專利名稱：處理流體的方法和裝置的制作方法
優(yōu)先權(quán)
本申請要求2003年5月28日提交的美國臨時申請?zhí)?0/473,962的權(quán)益，其全部內(nèi)容在此引入作為參考。
背景技術(shù)：
各種工業(yè)都要求在將化學(xué)品用于后續(xù)工藝之前除去其中的污染物，或在排放流出物之前除去化學(xué)品中的有害化合物。這種工藝的實例包括使用凈化器床從纖維光學(xué)加工用的含硅的過程氣體中除去像水蒸汽的污染物；使用干燥器列(dry train)從密閉系統(tǒng)如手套箱的再循環(huán)氣體中除去像水和氧地有害氣體；使用凈化器床從徑跡(track)或光阻材料加工清潔室的再循環(huán)環(huán)境氣體中除去諸如胺的氣體；以及使用濕洗器從生產(chǎn)半導(dǎo)體晶片中使用的過程氣中除去如氨和鹽酸的腐蝕性氣體。
在許多這種純化或流出物洗滌的應(yīng)用中，在床的能力耗盡時，該床或被更換，或在通常要求加熱或使用吹掃氣體的另外的處理中再生。無論是二次純化還是滌氣裝置，都要求保持連續(xù)的加工能力，否則在更換或再生凈化器時操作會停止。
在干洗器中，能同活性化學(xué)試劑反應(yīng)或由活性化學(xué)試劑浸漬的載體，如炭顆粒，氧化鐵、氧化銅、氧化鋁或二氧化硅的擠出顆粒被設(shè)計用于從流體流中除去氣體污染物，如HCL、HF、胺、NMP、Cl2、PH3、SiH4等。所述載體被放置在容器內(nèi)或可以粘合到固體支撐物或膜上。當容器中的或粘合到支撐物上的試劑容量(capacity)被污染物消耗時，監(jiān)控裝置將指示活性材料的終點容量。停止操作，清除用過的材料，加上含除污材料的新容器。
載體的反應(yīng)試劑或在含污染物載體中的反應(yīng)試劑受擴散限制。一旦試劑的外層部分已反應(yīng)，其進一步的反應(yīng)則受污染物從存在有新鮮活性化學(xué)品的粒子外面到里面的擴散限制。這種擴散迫使使用大容積的材料來有效增加氣體停留時間，并防止產(chǎn)生早期穿透(prematurebreakthrough)。常用的滌氣器床具有約55加侖的大容積，這導(dǎo)致實驗室中需要大的基底面(footprint)。大容積滌氣器的濾毒罐還導(dǎo)致材料廢物處理的高成本。
用浸漬有活性化學(xué)品的小目數(shù)粒子除去的污染物可能是顆粒狀污染源。這經(jīng)常需要具有比顆粒更小孔徑的二次過濾器或制造不對稱承載膜以防止粒子流失。這增加了所述膜的成本。防止浸漬粒子流失所用的小孔徑膜導(dǎo)致氣體通過膜的壓力降增大，并要求更昂貴的泵與空氣處理設(shè)備。
開式活性材料床雖然壓力降較低，但是就從氣流中除去污染物而言，其比嵌在膜中的浸漬有活性化學(xué)品的載體粒子效率更低。
停止操作以取出廢物或污染物的還原裝置是麻煩的。此外，終點傳感器可能失靈，而除污床可能產(chǎn)生溝流(channeling)，從而導(dǎo)致早期穿透。
在流出物洗滌中使用的濕洗器是大基底面的裝置，它擁有大容積的水、泵、臘希環(huán)和/或噴霧器，以增加流出物氣體與洗滌液體之間的混合和接觸面積。
位于滌氣器床中的傳感器為穿透提供了最好指示，使之能夠在發(fā)生穿透前更換滌氣器。然而，傳感器基本是與昂貴的床一起報廢的。在干式床中使用的傳感器類型是有限的。如果傳感器位于滌氣器床的后面，則該傳感器可以被回收，但由于傳感器只能在床報廢時進行檢測，因而可能發(fā)生穿透。雖然可以預(yù)期床的穿透和在耗盡前將床取出，但這會導(dǎo)致低效率地使用滌氣器床的能力，更高的床材料和廢料處理成本。未檢測出的床的穿透會引起產(chǎn)品損失或有毒氣體釋放入環(huán)境。
