具有優異脫鹽率和高滲透通量性質的聚酰胺類反滲透膜的制備方法,以及使用該方法制 ...的制作方法
【專利摘要】本公開提供了一種制備反滲透膜的方法，所述方法包括：在多孔支撐體上形成含有多官能芳族胺化合物的水溶液層；通過使含有酰鹵化合物的有機溶液與水溶液層的上部接觸而形成聚酰胺活性層；以及使含有多官能芳族胺化合物的有機溶液與聚酰胺活性層的上部接觸。本公開還提供了一種通過上述制備方法制備的反滲透膜。
【專利說明】具有優異脫鹽率和高滲透通量性質的聚酰胺類反滲透膜的 制備方法，以及使用該方法制備的反滲透膜
【技術領域】
[0001] 本公開涉及制備聚酰胺類反滲透膜的方法，以及使用該方法制備的反滲透膜，更 具體地，本公開涉及一種通過提高聚酰胺活性層的表面積和粗糙度制備具有提高的脫鹽率 和滲透通量性質的聚酰胺類反滲透膜的方法，以及使用該方法制備的反滲透膜。
【背景技術】
[0002] 一般來講，在兩種通過半透膜彼此隔開的溶液中，溶劑通過膜從具有相對低的溶 質濃度的溶液向具有相對高的溶質濃度的溶液移動的現象被稱為滲透現象。此處，通過移 動的溶劑作用在具有高溶質濃度的溶液上的壓力被稱作滲透壓。同時，當施加壓力水平比 滲透壓水平高的外部壓力時，溶劑向具有相對低的溶質濃度的溶液移動，這被稱作反滲透。 通過利用反滲透原理并施加壓力梯度作為驅動力，多種鹽或有機物質可以通過半透膜進行 分離。利用此反滲透現象的反滲透膜通過在分子水平上分離水中的物質，并從鹽水或海水 中去除鹽，已被用于供應家庭、商業和工業用水。
[0003] 作為反滲透膜的功能，最重要的考慮是在膜的邊界具有相對高的脫鹽率并在即使 相對低水平的壓力下保持高度的溶劑滲透率。為此，提出了通過在多孔支撐體（為保持膜 的機械強度）上形成具有減小的厚度的活性層（為去除鹽）的反滲透膜，其在保持高度滲 透通量的同時具有優異脫鹽性質（美國專利No. 4, 277, 344)。
[0004] 提供了聚酰胺類反滲透膜，作為美國專利No. 4, 277, 344公開的反滲透膜的代表 性實施方案。此類聚酰胺類反滲透膜通過在微孔支撐體上形成聚酰胺活性層的方法制備。 更具體地，聚酰胺類反滲透膜通過如下方法制備：在非織造織物上形成聚砜層以形成微孔 支撐體，將所述微孔支撐體浸漬于間苯二胺（下文稱為'mPD'）的水溶液中，以形成mH)層， 然后再將其浸漬于均苯三甲酰氯（下文稱為'TMC'）的有機溶劑中或用其涂覆，以使mH)層 與TMC接觸以發生界面聚合，從而形成聚酰胺活性層。由于極化只在非極性有機溶液和極 性有機溶液兩者接觸的界面處發生，因而形成了具有相對降低的厚度的聚酰胺活性層。聚 酰胺活性層上未反應的芳族胺與氯（氧化）反應，因此聚酰胺活性層可以穩定下來，不會發 生進一步的氧化反應。
[0005] 然而，就上述提出的反滲透膜而言，由于反滲透膜的耐氯性隨時間下降程度很快， 因此存在膜的更換周期短的問題。因此，為延緩反滲透膜的耐氯性降低的程度，提出了提高 活性層比表面積的方法。日本專利特許公開No.H10-337454公開了在形成活性層之后，將 其上形成有活性層的膜浸漬于酸性溶液中，以使得表層的表面變得不均勻或有褶皺，以提 高反滲透膜表層的比表面積。韓國專利特許公開No. 1998-0068304公開了在制備反滲透膜 之后，使用相對強酸進行后處理，以提高其表面粗糙度。
[0006] 然而，如日本專利特許公開No.H10-337454所公開的，當其上形成有活性層的膜 被浸漬于酸性溶液中時，膜的表面帶負電荷，使得帶正電荷的污染物質附著于膜上，從而使 通過膜的滲透通量的比率劣化。因此，應該進行用電中性的聚合物涂覆膜表面的單獨的后 處理過程。
[0007] 此外，在韓國專利特許公開No. 1998-0068304公開的方法中，為了解決在膜表面 上產生負電荷的問題，對聚酰胺膜進行氧化處理，以提高表面粗糙度，然后，其表面再用胺 的水溶液和鹵化的化合物涂覆。在此情況下，仍需要單獨的后處理。
【發明內容】
[0008] 技術問題
[0009] 本公開的一些實施方案使用膜，通過提高聚酰胺活性層的表面粗糙度和表面積 (通過聚合并形成聚酰胺活性層，然后用含有多官能芳族胺化合物的有機溶液再與其接觸 的工藝），可以提供具有優異脫鹽率和滲透通量性質的聚酰胺類反滲透膜。
