[发明专利]碱稳定半透膜及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有增强的碱或碱性稳定性的半透膜。更具体地，本发明涉及制造在选 择性分离过程中具有增强的碱或碱性稳定性以及高效性能寿命的半透膜的方法。

背景技术

半透膜在工业加工技术、商业和消费者应用中扮演着重要的角色。它们的应用的例 子包括生物传感器、输送膜、给药系统、水净化系统、光吸收器和用于携带溶解或悬浮的组 分的水和有机液体的选择性分离系统等等。

半透膜通过只允许溶液或分散体的某些组分优选地通过膜而工作在分离装置中。

包括第757687号美国专利的典型实例公开了使用包括聚磺酰胺基体的膜净化苛性碱供给流 的方法。本发明还公开了具备流动、排斥和苛性碱稳定性的结合的聚磺酰胺膜，使得它们成 为分离尤其是由拜耳氧化铝回收处理产生的苛性流的可行的商业选择。

第7909179号美国专利公开了制备改进的不溶性分支缩合聚合物基体，其包括以式Ar-SO2-X 化合物处理包括反应物残留物且具有多个伯或仲胺基的不溶性分支缩合聚合物基体的步骤， 其中，每个X是离去基团，每个Ar是芳基或杂芳基。

第8092918号美国专利公开了聚合物基体和制备聚合物基体的方法，以及使用包括聚磺酰胺 的基体的膜净化苛性碱供给流的方法。

有很多不同的工业应用可以得益于膜技术的优点；拥有稳定性和选择性的适当的、多元化的 组合的膜处理是可用的。然而，进行分离的同时具有碱稳定特性的所需组合仍然是需要的。 因此，形成用于从碱流中移除杂质的成本效益好的碱稳定的膜的途径和方法是长期的、未被 满足的需求。

发明内容

本发明的一个目的是提供形成具有增强的碱性稳定性的半透膜的方法，其包括以下 步骤：

a、提供超滤(UF)碱性膜；

b、将所述UF膜浸泡在包括选自优选为聚乙烯亚胺(PEI)的聚合物、缩合物溶液 和它们的混合物中的至少一种物质的溶液中，从而在所述UF膜上形成反应部分；以及

c、通过将步骤b的所述UF碱性支撑膜浸泡在包括选自优选为聚乙烯亚胺(PEI) 的聚合物、缩合物溶液和它们的混合物中的至少一个成分的溶液中在所述UF碱性支撑膜的 至少部分上形成至少一个第一层，从而在所述碱性膜的表面上形成交联表层。

本发明的另一目的是提供在任何上述定义的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：

a、提供包括至少一种优选为PEI的聚合物和缩合物溶液的改性溶液；

b、通过将所述UF膜浸泡在所述改性溶液中在所述UF碱性支撑膜的至少部分上形成至少一 个第一层，从而在所述UF膜的表面上形成交联表层。

本发明的另一个目的是提供任何上述定义的方法，其中，所述方法还包括加热所述改性溶液 至约50℃的温度约1小时的步骤。

本发明的另一个目的是提供任何上述定义的方法，其中，所述方法还包括重复步骤a、b、cn 次从而提供n个层的步骤；所述n是等于或大于1的整数。

本发明的另一个目的是提供任何上述定义的方法，其中，所述方法还包括通过在室温或约 60-90℃的范围内升高温度，积极地增加所述UF碱性膜的表面上的反应部分和所述PEI之间 的交联反应的步骤。

本发明的另一个目的是提供任何上述定义的方法，其中，所述UF碱性膜优选地为非交联的 碱性聚合物。

本发明的另一个目的是提供任何上述定义的方法，其中，所述方法还包括通过在约60℃到约 90℃范围内的热处理条件下将步骤c的所述UF膜浸泡在所述PEI溶液和所述缩合物溶液中 在所述第一层上形成至少一个第二层，从而在所述第一层上形成交联表层的步骤。

本发明的另一个目的是提供任何上述定义的方法，其中，所述步骤a还包括提供包括聚醚砜 (PES)或聚砜(PS)基团的UF碱性支撑膜的步骤。

本发明的另一个目的是提供任何上述定义的方法，其中，所述方法还包括从三聚氯氰、磺胺 酸和它们的任意组合中选择所述缩合物的步骤。

本发明的另一个目的是提供任何上述定义的方法，其中，所述形成至少一个第一层的步骤还 包括将所述缩合物静电结合至所述UF膜的步骤。

本发明的另一个目的是提供任何上述定义的方法，其中，所述方法还包括在热处理之后，在 约90℃时，在碱性溶液中固化所述第一层以便完成所述交联反应步骤的步骤。