的過濾介質(zhì)，其中所述官能化顆粒具有約400微米至約600微米的范圍內(nèi)的干燥時(shí)平均粒度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的過濾介質(zhì)，其中所述官能化顆粒包括陰離子交換樹脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的過濾介質(zhì)，其中所述官能化顆粒包括陽離子交換樹脂。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的過濾介質(zhì)，其中所述官能化顆粒包括一個(gè)或多個(gè)選自下組的組分:活性炭、活性鋁氧化物、基于鋅的抗微生物化合物、基于鹵素的抗微生物化合物、酸性氣體吸附劑、砷還原材料、碘化樹脂、離子交換樹脂、金屬離子交換沸石吸附齊U、活性氧化鋁、沉淀二氧化硅、硅膠、金屬清除劑、銀和上述物質(zhì)中的二者或更多者的組口 O
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的過濾介質(zhì)，其中所述第一超高分子量聚乙烯初始具有約20微米至約100微米的范圍內(nèi)的粒度；其中所述第二超高分子量聚乙烯初始具有約6微米至約70微米的范圍內(nèi)的粒度；以及其中所述第三超高分子量聚乙烯初始具有約60至約250微米的范圍內(nèi)的粒度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的過濾介質(zhì)，其中所述第一超高分子量聚乙烯占所述燒結(jié)的多孔基質(zhì)的至多約20重量％;所述第二超高分子量聚乙烯占所述燒結(jié)的多孔基質(zhì)的至多約20重量％ ;以及所述第三超高分子量聚乙烯占所述燒結(jié)的多孔基質(zhì)的至多約20重量％。
9.一種過濾器，其包括: 根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的過濾介質(zhì)；和 將所述過濾介質(zhì)封閉于其中的殼體，所述殼體包括流入口和流出口，所述流入口用于將進(jìn)入所述殼體的流體引導(dǎo)至所述過濾介質(zhì)，以使得所述流體流動(dòng)進(jìn)入并通過所述過濾介質(zhì)以進(jìn)行處理，所述流出口用于將從所述過濾介質(zhì)排出的流體引導(dǎo)到所述殼體外。
10.一種制造過濾介質(zhì)的方法，所述方法包括: 將過濾組分合并成為混合物,所述混合物包括:(i)官能化顆粒，所述官能化顆粒占所述混合物的至多約80重量％， (?)第一超高分子量聚乙烯，所述第一超高分子量聚乙烯初始包括基本上球形且無孔的第一形狀， (iii)第二超高分子量聚乙烯，所述第二超高分子量聚乙烯初始包括具有褶皺狀且穿孔的第二形狀的多個(gè)非球形顆粒， (iv)第三超高分子量聚乙烯，所述第三超高分子量聚乙烯初始包括具有褶皺狀且穿孔的第三形狀的多個(gè)非球形顆粒， 加熱所述混合物以軟化所述第一、第二或第三超高分子量聚乙烯中的至少一者； 在所述加熱步驟的過程中將所述混合物保持在預(yù)定形狀；和 冷卻所述混合物以提供所述過濾介質(zhì)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述官能化顆粒占所述混合物的約70重量％，所述官能化顆粒具有約10微米至約1200微米的范圍內(nèi)的干燥時(shí)平均粒度。
12.根據(jù)權(quán)利要求10-11中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述官能化顆粒具有約400微米至約600微米的范圍內(nèi)的干燥時(shí)平均粒度。
13.根據(jù)權(quán)利要求10-12中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述官能化顆粒包括陰離子交換樹脂。
14.根據(jù)權(quán)利要求10-13中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述官能化顆粒包括陽離子交換樹脂。
15.根據(jù)權(quán)利要求10-1 4中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述官能化顆粒包括一個(gè)或多個(gè)選自下組的組分:活性炭、活性鋁氧化物、基于鋅的抗微生物化合物、基于鹵素的抗微生物化合物、酸性氣體吸附劑、砷還原材料、碘化樹脂、離子交換樹脂、金屬離子交換沸石吸附齊U、活性氧化鋁、沉淀二氧化硅、硅膠、金屬清除劑、銀和上述物質(zhì)中的二者或更多者的組入口 ο
16.根據(jù)權(quán)利要求10-15中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述第一超高分子量聚乙烯具有在約20微米至約100微米的范圍內(nèi)的加熱前粒度；其中所述第二超高分子量聚乙烯具有約6微米至約70微米的范圍內(nèi)的加熱前粒度；并且其中所述第三超高分子量聚乙烯具有約60至約250微米的范圍內(nèi)的加熱前粒度。
17.根據(jù)權(quán)利要求10-16中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述第一超高分子量聚乙烯占所述燒結(jié)的多孔基質(zhì)的至多約20重量％;所述第二超高分子量聚乙烯占所述燒結(jié)的多孔基質(zhì)的至多約20重量％ ;以及所述第三超高分子量聚乙烯占所述燒結(jié)的多孔基質(zhì)的至多約20重量％。
