本申請(qǐng)要求于2014年9月30日在韓國知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請(qǐng)第10-2014-0132125號(hào)的優(yōu)先權(quán)和權(quán)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(shù)：
由于近來嚴(yán)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(duì)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(duì)使用具有節(jié)能優(yōu)點(diǎn)的分離膜的水處理工藝的關(guān)注增加。此外，預(yù)計(jì)環(huán)境法規(guī)的加速強(qiáng)化推動(dòng)激活分離膜技術(shù)。雖然傳統(tǒng)的水處理工藝難以滿足嚴(yán)格的法規(guī)，但是分離膜技術(shù)確保了優(yōu)良的處理效率和穩(wěn)定的處理，并因此，預(yù)計(jì)在將來會(huì)成為水處理領(lǐng)域中的領(lǐng)先技術(shù)。
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(jìn)行除鹽工作的方法，所述半透膜滲透水，但對(duì)鹽顯示出不可滲透性，并且當(dāng)將溶有鹽的高壓水引入所述半透膜的一個(gè)表面時(shí)，已從其中除去鹽的純水被釋放進(jìn)處于低壓的另一個(gè)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(jì)30年代公開以來，已進(jìn)行了對(duì)該領(lǐng)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(duì)稱膜和基于聚酰胺的復(fù)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(gè)缺點(diǎn)：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(shí)，基于聚酰胺的復(fù)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(jī)溶劑中，或者用所述有機(jī)溶劑涂覆所述微孔支撐體以使所述mpd層與tmc相接觸，并進(jìn)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(duì)稱膜相比，基于聚酰胺的復(fù)合膜對(duì)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(fù)合膜目前為水處理分離膜的主流。
同時(shí)，商業(yè)上使用水處理分離膜需要幾個(gè)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(duì)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(shí)例包括：即使在相對(duì)較低的壓力下也使相對(duì)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(shí)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。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
技術(shù)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(jī)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(jī)溶液包含非極性溶劑和沸點(diǎn)為120℃或更高的兩親性溶劑。
技術(shù)方案
