申請(qǐng)日2013.11.29
公開(公告)日2014.09.03
IPC分類號(hào)B01D69/12; B01D61/02; B01D67/00; B01D71/56; B01D71/82
摘要
本發(fā)明涉及一種制備具有高耐氯性和高滲透性的水處理膜的方法以及使用該方法制備的水處理膜，所述方法包括：使用包含具有環(huán)氧基端基的氟化合物和胺化合物的胺水溶液，在多孔支撐體上形成胺水溶液層;和通過使包含酰鹵的有機(jī)溶液與所述胺水溶液層接觸形成包含氟化合物的聚酰胺層。
權(quán)利要求書
1.一種水處理膜的制備方法，包括：
使用包含具有環(huán)氧基端基的氟化合物和胺化合物的胺水溶液，在多孔支 撐體上形成胺水溶液層;和
通過使包含酰鹵的有機(jī)溶液與所述胺水溶液層接觸，形成包含氟化合物 的聚酰胺層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述具有環(huán)氧基端基的氟化合 物是由下列化學(xué)式1表示的化合物：
[化學(xué)式1]
其中，R是含有氟原子的C1-20烷基或者氟，
m是0或者1，和
n是0至10的整數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述R是包含1至27個(gè)氟原子 的C1-20烷基。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，n是0至5的整數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，由化學(xué)式1表示的化合物中總共 具有4至20個(gè)碳原子。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述具有環(huán)氧基端基的氟化合物 是選自以下中的至少一種：2-[(2,2,3,3-四氟丙氧基)甲基]環(huán)氧乙烷、 2-{[(2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊基)氧基]甲基}環(huán)氧乙烷、2-[(1,1,2,2-四氟乙氧基)甲 基]環(huán)氧乙烷和氟化單縮水甘油醚。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述胺水溶液包含摩爾比為1:1000 至1:10的具有環(huán)氧基端基的氟化合物和胺化合物。
8.一種水處理膜，包括多孔支撐體和在該多孔支撐體上形成的聚酰胺層，
其中，所述聚酰胺層包含含氟的胺化合物與酰鹵化合物的界面聚合物， 所述含氟的胺化合物通過具有環(huán)氧基端基的氟化合物與胺化合物之間的反應(yīng) 產(chǎn)生。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的水處理膜，其中，所述具有環(huán)氧基端基的氟化 合物是由下面化學(xué)式1表示的化合物：
[化學(xué)式1]
其中，R是含有氟原子的C1-20烷基或者氟，
m是0或者1，
n是0至10的整數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的水處理膜，其中，R是含有1至27個(gè)氟原子 的C1-20烷基。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的水處理膜，其中，n是0至5的整數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的水處理膜，其中，由化學(xué)式1表示的化合物 中總共具有4至20個(gè)碳原子。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的水處理膜，其中，所述具有環(huán)氧基端基的氟 化合物是選自以下中的至少一種：2-[(2,2,3,3-四氟丙氧基)甲基]環(huán)氧乙烷、 2-{[(2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊基)氧基]甲基}環(huán)氧乙烷、2-[(1,1,2,2-四氟乙氧基)甲 基]環(huán)氧乙烷和氟化單縮水甘油醚。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的水處理膜，其中，所述含氟的胺化合物是由 下列化學(xué)式2表示的化合物：
[化學(xué)式2]
其中，R是含有氟原子的C1-20烷基或者氟，
m是0或者1，
n是0至10的整數(shù)。
15.一種水處理模塊，包括至少一種如權(quán)利要求8至14中任一項(xiàng)所述的 水處理膜。
16.一種水處理裝置，包括至少一種如權(quán)利要求15所述的水處理模塊。
說明書
