[发明专利]具有良好耐氯性的高通量水处理分离膜

说明书

技术领域

本发明涉及水处理分离膜，所述分离膜通过使包含酰卤化合物的有机溶液的液滴滴落到形成于多孔支撑体上的胺水溶液层上而制备。

背景技术

由半透膜分离的两种溶液之间，溶剂从具有低溶质浓度的溶液至具有高溶质浓度的另一溶液的运动，被称为渗透。通过溶液的运动施加到具有较高溶质浓度的溶液上的压力被称为渗透压。当施加高于渗透压的一定水平的外压时，溶剂可以从具有高溶质浓度的溶液向具有低溶质浓度的溶液运动。这种现象被称为反渗透。应用反渗透原理，通过使用压力差作为驱动力，多种盐与有机物质可以利用半透膜进行分离。应用反渗透现象，水处理分离膜用于在分子水平上分离物质，从盐水与海水中去除盐类，为家庭、商业和工业应用提供水。

水处理膜所要求的最重要的功能包括，就分离膜而言体现高水平脱盐率，以及在相对低压下保持溶剂的高渗透通量。为实现上述条件，通过在多孔支撑体(用于保持分离膜的机械强度)上形成脱盐用的活性聚酰胺薄膜层，提出了在保持高渗透通量的同时具有良好的脱盐性能的水处理分离膜(美国专利4,277,344)。更具体而言，所述水处理分离膜可以通过如下方法得到制备：通过在非织造织物上形成聚砜层而形成微小多孔的支撑体，用间苯二胺(mPD)水溶液浸渍该微小多孔的支撑体以形成胺水溶液层，然后再用包含均苯三甲酰氯(TMC)的有机溶液浸渍该微小多孔的支撑体，使得mPD与TMC接触以便发生界面聚合，而形成聚酰胺层。根据上述方法，由于极性溶剂、水和非极性有机溶液接触，mPD与TMC的聚合只在两者之间的界面发生。因此，可以形成非常薄的聚酰胺活性层。

然而，由于上述提出的水处理分离膜具有随时间快速降低的耐氯性，因而膜的替换周期较短。为了延迟水处理分离膜的耐氯性的降低，提出了提高活性层比表面积的方法。日本未经审查的专利公布No.Hei10-337454公开了一种通过形成活性层并用酸性溶液浸渍该活性层以在皮层上形成压花或褶皱来提高水处理分离膜的皮层的比表面积的方法。韩国未经审查的专利公布No.1998-0068304公开了一种通过用强酸后处理反渗透复合层而提高表面粗糙度的方法。

然而，如日本未经审查的专利公布No.Hei10-337454所公开，在将包含活性层的分离膜用酸溶液浸渍的情况下，分离膜的表面带负电荷，带正电荷的污染物质可能吸附到分离膜上，从而降低分离膜的透过性。因此，需要用电中性的聚合物涂覆分离膜表面的单独的后处理工艺。

此外，根据韩国未经审查的专利公布No.1998-0068304中公开的方法，用酸处理聚酰胺复合层，以克服与分离膜表面上负电荷的产生有关的缺陷，并提高表面粗糙度。然后，所述表面再用胺水溶液与氯化物涂覆。因此，还需要单独的后处理工艺。

发明内容

技术问题

本发明的一个方面提供水处理分离膜及其制备方法，所述水处理分离膜具有高比表面积和提高的耐氯性持续时间，并保持高脱盐率和高渗透通量，而不需要单独的后处理工艺。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种制备水处理分离膜的方法，包括在多孔支撑体上形成胺水溶液层，以及通过使包含酰卤化合物的有机溶液的液滴滴落在所述胺水溶液层上，形成聚酰胺活性层。

根据本发明的另一个方面，提供了一种水处理分离膜，该水处理分离膜包含在多孔支撑体上形成的聚酰胺活性层，其中，所述聚酰胺活性层通过使包含酰卤化合物的有机溶液的液滴滴落在胺水溶液层上得到形成，并且该聚酰胺活性层的表面粗糙度(Ra)为60nm至100nm。

根据本发明的另一个方面，提供了一种水处理分离膜，所述水处理分离膜包含在多孔支撑体上形成的聚酰胺活性层，其中，当使用0.5％的罗丹明B水溶液将聚酰胺活性层染色时，至少一个通过连接两个或更多个的弧形而形成的弯曲图案在聚酰胺活性层的至少一部分区域呈现出来。

根据本发明的另一个方面，提供了一种水处理分离膜，所述水处理分离膜包含在多孔支撑体上形成的聚酰胺活性层，其中，用酸处理所述聚酰胺活性层后，当使用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)进行测定时，羧酸基团的C＝O双键的峰高，与和酰胺基结合的C＝O双键的峰高之比的最大值与最小值的比率为1.2至4。

有益效果

根据本发明的制备水处理分离膜的方法，可不必进行单独的后处理工艺而制备具有大的活性比表面积的水处理分离膜。

此外，由于本发明的水处理分离膜具有高的表面粗糙度并具有长的耐氯性持续时间，因而可以保持较长时间的高脱盐率与高渗透通量。

附图说明

图1提供了示出有机溶液的液滴开始滴落时其状态的示意图；