[发明专利]高结垢阻力的有选择性的膜

说明书

技术领域

本发明涉及有选择性的膜，具体地说是一种高结垢阻力的有选择性的膜(selective membranes having a high fouling resistance)。

背景技术

众所周知，溶解物可以通过使用各种有选择性的膜从其溶剂中分离出来，这些有选择性的膜包括-孔尺寸按升序排列的膜-反渗透膜，超滤膜，微滤膜。反渗透膜的用途之一是事先放入微咸水或海水中脱盐用以提供大量的适于工业、农业或家用的粗纯盐的水。使用反渗透膜对微咸水或海水脱盐处理包括通过迫使盐水通过反渗透膜将盐和其它溶解的离子或分子从盐水中逐一滤出，凭借这个过程纯净水通过反渗透膜，盐和其它溶解的离子或分子则不通过反渗透膜。渗透压阻碍反渗透过程，进水浓度越高需要克服渗透压越大。

为了大规模地在微咸水或海水中脱盐的商业用途，反渗透膜必须拥有某些特性。其特性之一是具有高的除盐率。事实上，为使脱除盐的水适合许多商业用途，反渗透膜应有至少约97％的除盐能力。另一重要特性，反渗透膜是拥有高通量特性的膜，也就是相对大量的水在相对低压下透过膜的能力，典型的膜通量为：对于海水在800psi压力下大于10加仑/平方英尺-天(gfd)，对于微咸水在220psi压力下大于15gfd。对于某些应用，小于所期望的脱盐率用来换取高通量是可以接受的，反之亦然。

一种普通类型的反渗透膜由微孔支持层和在微孔支持层上形成薄的聚酰胺膜构成的复合膜，典型的聚酰胺膜由多官能胺(polyfunctional amine)和多官能酰卤化物(polyfunctional acylhalide)界面聚合形成。

上述复合聚酰胺反渗透膜(composite polyamide reverse osmosismembrane)的例子已于1981年7月7日由专利号为4,277,344的美国专利公开，发明人为Cadotte。该专利描述了一种芳香族聚酰胺膜，是一种由具有至少2个伯胺取代基(primary amines substituents)的芳香族多元胺(anaromatic polyamine)与具有至少3个卤化酰基取代基(acyl halidesubstituents)芳香族酰卤(an aromatic acyl halide)的界面反应产物。在优选实例中，多孔聚砜支撑层(a porous polysulfone support)在水中包覆有间苯二胺(m-phenylenediamine)，从包覆的支撑层中除去过量的间苯二胺溶液后，支撑层覆盖有溶解在氟里昂″FREON″TF溶剂(三氯三氟乙烷trichlorotrifluoroethane)中的均苯三甲酰氯(trimesoyl chloride)。界面反应的接触时间是10秒，实际上，反应在1秒内完成。然后风干产物聚砜/聚酰胺复合物。

尽管上述Cadotte膜表现出了好的通量和盐的排除性，为了进一步改善复合聚酰胺反渗透膜的通量和排盐性能人们仍在寻求多种方法。另外，还有其他进一步改善上述膜耐化学降解方法等也在进行中。这些方法中大多是在界面缩聚反应使用的溶液中采用各种添加剂。

例如：专利号为4,872,984的美国专利，发明人为Tomaschke，于1989年10月10日公开一种芳香族聚酰胺膜(an aromatic polyamide membranes)，其形成：(a)用水溶液包覆微孔支撑层，所用的水溶液组成为(i)为单体的、芳香族的、多元胺反应物，该反应物具有至少2个胺基官能团；且(ii)单官能团的、单体的(即：可聚合的)胺盐，以便在微孔支撑层之上形成液层；(b)上述液层与有机溶剂溶液接触，有机溶剂为单体的、芳香族的、活性胺反应物，该活性胺反应物或胺-活性反应物包括多个酰卤官能团或其混合物，其中活性胺反应物每个反应分子平均有至少约2.2个卤化酰基；(c)干燥步骤(b)中的产物，一般加热烘箱至大约60EC～110EC，约1～10分钟，形成水可透过的膜。