本說明書的一個(gè)示例性實(shí)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(jī)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(jī)溶液包含非極性溶劑和沸點(diǎn)為120℃或更高的兩親性溶劑。
根據(jù)本說明書的一個(gè)示例性實(shí)施方案，非極性溶劑可為具有6至13個(gè)碳原子的烴溶劑。
根據(jù)本說明書的一個(gè)示例性實(shí)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(gè)示例性實(shí)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(gè)示例性實(shí)施方案，優(yōu)選的是兩親性溶劑包含乙酸酯基團(tuán)、酯基、醚基或酮基。
根據(jù)本說明書的一個(gè)示例性實(shí)施方案，優(yōu)選的是兩親性溶劑衍生自具有3或更多個(gè)碳原子的二醇。
根據(jù)本說明書的一個(gè)示例性實(shí)施方案，優(yōu)選的是兩親性溶劑由以下化學(xué)式1表示。
[化學(xué)式1]
在化學(xué)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(gè)示例性實(shí)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(gè)示例性實(shí)施方案，基于全部有機(jī)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(gè)示例性實(shí)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(gè)示例性實(shí)施方案，當(dāng)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(shí)，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(gè)示例性實(shí)施方案提供了水處理模塊，其包括一個(gè)或更多個(gè)水處理分離膜。
本說明書的再一個(gè)示例性實(shí)施方案提供了水處理裝置，其包括一個(gè)或更多個(gè)水處理模塊。
有益效果
根據(jù)本說明書的一個(gè)示例性實(shí)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(jī)溶液接觸形成聚酰胺活性層中，可通過在所述有機(jī)溶液中包含沸點(diǎn)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。
具體實(shí)施方式
下文中，將更詳細(xì)地描述本說明書。
在本說明書中，當(dāng)將一個(gè)元件設(shè)置在另一個(gè)元件“上”時(shí)，這不僅包括使一個(gè)元件與另一個(gè)元件接觸的情況，還包括又一個(gè)元件存在于這兩個(gè)元件之間的情況。
在本說明書中，當(dāng)一個(gè)部件“包括”一個(gè)組成元件時(shí)，除非另外特別說明，否則這不意指不包括另一個(gè)組成元件，而意指還可包括另一個(gè)組成元件。
作為對(duì)開發(fā)具有優(yōu)異排鹽率和滲透通量特性的水處理分離膜反復(fù)研究的結(jié)果，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)：當(dāng)通過在支撐體上形成胺化合物水溶液層，并使包含酰鹵化合物的有機(jī)溶液與所述水溶液層接觸而形成聚酰胺活性層時(shí)，在所述有機(jī)溶液中包含沸點(diǎn)為120℃或更高的兩親性溶劑的情況下，可以獲得具有優(yōu)異排鹽率和特別顯著地提高的滲透通量特性的水處理分離膜，從而完成了本發(fā)明。
更特別地，本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)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(jī)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(jī)溶液包含非極性溶劑和沸點(diǎn)為120℃或更高的兩親性溶劑。
