申請日2015.09.09

　　公開(公告)日2017.08.18

　　IPC分類號B01D67/00; B01D71/64; B01D69/10; C02F1/44

　　摘要

　　本發(fā)明涉及用于制造水處理分離膜的方法和通過所述制造方法制造的水處理分離膜，所述方法包括：在多孔支撐體上形成包含胺化合物的水溶液層;以及使包含酰鹵化合物的有機溶液與所述水溶液層接觸以形成聚酰胺活性層，從而提高滲透通量，其中所述有機溶液包含非極性溶劑和沸點為120℃或更高的兩親性溶劑。

　　權利要求書

　　1.一種用于制造水處理分離膜的方法，所述方法包括：

　　在多孔支撐體上形成包含胺化合物的水溶液層;以及

　　使包含酰鹵化合物的有機溶液與所述水溶液層接觸以形成聚酰胺活性層，

　　其中所述有機溶液包含非極性溶劑和沸點為120℃或更高的兩親性溶劑。

　　2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述非極性溶劑為具有6至13個碳原子的烴溶劑。

　　3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述兩親性溶劑的溶解度為每100g水4.5g至200g。

　　4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述兩親性溶劑在25℃下的蒸氣壓為0.02托至12托。

　　5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述兩親性溶劑包含乙酸酯基團、酯基、醚基或酮基。

　　6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述兩親性溶劑衍生自具有3或更多個碳原子的二醇。

　　7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述兩親性溶劑由以下化學式1表示：

　　[化學式1]

　　在化學式1中，

　　R1為氫、C1～4烷基、或C1～4烷基羰基，R2為C1～4烷基、或C1～4烷基羰基，并且n為1至3的整數(shù)。

　　8.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述兩親性溶劑包括選自以下的一者或更多者：丙二醇單甲醚乙酸酯、二丙二醇單甲醚、丙二醇新丁醚、二丙二醇新丁醚、二丙二醇單甲醚乙酸酯、三丙二醇甲醚、和1，3-丁二醇二乙酸酯。

　　9.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中基于全部有機溶液，所述兩親性溶劑的含量為0.05體積%至10體積%。

　　10.一種通過根據(jù)權利要求1至9中任一項所述的制造方法制造的水處理分離膜。

　　11.根據(jù)權利要求10所述的水處理分離膜，其中當濃度為32,000ppm的氯化鈉(NaCl)溶液在800psi的壓力下通過所述水處理分離膜時，所述水處理分離膜的初始排鹽率為95%或更高，并且初始滲透通量為40加侖/ft2天或更高。

　　12.一種水處理模塊，包括一個或更多個根據(jù)權利要求10所述的水處理分離膜。

　　13.一種水處理裝置，包括一個或更多個根據(jù)權利要求12所述的水處理模塊。

　　說明書

　　用于制造具有優(yōu)異滲透通量特性的基于聚酰胺的水處理分離器的方法和通過其制造的水處理分離器

　　技術領域

　　本申請要求于2014年9月30日在韓國知識產(chǎn)權局提交的韓國專利申請第10-2014-0132125號的優(yōu)先權和權益，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。

　　本發(fā)明涉及用于制造基于聚酰胺的水處理分離膜的方法和通過使用其制造的水處理分離膜，并且更具體地，涉及用于制造這樣的水處理分離膜的方法和通過所述制造方法制造的水處理分離膜：所述水處理分離膜包含經(jīng)胺化合物與酰鹵化合物界面聚合的聚酰胺活性層。

　　背景技術

　　由于近來嚴重的水質(zhì)環(huán)境污染和水短缺，開發(fā)水資源的新來源已經(jīng)成為所面臨的緊急問題。對水質(zhì)環(huán)境污染的研究的目的是高品質(zhì)的住宅用水和工業(yè)用水，以及各種生活污水和工業(yè)廢水的處理，并且對使用具有節(jié)能優(yōu)點的分離膜的水處理工藝的關注增加。此外，預計環(huán)境法規(guī)的加速強化推動激活分離膜技術。雖然傳統(tǒng)的水處理工藝難以滿足嚴格的法規(guī)，但是分離膜技術確保了優(yōu)良的處理效率和穩(wěn)定的處理，并因此，預計在將來會成為水處理領域中的領先技術。

　　液體分離根據(jù)膜的孔分為微濾、超濾、納濾、反滲透、滲錫(stannizing)、活性遷移、電滲析，等。其中，反滲透法是指通過使用半透膜進行除鹽工作的方法，所述半透膜滲透水，但對鹽顯示出不可滲透性，并且當將溶有鹽的高壓水引入所述半透膜的一個表面時，已從其中除去鹽的純水被釋放進處于低壓的另一個表面。

　　近來，規(guī)模為約10億加侖/天的水已通過反滲透法經(jīng)歷除鹽處理，并且自使用反滲透的首例除鹽處理在20世紀30年代公開以來，已進行了對該領域中半透膜材料的大量研究。其中，因反滲透法的商業(yè)成功而主要使用的是基于纖維素的不對稱膜和基于聚酰胺的復合膜。在反滲透膜的初期開發(fā)的基于纖維素的膜近期已傾向于很少使用，原因在于以下多個缺點：可操作pH范圍窄，膜在高溫下變形，因高壓的使用而需要大操作成本，膜易受微生物損壞，等等。

