[发明专利]复合半透膜及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于选择性地分离液体混合物的成分的复合半透膜及其制造方法。详细而言，本发明涉及一种包括分离功能层和支持该分离功能层的多孔质支持体的、选择透过性优异的复合半透膜。

背景技术

存在多种用于除去溶解在溶剂(例如水)中的物质(例如盐类)的技术，但近年来，膜分离法作为用于节能及节约资源的低成本工序正积极用于水处理领域。膜分离法中使用的代表性的膜有微滤膜、超滤膜、纳滤膜(NF膜)、反渗透膜(RO膜)。

大部分RO膜及NF膜为复合半透膜，它们的大部分为下述两种类型中的任一种，即，在微多孔性支持膜上具有凝胶层及通过交联聚合物形成的薄膜层(分离功能层)的类型、和在微多孔性支持膜上具有通过缩聚单体形成的薄膜层(分离功能层)的类型，作为这些薄膜层的原料，多使用交联聚酰胺。其中，如专利文献1、2中所记载，通过在微多孔性支持膜上被覆薄膜层制成的复合半透膜由于透水量、盐除去率易于变高，所以广泛用于反渗透膜或NF膜，其中，所述薄膜层由通过多官能胺和多官能酰基卤(acid halide)的缩聚反应得到的交联聚酰胺形成。

作为使用了RO及NF膜的水处理中的经济上的主要原因，除了脱盐性能之外，还可以举出离子的选择分离性。例如，在希望使1价离子透过、而2价离子被阻止的情况下，如果为选择分离性低的膜，则离子浓度在膜的一侧过量地增加，膜的该侧的渗透压增加。一侧的渗透压增加时，为了保持膜的两侧的压力均衡，离子越来越多地尝试透过膜，因此为了强制性地使经脱盐的水透过膜，需要更大的压力。结果需要高能量，水处理中花费的成本变大。

现行的RO及/或NF膜的2价离子相对于1价离子的选择分离性不充分，整体的脱盐率高，所以在膜的两侧形成高渗透压，因此为了达成实用的通量，需要较高压力，即高能量，从节能化的观点考虑是不符合要求的。

另一方面，在材料领域中，如专利文献3、专利文献4和非专利文献1所述，已知如下形成的有机·无机混合材料，即，通过利用分子间相互作用将亲水性有机聚合物与硅化合物的缩合产物复合化而形成，但是到目前为止还未将上述材料用于产业用途。

专利文献1：日本特开平1-180208号公报

专利文献2：日本特开2005-144211号公报

专利文献3：日本特开平11-310720号公报

专利文献4：国际公开WO2004/067611号说明书

非专利文献1：“Chemistry Letters”、第37卷、日本化学会、2008年、p580-581

发明内容

鉴于上述的问题点，本发明的目的在于提供一种2价离子相对于1价离子的选择分离性优异的复合半透膜及其制造方法。

为了达成上述目的，本发明采用以下构成。

(I)一种复合半透膜，其特征在于，在微多孔性支持膜上具有分离功能层，该分离功能层含有缩合产物和高分子的共轭碱，所述缩合产物是通过将选自通式(1)表示的离子组中的至少1种缩合而得到的，所述高分子是具有至少1种酸性基团的高分子。

(通式(1)中，n表示1～4的整数，R¹、R²表示氢原子或碳原子数1～4的烷基。)

(II)如(I)所述的复合半透膜，其特征在于，所述酸性基团为选自羧基、磺酸基及膦酸基中的至少1种。

(III)如(I)或(II)所述的复合半透膜，其特征在于，所述高分子的共轭碱通过将含有至少1种下述共轭碱的单体或单体混合物聚合而得到，所述共轭碱是具有至少1个可聚合双键的化合物的共轭碱。

(IV)一种复合半透膜的制造方法，其特征在于，包括形成分离功能层的步骤，所述步骤为：将含有通式(2)表示的化合物和、单体或单体混合物的涂布液涂布到微多孔性支持膜上，照射能量线，然后加热使其干燥，其中，所述单体或单体混合物含有至少1种具有酸性基团及至少1个可聚合双键的化合物。

(通式(2)中，n表示1～4的整数，R¹、R²表示氢原子或碳原子数为1～4的烷基，Y^-表示任意的阴离子。)

根据本发明，能够得到2价离子相对于1价离子的选择分离性优异的复合半透膜。本发明的复合半透膜由于选择分离性优异，所以在经济上优于现有的复合半透膜，另外即使连续地或间断地使含有氯的原水透过所述复合半透膜，进行膜的杀菌，也不会如现有的复合半透膜那样劣化。

附图说明