根據(jù)本說明書的一個(gè)示例性實(shí)施方案，在多孔支撐體上包含胺化合物的水溶液層的形成中，作為多孔支撐體，可使用其中由聚合物材料形成的涂層在非織造織物上形成的多孔支撐體，并且作為聚合物材料，可以使用例如，聚砜、聚醚砜、聚碳酸酯、聚環(huán)氧乙烷、聚酰亞胺、聚醚酰亞胺、聚醚醚酮、聚丙烯、聚甲基戊烯、polymethylchloride、聚偏二氟乙烯等，但聚合物材料不必局限于此。其中，聚砜是特別優(yōu)選的。
在這種情況下，根據(jù)本說明書的一個(gè)示例性實(shí)施方案，胺化合物的種類沒有限制，只要胺化合物是用于制造水處理分離膜的胺化合物即可，但作為其一些優(yōu)選實(shí)例，優(yōu)選間苯二胺、對(duì)苯二胺、1,3,6-苯三胺、4-氯-1,3-苯二胺、6-氯-1,3-苯二胺、3-氯-1,4-苯二胺、或其混合物。
根據(jù)本說明書的一個(gè)示例性實(shí)施方案，用于在多孔支撐體上形成包含胺化合物的水溶液層的方法沒有特別限制，并且甚至可以適當(dāng)用于本發(fā)明，只要所述方法是能夠在支撐體上形成水溶液層的方法即可，并且其實(shí)例包括噴涂、涂敷、浸漬、滴落等。
根據(jù)本說明書的一個(gè)示例性實(shí)施方案，如有必要，可使水溶液層另外經(jīng)歷除去過量的包含胺化合物的水溶液。當(dāng)存在于多孔支撐體上的水溶液以過多的量存在時(shí)，在多孔支撐體上形成的水溶液層可能不均勻分布，而當(dāng)水溶液不均勻分布時(shí)，通過后續(xù)界面聚合可能形成不均勻聚酰胺活性層。因此，在水溶液層于支撐體上形成之后，優(yōu)選除去過量水溶液。過量水溶液的去除沒有特別限制，但可通過使用例如海綿、氣刀、氮?dú)鈬姶?、自然干燥、或壓輥等來進(jìn)行。
其次，根據(jù)本說明書的一個(gè)示例性實(shí)施方案，進(jìn)行了使包含酰鹵化合物的有機(jī)溶液與所述水溶液層接觸以形成聚酰胺活性層。在這種情況下，本發(fā)明的特征在于：有機(jī)溶液包含非極性溶劑和沸點(diǎn)為120℃或更高的兩親性溶劑。
根據(jù)本說明書的一個(gè)示例性實(shí)施方案，聚酰胺活性層的形成經(jīng)歷了如下產(chǎn)生聚酰胺的過程：在使胺化合物與涂覆在其表面上的酰鹵化合物反應(yīng)的同時(shí)界面聚合，然后在所產(chǎn)生的聚酰胺被吸附至微孔支撐體上的同時(shí)形成薄膜。
根據(jù)本說明書的一個(gè)示例性實(shí)施方案，當(dāng)本發(fā)明中使用沸點(diǎn)為120℃或更高的兩親性溶劑時(shí)，形成其中兩種溶液可在包含胺化合物的水溶液與有機(jī)溶液之間的界面處共存的層(可混溶相)。胺化合物和酰鹵化合物首先在可混溶相中彼此快速反應(yīng)形成具有大曲率的聚酰胺結(jié)構(gòu)。其后，胺化合物和酰鹵在具有大曲率的結(jié)構(gòu)下面界面處彼此緩慢二次反應(yīng)形成相對(duì)均勻的微突起，并因此，形成平緩且廣泛鋪展的聚酰胺活性層。因此，具有大曲率的聚酰胺在具有小曲率的聚酰胺上形成以增加表面積，并因此，滲透通量增加。
根據(jù)本說明書的一個(gè)示例性實(shí)施方案，在使包含酰鹵化合物的有機(jī)溶液與所述水溶液層接觸的方法中，聚酰胺活性層還可通過諸如浸漬、噴涂或涂覆的方法形成。
根據(jù)本說明書的一個(gè)示例性實(shí)施方案，包含酰鹵化合物的有機(jī)溶液可另外包括以下：在使包含酰鹵化合物的有機(jī)溶液與所述水溶液層接觸形成聚酰胺活性層之前，僅將所述有機(jī)溶液在常溫下靜置。
特別地，根據(jù)本說明書的一個(gè)示例性實(shí)施方案，僅將所述有機(jī)溶液在常溫下靜置可進(jìn)行10分鐘至100分鐘，或者可進(jìn)行20分鐘至70分鐘，并且可更優(yōu)選地進(jìn)行30分鐘至60分鐘。
根據(jù)本說明書的一個(gè)示例性實(shí)施方案，當(dāng)在包含酰鹵化合物的有機(jī)溶液中使用沸點(diǎn)為120℃或更高的兩親性溶劑時(shí)，即使如上所述，在使所述有機(jī)溶液與所述水溶液層接觸之前，僅將所述有機(jī)溶液靜置，也存在性能劣化的效果，例如，隨著所述有機(jī)溶液中兩親性溶劑的量減少，水處理分離膜的滲透通量特性降低相對(duì)輕微。