[0010] 技術方案
[0011] 根據本公開的實施方案，制備反滲透膜的方法可以包括：在多孔支撐體上形成含 有多官能芳族胺化合物的水溶液層；通過使含有酰鹵化合物的有機溶液與水溶液層的上部 接觸而形成聚酰胺活性層；以及使含有多官能芳族胺化合物的有機溶液與聚酰胺活性層的 上部接觸。
[0012] 此處，多官能芳族胺化合物可以為由以下化學式1表示的化合物。
[0013] [化學式1]
[0014]
【權利要求】
1. 一種制備反滲透膜的方法，所述方法包括： 在多孔支撐體上形成含有多官能芳族胺化合物的水溶液層； 通過使含有酰鹵化合物的有機溶液與所述水溶液層的上部接觸，形成聚酰胺活性層； 以及 使含有多官能芳族胺化合物的有機溶液與所述聚酰胺活性層的上部接觸。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述多官能芳族胺化合物為由以下化學式1表示 的化合物， [化學式1]
其中，&至R6中的至少兩個以上為NXJ2，其余的分別獨立地為H或鹵素，其中，XjPX2 分別獨立地選自氣、Q_8燒氧基、CH5燒基、C2_12條基、C3_8環燒基、C3_8環條基、C4_12燒基環 烷基、c4_12燒基環烯基、C6_1Q芳基和C6_1Q芳基-Ci_8烷基。
3. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述多官能芳族胺化合物選自間苯二胺、對苯二 胺、1，3, 6-二氨基苯、4-氯-1，3-苯二胺、6-氯-1，3-苯二胺、3-氯-1，4-苯二胺以及它們 的混合物。
4. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述酰鹵化合物為選自均苯三甲酰氯、間苯二甲 酰氯和對苯二甲酰氯中的一種或多種。
5. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述使含有多官能芳族胺化合物的有機溶液與 聚酰胺活性層的上部接觸包括，在所述聚酰胺活性層上通過未反應的酰鹵化合物與多官能 芳族胺化合物的額外的界面聚合反應形成聚酰胺。
6. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述含有多官能芳族胺化合物的有機溶液包含 醇溶劑。
7. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述含有多官能芳族胺化合物的有機溶液包含 一種或多種選自異丙醇（IPA)、甲醇、乙醇和正丙醇中的溶劑。
8. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述含有多官能芳族胺化合物的有機溶液包含1 至30重量％的多官能芳族胺化合物。
9. 根據權利要求1所述的方法，其中，在所述含有多官能芳族胺化合物的水溶液層中 使用的多官能芳族胺化合物與在所述含有多官能芳族胺化合物的有機溶液中所用的多官 能芳族胺化合物為同一種化合物。
10. -種反滲透膜，包括： 多孔支撐體；和 形成于所述多孔支撐體上的聚酰胺活性層； 其中，所述聚酰胺活性層包括三維網狀結構區域，所述三維網狀結構區域通過未反應 的酰鹵化合物和多官能芳族胺化合物的額外的聚合反應形成。
11. 根據權利要求10所述的反滲透膜，其中，所述形成于聚酰胺活性層上的三維網狀 結構區域占所述聚酰胺活性層的總面積的50%至90%。
12. 根據權利要求10所述的反滲透膜，其中，所述聚酰胺活性層的厚度為200至 lOOOnm。
13. -種水處理組件，包括至少一個或多個權利要求10至12中任一項所述的反滲透 膜。
14. 一種水處理裝置，包括至少一個或多個權利要求13所述的水處理組件。
【文檔編號】B01D71/56GK104507556SQ201480000953
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年6月18日 優先權日:2013年6月18日
【發明者】金宰弘, 高永勛, 申程圭, 宋根元 申請人:Lg化學株式會社