具有高耐氯性和高滲透性的水處理膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
本公開涉及一種具有高耐氯性和高滲透性的水處理膜及其制備方法，更 具體地說，涉及通過在聚酰胺層中包含氟化合物而具有優(yōu)異耐氯性和滲透性 的水處理膜及其制備方法。
背景技術(shù)
滲透現(xiàn)象是指溶劑通過隔離兩種溶液的半滲透分離膜由低溶質(zhì)濃度溶液 向高溶質(zhì)濃度的另一種溶液移動(dòng)的現(xiàn)象。在這種情況下，通過溶劑的移動(dòng)作 用于高溶質(zhì)濃度溶液上的壓力稱作滲透壓。然而，當(dāng)施加比滲透壓水平更高 的外部壓力時(shí)，溶劑會(huì)向低溶質(zhì)濃度溶液移動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為反滲透。根據(jù) 反滲透原理，可以使用壓力梯度作為驅(qū)動(dòng)力通過半滲透膜分離各種鹽或有機(jī) 物質(zhì)。使用反滲透現(xiàn)象的水處理膜已經(jīng)用于分離分子水平的物質(zhì)，從鹽水或 海水中除去鹽，并為家庭、商業(yè)和工業(yè)用途供水。
舉例來說，典型的水處理膜可以是聚酰胺類水處理膜。聚酰胺類水處理 膜通過在多微孔層支撐體上形成聚酰胺活性層的方法制備。更具體地說，聚 酰胺類水處理膜的制備過程如下：通過在無紡布上形成聚砜層來形成多微孔 支撐體，在間苯二胺(mPD)水溶液中浸漬該多微孔支撐體以形成mPD層，以 及在均苯三甲酰氯(TMC)有機(jī)溶劑中浸漬該mPD層以使mPD層與TMC接觸 以發(fā)生界面聚合從而形成聚酰胺層。
同時(shí)，此類水處理膜需要滿足一些條件以便用于商業(yè)用途，而其中的一 個(gè)條件是高脫鹽率。商業(yè)上要求水處理膜在微咸水中的脫鹽率可以是至少 97%以上。水處理膜的另一個(gè)重要性能是在相對(duì)較低壓力下允許相對(duì)較大量的 水滲透穿過薄膜的能力，即高滲透通量。通常，在海水中，在800psi的壓力 下，膜的滲透通量可以為10加侖/ft2-天(gfd);而在鹽水中，在220psi壓力 下，膜的滲透通量可以為15gfd以上。然而，由于脫鹽率和滲透通量性能之 間存在對(duì)立關(guān)系，因此在實(shí)踐中，制備同時(shí)具備優(yōu)異脫鹽率和高滲透通量的 水處理膜是不可行的。
此外，在聚酰胺類水處理膜的情況下，當(dāng)將該膜暴露于氯基時(shí)，脫鹽率 會(huì)隨聚酰胺結(jié)合體的溶解而急劇劣化。由此，需要一種聚酰胺類水處理膜， 以防止產(chǎn)品的性能退化并具有能改進(jìn)其壽命周期的高耐氯性。為此，已經(jīng)提 出了在聚酰胺層上形成包含具有優(yōu)異耐氯性的氟化合物的涂層的方法。然而， 在此類方法中，由于需要進(jìn)行單獨(dú)的用于形成涂層的工序，因此會(huì)增加工序 數(shù)，同時(shí)，由于涂層的形成，可能會(huì)降低聚酰胺層的滲透通量。
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題
本公開的一個(gè)方面提供一種聚酰胺類水處理膜及其制備方法，該膜具有 優(yōu)異的脫鹽率和滲透通量性能以及具有優(yōu)異的耐氯性。
技術(shù)方案
根據(jù)本公開的一個(gè)方面，提供一種具有高耐氯性和高滲透性的水處理膜 的制備方法，所述方法包括：使用包含具有環(huán)氧基端基的氟化合物和胺化合 物的胺水溶液，在多孔支撐體上形成胺水溶液層;和通過使包含酰鹵的有機(jī) 溶液與所述胺水溶液層接觸形成包含氟化合物的聚酰胺層。
根據(jù)本公開的另一個(gè)方面，提供一種具有高耐氯性和高滲透性的水處理 膜，所述水處理膜包括多孔支撐體和在該多孔支撐體上形成的聚酰胺層，其 中所述聚酰胺層包含含氟的胺化合物和酰鹵化合物的界面聚合物，所述含氟 的胺化合物由具有環(huán)氧基端基的氟化合物和胺化合物之間的反應(yīng)產(chǎn)生。
在這種情況下，所述具有環(huán)氧基端基的氟化合物是由下列化學(xué)式1表示 的化合物：
[化學(xué)式1]
其中，R是含有氟原子的C1-20烷基或者氟，
m是0或者1，
n是0至10的整數(shù)。
有益效果
根據(jù)本公開的一個(gè)示例實(shí)施方案的水處理膜可以在聚酰胺層中包含具有 優(yōu)異耐氯性的氟化合物，由此具有優(yōu)異的耐氯性。
進(jìn)一步地，在根據(jù)本公開的一個(gè)示例實(shí)施方案的水處理膜中，因?yàn)轷０?層是使用包含氟的胺化合物水溶液形成的，由于氟的疏水性，使得酰鹵和胺 化合物之間的界面聚合可以快速發(fā)生，相比現(xiàn)有技術(shù)的情況，可以形成具有 相對(duì)大的突出部的聚酰胺層，因而滲透通量性能非常優(yōu)異。
