具有改善的防污性能的聚酰胺水處理分離膜及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種具有優(yōu)異的防污性能的水處理分離膜及其制備方法。所述水處理分離膜包括多孔支撐體、在所述多孔支撐體上形成的聚酰胺層和在所述聚酰胺層上形成且包含由化學(xué)式(I)表示的化合物的鈍化層。
【專利說(shuō)明】具有改善的防污性能的聚酰胺水處理分離膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種聚酰胺水處理分離膜及其制備方法，更具體而言，涉及一種具有改善的防污性能的聚酰胺水處理分離膜及其制備方法，所述聚酰胺水處理分離膜具有在聚酰胺膜上形成的且包含特定的化合物的涂層。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)兩種不同濃度的溶液被半透膜隔開，并且溶劑從具有較低溶質(zhì)濃度的溶液向具有較高溶質(zhì)濃度的另一溶液流動(dòng)時(shí)發(fā)生滲透。通過(guò)溶液的移動(dòng)施加到具有較高溶質(zhì)濃度的溶液上的壓力稱作滲透壓。當(dāng)向較高濃度側(cè)施加大于滲透壓的外部壓力時(shí)，溶質(zhì)可以從具有較高溶質(zhì)濃度的溶液向具有較低溶質(zhì)濃度的溶液移動(dòng)。這種現(xiàn)象稱作反滲透。通過(guò)利用所述反滲透原理，通過(guò)使用壓力梯度作為驅(qū)動(dòng)力通過(guò)半透膜可以分離多種鹽和有機(jī)物。通過(guò)利用反滲透現(xiàn)象，水處理膜可以用于分離分子水平的物質(zhì)，從鹽水和海水中除去鹽并提供家庭、商業(yè)和工業(yè)用水。
[0003]聚酰胺膜是一種這樣的水處理分離膜的實(shí)例。所述聚酰胺水處理膜是通過(guò)在具有小孔徑的孔的支撐體上形成活性聚酰胺層而制備的。所述具有精細(xì)孔的支撐體可以通過(guò)如下方式形成:在無(wú)紡布上形成聚砜層、用間苯二胺(mPD)溶液浸潰所述具有精細(xì)孔的支撐體形成mPD層，用均苯三甲酰氯(TMC)有機(jī)溶液浸潰所述mPD層，從而使所述mPD層與TMC接觸以允許界面聚合并形成聚酰胺層。
[0004]一些商業(yè)應(yīng)用可能需要分離膜符合某些條件。條件之一為高脫鹽率(saltrejection rate)。水處理膜的商業(yè)要求的脫鹽率可以為相對(duì)于鹽水的97%或更高。其它理想的特性包括高通量，通過(guò)其可以在較低的壓力下輸送較大量的水。一般而言，對(duì)于海水來(lái)說(shuō)，在SOOpsi的壓力下，膜滲透通量?jī)?yōu)選為約10加侖/平方英尺-天(gfd)，而對(duì)于鹽水而言，在220psi的壓力下為15gfd或更高。
[0005]近來(lái)，防止膜結(jié)垢和其它特性(如，脫鹽率和滲透通量)一起已經(jīng)被認(rèn)為是潛在的改善領(lǐng)域。當(dāng)膜結(jié)垢時(shí)，漂浮物或不溶物可能會(huì)附著到所述膜的表面上。當(dāng)發(fā)生結(jié)垢時(shí)，由于微生物在所述分離膜表面上的吸附和生長(zhǎng)，滲透通量可能下降。這可能導(dǎo)致分離膜表面上，諸如形成生物膜的二次污染。由于受污染的分離膜的滲透性能降低，可能需要對(duì)壓力進(jìn)行頻繁校正以保持不變的滲透通量。當(dāng)所述膜的結(jié)垢嚴(yán)重時(shí)，可能需要清潔步驟。
[0006]為了解決上述缺陷，已經(jīng)提出了在聚酰胺層的表面上涂布親水性聚合物(如，聚乙烯醇)，形成包含聚亞烷基氧等涂層的方法。然而，根據(jù)上述方法，所述涂層包含親水性材料，關(guān)于親水性材料的防污效果可能不足。
[0007]此外，也有人提出了在聚酰胺層的表面上形成包含氟的疏水性涂層以提高防污性能的方法。然而，當(dāng)疏水性涂層存在于分離膜的表面上時(shí)，所述分離膜的表面的親水性能可能下降，且滲透通量可能顯著下降。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]技術(shù)問(wèn)題
[0009]本發(fā)明的實(shí)施方式包括一種聚酰胺水處理分離膜，通過(guò)在聚酰胺層上形成包含特定的化合物的涂層，所述聚酰胺水處理分離膜使?jié)B透通量的降低最小化且具有改善的防污性。
[0010]技術(shù)方案
[0011]本發(fā)明的實(shí)施方式包括一種具有改善的防污性能的水處理分離膜，所述膜包括多孔支撐體、在所述支撐體上形成的聚酰胺層和在所述聚酰胺層上形成且包含由下面化學(xué)式(I)表示的化合物的鈍化層:
[0012][化學(xué)式I]
[0013]L1-A-Lg-B-L3.[0014]其中，L1可以為胺、鹵代烷基、鹵代鏈烯基、鹵代炔基、羥基、酮、醛、酰鹵、碳酸酯(carbonate)、酯、醚、亞胺、疊氮、腈、硫氰酸酯、硫酮、硫醛、磷酸酯、環(huán)氧化物、丙烯酰胺或硫醇。
[0015]A可以包括一種或多種Cu亞烷基單元、一種或多種CV6亞烷基氧單元或其組合。
[0016]L2可以為選自 下面化學(xué)式(II)至(V)中的至少一種。
[0017]
【權(quán)利要求】
1.一種水處理分離膜，包括: 多孔支撐體； 在所述支撐體上形成的聚酰胺層；和 在所述聚酰胺層上形成的鈍化層，所述鈍化層包含由下面化學(xué)式(I)表示的化合物， [化學(xué)式I]
L「A_L2_B_L3， 其中，L1為胺、鹵代烷基、鹵代鏈烯基、鹵代炔基、羥基、酮、醛、酰鹵、碳酸酯、酯、醚、亞胺、疊氮、腈、硫氰酸酯、硫酮、硫醛、磷酸酯、環(huán)氧化物、丙烯酰胺或硫醇， A包括一種或多種Cu亞烷基單元、一種或多種Cu亞烷基氧單元或其組合， L2為選自下面化學(xué)式(II)至(V)中的至少一種:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理分離膜，其中，A為選自下面化學(xué)式(VI)至(XII)中的至少一種:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理分離膜，其中，B為選自下面化合物中的至少一種:-(CF2)n(CH2)m-Oi是O 至 10，m 是O 至 10)，-(CF2)3OCF(CF3) CH2-, -CF2CHFCF2Ch2-, -CF2CHF-,-(CF2) 3 [CF (CF3) CF2O] 2CF (CF3) _，- (CF2) 30 [CF (CF3) CF2O] 3CF (CF3) _，-(CF2)6CH=CH-, -CF2OCF2CF2-, -CF2CF2CH2OCH2-, -CF2CHFCF2-,-(CF2)3CH=CH-, -CF2CH2CH=CH-, -CF2CF2CF=CF-, -CF2CH=CH-,
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理分離膜，其中，所述由化學(xué)式(I)表示的化合物選白下面的化合物:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理分離膜，其中，所述由化學(xué)式(I)表示的化合物被接枝到所述聚酰胺層上。
6.一種形成水處理分離膜的方法，所述方法包括如下步驟: 提供在其上形成有聚酰胺層的多孔支撐體；和 在所述聚酰胺層上形成鈍化層，所述鈍化層包含由下面化學(xué)式(I)表示的化合物， [化學(xué)式I]L1-A_L2_B_L3， 其中，L1為胺、鹵代烷基、鹵代鏈烯基、鹵代炔基、羥基、酮、醛、酰鹵、碳酸酯、酯、醚、亞胺、疊氮、腈、硫氰酸酯、硫酮、硫醛、磷酸酯、環(huán)氧化物、丙烯酰胺或硫醇， A包括一種或多種Cu亞烷基單元、一種或多種Cu亞烷基氧單元或其組合， L2為選自下面化學(xué)式(II)至(V)中的至少一種:

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，形成鈍化層包括如下步驟:用包含由化學(xué)式(I)表示的化合物的水溶液浸潰在其上形成有聚酰胺層的支撐體。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，形成水處理分離膜包括如下步驟:使所述支撐體暴露在包含由化學(xué)式(I)表示的化合物的水溶液中，所述水溶液包含0.01至10wt%的由化學(xué)式⑴表不的化合物。
9.一種水處理模塊，其包括至少一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理分離膜。
10.一種水處理設(shè)備，其包括至少一種根據(jù)權(quán)利要求9所述的水處理模塊。
【文檔編號(hào)】B01D63/00GK103917288SQ201380003372
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2013年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月5日
【發(fā)明者】李弼, 金宰弘, 申程圭, 俞貞恩, 鄭勝杓, 李暎周, 高永勳, 權(quán)慧珍 申請(qǐng)人:Lg化學(xué)株式會(huì)社