[发明专利]具有改善的防污性能的聚酰胺水处理分离膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明的实施方式涉及一种聚酰胺水处理分离膜及其制备方法，更具体而言，涉及一种具有改善的防污性能的聚酰胺水处理分离膜及其制备方法，所述聚酰胺水处理分离膜具有在聚酰胺膜上形成的且包含特定的化合物的涂层。

背景技术

当两种不同浓度的溶液被半透膜隔开，并且溶剂从具有较低溶质浓度的溶液向具有较高溶质浓度的另一溶液流动时发生渗透。通过溶液的移动施加到具有较高溶质浓度的溶液上的压力称作渗透压。当向较高浓度侧施加大于渗透压的外部压力时，溶质可以从具有较高溶质浓度的溶液向具有较低溶质浓度的溶液移动。这种现象称作反渗透。通过利用所述反渗透原理，通过使用压力梯度作为驱动力通过半透膜可以分离多种盐和有机物。通过利用反渗透现象，水处理膜可以用于分离分子水平的物质，从盐水和海水中除去盐并提供家庭、商业和工业用水。

聚酰胺膜是一种这样的水处理分离膜的实例。所述聚酰胺水处理膜是通过在具有小孔径的孔的支撑体上形成活性聚酰胺层而制备的。所述具有精细孔的支撑体可以通过如下方式形成：在无纺布上形成聚砜层、用间苯二胺(mPD)溶液浸渍所述具有精细孔的支撑体形成mPD层，用均苯三甲酰氯(TMC)有机溶液浸渍所述mPD层，从而使所述mPD层与TMC接触以允许界面聚合并形成聚酰胺层。

一些商业应用可能需要分离膜符合某些条件。条件之一为高脱盐率(salt rejection rate)。水处理膜的商业要求的脱盐率可以为相对于盐水的97%或更高。其它理想的特性包括高通量，通过其可以在较低的压力下输送较大量的水。一般而言，对于海水来说，在800psi的压力下，膜渗透通量优选为约10加仑/平方英尺-天(gfd)，而对于盐水而言，在220psi的压力下为15gfd或更高。

近来，防止膜结垢和其它特性(如，脱盐率和渗透通量)一起已经被认为是潜在的改善领域。当膜结垢时，漂浮物或不溶物可能会附着到所述膜的表面上。当发生结垢时，由于微生物在所述分离膜表面上的吸附和生长，渗透通量可能下降。这可能导致分离膜表面上，诸如形成生物膜的二次污染。由于受污染的分离膜的渗透性能降低，可能需要对压力进行频繁校正以保持不变的渗透通量。当所述膜的结垢严重时，可能需要清洁步骤。

为了解决上述缺陷，已经提出了在聚酰胺层的表面上涂布亲水性聚合物(如，聚乙烯醇)，形成包含聚亚烷基氧等涂层的方法。然而，根据上述方法，所述涂层包含亲水性材料，关于亲水性材料的防污效果可能不足。

此外，也有人提出了在聚酰胺层的表面上形成包含氟的疏水性涂层以提高防污性能的方法。然而，当疏水性涂层存在于分离膜的表面上时，所述分离膜的表面的亲水性能可能下降，且渗透通量可能显著下降。

发明内容

技术问题

本发明的实施方式包括一种聚酰胺水处理分离膜，通过在聚酰胺层上形成包含特定的化合物的涂层，所述聚酰胺水处理分离膜使渗透通量的降低最小化且具有改善的防污性。

技术方案

本发明的实施方式包括一种具有改善的防污性能的水处理分离膜，所述膜包括多孔支撑体、在所述支撑体上形成的聚酰胺层和在所述聚酰胺层上形成且包含由下面化学式(I)表示的化合物的钝化层：

[化学式I]

L₁-A-L₂-B-L₃.

其中，L₁可以为胺、卤代烷基、卤代链烯基、卤代炔基、羟基、酮、醛、酰卤、碳酸酯(carbonate)、酯、醚、亚胺、叠氮、腈、硫氰酸酯、硫酮、硫醛、磷酸酯、环氧化物、丙烯酰胺或硫醇。

A可以包括一种或多种C_1-6亚烷基单元、一种或多种C_1-6亚烷基氧单元或其组合。

L₂可以为选自下面化学式(II)至(V)中的至少一种。

B可以为未取代的C_1-20亚烷基、芳基亚烷基、亚烷基氧、亚链烯基、芳基亚链烯基或亚链烯基氧，或取代的C_1-20亚烷基、芳基亚烷基、亚烷基氧、亚链烯基、芳基亚链烯基或亚链烯基氧，其中，所述亚烷基、芳基亚烷基、亚烷基氧、亚链烯基、芳基亚链烯基或亚链烯基氧被选自卤素、硫酰基、胺基、羟基和酮中的至少一种取代，以及L₃为–CF₃或–F。

在实施方式中，A可以包括选自下面化学式(VI)至(XII)中的至少一种。然而，在其它实施方式中，A不限于此。