在流體濃縮或從各種生產(chǎn)過程中使用的和環(huán)境夾雜物流體中除去污染物或有害流出物時，使用小基底面裝置是理想的。如果純化裝置能簡單再生并連續(xù)處理，則更理想。如果所述純化裝置能使用多種純化或滌氣介質(zhì)、并減少生成廢物的量則更理想。有必要減少除污床產(chǎn)生的化學(xué)廢物的量，并減小這種除污所需設(shè)備的尺寸。在不增加氣體通過所述床的壓力降的情況下改進污染物從氣體到化學(xué)活性介質(zhì)的傳質(zhì)是理想的。防止除污床或介質(zhì)產(chǎn)生溝流和早期穿透、延長床的壽命并減少更換頻率是令人滿意的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個實施方案涉及用于流體組合物的組分與活性流體混合的裝置。該裝置包括在外殼內(nèi)包含多根中空纖維的中空纖維接觸器。該中空纖維具有被多孔膜分開的腔側(cè)(lumen side)和殼側(cè)(shellside)，所述中空纖維的腔側(cè)與外殼的入口和出口流體連通，所述中空纖維膜的殼側(cè)與外殼另外的流體入口和出口流體連通。可以在中空纖維膜的殼或腔側(cè)上的活性流體被置于所述裝置內(nèi)，并被用于與活性流體的膜反面上的流體組合物的組分混合。活性液體與流體組合物的一種或多種組分混合；在所述混合后，含有添加組分的活性液體可用于在反應(yīng)器中進一步化學(xué)處理，或用于適宜的排放。
本發(fā)明的一個實施方案涉及用于從流體中清除雜質(zhì)的裝置。該裝置包括在外殼內(nèi)包含多根中空纖維的中空纖維接觸器。該中空纖維具有被多孔膜分開的腔側(cè)和殼側(cè)，所述中空纖維的腔側(cè)與外殼的入口和出口流體連通，所述中空纖維膜的殼側(cè)與外殼另外的流體入口和出口流體連通?？梢栽谥锌绽w維膜的殼或腔側(cè)上的活性流體被置于所述裝置內(nèi)，并被用于清除活性流體的膜反面上的流體組合物的組分?；钚粤黧w清除所述流體中的組分，該流體可用于反應(yīng)器中進一步化學(xué)處理或用于適宜的排放。
中空纖維裝置的高表面積和強傳質(zhì)作用使得能提供用于各種流體純化和洗滌應(yīng)用的小基底面裝置。本發(fā)明的實施方案可以用化學(xué)和熱惰性的結(jié)構(gòu)材料如PFA和MFA制成，這使得本裝置可以在多種流體處理和溫度下使用。
在另一個實施方案中，本裝置還可包括與中空纖維接觸器膜的一側(cè)流體連通的活性流體的儲蓄器?；钚粤黧w被計量通過中空纖維接觸器，以保持中空纖維接觸器內(nèi)的化學(xué)組成不變，以除去流體中的雜質(zhì)或有害的流出物。該裝置還可以包括一臺與活性流體儲蓄器連通的再循環(huán)泵，用以再循環(huán)活性流體通過中空纖維接觸器。儲蓄器可按地方要求定期排放出活性流體，并用新鮮的活性流體進行更換，以便在不中斷操作的情況下保持純化和洗滌處理的效率。可以在活性流體儲蓄器中放置在線化學(xué)傳感器，以用于監(jiān)控純化或洗滌流體的組成。還可以監(jiān)控液體和氣體側(cè)的性能以確定氣體的傳遞效率。
