[发明专利]用于纳滤的非对称膜

说明书

技术领域

本发明涉及用于纳滤的非对称膜，尤其是涉及溶解在有机溶剂中的溶质的纳滤，且尤其是溶解在强碱性有机溶剂环境和强酸性有机溶剂环境中的溶质的纳滤的非对称膜。

背景技术

膜方法在分离科学领域中是众所周知，并可以应用到在液相和气相中一系列不同分子量物质的分离(例如参见“Membrane Technology and Applications”2^ndEdition，R.W.Baker，John Wiley和Sons Ltd，ISBN0-470-85445-6)。

纳滤是使用孔隙一般在0.5～5nm范围内且具有截留分子量在200～2000道尔顿区域中的膜的膜方法。膜的截留分子量通常被定义为：当分子用膜进行纳滤时分子的分子量表现出90％的截留率。纳滤已被广泛用于水性流体的过滤，但是由于缺少合适的溶剂稳定的膜，它并没有被广泛地应用于有机溶剂中的溶质分离。尽管这样，但事实是有机溶剂纳滤(OSN)在制造业中具有包括溶剂交换、催化剂的回收和再循环、纯化和浓缩的许多潜在应用。美国专利5174899、5215667、5288818、5298669和5395979公开了在有机介质中从有机金属性化合物和/或羰基金属的溶液中分离有机金属性化合物和/或羰基金属。英国专利GB2373743描述了OSN在溶剂交换中的应用；英国专利GB2369311描述了OSN在相转化剂的再循环中的应用；以及欧洲专利EP1590361描述了OSN在寡核苷酸的合成过程中分离合成纤维的应用。然而，迄今为止没有描述OSN在强碱性有机溶剂环境和强酸性有机溶剂环境中应用的报道。

聚酰亚胺已被广泛地用于形成在分离方法中，尤其是气体分离，且也用于液体分离中使用的膜。US5264166和US6180008描述了致密皮层非对称聚酰亚胺膜的生产方法。使用相转化技术产生由直径小于5nm的孔径表征的非对称膜的超薄顶层，这些膜被制备为在载体基底上的平板膜。在形成之后，用溶解在溶剂中的非挥发性调节剂处理所述膜。所述调节剂保持从有机溶剂中纳滤低分子量溶质的性能并允许在干燥状态下处理、存放和加工所述膜。在美国专利5360530、5494566和5651877中描述这些膜在润滑油的滤液中回收溶剂的应用。GB2437519报道了通过聚酰亚胺溶液的相转化，随后对得到的聚酰亚胺膜进行交联，然后用溶解在溶剂中的非挥发性调节剂进行处理而形成的膜。然而，通过相转化形成的致密皮层聚酰亚胺膜并不是在所有的溶剂中稳定，即使是根据GB2437519进行了交联。尤其是，它们在强碱性有机环境或强酸性有机环境中不稳定。

已经广泛报道了聚苯并咪唑膜在气体分离和水性流体处理中的应用。US3699038、US3720607、US3841492、US4448687和US4693824报道了由铸膜液(dope solution)通过相转化形成的致密皮层聚苯并咪唑膜。US3737402报道了由铸膜液通过相转化，随后在至少135℃的温度下退火以改进膜的反渗透性能而形成的聚苯并咪唑膜。US4693825报道了由含有作为添加剂的苯甲醇的铸膜液生产聚苯并咪唑膜。

已报道，聚苯并咪唑(PBI)膜的交联改进它们的耐化学性。US6986844、US4734466、US4666996和US4020142都公开了交联PBI的方法。然而，已知这些方法导致膜的脆度急剧增加，使得这些膜难以制造和使用。

发明内容

本发明提供了尤其适合在有机溶剂中使用的非对称聚苯并咪唑纳滤膜。

在第一方面中，本发明提供了用于包含溶剂和溶解的溶质进料流溶液的纳滤并在环境温度下表现出优先截留溶质的膜，所述膜包含浸渍有调节剂的致密皮层非对称聚苯并咪唑膜。

在具体的实施方式中，聚苯并咪唑被交联以改进所述膜的耐化学性。

在进一步的方面，本发明提供了如本文所定义的聚苯并咪唑膜在进料流的纳滤中的应用，其中，所述进料流包含强酸性溶剂或强碱性溶剂，和/或所述进料流包含一种或多种存在于所述溶剂中的强酸性或强碱性的化合物。

在另一方面，本发明提供了一种通过纳滤从进料流中分离溶解的溶质的方法，所述进料流包含强酸性溶剂或强碱性溶剂，和/或所述进料流包含了一种或多种存在于所述溶剂中的强酸性或强碱性的化合物；其中，所述方法包括使进料通过本文所定义的聚苯并咪唑膜。

在另一方面，本发明提供了一种形成用于溶剂纳滤的致密皮层非对称聚苯并咪唑膜的方法，所述方法包括以下步骤：

(a)制备聚苯并咪唑的铸膜液，所述聚苯并咪唑的铸膜液包括：