除水的装置 本发明涉及一种液体分离装置，更具体地说，涉及一种能用来从其它液体中分离水的装置。
用沸石膜来从其它液体中分离水是已知的，欧洲专利申请0481660公开和讨论了现有沸石型膜，并特别引证了US3244643、3730910、4578372、Applied Catalysts 49(1989)，1-25、DE-A-3827049、CA1235684、JP-A-63287504、JP-A-63291809和EP-A-135069。
膜在液体分离中的常规应用包括通流方法，其中要分离的液体在膜的一侧，利用压差或重力使一种液体通过该膜，并在膜的另一侧留下液体混合物。
另一种方法是使用错流分离，其中液体混合物以连续或半连续物流形式通过膜表面，在膜两侧压差的作用下从物流中除去一种液体。
在这些应用中建立的装置可能包括复杂的泵送和控制系统，液体被注入到装置中。
我们已发明了一种更简单和更方便的液体分离装置，它易于现场使用。
按照本发明，提供了一种分离液体的装置，它包括一个一端封闭另一端敞开的管状元件，其中管的一部分包括沸石膜。
管状元件可以有任何横截面形状，如圆形、卵形、椭圆形、矩形、正方形等，圆形或卵形横截面是优选的。管的长度对横截面积的比率并不重要，这取决于应用，管的形状可以在大的范围内变动，如从细长管到短粗管。
含有沸石膜的管状元件部分优选是在支承基材上的沸石膜，基材有金属丝网或筛、陶瓷或如聚砜或聚醚砜等地聚合材料，这在前面提到的参考文献中已描述过。在本发明中，支承膜可以成型为所需的形状以构成管状元件部分。
优选地，管状元件的沸石膜部分靠近封闭端，必要时，其端部可以由沸石膜形成。
管状元件的另一部分可以包括未覆盖膜的支承件，或可以由金属、陶瓷、塑料等材料制成。材料并不重要，但要求有足够的强度和适当的尺寸稳定性。它可以是多孔的或无孔的，这取决于它是如何使用的。
沸石膜应当基本上没有缺陷以提供有效的分离，我们的待审申请PCT/GB95/02221中描述的沸石膜是优选的，其中的沸石膜用硅酸处理。
制造硅酸的方法描述在GB专利申请2269377中，优选的方法是酸化硅酸钠溶液，然后用如四氢呋喃的有机溶剂进行相分离以分离出硅酸。然后，可以干燥有机相并分离出无水硅酸，例如通过添加正丁醇获得基本无水的硅酸溶液。硅酸的聚合度取决于所使用的实际条件，如在添加有机溶剂前硅酸钠与酸的接触时间，温度等。
用于本发明的硅酸优选具有96-10,000的平均分子量，进一步优选具有96-3220的平均分子量。
除用硅酸处理外，沸石型材料还可以用烷基原硅酸酯和烷氧基原硅酸酯处理，烷基原硅酸酯的例子有四乙基原硅酸酯(TEOS)和四异丙基原硅酸酯(TIPOT)，烷氧基原硅酸酯的例子有四甲氧基原硅酸酯，当其应用于沸石型材料时，形成了聚硅酸。这些烷基原硅酸酯和烷氧基原硅酸酯形成了中孔性氧化硅化合物，它主要由一系列联接在一起的聚硅酸单元组成，每一单元包括一个GB专利申请2269377中描述的聚硅酸分子，且包括许多相互联接的三维物质(species)，每一个三维物质或者含有硅原子桥，每个硅原子之间有氧原子，或硅原子上有羟基。
在一个实施方案中，管状元件是由可以用作沸石膜支承件的基材形成的，沸石膜在支承件的一部分上沉积、生长、结晶或形成，而另一部分未作处理。
本发明装置可以两种方式使用。在第一种方式中，本发明装置放置在容器内，液体混合物放置在管状元件中，这样液体混合物仅与沸石膜或管状元件的无孔部分接触。可以穿过沸石膜的液体，例如，水，穿过膜进入容器，从而将液体分离。为了便于分离，优选在膜的两侧施加一压差。
在另一种操作方式中，液体混合物是盛在容器内，该装置放置在液体中，管状元件的含有沸石膜的那一部分与液体混合物接触。可以穿过沸石膜的液体，例如，水，进入管状元件从而被除去。为了便于分离，优选在膜的两侧施加一压差。
这一装置特别适合于从含水液体混合物中除去水，例如，以将水含量降低到可以接受的低水平，例如，从溶剂、稀释剂和可能被水污染的其它液体、生物和药物以及其它热敏性物质中除去水。在一个实例中，含水液体盛放在如烧杯或标准细长玻瓶(Winchester)等的容器中，本发明装置放置在液体中，并在管状元件上施加真空。然后，液体混合物中的水被吸穿过膜。系统可以连续操作直至在液体混合物中获得了所要求的脱水程度。然后将装置移出、清洁以备再用，如果被生物或药物物质污染了，则可以弃掉。
因此，获得了一种从含水液体混合物中除去水的容易携带装置，该装置适应性强，易于使用，可以用于液体混合物。
本发明的一特征是可以从液体混合物中除去水，而在膜两侧不需高的压差，在过去公开的沸石膜的应用中需要高的压差。
本发明描述在以下的实施例和附图中，实施例用于举例说明膜的制备，附图用于说明应用膜的装置。实施例1膜的生长
所用基材是Pall PSS(商标)CP1606 PO5 316L多孔烧结不锈钢圆筒过滤器，如图1所示，其中7是圆筒过滤器，8是螺纹(参看实施例3)。