　　同時，基于聚酰胺的復合膜通過如下方法來制造：在非織造織物上形成聚砜層以形成微孔支撐體;將該微孔支撐體浸入間苯二胺(以下稱作mPD)水溶液中以形成mPD層;將所述微孔支撐體再浸入均苯三甲酰氯(以下稱作TMC)有機溶劑中，或者用所述有機溶劑涂覆所述微孔支撐體以使所述mPD層與TMC相接觸，并進行界面聚合以形成聚酰胺層。通過使非極性溶液與極性溶液相接觸，聚合僅在其界面處發(fā)生，并因此，形成厚度非常小的聚酰胺層。與現(xiàn)有基于纖維素的不對稱膜相比，基于聚酰胺的復合膜對pH變化非常穩(wěn)定，可在低壓下操作，并且具有優(yōu)異的排鹽率，并因此，基于聚酰胺的復合膜目前為水處理分離膜的主流。

　　同時，商業(yè)上使用水處理分離膜需要幾個條件，并且所述條件之一為：水處理分離膜需要具有高排鹽率。水處理分離膜商業(yè)所需對微咸水的排鹽率為至少97%或更高。水處理分離膜的其他重要性質(zhì)的實例包括：即使在相對較低的壓力下也使相對大量的水通過膜的能力，即，高通量特性。然而，由于排鹽率和滲透通量特性具有沖突性，因此實際上在制造具有優(yōu)異排鹽率和滲透通量的水處理分離膜中存在許多困難。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　技術問題

　　已努力作出本發(fā)明以通過在聚合聚酰胺活性層的過程中使用酰鹵化合物和有機溶液的混合物來提供用于制造基于聚酰胺的水處理分離膜的方法，所述水處理分離膜具有顯著提高的滲透通量，所述有機溶液包含非極性溶劑和沸點為120℃或更高的兩親性溶劑。

　　技術方案

　　本說明書的一個示例性實施方案提供了用于制造水處理分離膜的方法，所述方法包括：在多孔支撐體上形成包含胺化合物的水溶液層;以及使包含酰鹵化合物的有機溶液與所述水溶液層接觸形成聚酰胺活性層，其中所述有機溶液包含非極性溶劑和沸點為120℃或更高的兩親性溶劑。

　　根據(jù)本說明書的一個示例性實施方案，非極性溶劑可為具有6至13個碳原子的烴溶劑。

　　根據(jù)本說明書的一個示例性實施方案，兩親性溶劑的溶解度可為每100g水4.5g至200g。

　　根據(jù)本說明書的一個示例性實施方案，兩親性溶劑在25℃下的蒸氣壓可為0.02托至12托。

　　根據(jù)本說明書的一個示例性實施方案，優(yōu)選的是兩親性溶劑包含乙酸酯基團、酯基、醚基或酮基。

　　根據(jù)本說明書的一個示例性實施方案，優(yōu)選的是兩親性溶劑衍生自具有3或更多個碳原子的二醇。

　　根據(jù)本說明書的一個示例性實施方案，優(yōu)選的是兩親性溶劑由以下化學式1表示。

　　[化學式1]

　　在化學式1中，

　　R1為氫、C1～4烷基、或C1～4烷基羰基，R2為C1～4烷基、或C1～4烷基羰基，并且n為1至3的整數(shù)。

　　根據(jù)本說明書的一個示例性實施方案，兩親性溶劑可包括選自以下的一者或更多者：丙二醇單甲醚乙酸酯、二丙二醇單甲醚、丙二醇新丁醚、二丙二醇新丁醚、二丙二醇單甲醚乙酸酯、三丙二醇甲醚、和1,3-丁二醇二乙酸酯。

　　根據(jù)本說明書的一個示例性實施方案，基于全部有機溶液，兩親性溶劑可以以0.05體積%至10體積%的量包含在內(nèi)。

　　本說明書的另一個示例性實施方案提供了通過所述制造方法制造的水處理分離膜。

　　根據(jù)本說明書的一個示例性實施方案，當濃度為32,000ppm的氯化鈉(NaCl)溶液在800psi的壓力下通過水處理分離膜時，所述水處理分離膜的初始排鹽率可為95%或更高，并且初始滲透通量可為40加侖/ft2天或更高。

　　本說明書的又一個示例性實施方案提供了水處理模塊，其包括一個或更多個水處理分離膜。

　　本說明書的再一個示例性實施方案提供了水處理裝置，其包括一個或更多個水處理模塊。

　　有益效果

　　根據(jù)本說明書的一個示例性實施方案，在使包含胺化合物的水溶液層與包含酰鹵化合物的有機溶液接觸形成聚酰胺活性層中，可通過在所述有機溶液中包含沸點為120℃或更高的兩親性溶劑來制造具有優(yōu)異滲透通量的水處理分離膜。