申请日2013.11.29
公开(公告)日2014.09.03
IPC分类号B01D69/12; B01D61/02; B01D67/00; B01D71/56; B01D71/82
摘要
本发明涉及一种制备具有高耐氯性和高渗透性的水处理膜的方法以及使用该方法制备的水处理膜，所述方法包括：使用包含具有环氧基端基的氟化合物和胺化合物的胺水溶液，在多孔支撑体上形成胺水溶液层;和通过使包含酰卤的有机溶液与所述胺水溶液层接触形成包含氟化合物的聚酰胺层。
权利要求书
1.一种水处理膜的制备方法，包括：
使用包含具有环氧基端基的氟化合物和胺化合物的胺水溶液，在多孔支 撑体上形成胺水溶液层;和
通过使包含酰卤的有机溶液与所述胺水溶液层接触，形成包含氟化合物 的聚酰胺层。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述具有环氧基端基的氟化合 物是由下列化学式1表示的化合物：
[化学式1]
其中，R是含有氟原子的C1-20烷基或者氟，
m是0或者1，和
n是0至10的整数。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述R是包含1至27个氟原子 的C1-20烷基。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，n是0至5的整数。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，由化学式1表示的化合物中总共 具有4至20个碳原子。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述具有环氧基端基的氟化合物 是选自以下中的至少一种：2-[(2,2,3,3-四氟丙氧基)甲基]环氧乙烷、 2-{[(2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊基)氧基]甲基}环氧乙烷、2-[(1,1,2,2-四氟乙氧基)甲 基]环氧乙烷和氟化单缩水甘油醚。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述胺水溶液包含摩尔比为1:1000 至1:10的具有环氧基端基的氟化合物和胺化合物。
8.一种水处理膜，包括多孔支撑体和在该多孔支撑体上形成的聚酰胺层，
其中，所述聚酰胺层包含含氟的胺化合物与酰卤化合物的界面聚合物， 所述含氟的胺化合物通过具有环氧基端基的氟化合物与胺化合物之间的反应 产生。
9.根据权利要求8所述的水处理膜，其中，所述具有环氧基端基的氟化 合物是由下面化学式1表示的化合物：
[化学式1]
其中，R是含有氟原子的C1-20烷基或者氟，
m是0或者1，
n是0至10的整数。
10.根据权利要求9所述的水处理膜，其中，R是含有1至27个氟原子 的C1-20烷基。
11.根据权利要求9所述的水处理膜，其中，n是0至5的整数。
12.根据权利要求9所述的水处理膜，其中，由化学式1表示的化合物 中总共具有4至20个碳原子。
13.根据权利要求8所述的水处理膜，其中，所述具有环氧基端基的氟 化合物是选自以下中的至少一种：2-[(2,2,3,3-四氟丙氧基)甲基]环氧乙烷、 2-{[(2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊基)氧基]甲基}环氧乙烷、2-[(1,1,2,2-四氟乙氧基)甲 基]环氧乙烷和氟化单缩水甘油醚。
14.根据权利要求8所述的水处理膜，其中，所述含氟的胺化合物是由 下列化学式2表示的化合物：
[化学式2]
其中，R是含有氟原子的C1-20烷基或者氟，
m是0或者1，
n是0至10的整数。
15.一种水处理模块，包括至少一种如权利要求8至14中任一项所述的 水处理膜。