相比之下，當(dāng)在包含酰鹵化合物的有機(jī)溶液中使用沸點(diǎn)低于120℃的兩親性溶劑時(shí)，可能出現(xiàn)膜的性能劣化，例如，當(dāng)在使所述有機(jī)溶液與所述水溶液層接觸之前，僅將所述有機(jī)溶液靜置時(shí)，由于所述有機(jī)溶液中兩親性溶劑的量通過蒸發(fā)而減少，因此最終制造的水處理分離膜的滲透通量特性降低。
根據(jù)本說明書的一個(gè)示例性實(shí)施方案，酰鹵化合物可為例如選自以下化合物組的一者或更多者的混合物：均苯三甲酰氯、間苯二甲酰氯、和對(duì)苯二甲酰氯作為具有2至3個(gè)羧基酰氯的芳香族化合物，但不限于此。
同時(shí)，根據(jù)本說明書的一個(gè)示例性實(shí)施方案，對(duì)于包含酰鹵化合物的溶液，優(yōu)選的是包含非極性溶劑和沸點(diǎn)為120℃或更高的兩親性溶劑作為有機(jī)溶劑。
根據(jù)本說明書的一個(gè)示例性實(shí)施方案，只要非極性溶劑為通常在相關(guān)領(lǐng)域中制備聚酰胺活性層的方法中使用的溶劑，則非極性溶劑就足以，并且優(yōu)選使用不在界面聚合反應(yīng)中沉淀、不引起與酰鹵化合物的化學(xué)鍵、并且不損害多孔支撐層的溶劑。
根據(jù)本說明書的一個(gè)示例性實(shí)施方案，作為非極性溶劑，可使用具有6至13個(gè)碳原子的烴溶劑，但非極性溶劑不限于此。非極性溶劑的實(shí)例包括選自以下的一者或更多者：己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、十一烷、十二烷、和異鏈烷烴類溶劑(具有6至13個(gè)碳原子的鏈烷烴混合物材料)，并且特別地，可使用isoparc、isoparg、isopare(exxon)、isol-c(skchem)或isol-g(exxon)等，但非極性溶劑不限于此。
其次，根據(jù)本說明書的一個(gè)示例性實(shí)施方案，用于本發(fā)明的兩親性溶劑的沸點(diǎn)為優(yōu)選地120℃或更高，并且更優(yōu)選地150℃或更高。更特別地，考慮到在制造過程中干燥非極性有機(jī)溶劑的條件，還優(yōu)選選擇沸點(diǎn)與非極性有機(jī)溶劑相似的兩親性溶劑。
根據(jù)本說明書的一個(gè)示例性實(shí)施方案，兩親性溶劑的溶解度為每100g水優(yōu)選地4.5g至200g，并且更優(yōu)選地10g至50g、或10g至30g。當(dāng)兩親性溶劑對(duì)水的溶解度滿足所述范圍時(shí)，兩親性溶劑容易向上和向下擴(kuò)散穿過有機(jī)溶液層和水溶液層，并因此，可容易地形成其中兩種溶液可共存的層(可混溶相)，并且考慮到與非極性溶劑的混溶性，對(duì)于對(duì)水的溶解度極高的化學(xué)物類，其與非極性溶劑的混溶性劣化，并且當(dāng)兩親性溶劑對(duì)水的溶解度低時(shí)，兩親性溶劑的組成比受限。
根據(jù)本說明書的一個(gè)示例性實(shí)施方案，兩親性溶劑在25℃下的蒸氣壓為優(yōu)選地0.02托至12托，并且更優(yōu)選地0.7托至3.5托。非極性溶劑在25℃下的蒸氣壓為約1.46托，并因此，當(dāng)酰鹵化合物和兩親性溶劑在非極性溶劑中混合時(shí)，由于在兩親性溶劑和非極性溶劑的蒸氣壓彼此明顯不同的情況下，常溫下兩親性溶劑和非極性溶劑揮發(fā)程度間的差異，有機(jī)溶液的組成可能隨時(shí)間改變。此外，在待添加的兩親性溶劑的蒸氣壓與非極性溶劑的相似的情況下，該過程中的優(yōu)點(diǎn)在于，可以一起處理在干燥過程中產(chǎn)生的油蒸氣。
根據(jù)本說明書的一個(gè)示例性實(shí)施方案，優(yōu)選的是本發(fā)明的兩親性溶劑包含乙酸酯基團(tuán)、酯基、醚基或酮基。所述官能團(tuán)在由碳鏈構(gòu)成的化合物的一部分處形成，并因此發(fā)揮使所述溶劑具有親水性的作用。
根據(jù)本說明書的一個(gè)示例性實(shí)施方案，還優(yōu)選的是本發(fā)明的兩親性化合物為通過二醇與乙酸乙酯類化合物之間反應(yīng)的醚類化合物，所述乙酸乙酯類化合物來自二醇與羧酸之間的反應(yīng)。