18.根據(jù)權(quán)利要求10-17中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述第一超高分子量聚乙烯的體積密度大于或等于約0.4g/cm3,并且平均分子量在約8.0X 106g/mol至約1.0X 107g/mol的范圍內(nèi)。
19.根據(jù)權(quán)利要求10-18中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述第一超高分子量聚乙烯的平均分子量為約9.2 X106g/mol ο
20.根據(jù)權(quán)利要求10-19中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述第二超高分子量聚乙烯的體積密度小于或等于0.25g/cm3,并且平均分子量在約4.0X106g/mol至約5.5X106g/mol的范圍內(nèi)。
21.根據(jù)權(quán)利要求10-20中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述第二超高分子量聚乙烯的平均分子量為約4.5 X106g/mol ο
22.根據(jù)權(quán)利要求10-21中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述第三超高分子量聚乙烯的體積密度小于或等于0.33g/cm3。
23.根據(jù)權(quán)利要求10-22中任一項(xiàng)所述的方法，其中將過濾組分合并成為混合物的步驟包括: 將所述官能化顆粒、所述第一超高分子量聚乙烯、所述第二超高分子量聚乙烯和所述第三超高分子量聚乙烯混合以形成所述混合物； 用所述混合物脈動(dòng)充填模具腔體以使所述模具腔體內(nèi)的所述混合物密實(shí)； 將所述模具加熱至足以軟化所述第一、第二或第三聚乙烯中的至少一者的溫度；和 冷卻所述模具以硬化已被軟化的聚乙烯而提供過濾介質(zhì)成品。
24.根據(jù)權(quán)利要求10-23中任一項(xiàng)所述的方法，其中將過濾組分合并成為混合物的步驟包括: 將所述官能化顆粒、所述第一超高分子量聚乙烯、所述第二超高分子量聚乙烯和所述第三超高分子量聚乙烯混合以形成所述混合物； 用所述混合物填充模具腔體同時(shí)振動(dòng)所述模具，以使所述模具腔體內(nèi)的所述混合物密實(shí)； 將所述模具加熱至足以軟化所述第一、第二或第三聚乙烯中的至少一者的溫度；和 冷卻所述模具以硬化已被軟化的聚乙烯而提供過濾介質(zhì)成品。
25.根據(jù)權(quán)利要求10-24中任一項(xiàng)所述的方法，其中將過濾組分合并成為混合物的步驟包括: 將所述官能化顆粒、所述第一超高分子量聚乙烯、所述第二超高分子量聚乙烯和所述第三超高分子量聚乙烯混合以形成所述混合物，所述官能化顆粒包括導(dǎo)電性顆粒； 用所述混合物填充模具腔體； 使所述混合物經(jīng)受高頻電磁場(chǎng)以將所述導(dǎo)電性顆粒電感加熱至足以軟化所述第一、第二或第三聚乙烯中的至少一者的溫度；和 冷卻所述模具以硬化已被軟化的聚乙烯而提供過濾介質(zhì)成品。
26.根據(jù)權(quán)利要求10-24中任一項(xiàng)所述的方法，其中將過濾組分合并成為混合物的步驟包括: 將所述官能化顆粒、所述第一超高分子量聚乙烯、所述第二超高分子量聚乙烯和所述第三超高分子量聚乙烯混合以形成所述混合物，所述官能化顆粒包括導(dǎo)電性顆粒； 推進(jìn)所述混合物通過擠出模頭； 使所推進(jìn)的混合物經(jīng)受高頻電磁場(chǎng)，以在它們前進(jìn)通過所述模頭時(shí)將所述導(dǎo)電性顆粒電感加熱至足以軟化所述第一、第二或第三聚乙烯中的至少一者的溫度；和冷卻所擠出的混合物以硬化已被軟化的聚乙烯而提供過濾介質(zhì)成品。
27.一種處理流體的方法，包括: 引導(dǎo)流體流入并通過過濾介質(zhì)，所述流體在進(jìn)入所述過濾介質(zhì)之前包括污染物，所述過濾介質(zhì)包括遍及燒結(jié)的多孔基質(zhì)分布的官能化顆粒，所述燒結(jié)的多孔基質(zhì)源自包括以下組分的粘結(jié)劑組分的組合:(i)第一超高分子量聚乙烯，所述第一超高分子量聚乙烯初始包括基本上球形且無孔的第一形狀， (ii)第二超高分子量聚乙烯，所述第二超高分子量聚乙烯初始包括具有褶皺狀且穿孔的第二形狀的多個(gè)非球形顆粒， (iii)第三超高分子量聚乙烯，所述第三超高分子量聚乙烯初始包括具有褶皺狀且穿孔的第三形狀的多個(gè)非球形顆粒； 引導(dǎo)所述流體流出所述過濾介質(zhì)，所述流體在經(jīng)過所述過濾介質(zhì)之后具有降低的污染物水平。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中在進(jìn)入所述過濾介質(zhì)之前，所述流體中的所述污染物包括第一水平的痕量金屬，而流出所述過濾介質(zhì)的流體流包括第二水平的痕量金屬，所述第二水平低于所述第一水平。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述流體包括胺溶劑，并且其中在進(jìn)入所述過濾介質(zhì)之前的所述流體 中的污染物包括第一水平的熱穩(wěn)定性鹽，而流出所述過濾介質(zhì)的流體流包括第二水平的熱穩(wěn)定性鹽，所述第二水平低于所述第一水平。
【文檔編號(hào)】B01J39/04GK103429310SQ201280012625
【公開日】2013年12月4日 申請(qǐng)日期:2012年3月2日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月10日
【發(fā)明者】理查德·A·普林斯, 約翰·L·普萊克, 羅伯特·吉格 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司