本發(fā)明的另一個實施方案是純化流體的裝置，它包括含雜質(zhì)的流體源，及具有與所述含雜質(zhì)流體串聯(lián)(in-line)入口的中空纖維膜接觸器。該裝置包括通過所述接觸器的多孔中空纖維而與含雜質(zhì)流體分開的活性流體。該活性流體與含雜質(zhì)流體的至少一個組分反應(yīng)，使含雜質(zhì)流體中的雜質(zhì)優(yōu)先在所述活性流體中濃縮。中空纖維接觸器包括用于排出(withdraw)一部分所述純化流體的出口。
本發(fā)明的另一個實施方案是使流體組合物與活性流體混合的方法，其包括提供流體組合物并使其與活性流體混合的操作，該活性流體是在中空纖維接觸器中通過多個多孔中空纖維膜從流體組合物中分離出的。通過除去流體組合物的雜質(zhì)，可將流體組合物的組分與活性流體的混合用于純化所述流體組合物?；蛘?，可以濃縮流體組合物的一種或多種組分，或使其同活性流體反應(yīng)，以制備有用的試劑。本方法還可以包括使活性流體再循環(huán)通過中空纖維接觸器的操作，以及通過加入和排出部分流經(jīng)所述中空纖維接觸器的活性流體、和用未曾使用過的活性流體進行替換來保持活性流體組成的操作。
中空纖維膜接觸器使氣體在液體中有很高的傳遞速率，并提供小得多的基底面、迅速啟動接觸處理并具有優(yōu)越的材料相容性。這將為實施者提供更低成本擁有的更有效的接觸器。
本發(fā)明涉及氣體純化的方法和裝置，可用于化學(xué)處理或是流出物流的一部分。特別地，本發(fā)明提供了一種純化方法，其中通過流體組分與包含在多孔中空纖維膜一側(cè)上的活性液體、凝膠或漿液反應(yīng)來純化流體。
本發(fā)明的一個實施方案是含有填充有化學(xué)活性液體的多根中空纖維的中空纖維裝置。所述裝置中的每根中空纖維都填充有化學(xué)活性液體，并起著大表面積和高容量吸收顆粒的作用。中空纖維膜既是載體又是活性材料源。其優(yōu)點是由于氣體不通過膜來進行流動，從而可獲得高清除率和低的壓力降。另一個優(yōu)點是消除了由開式床或膜中的負載粒子生成粒子的潛能。
如圖1中所示意的，填充有活性液體的中空纖維設(shè)備可以在其入口、出口有流體閥，并通過泵與附加的活性液體儲蓄器連通。通過再循環(huán)活性液體經(jīng)過中空纖維并使其進入容器，本發(fā)明的若干優(yōu)點得以實現(xiàn)。首先，用泵混合液體改進了氣體進入活性液體并穿過所述膜的傳質(zhì)。其次，儲蓄器為纖維提供了基本穩(wěn)定的新鮮的活性反應(yīng)液源(與試劑浸漬到固體中的情況不一樣)。在這一方案中利用了試劑的最大能力，不像固體反應(yīng)物顆粒那樣會受擴散的限制。閥可使中空纖維設(shè)備暫時關(guān)閉，由于纖維內(nèi)所含液體的反應(yīng)能力，可以在不中斷處理的情況下用新鮮的活性液體替換該活性液體。這使得本發(fā)明具有不同于固體床的真正不受限制的能力。
儲蓄器可包含用于檢測液體儲蓄器中物種濃度的監(jiān)控儀器。該監(jiān)控器可用于指示活性液體或漿液的適時能力。監(jiān)控器可以是色譜儀、電化學(xué)儀、光學(xué)儀、質(zhì)譜儀、比色計或化學(xué)發(fā)光儀等。在固體材料床中安裝終點傳感器是沒有必要的，因為儲蓄器中的液體混合良好，在儲蓄器內(nèi)任何地方的監(jiān)測都是等同的。這是優(yōu)點，因為它使得可以進行準確的活性液體取樣，并降低通常要布置的傳感器的成本。


