[发明专利]源自于四官能酰卤单体的薄膜复合膜

说明书

技术领域

本发明涉及薄膜复合膜及其制造和使用方法。

背景技术

薄膜复合(TFC)膜用于各种流体分离。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)单体用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。已经研究了各种多官能酰卤单体和单体组合。例如，Cadotte的US 4259183描述了二和三官能酰卤单体的组合，例如间苯二酰氯或对苯二酰氯与均苯三甲酰氯的组合。四酰卤单体也在文献中描述，参见例如：i)Lei，Li等，Polyamide Thin Film Composite Membranes Prepared from Isomeric Biphenyl Tetraacyl Chloride and m-Phenylenediamine，Journal of Membrane Science，315(2008)，20-27；ii)R.J.Peterson，Composite Reverse Osmosis and Nanofiltration Membranes，Journal of Membrane Science，83(1993)，81-150页(参见例如116-117页)和US 6162358，这二者描述了使用金刚烷-2,6二酮-1,3,5,7-四碳酰氯，和iii)CN102219673，其描述了利用5,5'-亚甲基二间苯二酰氯、均苯三酰氯和哌嗪的组合形成纳米过滤膜。

膜的特征通常在于它们的水和NaCl渗透系数、即“A”和“B”值；参见Mulder，Basic Principles of Membrane Technology，第二版，Kluwer Academic Publishers(1996)。虽然反渗透(RO)膜对于NaCl的B值通常小于0.3GFD，但在特殊应用中需要低得多的值(例如小于0.04GFD)。

发明内容

制造包括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由式(I)表示的四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A选自：氧(-O-)；碳(-C-)；硅(-Si-)；其各自可以是未取代或用例如1-4个碳原子的烷基取代；或羰基(-C(O)-)，X是相同或不同的并选自卤素，和Y选自卤素和羟基。优选的实施方式产生B值小于或等于0.04GFD的膜。

具体实施方式

本发明不具体限于特定构造或形状的复合膜。例如，本发明适用于通常可用于反渗透(RO)的平板状、管状和中空纤维聚酰胺膜。RO膜对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。分子量大于大约100道尔顿的有机分子也被充分截留。相反，纳滤(NF)膜经常表征为基本上通过分子量小于200道尔顿的中性分子以及单价离子的那些膜。这些膜由于电荷相互作用，仍然通常具有对二价离子的高截留。在这两种情况下，膜经常以水和盐渗透性值为特征。

水渗透系数(A值)可定义为通量(渗透物体积流率/单位面积活性膜)除以净驱动压力。所述净驱动压力通过外加压力减去渗透物压力和跨膜渗透压力差来计算。虽然水渗透系数经常被认为是膜的基本特征，但可观察到它随着温度、浓度和外加压力的变化而可预测地变化。对于本发明而言，A值还基于用2000ppm的pH 8的NaCl在225psi下的25℃试验来计算。

溶质渗透系数(B值)决定盐扩散通过膜的速率。(参见，例如Osada&Nakagawa，Membrane Science and Technology，第9章，Reverse Osmosis,Marcel Dekker，Inc.，New York，1992)。所述溶质渗透系数是渗透膜的基本参数之一，但是它的值已知随着溶质组成并特别是随着温度而变化。对于具体设定的运行条件，膜的溶质渗透系数B_膜可以从通量J和本征溶质通过率C_p/C_m根据下式计算：

B_膜＝(J*C_p/C_m)/(1-C_p/C_m)