根據(jù)本說明書的一個(gè)示例性實(shí)施方案，優(yōu)選的是兩親性溶劑衍生自具有3或更多個(gè)碳原子的二醇。在衍生自具有2或更少碳原子的二醇的兩親性溶劑的情況下，沸點(diǎn)和溶解度可能無法充分滿足。
根據(jù)本說明書的一個(gè)示例性實(shí)施方案，作為二醇，優(yōu)選使用具有3或更多個(gè)碳原子的二醇，并且更特別地，優(yōu)選的是二醇為選自以下的至少一者：1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、新戊二醇、戊二醇、1，6-己二醇、1，8-辛二醇、1，10-癸二醇、4，4′-二羥基苯基丙烷、4，4′-二羥基甲基甲烷、二丙二醇和聚丙二醇，但二醇不限于此。
根據(jù)本說明書的一個(gè)示例性實(shí)施方案，優(yōu)選的是兩親性溶劑由以下化學(xué)式1表示。
[化學(xué)式1]
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)。
更特別地，根據(jù)本說明書的一個(gè)示例性實(shí)施方案，優(yōu)選的是兩親性溶劑為選自以下的至少一者，例如：丙二醇單甲醚乙酸酯、二丙二醇單甲醚、丙二醇正丁醚、二丙二醇正丁醚、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，但兩親性溶劑不限于此。
根據(jù)本說明書的一個(gè)示例性實(shí)施方案，基于包含酰鹵化合物的全部有機(jī)溶液，兩親性溶劑可以以優(yōu)選地0.05體積％至10體積％，更優(yōu)選地0.1體積％至5體積％，甚至更優(yōu)選地0.1體積％至3體積％，并且甚至更優(yōu)選地0.1體積％至1體積％的量包含在內(nèi)。根據(jù)本說明書的一個(gè)示例性實(shí)施方案，當(dāng)兩親性溶劑的含量滿足所述范圍時(shí)，可以保持高性能的排鹽率并顯著提高滲透通量。
根據(jù)本說明書的一個(gè)示例性實(shí)施方案，當(dāng)通過如上所述的方法在多孔支撐體上形成聚酰胺活性層時(shí)，可進(jìn)行選擇性干燥并洗滌聚酰胺活性層的過程。在這種情況下，優(yōu)選的是在烘箱中于45℃至80℃下干燥1分鐘至10分鐘。此外，洗滌沒有特別限制，但例如，洗滌可在堿性水溶液中進(jìn)行。可用的堿性水溶液沒有特別限制，但例如，可使用碳酸鈉水溶液，并且特別地，優(yōu)選的是洗滌在碳酸鈉水溶液中于20℃至30℃下進(jìn)行1小時(shí)至24小時(shí)。
同時(shí)，根據(jù)本說明書的一個(gè)示例性實(shí)施方案，聚酰胺活性層的厚度為優(yōu)選地100nm至200nm，更優(yōu)選地110nm至180nm，并且最優(yōu)選地130nm至150nm。
即，根據(jù)本說明書的一個(gè)示例性實(shí)施方案，聚酰胺活性層具有非常高的粗糙度，并因此，當(dāng)聚酰胺活性層的厚度為100nm或更大時(shí)，存在可完全涂覆多孔支撐體的效果；而當(dāng)聚酰胺活性層的厚度為200nm或更小時(shí)，存在可均勻地形成聚酰胺活性層的效果。
本說明書的另一個(gè)示例性實(shí)施方案提供了通過上述用于制造水處理分離膜的方法制造的水處理分離膜。
在水處理分離膜中，上述含量可同樣適用于對(duì)代表性組成元件的描述。
根據(jù)本說明書的一個(gè)示例性實(shí)施方案，優(yōu)選的是當(dāng)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(shí)，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。
根據(jù)本說明書的一個(gè)示例性實(shí)施方案，包括所述組成元件的水處理分離膜可用作微濾膜、超濾膜、納濾膜或反滲透膜等，并且特別優(yōu)選地，所述水處理分離膜可用作反滲透膜。
本說明書的又一個(gè)示例性實(shí)施方案涉及水處理模塊，其包括至少一個(gè)或更多個(gè)上述水處理分離膜。
