申请日2013.11.21
公开(公告)日2014.09.10
IPC分类号B01D69/12; B01D71/56; B01D67/00; B01D61/10; B01D61/02
摘要
本发明提供了一种制备水处理分离膜的方法，包括：在多孔支撑体上形成胺水溶液层;和通过在所述胺水溶液层上滴加包含酰基卤化合物的有机溶液的液滴，形成聚酰胺活性层。本发明还提供了一种通过所述方法制备的水处理分离膜。
权利要求书
1.一种制备水处理分离膜的方法，该方法包括：
在多孔支撑体上形成胺水溶液层;和
通过在所述胺水溶液层上滴加包含酰基卤化合物的有机溶液的液滴，形 成聚酰胺活性层。
2.根据权利要求1所述的制备水处理分离膜的方法，其中，所述滴加使 用滴液吸移管、注射器或喷嘴进行。
3.根据权利要求1所述的制备水处理分离膜的方法，其中，每滴所述有 机溶液的体积为0.001ml至5ml。
4.根据权利要求1所述的制备水处理分离膜的方法，其中，每1m2单位 面积的所述有机溶液的滴加量为50ml至500ml。
5.根据权利要求1所述的制备水处理分离膜的方法，其中，所述有机溶 液的液滴的滴加间距为规则或不规则的。
6.根据权利要求1所述的制备水处理分离膜的方法，其中，所述有机溶 液的液滴的滴加间距(D)为1mm至50mm。
7.根据权利要求1所述的制备水处理分离膜的方法，其中，所述有机溶 液的液滴同时或逐滴地滴加。
8.根据权利要求1所述的制备水处理分离膜的方法，其中，所述有机溶 液的液滴在第一方向上同时地滴加，而在与所述第一方向垂直的第二方向上 逐滴地滴加。
9.根据权利要求1所述的制备水处理分离膜的方法，其中，所述形成聚 酰胺活性层通过以恒定的时间间隔在所述胺水溶液层上滴加包含酰基卤化合 物的有机溶液的液滴，同时移动所述多孔支撑体来进行。
10.根据权利要求9所述的制备水处理分离膜的方法，其中，进行所述 形成聚酰胺活性层，使得该过程满足下面的等式1：
等式1：0.25R≤v×Δt≤0.75R
其中，v为所述多孔支撑体的移动速度，Δt为在该多孔支撑体的移动方 向上滴加的有机溶液的液滴的滴加周期，R为所述有机溶液的液滴在完成平 面化后的底面的大直径。
11.根据权利要求10所述的制备水处理分离膜的方法，其中，所述Δt 为1/60秒至1.5秒。
12.根据权利要求9所述的制备水处理分离膜的方法，其中，所述形成 聚酰胺活性层包括：
以恒定的时间间隔在所述多孔支撑体的移动方向(MD方向)上滴加所述有 机溶液的液滴，和
在该多孔支撑体的宽度方向(TD方向)上同时地滴加所述有机溶液的液 滴。
13.根据权利要求12所述的制备水处理分离膜的方法，其中，在所述多 孔支撑体的TD方向上滴加的有机溶液的液滴的滴加间距(D)满足下面的等式 2：
等式2：R'≤D≤3/16(R2h)
其中，R'为即将到达所述胺水溶液层之前的液滴的大直径，D为在TD方 向上滴加的液滴的滴加间距，R为有机溶液的液滴在完成平面化后的大直径， h为有机溶液的液滴在完成平面化后的高度。
14.根据权利要求9所述的制备水处理分离膜的方法，其中，所述形成 聚酰胺活性层包括：
以一定的时间间隔在所述多孔支撑体的移动方向(MD方向)和该多孔支撑 体的宽度方向(TD方向)上滴加所述有机溶液的液滴，
其中，在所述多孔支撑体的TD方向上滴加的有机溶液的液滴的滴加周期 短于在该多孔支撑体的MD方向上滴加的有机溶液的液滴的滴加周期。
15.根据权利要求14所述的制备水处理分离膜的方法，其中，在所述多 孔支撑体的TD方向上滴加的有机溶液的液滴的滴加周期为在该多孔支撑体 的MD方向上滴加的有机溶液的液滴的滴加周期的0.5倍至0.8倍。
16.一种水处理分离膜，包括在多孔支撑体上的聚酰胺活性层，
其中，所述聚酰胺活性层通过在胺水溶液层上滴加包含酰基卤化合物的 有机溶液的液滴而形成，
该聚酰胺活性层的表面的算术平均粗糙度(Ra)为60nm至100nm。
17.一种水处理组件，该组件包括至少一个权利要求16所述的水处理分 离膜。
18.一种水处理装置，该装置包括至少一个权利要求17所述的水处理组 件。
说明书
具有良好耐氯性的高通量水处理分离膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种水处理分离膜，该水处理分离膜通过将包含酰基卤化合 物的有机溶液的液滴滴加到在多孔支撑体上形成的胺水溶液层上来制备。