圆筒放置在1升的玻璃容器中，容器已用去离子水、丙酮、甲苯，最后用丙酮洗涤，并在90℃的烘箱中干燥3小时。
(a)钴预处理
圆筒放置在1升的玻璃容器中，向容器中加入800ml 0.1M的硝酸钴溶液，并浸渍1小时，然后滗析出硝酸钴溶液，将烧杯放置到90℃的烘箱中干燥，从烧杯中取出圆筒，在250℃下焙烧4小时。从炉中取出圆筒并冷却。这一程序重复两次以上以获得良好的氧化钴涂层。
(b)沸石预处理
在已涂敷了钴的基材外侧，用带手套的手指擦上沸石4A粉末，直到不能将沸石擦入其表面时，轻拍掉多余的沸石。
按以下方法在两个500ml玻璃瓶中分别制备两种溶液A和B：
溶液A
机械摇动73.47g铝酸钠、11.25g氢氧化钠和445.8g去离子水直到溶解。铝酸钠的实际组成为Al2O3 62.48％，Na2O 35.24％，H2O 2.28％。
溶液B
将151.71g组成为Na2O 14.21％、SiO2 35.59％和H2O 50.20％的硅酸钠溶解在445.80g去离子水中。
将溶液A缓慢地加入到溶液B中，同时搅拌和用手摇动保证完全均匀的混合(重要的是不形成块状水凝胶)。得到的水凝胶的摩尔组成为：
2.01Na2O：Al2O3：2.0SiO2：120.0H2O
将800ml水凝胶缓慢地注入生长容器中，在该容器中垂直地放置已经氧化钴处理并擦了沸石的圆筒。将生长容器和盛有剩余水凝胶溶液的烧杯一起放置到加压蒸煮器中。加压蒸煮器放置在预热到100℃的烘箱中5小时。然后，从烘箱中取出并冷却30分钟。移出生长容器，并倾出溶液。
从生长容器中小心取出圆筒。将圆筒放置到玻璃容器中，并用800ml等量的去离子水洗涤三次，同时每次都使溶液回荡以保证完全除去残余物，膜在70℃的空气中干燥2小时。
然后，用擦镜头纸擦拭圆筒的干燥涂层表面，除去可能在表面形成的疏松沉积物。再用去离子水洗涤，并在70℃的烘箱中干燥2小时。这一生长和洗涤过程重复两次以上。
X射线分析表明这是沸石4A。实施例2 为膜的后处理制备TEOS
将120ml TEOS放到干净、干燥的烧杯中，并加入540ml去离子水和540ml乙醇，制备后处理溶液。混合物在300rpm下搅拌5分钟。实施例3 膜的测试
将圆筒放到1升的玻璃容器中，玻璃容器放在带有加热器和搅拌器的热板上，通过螺纹将圆筒的末端与真空管线连接。玻璃容器中注入异丙醇/水(IPA/H2O)混合物(90/10wt％)。在约70℃对膜进行测试。
膜的远离液体一侧，即圆筒的内侧的压力降至4毫巴(0.4kN)，在8小时内收集渗透液，并称重，取少量等量样进行分析，在整个过程中监视进料中水的浓度。实施例4 膜的后处理过程
当未处理膜在实施例3的设备中用IPA/水进行测试后，倒空玻璃容器，用2×100ml等量乙醇漂洗，然后再向玻璃容器中加入100ml乙醇，将圆筒置于真空下30分钟。
从玻璃容器中倒出乙醇，并向玻璃容器中注入实施例2中制备的TEOS后处理溶液。圆筒在70℃下处理24小时，同时圆筒的内侧置于真空下。这一期间后，除去混合物，停止加热，除去真空，然后，使压缩空气通过膜1个小时。实施例5
按实施例1方法制备的膜在实施例3的全蒸发条件下以及实施例4的后处理中处理，其结果列于表1。表1
异丙醇/水混合物，70℃。
处理时间 进料水 渗透水 渗透水通量
(小时) wt％ wt％ (J)Kg/m2/天
0.5 7.99 82.18 27.25
1.0 7.60 80.40 23.26
1.5 7.35 78.14 22.39
2.0 6.45 75.38 21.14
2.5 5.84 72.52 19.79
3.0 5.23 69.45 18.36
3.5 4.88 66.14 18.46
4.0 4.41 60.00 16.14
4.5 3.75 57.61 15.05
5.0 3.46 57.32 13.25
5.5 3.16 48.26 13.18
6.0 2.69 45.93 12.30
6.5 2.19 42.16 8.76
7.0 1.90 38.42 8.27
7.5 1.59 33.15 8.44
8.0 1.47 29.51 7.89
8.5 1.18 26.44 6.98
9.0 1.16 25.77 6.44
9.5 1.00 22.02 5.56
100 0.86 21.31 4.87
10.5 0.75 20.34 4.35
110 0.66 18.16 3.91
11.5 0.60 16.06 3.26
12.0 0.52 13.98 2.68
12.5 0.44 10.59 1.89
本发明中所使用装置的实例如图2所示，其中容器1中盛有含水液体混合物2。由金属丝网制成的管3具有一个下部4，其上沉积了沸石膜。
在使用时，管放置在容器中的含水液体里，在5处施加真空。通过膜4将水吸入管中，如6所示，可以从此处除去水。因此液体2保留下来，其含水比例下降了。
在另一应用中，含水液体放置在管3中，在管外侧降低压力。水通过膜，将液体留在管中，其水含量下降了。