[发明专利]使用非极性溶剂的掺合物经由界面聚合制造复合聚酰胺膜

说明书

技术领域

本发明大体上涉及复合聚酰胺膜以及制造和使用其的方法。

背景技术

复合聚酰胺膜用于多种流体分离。一种常见类别的膜包括涂布有“薄膜”聚酰胺层的多孔支撑物。薄膜层可以通过多官能胺(例如间苯二胺)单体与多官能酰基卤(例如均苯三甲酰基氯)单体之间的界面聚缩合反应形成，所述单体依次由不可混溶的溶液涂布在支撑物上，参见例如卡多特(Cadotte)的US 4277344。多种组分可以添加到涂布溶液中的一或两者以改进膜性能。举例来说，卡多特的US 4259183描述双官能和三官能酰基卤单体(例如间苯二甲酰基氯或对苯二甲酰基氯与均苯三甲酰基氯)的组合的使用。米可罗(Mickols)的US 6878278描述添加各种络合剂到酰基卤涂布溶液，包括多种磷酸三烃基酯化合物。US 2011/0049055描述添加由磺酰基、亚磺酰基、次磺酰基、硫酰基、磷酰基、膦酰基、氧膦基、硫代磷酰基、硫代膦酰基和碳酰卤化物衍生的部分。US 6521130描述在聚合之前添加羧酸(例如脂肪族和芳香族羧酸)或羧酸酯到一种或两种单体涂布溶液。类似地，US 6024873、US 5989426、US 5843351和US 5576057描述添加溶解度参数为8到14(cal/cm³)^1/2的所选醇、醚、酮、酯、卤化烃、含氮化合物和含硫化合物到涂布溶液中的一者。US 2009/0107922描述添加多种“链封端试剂”到一种或两种涂布溶液，例如1，3丙磺酸内酯、苯甲酰氯、1，2-双(溴乙酰氧基)乙烷等。US 4606943和US 6406626描述使用多官能胺和多官能酰基卤以及多官能酸酐卤化物(例如偏苯三酸酐酰基氯)形成薄膜聚酰胺。WO2012/102942、WO2012/102943和WO2012/102944描述添加多种单体，包括羧酸和胺反应性官能团。US 2009/0272692、US 2012/0261344和US 8177978描述多种多官能酰基卤和其相应部分水解对应物的使用。卡多特的US 4812270和US 4888116(也参见WO 2012/090862、WO 2012/020680、WO 2011/105278、WO 2011/078131和WO 2011/078047)描述用磷酸或亚硝酸后处理膜。US 5582725描述使用酰基卤(如苯甲酰氯)的类似后处理。继续探索进一步改进膜性能的单体、添加剂和后处理的新组合。

发明内容

本发明包括一种用于制造包括多孔支撑物和薄膜聚酰胺层的复合聚酰胺膜的方法。所述方法包括以下步骤：

i)将包含多官能胺单体的极性溶液和包含多官能酰基卤单体的非极性溶液施用到多孔支撑物的表面，并且界面聚合所述单体以形成薄膜聚酰胺层，

其中所述非极性溶液另外包含至少50体积％的C₅到C₂₀脂肪族烃和2体积％到25体积％的苯或经一或多个C₁到C₆烷基取代的苯；和

ii)将亚硝酸水溶液施用到所述薄膜聚酰胺层。

描述许多附加实施例，包括此类膜的应用。

具体实施方式

本发明未特别局限于特定类型、构造或形状的复合膜或应用。举例来说，本发明适用于多种应用中所用的平板、管状和中空纤维聚酰胺膜，包括正向渗透(FO)、反向渗透(RO)、纳米过滤(NF)、超滤(UF)、微滤(MF)和压力延迟流体分离。然而，本发明特别适用于设计用于RO和NF分离的膜。RO复合膜相对不可渗透几乎全部溶解盐且通常阻挡大于约95％的单价离子盐，如氯化钠。RO复合膜也通常阻挡大于约95％的无机分子以及分子量大于约100道尔顿的有机分子。NF复合膜比RO复合膜更可渗透且通常阻挡小于约95％的单价离子盐，同时阻挡大于约50％(并且常常大于90％)的二价离子盐，视二价离子的种类而定。NF复合膜也通常阻挡在纳米范围中的粒子以及分子量大于约200到500道尔顿的有机分子。