在某種程度上，通過參考以下的說明書、所附的權(quán)利要求和附圖，本發(fā)明實施方案的其它方面、特性、益處和優(yōu)點中將顯而易見。
圖1是本發(fā)明用于清除流體中雜質(zhì)的接觸器的示意圖2是本發(fā)明用于清除流體中雜質(zhì)、并包括再循環(huán)泵和活性流體儲蓄器的接觸器的示意圖3是用于混合流體組合物與活性流體的接觸器和活性流體的示意圖。
具體實施例方式
在描述本組合物和方法之前，應(yīng)當理解本發(fā)明不限于已述的特定分子、組合物、方法或規(guī)程，因為這些都是可以改變的。還應(yīng)理解在本說明書中所用術(shù)語只是為了描述特定方案或?qū)嵤┓桨付?，并不打算由此來限制本發(fā)明范圍，本發(fā)明只由所附權(quán)利要求限制。
還必須注意，本說明書及所附權(quán)利要求中使用單數(shù)形式的“a”、“an”和“the”都包括復(fù)數(shù)的對照物，除非上下文另有明確指示。由此，例如“中空纖維”是指本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的一根或多根中空纖維及其對等物等等。除非另有定義，本說明書所用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與本領(lǐng)域技術(shù)人員通常所理解的有相同含意。雖然與本說明書所述的相似或等效的任何方法和材料可以用于本發(fā)明實施方案的實踐或試驗中，但優(yōu)選的方法、設(shè)備和材料是現(xiàn)在所描述的。本說明書所提及的所有出版物都被引入以供參考。這其中的任何情況都不應(yīng)解釋為本發(fā)明有權(quán)依靠在先發(fā)明而先于這種公開內(nèi)容。
本發(fā)明的實施方案涉及從流體中清除雜質(zhì)的裝置。該裝置包括在如圖1中所示的外殼內(nèi)包含多根中空纖維的中空纖維接觸器。該中空纖維50具有被多孔膜分開的腔側(cè)和殼側(cè)，該中空纖維的腔側(cè)與所述外殼的入口20和出口40流體連通，該中空纖維膜的殼側(cè)與所述外殼另外的流體入口30和出口60流體連通?？捎糜诒景l(fā)明實踐中的空纖維接觸器包括但不限于由Liqui Cel、WL Gore、Nitto Denko和Phasor，Mykrolis Corporaion，BilleriCa，MA制造的那些接觸器。中空纖維可由化學(xué)相容的結(jié)構(gòu)材料制成，其包括但不限于聚乙烯、聚甲基戊烯和聚四氟乙烯。優(yōu)選的中空纖維由其中烷基主要或完全是丙基的(四氟乙烯-全氟(烷基乙烯基醚))共聚物實例Teflon PFA、(四氟乙烯-六氟丙烯)共聚物的實例FEP Teflon、或四氟乙烯與全氟甲基乙烯基醚共聚合制得的聚合物形成的Hyflon MFA制成。優(yōu)選的中空纖維接觸器是用WO 00/44479中所描述的方法和材料制成的，該專利內(nèi)容在此引入作為參考。
纖維直徑可在100-1000μm范圍內(nèi)。良好的厚度應(yīng)是最小化的，優(yōu)選厚度為25-250μm。中空纖維床由厚度為1-25cm、長度和寬度為10-100cm的纖維層構(gòu)成。纖維床可以是圓形的，直徑為1-25cm，長度為20-30cm，并含有多個擋板來分散通過纖維床的氣體。在接觸器中的中空纖維可以是直排的，或可以是松散填充的。
