[发明专利]复合半透膜及其制造方法以及使用该复合半透膜的元件、流体分离装置和含有硼的水的处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及可用于对液体混合物进行选择性分离的复合半透膜及其制造方法。例如，本发明涉及包含分离功能层的半透膜及其制造方法，以及使用所述复合半透膜的元件、流体分离装置和含有硼的水的处理方法，所述分离功能层包含形成于多孔性基材膜上的聚酰胺，并且所述半透膜可以有利地用于从海水或微咸水中脱除硼。

背景技术

近来已经在尝试通过半透膜来进行海水脱盐，并且，现在这种方法已经在全世界的水厂中投入实际应用。复合半透膜一般包含涂布在多孔性基材膜上的分离功能层。当通过使用交联芳族聚酰胺来形成分离功能层时，其优点是，由于包含苯环，所述层结实而具有刚性，而且所述层可以容易地通过芳族多官能胺与芳族多官能酰基卤的界面缩聚反应来形成，其它已知的优点还有，例如高脱盐率和高渗透流速(JP-A-1-180208和JP-A-2-115027)。

然而，目前本领域中对水质标准的控制越来越严格。特别是在常规处理中难以将海水中的微量硼降低到饮用水所允许的水平，因此已经提出了一些用于解决这一问题的复合半透膜(JP-A-11-19493和JP-A-2001-259388)。然而，当温度为25℃、pH为6.5、硼浓度为5ppm且总溶解固体浓度为3.5重量％的海水在5.5MPa的操作压力下透过时，这些膜预期具有0.5m³/m²/天以下的膜渗透流速和至多约为91％至92％的脱硼率，因此期望开发出具有更高溶质脱除性能的复合半透膜。

作为提高复合半透膜的溶质脱除性能的方法，可以例举将新的反应物加到反应溶液中的方法。由于这一方法与常规方法没有太多区别，因此其可用作简单的改良方法。例如，据报道，在复合半透膜中，通过分子中具有至少两个氨基的多胺组分与作为新的反应物的包含分子中具有至少两个卤代羰基的线性脂族多酰基氯的酸性组分来形成交联聚酰胺(日本专利3,031,763)。尽管据报道，所述方法提供了具有高脱盐率和高渗透流速的复合半透膜及其制造方法，但是根据该方法，仍然无法进一步提高硼的脱除率。

另一方面，还有人尝试进行以下处理，即，将试剂与半透膜接触以提高选择性分离性能并提高其保持性。例如，可以举出这样的方法，其中将半透膜依次与含有相互反应的水溶性化合物的两种以上水溶液接触(JP-A-59-115704)。尽管该方法可以用来提高半透膜脱盐率的长期稳定性，但是脱硼率还没有提高到95％。另外，还可以举出使用阴离子表面活性剂来进行后处理的方法(JP-A-62-110706)。尽管该方法可以用于防止半透膜除菌中渗透流速的降低，但是脱硼率还没有提高到95％。

另外，还可以举出用具有至少一个醛基的化合物的溶液涂布聚酰胺分离功能层的表面的方法(JP-A-2004-243198)。尽管该方法可以用于实现老化稳定性和高渗透流速，但是脱硼率还没有提高到95％。另外，虽然还可以举出使胺反应剂或者氧化剂作用于聚酰胺复合膜的方法(美国专利4,964,998)，但是脱硼率还没有提高到95％。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种复合半透膜及其制造方法，所述复合半透膜具有高的脱盐率，并且即使对于诸如硼酸等在中性区不解离的物质也具有高的脱除性能。

为了实现上述和其它目的，本发明提供了一种包含分离功能层的复合半透膜，所述分离功能层包含形成于多孔性基材膜上的多官能胺与多官能酰基卤的反应产物，其中，通过将水溶性有机物质与所述分离功能层接触，所述复合半透膜具有适宜的渗透流速和95％以上的脱硼率。

具体地说，本发明涉及如下方案：

(1)一种复合半透膜，该复合半透膜包含分离功能层，所述分离功能层包含形成于多孔性基材膜上的多官能胺与多官能酰基卤的反应产物，

其中，将水溶性有机物质与所述分离功能层接触，和

当温度为25℃、pH为6.5、硼浓度为5ppm且总溶解固体(TDS)浓度为3.5重量％的海水在5.5MPa的操作压力下透过时，所述分离功能层具有95％以上的脱硼率。

(2)如(1)所述的复合半透膜，其中，根据正电子湮没寿命谱法的测定，所述分离功能层的平均孔隙半径为0.25nm至0.35nm，空隙率(vacancy content)为0.2nm³％至0.3nm³％。

(3)如(1)或(2)所述的复合半透膜，其中，所述水溶性有机物质是与构成所述分离功能层的氨基接触从而形成共价键的物质。

(4)如(1)或(2)所述的复合半透膜，其中，所述水溶性有机物质是表面活性剂。