16.一种水处理装置，包括至少一种如权利要求15所述的水处理模块。
说明书
具有高耐氯性和高渗透性的水处理膜及其制备方法
技术领域
本公开涉及一种具有高耐氯性和高渗透性的水处理膜及其制备方法，更 具体地说，涉及通过在聚酰胺层中包含氟化合物而具有优异耐氯性和渗透性 的水处理膜及其制备方法。
背景技术
渗透现象是指溶剂通过隔离两种溶液的半渗透分离膜由低溶质浓度溶液 向高溶质浓度的另一种溶液移动的现象。在这种情况下，通过溶剂的移动作 用于高溶质浓度溶液上的压力称作渗透压。然而，当施加比渗透压水平更高 的外部压力时，溶剂会向低溶质浓度溶液移动，这种现象称为反渗透。根据 反渗透原理，可以使用压力梯度作为驱动力通过半渗透膜分离各种盐或有机 物质。使用反渗透现象的水处理膜已经用于分离分子水平的物质，从盐水或 海水中除去盐，并为家庭、商业和工业用途供水。
举例来说，典型的水处理膜可以是聚酰胺类水处理膜。聚酰胺类水处理 膜通过在多微孔层支撑体上形成聚酰胺活性层的方法制备。更具体地说，聚 酰胺类水处理膜的制备过程如下：通过在无纺布上形成聚砜层来形成多微孔 支撑体，在间苯二胺(mPD)水溶液中浸渍该多微孔支撑体以形成mPD层，以 及在均苯三甲酰氯(TMC)有机溶剂中浸渍该mPD层以使mPD层与TMC接触 以发生界面聚合从而形成聚酰胺层。
同时，此类水处理膜需要满足一些条件以便用于商业用途，而其中的一 个条件是高脱盐率。商业上要求水处理膜在微咸水中的脱盐率可以是至少 97%以上。水处理膜的另一个重要性能是在相对较低压力下允许相对较大量的 水渗透穿过薄膜的能力，即高渗透通量。通常，在海水中，在800psi的压力 下，膜的渗透通量可以为10加仑/ft2-天(gfd);而在盐水中，在220psi压力 下，膜的渗透通量可以为15gfd以上。然而，由于脱盐率和渗透通量性能之 间存在对立关系，因此在实践中，制备同时具备优异脱盐率和高渗透通量的 水处理膜是不可行的。
此外，在聚酰胺类水处理膜的情况下，当将该膜暴露于氯基时，脱盐率 会随聚酰胺结合体的溶解而急剧劣化。由此，需要一种聚酰胺类水处理膜， 以防止产品的性能退化并具有能改进其寿命周期的高耐氯性。为此，已经提 出了在聚酰胺层上形成包含具有优异耐氯性的氟化合物的涂层的方法。然而， 在此类方法中，由于需要进行单独的用于形成涂层的工序，因此会增加工序 数，同时，由于涂层的形成，可能会降低聚酰胺层的渗透通量。
发明内容
技术问题
本公开的一个方面提供一种聚酰胺类水处理膜及其制备方法，该膜具有 优异的脱盐率和渗透通量性能以及具有优异的耐氯性。
技术方案
根据本公开的一个方面，提供一种具有高耐氯性和高渗透性的水处理膜 的制备方法，所述方法包括：使用包含具有环氧基端基的氟化合物和胺化合 物的胺水溶液，在多孔支撑体上形成胺水溶液层;和通过使包含酰卤的有机 溶液与所述胺水溶液层接触形成包含氟化合物的聚酰胺层。
根据本公开的另一个方面，提供一种具有高耐氯性和高渗透性的水处理 膜，所述水处理膜包括多孔支撑体和在该多孔支撑体上形成的聚酰胺层，其 中所述聚酰胺层包含含氟的胺化合物和酰卤化合物的界面聚合物，所述含氟 的胺化合物由具有环氧基端基的氟化合物和胺化合物之间的反应产生。
在这种情况下，所述具有环氧基端基的氟化合物是由下列化学式1表示 的化合物：
[化学式1]
其中，R是含有氟原子的C1-20烷基或者氟，
m是0或者1，
n是0至10的整数。
有益效果
根据本公开的一个示例实施方案的水处理膜可以在聚酰胺层中包含具有 优异耐氯性的氟化合物，由此具有优异的耐氯性。
进一步地，在根据本公开的一个示例实施方案的水处理膜中，因为酰胺 层是使用包含氟的胺化合物水溶液形成的，由于氟的疏水性，使得酰卤和胺 化合物之间的界面聚合可以快速发生，相比现有技术的情况，可以形成具有 相对大的突出部的聚酰胺层，因而渗透通量性能非常优异。
