申请日2015.09.09
公开(公告)日2017.08.18
IPC分类号B01D67/00; B01D71/64; B01D69/10; C02F1/44
摘要
本发明涉及用于制造水处理分离膜的方法和通过所述制造方法制造的水处理分离膜，所述方法包括：在多孔支撑体上形成包含胺化合物的水溶液层;以及使包含酰卤化合物的有机溶液与所述水溶液层接触以形成聚酰胺活性层，从而提高渗透通量，其中所述有机溶液包含非极性溶剂和沸点为120℃或更高的两亲性溶剂。
权利要求书
1.一种用于制造水处理分离膜的方法，所述方法包括：
在多孔支撑体上形成包含胺化合物的水溶液层;以及
使包含酰卤化合物的有机溶液与所述水溶液层接触以形成聚酰胺活性层，
其中所述有机溶液包含非极性溶剂和沸点为120℃或更高的两亲性溶剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述非极性溶剂为具有6至13个碳原子的烃溶剂。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述两亲性溶剂的溶解度为每100g水4.5g至200g。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述两亲性溶剂在25℃下的蒸气压为0.02托至12托。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述两亲性溶剂包含乙酸酯基团、酯基、醚基或酮基。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述两亲性溶剂衍生自具有3或更多个碳原子的二醇。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述两亲性溶剂由以下化学式1表示：
[化学式1]
在化学式1中，
R1为氢、C1～4烷基、或C1～4烷基羰基，R2为C1～4烷基、或C1～4烷基羰基，并且n为1至3的整数。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述两亲性溶剂包括选自以下的一者或更多者：丙二醇单甲醚乙酸酯、二丙二醇单甲醚、丙二醇新丁醚、二丙二醇新丁醚、二丙二醇单甲醚乙酸酯、三丙二醇甲醚、和1，3-丁二醇二乙酸酯。
9.根据权利要求1所述的方法，其中基于全部有机溶液，所述两亲性溶剂的含量为0.05体积%至10体积%。
10.一种通过根据权利要求1至9中任一项所述的制造方法制造的水处理分离膜。
11.根据权利要求10所述的水处理分离膜，其中当浓度为32,000ppm的氯化钠(NaCl)溶液在800psi的压力下通过所述水处理分离膜时，所述水处理分离膜的初始排盐率为95%或更高，并且初始渗透通量为40加仑/ft2天或更高。
12.一种水处理模块，包括一个或更多个根据权利要求10所述的水处理分离膜。
13.一种水处理装置，包括一个或更多个根据权利要求12所述的水处理模块。
说明书
用于制造具有优异渗透通量特性的基于聚酰胺的水处理分离器的方法和通过其制造的水处理分离器
技术领域
本申请要求于2014年9月30日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2014-0132125号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。
本发明涉及用于制造基于聚酰胺的水处理分离膜的方法和通过使用其制造的水处理分离膜，并且更具体地，涉及用于制造这样的水处理分离膜的方法和通过所述制造方法制造的水处理分离膜：所述水处理分离膜包含经胺化合物与酰卤化合物界面聚合的聚酰胺活性层。
背景技术
由于近来严重的水质环境污染和水短缺，开发水资源的新来源已经成为所面临的紧急问题。对水质环境污染的研究的目的是高品质的住宅用水和工业用水，以及各种生活污水和工业废水的处理，并且对使用具有节能优点的分离膜的水处理工艺的关注增加。此外，预计环境法规的加速强化推动激活分离膜技术。虽然传统的水处理工艺难以满足严格的法规，但是分离膜技术确保了优良的处理效率和稳定的处理，并因此，预计在将来会成为水处理领域中的领先技术。
