[发明专利]复合聚酰胺膜

说明书

用于制造包含多孔载体和薄膜聚酰胺层的复合聚酰胺膜的方法，其中所述方法包括向多孔载体表面施加多官能胺单体和多官能酰卤单体并界面聚合所述单体以形成薄膜聚酰胺层的步骤，其中向所述多孔载体施加多官能酰卤单体的步骤包括将所述多官能酰卤单体与非极性溶剂以至少0.18重量％的浓度合并以形成涂层溶液的步骤，所述涂层溶液然后施加于所述多孔载体的表面，并且其中所述界面聚合在磷酸三烃基酯化合物存在下进行，所述磷酸三烃基酯化合物以与所述多官能酰卤单体为至少0.5:1的摩尔比提供。描述了许多其他的实施方式，包括由所述方法制成的膜和这种膜的应用。

发明领域

本发明涉及复合膜及其制造和使用方法。

发明背景

复合聚酰胺膜用于各种流体分离。一种类别包括具有“薄膜”聚酰胺层的多孔载体。这些膜统称为“薄膜复合”(TFC)膜。所述薄膜层可以通过将多官能胺(例如间苯二胺)和多官能酰卤(例如均苯三甲酰氯)单体从不混溶溶液顺序涂布在载体上后二者之间界面缩聚反应而形成，参见例如Cadotte的US 4277344。为了改善膜性能，可以向涂层溶液之一或二者中添加各种成分。例如，Mickols的US 6878278描述了向所述酰卤涂层溶液添加磷酸三烃基酯化合物。

虽然改变胺和酰卤单体的相对量可影响膜性能，但增加与所述胺单体反应所需的多官能酰卤单体的量通常不会引起聚合期间消耗的酰卤单体的明显的相应增加。本发明人发现了这种现象的例外，其中聚合期间消耗的酰卤单体的量可增加，产生具有独特性质的膜。

发明内容

本发明包括薄膜复合膜及其制造和使用方法。在一种实施方式中，所述方法包括向多孔载体表面施加多官能胺单体和多官能酰卤单体并界面聚合所述单体以形成薄膜聚酰胺层的步骤。施加多官能酰卤的步骤包括将所述多官能酰卤单体与非极性溶剂以至少0.18重量％的浓度合并以形成涂层溶液，所述涂层溶液然后施加于所述多孔载体的表面的步骤。所述界面聚合在磷酸三烃基酯化合物存在下进行，所述磷酸三烃基酯化合物提供为与所述多官能酰卤单体的摩尔比率为至少0.5:1。根据本发明的优选实施方式，薄膜复合聚酰胺膜可以制备成具有较高的通量、更大的厚度(例如在一些实施方式中大于100nm)、或更大的厚度和较高的通量二者的膜。

附图说明

图1A的图对应于根据实施例1制备的膜，以均苯三甲酰氯反应物浓度随通量(gfd)的变化绘制。

图1B是对应于根据实施例1制备的样品膜的图，以均苯三甲酰氯反应物浓度随界面聚合期间TMC消耗量(mg/m2)的变化绘制。

图2A是对应于根据实施例2制备的样品膜的图，以磷酸三丁酯浓度随通量(gfd)变化绘制。

图2B是对应于根据实施例2制备的样品膜的图，以磷酸三丁酯浓度随界面聚合期间均苯三甲酰氯消耗量(mg/m2)的变化绘制。

发明具体描述

本发明包括复合膜及其制造和使用方法。本发明不具体限于特定类型、构造或形状的复合膜或应用。例如，本发明适用于可用于各种应用包括正渗透(FO)、反渗透(RO)和纳滤(NF)的平板状、管状和中空纤维聚酰胺膜。RO复合膜对于几乎所有的溶解盐相对不可渗透，并通常截留超过大约95％的单价离子盐，例如氯化钠。RO复合膜还通常截留超过大约95％的无机分子以及分子量大于约100道尔顿的有机分子。NF复合膜比RO复合膜更可渗透，并通常截留小于约95％的单价离子盐，同时根据二价离子的种类，截留超过约50％(并经常超过90％)的二价离子盐。NF复合膜还通常截留纳米范围的粒子以及分子量大于约200至500道尔顿的有机分子。