根據(jù)本說明書的一個(gè)示例性實(shí)施方案，水處理模塊的具體種類沒有特別限制，并且其實(shí)例包括：板框式模塊、管式模塊、中空纖維式模塊、或螺旋纏繞式模塊等。此外，其另外構(gòu)造、制備方法等沒有特別限制，只要本發(fā)明的水處理模塊包括本發(fā)明的上述水處理分離膜即可，并且可不受限制地采用本領(lǐng)域公知的一般方法。
根據(jù)本說明書的一個(gè)示例性實(shí)施方案，水處理模塊具有優(yōu)異的排鹽率和滲透通量以及優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，并因此可有利地用于水處理設(shè)備，例如家用/工業(yè)用水純化設(shè)備、污水處理設(shè)備、以及海水和淡水處理設(shè)備。
實(shí)施例
下文中，將通過更多具體實(shí)施例更詳細(xì)地描述本發(fā)明。
<實(shí)施例1>
將18重量％的聚砜固體含量放入n,n-二甲基甲酰胺(dmf)溶液中，并且將所得混合物在80℃至85℃下溶解12小時(shí)或更久以獲得均一液相。向厚度為95μm至100μm的聚酯非織造織物上將該溶液流延至45μm至50μm的厚度。然后，將經(jīng)流延的非織造織物放入水中以制備多孔聚砜支撐體。
將通過所述方法制備的多孔聚砜支撐體浸入包含2重量％間苯二胺、1重量％三乙胺、和2.3重量％樟腦磺酸的水溶液中達(dá)2分鐘并取出，然后通過使用25psi輥來除去支撐體上的過量水溶液，并在常溫下干燥支撐體1分鐘。
然后，將0.2體積％的兩親性溶劑丙二醇單甲醚乙酸酯(沸點(diǎn)：145℃，溶解度：18g/100g)添加至非極性溶劑isoparg(exxonmobileinc.生產(chǎn))中，向其中添加0.2體積％的酰鹵化合物均苯三甲酰氯(tmc)以制備有機(jī)溶液，然后將有機(jī)溶液涂敷在經(jīng)涂覆的支撐體表面以引發(fā)界面聚合反應(yīng)。其后，在烘箱中于60℃下干燥支撐體10分鐘。
將通過所述方法獲得的水處理分離膜浸入0.2重量％的碳酸鈉水溶液中達(dá)2小時(shí)或更久，然后用蒸餾水將水處理分離膜再洗滌1分鐘以制造具有聚酰胺活性層的水處理分離膜。
<實(shí)施例2>
以與實(shí)施例1中相同的方式制造水處理分離膜，不同之處在于：添加0.5體積％的兩親性溶劑丙二醇單甲醚乙酸酯(沸點(diǎn)：145℃，溶解度：18g/100g)以制備有機(jī)溶液。
<實(shí)施例3>
以與實(shí)施例1中相同的方式制造水處理分離膜，不同之處在于：添加0.7體積％的兩親性溶劑丙二醇單甲醚乙酸酯(沸點(diǎn)：145℃，溶解度：18g/100g)以制備有機(jī)溶液。
<實(shí)施例4>
以與實(shí)施例1中相同的方式制造水處理分離膜，不同之處在于：添加1.0體積％的兩親性溶劑丙二醇單甲醚乙酸酯(沸點(diǎn)：145℃，溶解度：18g/100g)以制備有機(jī)溶液。
<實(shí)施例5>
以與實(shí)施例1中相同的方式制造水處理分離膜，不同之處在于：添加20.0體積％的兩親性溶劑丙二醇單甲醚乙酸酯(沸點(diǎn)：145℃，溶解度：18g/100g)以制備有機(jī)溶液。
<實(shí)施例6>
以與實(shí)施例1中相同的方式制造水處理分離膜，不同之處在于：添加1體積％的兩親性溶劑丙二醇單甲醚乙酸酯(沸點(diǎn)：145℃，溶解度：18g/100g)以制備有機(jī)溶液，然后將所述有機(jī)溶液在常溫下靜置60分鐘。
<比較例1>
以與實(shí)施例1中相同的方式制造水處理分離膜，不同之處在于：在制備有機(jī)溶液時(shí)不添加兩親性溶劑丙二醇單甲醚乙酸酯。
<比較例2>
以與實(shí)施例1中相同的方式制造水處理分離膜，不同之處在于：將0.5體積％的兩親性溶劑丙二醇單甲醚乙酸酯(沸點(diǎn)：145℃，溶解度：18g/100g)不添加至非極性溶劑isoparg(exxonmobileinc.生產(chǎn))中，而添加至包含2重量％間苯二胺、1重量％三乙胺、和2.3重量％樟腦磺酸的水溶液中。
<比較例3>
以與實(shí)施例1中相同的方式制造水處理分離膜，不同之處在于：添加1體積％的兩親性溶劑丙酮(沸點(diǎn)：56℃)以制備有機(jī)溶液。
<比較例4>