液体分离根据膜的孔分为微滤、超滤、纳滤、反渗透、渗锡(stannizing)、活性迁移、电渗析，等。其中，反渗透法是指通过使用半透膜进行除盐工作的方法，所述半透膜渗透水，但对盐显示出不可渗透性，并且当将溶有盐的高压水引入所述半透膜的一个表面时，已从其中除去盐的纯水被释放进处于低压的另一个表面。
近来，规模为约10亿加仑/天的水已通过反渗透法经历除盐处理，并且自使用反渗透的首例除盐处理在20世纪30年代公开以来，已进行了对该领域中半透膜材料的大量研究。其中，因反渗透法的商业成功而主要使用的是基于纤维素的不对称膜和基于聚酰胺的复合膜。在反渗透膜的初期开发的基于纤维素的膜近期已倾向于很少使用，原因在于以下多个缺点：可操作pH范围窄，膜在高温下变形，因高压的使用而需要大操作成本，膜易受微生物损坏，等等。
同时，基于聚酰胺的复合膜通过如下方法来制造：在非织造织物上形成聚砜层以形成微孔支撑体;将该微孔支撑体浸入间苯二胺(以下称作mPD)水溶液中以形成mPD层;将所述微孔支撑体再浸入均苯三甲酰氯(以下称作TMC)有机溶剂中，或者用所述有机溶剂涂覆所述微孔支撑体以使所述mPD层与TMC相接触，并进行界面聚合以形成聚酰胺层。通过使非极性溶液与极性溶液相接触，聚合仅在其界面处发生，并因此，形成厚度非常小的聚酰胺层。与现有基于纤维素的不对称膜相比，基于聚酰胺的复合膜对pH变化非常稳定，可在低压下操作，并且具有优异的排盐率，并因此，基于聚酰胺的复合膜目前为水处理分离膜的主流。
同时，商业上使用水处理分离膜需要几个条件，并且所述条件之一为：水处理分离膜需要具有高排盐率。水处理分离膜商业所需对微咸水的排盐率为至少97%或更高。水处理分离膜的其他重要性质的实例包括：即使在相对较低的压力下也使相对大量的水通过膜的能力，即，高通量特性。然而，由于排盐率和渗透通量特性具有冲突性，因此实际上在制造具有优异排盐率和渗透通量的水处理分离膜中存在许多困难。
发明内容
技术问题
已努力作出本发明以通过在聚合聚酰胺活性层的过程中使用酰卤化合物和有机溶液的混合物来提供用于制造基于聚酰胺的水处理分离膜的方法，所述水处理分离膜具有显著提高的渗透通量，所述有机溶液包含非极性溶剂和沸点为120℃或更高的两亲性溶剂。
技术方案
本说明书的一个示例性实施方案提供了用于制造水处理分离膜的方法，所述方法包括：在多孔支撑体上形成包含胺化合物的水溶液层;以及使包含酰卤化合物的有机溶液与所述水溶液层接触形成聚酰胺活性层，其中所述有机溶液包含非极性溶剂和沸点为120℃或更高的两亲性溶剂。
根据本说明书的一个示例性实施方案，非极性溶剂可为具有6至13个碳原子的烃溶剂。
根据本说明书的一个示例性实施方案，两亲性溶剂的溶解度可为每100g水4.5g至200g。
根据本说明书的一个示例性实施方案，两亲性溶剂在25℃下的蒸气压可为0.02托至12托。
根据本说明书的一个示例性实施方案，优选的是两亲性溶剂包含乙酸酯基团、酯基、醚基或酮基。
根据本说明书的一个示例性实施方案，优选的是两亲性溶剂衍生自具有3或更多个碳原子的二醇。
根据本说明书的一个示例性实施方案，优选的是两亲性溶剂由以下化学式1表示。
[化学式1]
在化学式1中，
R1为氢、C1～4烷基、或C1～4烷基羰基，R2为C1～4烷基、或C1～4烷基羰基，并且n为1至3的整数。
根据本说明书的一个示例性实施方案，两亲性溶剂可包括选自以下的一者或更多者：丙二醇单甲醚乙酸酯、二丙二醇单甲醚、丙二醇新丁醚、二丙二醇新丁醚、二丙二醇单甲醚乙酸酯、三丙二醇甲醚、和1,3-丁二醇二乙酸酯。
根据本说明书的一个示例性实施方案，基于全部有机溶液，两亲性溶剂可以以0.05体积%至10体积%的量包含在内。
本说明书的另一个示例性实施方案提供了通过所述制造方法制造的水处理分离膜。
根据本说明书的一个示例性实施方案，当浓度为32,000ppm的氯化钠(NaCl)溶液在800psi的压力下通过水处理分离膜时，所述水处理分离膜的初始排盐率可为95%或更高，并且初始渗透通量可为40加仑/ft2天或更高。
本说明书的又一个示例性实施方案提供了水处理模块，其包括一个或更多个水处理分离膜。
本说明书的再一个示例性实施方案提供了水处理装置，其包括一个或更多个水处理模块。
有益效果
根据本说明书的一个示例性实施方案，在使包含胺化合物的水溶液层与包含酰卤化合物的有机溶液接触形成聚酰胺活性层中，可通过在所述有机溶液中包含沸点为120℃或更高的两亲性溶剂来制造具有优异渗透通量的水处理分离膜。
