[发明专利]分离膜、其制造方法及包括其的水处理装置

说明书

技术领域

本文中的实例实施方式涉及分离膜、其制造方法和包括所述分离膜的水处理装置。

背景技术

随着对于具有更低能量消耗和更高效率的膜的技术的开发的日益增加的需求，已经存在对于正渗透(FO)方面的增长的兴趣。正渗透如反渗透一样需要能够通过引起渗透压而过滤溶质的分离膜。但是，与反渗透不同，正渗透使用浓度差而不是压力差以分离材料。因此，正渗透方法可在非常低的压力下或甚至没有压力下操作。根据最近的研究，在海水淡化中通过反渗透产生的每吨水的能量消耗为约3-5kWh，而使用正渗透的每吨的能量消耗可降低到约1kWh。

膜的内部浓差极化是影响正渗透系统的性能的重要因素。浓差极化指的是其中在从溶液中分离水的过程期间分离膜表面周围和内部的材料的浓度不同于周围环境的现象。因此，分离膜的操作性能远低于理论计算值。在分离膜表面周围发生的浓差极化称为外部浓差极化，这可通过控制分离膜的操作条件相对简单地解决。但是，发生在分离膜内部的浓差极化无法解决，且存在开发能够降低或最小化内部浓差极化的分离膜的需求。

如果将通常用于反渗透方法的分离膜用于正渗透方法，可发生显著的浓差极化。在正渗透方法中，分离膜的化学性质以及分离膜的结构也是影响性能的重要因素。在反渗透方法中，因为穿过分离膜的水的运动通过压力发生，所以支撑体的化学性质不是关于膜渗透流量的关键参数。但是，在正渗透方法中，因为水渗透由于渗透压差自发地发生，所述支撑体的化学性质即亲水性大大地影响渗透流量。最近，研究已经报道了，随着支撑体材料更加亲水且具有更薄的厚度和更高的孔隙率，渗透流量得到改善。

发明内容

实例实施方式涉及具有改善的盐排除率(rejection rate)以及更高的强度、更高的孔隙率和更高的亲水性的分离膜。

实例实施方式另外涉及所述分离膜的制造方法。

实例实施方式还涉及使用所述分离膜的水处理装置。

分离膜可包括支撑层和聚合物基质层，所述支撑层包括包含由下面的化学式1表示的结构单元的聚合物。

[化学式1]

在上面的化学式1中，

R₁-R₆各自独立地为氢、取代的或未取代的C1-C30烷基、取代的或未取代的C3-C30环烷基、取代的或未取代的C2-C30杂环烷基、取代的或未取代的C6-C30芳基、取代的或未取代的C2-C30杂芳基、取代的或未取代的C7-C30烷芳基、取代的或未取代的C7-C30芳烷基或-COR₇，

R₇是取代的或未取代的C1-C30烷基、取代的或未取代的C3-C30环烷基、取代的或未取代的C2-C30杂环烷基、取代的或未取代的C6-C30芳基、取代的或未取代的C2-C30杂芳基、取代的或未取代的C7-C30烷芳基、或取代的或未取代的C7-C30芳烷基，

条件是R₁-R₃中的至少一个和R₄-R₆中的至少一个各自独立地相同或不同且为-COR₇，和

R₁-R₃中的至少一个和R₄-R₆中的至少一个各自独立地相同或不同，且为取代的或未取代的C1-C30亚烷基、取代的或未取代的C3-C30亚环烷基、取代的或未取代的C2-C30亚杂环烷基、取代的或未取代的C6-C30亚芳基、取代的或未取代的C2-C30亚杂芳基、取代的或未取代的C7-C30亚烷芳基、或取代的或未取代的C7-C30亚芳烷基，

L₁-L₆各自独立地为取代的或未取代的C1-C30亚烷基、取代的或未取代的C3-C30亚环烷基、取代的或未取代的C2-C30亚杂环烷基、取代的或未取代的C6-C30亚芳基、取代的或未取代的C2-C30亚杂芳基、取代的或未取代的C7-C30亚烷芳基、或取代的或未取代的C7-C30亚芳烷基，

n和m各自独立地为0-150的整数，条件是n和m的和为至少1，和

o、p、q和r各自独立地为0-100的整数。