在本發(fā)明的實踐中，擋板可用于強化流體在中空纖維膜兩側(cè)(圖1中未顯示)的混合和分散。中空纖維接觸器可以以單通過模式或再循環(huán)模式用于任何一個或兩個活性流體和待純化的流體組合物。優(yōu)選的接觸器在其外殼的殼側(cè)和腔側(cè)安裝有兩個或多個流體孔口或接頭。通常是一個孔口用作流體入口，第二個用作流體出口。接觸器殼側(cè)上的孔口或流體連通被纖維膜與腔側(cè)的入口和出口孔口隔開。優(yōu)選的活性流體和含雜質(zhì)的流體組合物彼此逆向流動，如圖1所示；更優(yōu)選所述流體以彼此交叉流動最大化的方式流動。
本發(fā)明中所用的活性流體可以在中空纖維膜的殼側(cè)或腔側(cè)上。所述活性流體被用于與流體組合物中的組分混合。從流體組合物中除去的組分可以是雜質(zhì)，或可以是某種添加到活性流體中形成流體產(chǎn)物的化學(xué)物質(zhì)?；钚粤黧w可以包括氣體、液體或固體材料的含液體的漿液。選擇活性液體的化學(xué)組成，以便使流體組合物的組分反應(yīng)到或濃縮到活性液體中?；钚砸后w可以包括水、堿的水溶液、酸的水溶液、還原劑水溶液和氧化劑水溶液。也可以使用像FeOOH和CuO懸浮液的活性粒子漿液。
例如，所述活性液體可以包括在水中溶解有鹽酸氣或有機磺酸的水。這種活性液體可用于與將要用于潔凈室空氣源中的氨蒸氣混合并除去氨氣。活性液體可以包括金屬氫氧化物堿如氫氧化鈉、有機胺如丁基胺或單乙醇胺，以除去如下但又不限于此的來自金屬蝕刻加工的氣體流出物HCl、HBr和H2CO3等酸性氣體，或用于除去天然氣中的痕量CO2或H2S。圖1舉例說明了從30處如空氣進料的氣體混合物中、使20處的活性流體NaOH逆向流動至接觸器來除去CO2。CO2與纖維內(nèi)的水和NaOH反應(yīng)生成Na2CO3，從而有效地從氣體混合物中除去CO2。低蒸氣壓液體如硫酸可用作液體干燥劑或用于除去氨氣?；钚詽{液雖然含有大到會堵塞膜的粒子，但其可用于提高活性液體的容量，或方便其再調(diào)理。例如，含磷酸氫鋯的懸浮體漿液可用于除去氣體中的胺；漿液中反應(yīng)了的粒子可用過濾法除去，并用未反應(yīng)的氫磷酸鋯替換它?；钚粤黧w還可以是諸如水的液體。接觸器中的水可以與像HCl和N2的氣體混合物混合以制得在此情況下是酸的水溶液的流體產(chǎn)物。
可以調(diào)節(jié)活性流體或流體組合物的溫度，以提高反應(yīng)性或提升活性液體中流體組合物組分的濃度。對于可溶解在活性液體中的氣體，需要降低液體的溫度以提高氣體雜質(zhì)或流體組分在活性液體中的溶解度。所述活性液體可用于除去流體組合物中的部分雜質(zhì)，以便流體組合物可用于進一步的化學(xué)處理或排放?；蛘撸沽黧w組合物中的組分與活性流體混合以形成可用于進一步化學(xué)處理的產(chǎn)物流體。如圖3中所示，流體源200通過接觸器244與活性流體224接觸。通過該混合新形成的產(chǎn)物流體可由傳感器216監(jiān)控并通過閥220排出。在清除雜質(zhì)時，要求從流體組合物中除去的雜質(zhì)的量取決于具體的應(yīng)用以及雜質(zhì)和活性流體的濃度。兩種流體的流速及接觸器的尺寸可影響雜質(zhì)的清除。例如，本領(lǐng)域技術(shù)人員可應(yīng)用已知的化學(xué)和化學(xué)工程原理來增加接觸器的尺寸、纖維的數(shù)目，或改變活性流體的溫度和濃度以滿足應(yīng)用需要。