背景技术
溶剂在由半透膜分隔开的两种溶液之间从溶质浓度较低的溶液向另一溶 质浓度较高的溶液的运动称作渗透。通过溶液运动而施加到溶质浓度较高的 溶液上的压力称作渗透压。当施加高于渗透压的一定水平的外部压力时，溶 剂可以从溶质浓度较高的溶液向溶质浓度较低的溶液运动。这种现象称作反 渗透。利用反渗透原理，可以将压力梯度用作驱动力，通过半透膜来分离各 种盐和有机物质。通过利用反渗透现象，使用水处理分离膜来分离分子水平 的物质，从盐水和海水中去除盐，并提供家庭、商业和工业用水。
水处理膜所需最重要的功能包括相对于分离膜表现出高脱盐率水平，以 及在相对较低的压力下保持对溶剂的高渗透通量。为了实现上述条件，已经 提出了在保持高渗透通量的同时具有良好脱盐性能的水处理分离膜，该分离 膜通过在用于保持分离膜机械强度的多孔支撑体上形成用于去除盐的活性聚 酰胺层的薄膜来制备(美国专利4,277,344)。更具体而言，所述水处理分离膜 通过如下方法制备：通过在非织造织物上形成聚砜层而形成微小多孔支撑体; 用间苯二胺(mPD)水溶液浸渍该微小多孔支撑体而形成胺水溶液层;以及用包 含均苯三甲酰氯(TMC)的有机溶液浸渍该微小多孔支撑体，使得mPD与TMC 接触，从而发生界面聚合并形成聚酰胺层。根据上述方法，由于极性溶剂、 水和非极性有机溶液进行接触，因此mPD和TMC的聚合反应仅在其间的界 面处发生。由此，可以形成非常薄的聚酰胺活性层。
然而，由于上面所提出的水处理分离膜的耐氯性随时间的下降程度较快， 因此该膜的更换周期较短。为了延缓这种水处理分离膜的耐氯性下降程度， 已经提出了增大活性层比表面积的方法。日本未审专利公布号Hei10-337454 公开了一种通过形成活性层并用酸溶液浸渍该活性层而在表层上形成压花或 螺纹，从而增大水处理分离膜表层的比表面积的方法。韩国未审专利公布号 1998-0068304公开了一种通过用强酸后处理反渗透复合层而提高表面粗糙度 的方法。
然而，如日本未审专利公布号Hei10-337454中所公开的，在将包括活性 层的分离膜浸渍于酸溶液中的情况下，分离膜的表面可以显示出阴离子电荷， 而显示阳离子电荷的污染物可以粘附到该分离膜上，从而降低该分离膜的透 过率。因此，必须单独进行用电中性聚合物涂布分离装置表面的后处理过程。
另外，根据韩国未审专利公布号1998-0068304所公开的方法，对聚酰胺 复合层进行酸处理而克服了关于在分离膜表面上生成阴离子电荷的缺陷，并 且提高了表面粗糙度。然后，再接着用胺水溶液和卤族化合物涂布所述表面。 因此，也必须进行单独的后处理过程。
发明内容
技术问题
本发明的一方面提供一种水处理分离膜及其制备方法，所述水处理分离 膜具有较高的比表面积和改善的耐氯性持续时间，并且在不进行单独的后处 理过程的情况下保持较高的脱盐率程度和较高的渗透通量。
技术方案
根据本发明的一方面，提供一种制备水处理分离膜的方法，包括：在多 孔支撑体上形成胺水溶液层;和通过在所述胺水溶液层上滴加包含酰基卤化 合物的有机溶液的液滴，形成聚酰胺活性层。
根据本发明的另一方面，提供一种水处理分离膜，包括在多孔支撑体上 形成的聚酰胺活性层，其中，所述聚酰胺活性层通过在胺水溶液层上滴加包 含酰基卤化合物的有机溶液的液滴而形成，该聚酰胺活性层的表面粗糙度(Ra) 为60nm至100nm。
根据本发明的另一方面，提供一种水处理分离膜，包括在多孔支撑体上 形成的聚酰胺活性层，其中，当使用0.5%的若丹明B水溶液对所述聚酰胺活 性层进行染色时，在该聚酰胺活性层的至少一个局部区域中显示出至少一个 通过连接两条或更多条弧线而形成的曲线图案。
根据本发明的另一方面，提供一种水处理分离膜，包括在多孔支撑体上 形成的聚酰胺活性层，其中，在用酸处理所述聚酰胺活性层后，当使用傅里 叶变换红外光谱仪(FTIR)进行测量时，羧基的C=O双键的峰高相对于与酰胺 基结合的C=O双键的峰高的比率的最大值与最小值的比率为1.2至4。
有益效果
按照根据本发明的制备水处理分离膜的方法，可以在不进行单独的后处 理过程的情况下，制备出具有较大的活性比表面积的水处理分离膜。
另外，由于根据本发明的水处理分离膜具有较高的表面粗糙度并具有较 长的耐氯性持续时间，因此可以将高脱盐率程度和高渗透通量保持更长的时 间。
