[发明专利]用于水通量提高的化学添加剂

说明书

提供了用于制备高度可渗透薄膜复合膜的通量提高包合配合物，以及包括在薄膜复合膜的界面聚合之前将通量提高包合配合物添加至有机相或水相的方法。所述薄膜复合膜适用于纳滤以及反渗透和正向渗透。所提供的方法可以包括使多孔支撑膜接触包含多胺的水相以形成经涂覆的支撑膜，以及将包含多官能酰卤和通量提高包合配合物的有机相施加至经涂覆的支撑膜以使多胺和多官能酰卤界面聚合以形成区别层，从而形成薄膜复合膜。

技术领域

本申请要求于2015年7月14日向USPTO提交的美国专利申请第14/799,427号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。

本发明涉及薄膜复合(TFC)膜，包括用于纳滤、反渗透或正向渗透例如以净化水(包括自来水、半咸水和海水)的膜；并且更特别地，涉及用于提高TFC膜中的水通量的添加剂和用于生产TFC膜的方法，所述方法包括添加提高膜的水通量同时对其截留特性具有最小负面影响或者保持或改善其截留特性的化学添加剂。

背景技术

薄膜复合(TFC)膜是具有连接在一起形成单个膜的不同材料的层的膜。这种分层结构允许使用优化膜的性能和耐久性的材料组合。

TFC膜用于纳滤，以及用于处理自来水、半咸水和海水的反渗透膜和正向渗透膜。这样的膜通常通过在多孔支撑膜上非极性(例如，有机)相中的单体与极性(例如，水)相中的单体一起进行界面聚合来制备。在需要通量和显著的截留特性的情况下使用TFC膜，例如在水的净化中。已经将多种材料和化学添加剂添加至TFC膜中以提高通量而不降低截留特性并且获得了有限的成功。由于污染物(例如，来自待净化的半咸水或海水的物质)堆积在TFC膜的表面上，所以这样的膜也会受到污染，导致通量降低。

需要可以在膜形成期间添加的化学添加剂，特别是可以溶解在有机相中的添加剂，其获得具有提高的通量同时对盐截留率具有可忽略的负面影响或者保持或改善盐截留特性的膜；以及用于制备这种改良TFC膜的方法。

发明内容

技术问题

因此，本发明涉及可以在膜形成期间包含的化学添加剂，特别是在制备TFC膜期间可以溶解在有机相中的添加剂，所述添加剂提高膜的通量，同时仅对盐截留率产生轻微的负面影响或者保持或提高盐截留率，并且基本上消除了由于现有技术的限制和缺点而引起的一个或更多个问题。

问题的解决方案

在一个方面中，提供了用于生产具有提高的通量的TFC膜的方法，其中所述方法包括：提供多孔支撑膜，以及在多孔支撑膜上使包含多胺如1,3-二氨基苯的第一溶液与包含通量提高包合配合物和多官能酰卤如均苯三甲酰氯的第二溶液接触，其中当溶液接触时，多胺与多官能酰卤之间的界面聚合在多孔支撑膜上形成区别层，从而形成具有提高的通量、截留和防污特性的高度可渗透反渗透膜。通量提高包合配合物包含具有腔的主体组分；和在所述腔内的客体组分，其中所述客体组分包含含有金属原子或金属离子和二齿配体的金属螯合物。在一些实施方案中，通量提高包合配合物包含冠醚或两个甘醇二甲醚分子作为具有腔的主体组分。

还提供了用于制备高度可渗透RO膜的界面聚合方法，其包括：在多孔支撑膜上使a)包含1,3-二氨基苯的第一溶液与b)包含均苯三甲酰氯和本文所提供的通量提高包合配合物的第二溶液接触，以及回收高度可渗透RO膜。

本发明的优点在于，通过所提供的方法生产的高度可渗透RO膜可以以高通量净化海水同时保持或提高盐截留率，所述方法包括在通量提高包合配合物的存在下的界面聚合。高通量对于水净化过程的能量效率很重要。与标准高压海水脱盐系统相比，高通量可以允许降低操作成本。