含雜質(zhì)組分或含將要與活性流體混合的組分的流體組合物可用多孔纖維膜將其與活性流體分開。流體組合物可以在多孔纖維接觸器的殼或腔側(cè)上，并通過入口接頭進入接觸器。流體組合物可以是蒸氣或氣體，其可以處于相對于活性流體的正壓，或處于比活性流體更低的壓力。流體組合物中的雜質(zhì)或組分可以冷凝、溶解、或與活性液體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而降低流體組合物中雜質(zhì)或組分的數(shù)量。就雜質(zhì)而言，降低了雜質(zhì)含量的流體組合物通過出口接頭從中空纖維接觸器中排出，并用于在反應(yīng)器中的進一步化學(xué)處理或用于適宜的排放。流體組合物的流動可以相對于活性流體逆流，優(yōu)選流動為相對于活性流體交叉流動。流過中空纖維接觸器的流體組合物的流速和壓力可用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方法予以控制。
與中空纖維接觸器142的入口流體接觸的活性流體儲蓄器122可以通過中空纖維接觸器進行計量，以保持中空纖維接觸器內(nèi)活性流體的化學(xué)組成和反應(yīng)性，從而除去流體組合物中的雜質(zhì)或有害排放物?？稍谥锌绽w維接觸器出口收集已消耗的活性流體，并用離線方法(圖2未顯示)進行處理或再生。閥114和138可用于分離流體儲蓄器與接觸器，以供活性流體單通過接觸器的應(yīng)用。儲蓄器122可以具有一個入口，所以該裝置可包括與活性流體儲蓄器122保持連通或使活性流體再循環(huán)通過中空纖維接觸器142的再循環(huán)泵118。該儲蓄器可按地方當局的排污要求通過閥126定期排放出活性流體，或離線再生，并通過閥130用新鮮的活性流體替換排出的流體，以便在不中斷操作的情況下保持純化和洗滌處理的效率。
在線的化學(xué)、溫度或流量傳感器134可以安裝在活性流體儲蓄器中或流動通道中，以監(jiān)控活性流體的組成。進入或流出中空纖維接觸器的流體組合物150也可用適宜的傳感器進行監(jiān)控。源自諸如帶有設(shè)備154的環(huán)境夾雜物100來源的流體組合物可用泵110進料，以將流體組合物(空氣和NH3)送入接觸器142中，其中流體組合物與活性流體反應(yīng)，并返回干凈的空氣。閥146可用于隔離或停止氣體流過接觸器。用于進料或排出活性流體進出中空纖維接觸器或儲蓄器的控制環(huán)路(未顯示)可以基于各種傳感器的輸入值，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所已知的。例如，當裝有堿水溶液的儲蓄器的pH值下降到低于操作者設(shè)定值時，打開儲蓄器以放出儲蓄器中一定體積的用過的活性流體，同時，開啟裝有新鮮活性流體的容器以補充一定體積的儲蓄器中的活性流體?；钚粤黧w的流速以及流體組合物的流速也可以根據(jù)流體組合物中的雜質(zhì)的量進行調(diào)節(jié)，從而使裝置達到最大的傳質(zhì)效率。
對含雜質(zhì)流體組合物的純化包括以下步驟或操作提供含雜質(zhì)的流體組合物源，使其與通過中空纖維接觸器中的多個多孔纖維膜從不純流體組合物中分離出的活性流體接觸。該方法進一步包括使流體組合物中的雜質(zhì)與活性流體混合，并將其濃縮、溶解或冷凝。含部分雜質(zhì)被清除的液體組合物從接觸器排出以供進一步化學(xué)處理或環(huán)境維護。該方法可以進一步包括再循環(huán)活性流體通過中空纖維接觸器的操作，以及通過供給和排放出部分流過中空纖維接觸器的活性流體和用未使用過的活性流體替換它以維持活性流體組成的操作。