以與實(shí)施例1中相同的方式制造水處理分離膜，不同之處在于：添加0.5體積％的兩親性溶劑四氫呋喃(thf)(沸點(diǎn)：65℃)以制備有機(jī)溶液。
<比較例5>
以與實(shí)施例1中相同的方式制造水處理分離膜，不同之處在于：添加0.75體積％的兩親性溶劑甲基乙基酮(mek)(沸點(diǎn)：79.64℃)以制備有機(jī)溶液。
<比較例6>
以與實(shí)施例1中相同的方式制造水處理分離膜，不同之處在于：添加1體積％的兩親性溶劑丙酮(沸點(diǎn)：56℃)以制備有機(jī)溶液，然后將所述有機(jī)溶液在常溫下靜置60分鐘。
<實(shí)驗(yàn)例1——初始排鹽率和初始滲透通量的測(cè)量>
通過以下方法來評(píng)估實(shí)施例1至6和比較例1至6中制造的水處理分離膜的初始排鹽率和初始滲透通量。
在以4,500ml/分鐘的通量供應(yīng)在25℃下濃度為32,000ppm的氯化鈉水溶液的同時(shí)，測(cè)量初始排鹽率和初始滲透通量。膜評(píng)估中使用的水處理分離膜單元裝置配備有平板型滲透單元、高壓泵、儲(chǔ)罐和冷卻裝置，平板型滲透單元的結(jié)構(gòu)為交叉流型，并且有效滲透面積為28cm2。將經(jīng)洗滌的水處理分離膜安裝在滲透單元上，然后為了評(píng)估設(shè)備的穩(wěn)定化，通過使用三次蒸餾水來充分試運(yùn)行設(shè)備約1小時(shí)。然后，替換為濃度為32,000ppm的氯化鈉水溶液以運(yùn)行設(shè)備約1小時(shí)直至壓力和滲透通量達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，然后通過測(cè)量10分鐘內(nèi)滲透的水量來計(jì)算通量，并且通過使用電導(dǎo)率計(jì)分析滲透前和滲透后的鹽濃度來計(jì)算排鹽率。
測(cè)量實(shí)施例1至5和比較例1至5中制造的水處理分離膜的初始排鹽率和初始滲透通量的結(jié)果示于以下[表1]中。
[表1]
從表1的結(jié)果，當(dāng)將實(shí)施例1至4與比較例1進(jìn)行比較時(shí)，可以確定：在有機(jī)溶液中還包含兩親性溶劑的情況下，滲透通量顯著提高，同時(shí)排鹽率彼此相似。
同時(shí)，當(dāng)考查實(shí)施例5時(shí)，可以確定：基于全部有機(jī)溶液，當(dāng)兩親性溶劑的含量在0.05體積％至10體積％的范圍之外時(shí)，排鹽率顯著降低。
當(dāng)考查比較例2時(shí)，可以確定：兩親性溶劑不包含在有機(jī)溶液中，而包含在含有胺化合物的水溶液中，滲透通量最低限度地提高。
當(dāng)考查比較例3至5時(shí)，可以確定：與有機(jī)溶液中使用沸點(diǎn)為120℃或更高的兩親性溶劑的情況相比，在有機(jī)溶液中使用沸點(diǎn)低于120℃的兩親性溶劑的情況下，排鹽率降低或者滲透通量最低限度地提高。
通過與上述方法相同的方法測(cè)量實(shí)施例4和6與比較例1、3和6中制造的水處理分離膜的初始排鹽率和初始滲透通量，并且結(jié)果示于以下表2中。
[表2]
當(dāng)考查表2的結(jié)果時(shí)，可以確定：在其中使用沸點(diǎn)低于120℃的兩親性溶劑(丙酮，沸點(diǎn)：56℃)作為兩親性溶劑的比較例3和6的情況下，當(dāng)如比較例6中延長靜置有機(jī)溶液的時(shí)間時(shí)，所述溶液中兩親性溶劑的量減少，并因此，最終制造的水處理分離膜的性能改變。
相比之下，可以確定：在其中使用沸點(diǎn)為120℃或更高的兩親性溶劑作為兩親性溶劑的實(shí)施例4和6的情況下，即使如實(shí)施例6中延長靜置有機(jī)溶液的時(shí)間，隨著所述溶液中兩親性溶劑的量減少，水處理分離膜的性能也較少傾向于劣化。
盡管已經(jīng)詳細(xì)地描述了本發(fā)明的示例性實(shí)施方案，但是本發(fā)明的權(quán)利范圍不限于此，并且對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言明顯的是，可以進(jìn)行多種修改和變動(dòng)而不背離權(quán)利要求中描述的本發(fā)明的技術(shù)精神。