[发明专利]分离膜元件以及制造复合半透膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及可用于液体混合物的选择性分离的分离膜元件。根据本发明得到的分离膜元件例如适用于海水或盐水的脱盐。

背景技术

对于去除溶解在溶剂（例如水）中的物质（例如盐），存在着各种不同的技术。近年来，膜分离法的使用作为节省能耗和节省资源的方法得到广泛应用。在膜分离法中使用的膜包括微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜等。应用这些膜的膜分离元件例如用于从海水、盐水、含有有害物质的水等中获得可饮用水的情形，或者用于生产工业超纯水、处理废水、回收有价值的物质等。

目前存在于市场上的大多数反渗透膜和纳滤膜是复合半透膜。有两种复合半透膜：具有沉积在微孔支撑体上的凝胶层和活性交联聚合物层的复合半透膜；以及具有通过单体在微孔支撑体上缩聚形成的活性层的复合半透膜。其中，通过用由交联聚酰胺构成的分离功能层涂布微孔支撑体得到的复合半透膜广泛地用作具有高渗透性和高分离选择性的分离膜，所述的交联聚酰胺通过多官能胺与多官能酰卤的缩聚反应得到。

附带地，在海水中大量存在的硼对人体、动物和植物都是有毒的，并且会导致神经紊乱和生长抑制。因此硼的去除对于海水脱盐非常重要。已经提出了用于改善复合半透膜的硼去除性能的各种不同的技术（专利文献1和2）。专利文献1公开了一种方法，其中对通过界面聚合形成的复合半透膜进行热处理来改善其性能。专利文献2公开了一种方法，其中将通过界面聚合形成的复合半透膜与含溴的无氯水溶液接触。然而，在这些文献给出的实施例中所描述的膜被认为具有0.5 m³/m²/天或更低的膜渗透通量，以及最大为约91-92%的硼去除率，这些性能值是通过基于温度为25℃、pH为6.5、硼浓度为5ppm、以及TDS浓度为3.5wt%的海水在5.5MPa的操作压力下穿过每个膜的假设下的转换来计算的。因而，期望开发具有更高硼去除性能的复合半透膜。

同时，在使用反渗透膜的水厂中，从进一步降低运行成本的角度出发，需要更高的水渗透性。已知一种用于满足该需要的方法，其中，通过将复合半透膜与含有硝酸的水溶液相接触来处理所述复合半透膜，所述复合半透膜包括作为分离功能层形成的交联聚酰胺聚合物（专利文献3）。通过该处理，可以改善水渗透性，同时保持未处理的膜的硼去除率。然而，期望更高的硼去除率和更高的水渗透性。

而且，存在这样的问题，即，当传统的半透膜被用于实际获得作为渗透液或非渗透液的所期望的浓缩的或者提纯的物质的时候，低分子组分会从膜中或者从膜组件的结构元件中溶出或释放，从而降低期望物质的纯度，或导致必须抛弃的初始渗透液，这导致了成本的上升。为了克服该问题，公开了一种方法，其中微孔支撑体的含水量被降低，以由此最小化用作可聚合单体的胺的渗透，并减少残留胺的量（专利文献4）。然而，由此制造的膜不具有足够的性能。仍存在对于性能的进一步优化的需求。

背景技术文献

专利文献

专利文献1：JP-A-11-19493

专利文献2：JP-A-2001-259388

专利文献3：JP-A-2007-90192

专利文献4：JP-A-2006-122886。

发明概述

本发明要解决的问题

本发明的目的在于提供具有低的可提取组分含量并具有高的硼去除性能和高的水渗透性的分离膜元件。

解决所述问题的方案

为了实现该目的，本发明具有任一下列构造。

（1）分离膜元件，包括复合半透膜，所述复合半透膜包括微孔支撑体和沉积在其上的聚酰胺分离功能层，所述微孔支撑体包括基材和多孔支撑层，

其中聚酰胺分离功能层的黄度为10-40，并且从基材提取的物质的浓度为1.0×10^-3wt%或更低。

（2）根据（1）的分离膜元件，其中，在聚酰胺分离功能层中，当位于面向多孔支撑层一侧上的聚酰胺分离功能层的表面和背对多孔支撑层一侧上的聚酰胺分离功能层的表面中的每个表面的官能团比表示为[(偶氮基团的摩尔当量)+(酚羟基的摩尔当量)+(氨基的摩尔当量)]/(酰胺基团的摩尔当量)时，(背对多孔支撑层的一侧上的表面的官能团比)/(面向多孔支撑层的一侧上的表面的官能团比)的值为1.1或更大。

（3）根据（1）或（2）的分离膜元件，其中基材是长纤维无纺聚酯织物。