對流體組合物中雜質(zhì)的清除或流體組分與活性流體的混合量可采用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的傳感器確定。如帶氣體池的FTIR光譜可用于測量百萬分之一份含量的如水、HCL、CO2以及流出物氣流中其它氣體物種的氣體濃度。液相色譜、質(zhì)譜以及傳統(tǒng)的pH傳感器可用于測量向液體中引入的百萬分之一份含量至十億分之一份含量的氣體如HCl或NH3。必要時，可以在分析前將液體濃縮。
中空纖維膜接觸器具有很高的氣體在液體中的傳遞速率，可提供小的多的基底面、快遞啟動的接觸操作和優(yōu)越的材料相容性。這將為實施者提供更低成本擁有的更有效的接觸器。本發(fā)明的除污裝置實施方案的應(yīng)用包括在蝕刻及化學(xué)蒸發(fā)沉積工具上的真空泵之前或之后的布置。這種裝置可以放置在化學(xué)蒸氣沉積工具的出口，在一個實施方案中可用于選擇性地從廢氣中除去新的金屬試劑如鉑，以便再生和回收。在另一應(yīng)用中，該除污裝置可用作空氣處理裝置的空氣流中，以除去痕量的污染物，如來自清潔室空氣中的胺。通過使活性流體與包括酸形成組分的氣體混合物混合，該接觸器可用于酸化流體以形成酸性流體產(chǎn)物。另外，通過使用含有諸如氨組分的氣體混合物，所述接觸器可用于在活性流體中形成堿。
本發(fā)明涉及氣體純化的方法和裝置，純化的氣體可用于化學(xué)處理或可作為部分的流出物流。特別是，本發(fā)明提供了通過使流體組分與包含在多孔中空纖維膜一側(cè)上的活性流體、凝膠或漿液反應(yīng)來純化流體的純化方法。
實施例1
表1顯示了用水作滌氣液從空氣和氧氣混合物中除去CO2的結(jié)果
表1
結(jié)果顯示，水從空氣中除去CO2在水中形成碳酸，從而導(dǎo)致水的電阻率降低。
實施例2
設(shè)置集流腔(manifold)以用于在真空處理用氣體滌氣器中用活性化學(xué)品來評價中空纖維。用二氧化碳作為試驗氣體，用NaOH水溶液作為清除空氣中CO2的活性化學(xué)品。安裝0-1600ppm CO2檢測范圍的非分散式紅外傳感器來監(jiān)控室內(nèi)氣流中CO2的清除。非分散式傳感器的出口與GAST泵連接，該泵通過接觸器殼側(cè)上的入口、橫跨過含NaOH水溶液的纖維、從接觸器出口流出并穿過非分散式CO2檢測器吸入空氣。流過接觸器的空氣用0-5slpm的質(zhì)量流量控制器進行控制。在NaOH水溶液的液體在臭氧接觸器中空纖維腔體內(nèi)流動和測試～520ppm CO2原料的情況下，CO2的清除效率在5slpm氣體流量下為70％，在100sccm穿過接觸器的總氣體流量下變?yōu)?6％。
構(gòu)建含有用Teflon齒輪泵以280cc/min的流量進行再循環(huán)的pH為12-14的NaOH水溶液、在接觸器中空纖維腔體的外部采用0.5升的PFA容器用于容納NaOH的接觸器。將含約520ppm CO2的空氣試驗料通過纖維的腔體進料。在至多約2slpm的空氣試驗料流速下從空氣中除去CO2基本上是定量的(quanitative)(100％的CO2分析儀的檢測極限)；在5slpm空氣流量下通過含NaOH滌氣溶液的接觸器時可獲得93％的CO2清除率。
雖然通過參考某些優(yōu)選的實施方案而非常詳細地描述了本發(fā)明，但其它方案也是可能的。例如，通過使流體組分與活性流體接觸，相同的裝置可用于產(chǎn)生氣體或蒸汽。因此，所附權(quán)利要求的精神和范圍不應(yīng)局限于本說明書和本說明書中所含的優(yōu)選方案。
權(quán)利要求
1.一種用于混合流體的裝置，其包括
在外殼內(nèi)包含多根中空纖維的中空纖維接觸器；所述中空纖維具有被多孔膜分開的腔側(cè)和殼側(cè)，所述中空纖維的所述腔側(cè)與所述外殼的第一入口和第一出口流體連通，所述中空纖維膜的所述殼側(cè)與所述外殼的第二入口和第二出口流體連通；
與所述中空纖維的所述一側(cè)接觸的活性流體，該活性流體被所述多孔膜與和所述膜的所述第二側(cè)接觸的流體組合物隔開，所述活性流體與所述流體組合物的組分混合；
所述中空纖維接觸器的出口排出一部分與活性流體混合后的流體組合物。
2.權(quán)利要求1的裝置，其還包括用于與所述中空纖維接觸器的膜一側(cè)流體連通的活性流體的儲蓄器。
3.權(quán)利要求1的裝置，其還包括用于再循環(huán)所述活性流體通過所述中空纖維接觸器的泵。
4.一種用于混合流體的裝置，其包括
流體組合物；
具有與所述流體組合物串聯(lián)入口的中空纖維膜接觸器；
在所述中空纖維接觸器中、并被中空纖維膜與所述流體組合物隔開的活性流體，所述活性流體與所述流體組合物的至少一種組分混合形成流體產(chǎn)物；
用于排出一部分所述流體產(chǎn)物的所述中空纖維接觸器的出口。
5.一種純化流體的方法，其包括以下步驟
提供含雜質(zhì)的流體；
使所述含雜質(zhì)的流體與通過中空纖維接觸器中的多個多孔中空纖維膜使其與所述含雜質(zhì)流體隔開的活性流體混合，所述活性流體通過使所述雜質(zhì)與活性流體混合來純化流體；和
排出一部分所述的純化流體。
6.權(quán)利要求5的方法，其還包括再循環(huán)所述活性流體通過所述中空纖維接觸器的步驟。
7.權(quán)利要求5的方法，其還包括通過加入和放出部分流過所述中空纖維接觸器的所述活性流體來保持組成的步驟。
8.一種濃縮在第二流體中的第一流體的方法，其包括以下步驟
提供流體組合物；
使所述流體組合物與通過中空纖維接觸器中的多個中空纖維膜使其與所述流體組合物隔開的活性流體混合，所述的混合操作優(yōu)先將流體組合物的組分濃縮至活性流體中，以形成流體產(chǎn)物；和
從接觸器排出一部分所述的流體產(chǎn)物。
9.權(quán)利要求5的方法，其還包括再循環(huán)所述活性流體通過所述中空纖維接觸器的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于混合流體組合物的組分與活性流體的裝置。該裝置包括具有多個包含在外殼內(nèi)的中空纖維的中空纖維接觸器?？梢栽谥锌绽w維膜的殼或腔側(cè)上的活性流體被置于所述裝置內(nèi)，并用于與活性流體的膜反面上的流體組合物的組分混合?；钚砸后w與流體組合物的一種或多種組分混合，可用于流體組合物的純化，或用于制備化學(xué)試劑。
文檔編號B01D53/22GK1829562SQ20048002187
公開日2006年9月6日 申請日期2004年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月28日
發(fā)明者拜平·帕雷克, 薩克塞斯·李, 徐介華, 約翰·E·皮利恩 申請人:安格斯公司