[發明專利]復合半透膜及其生產方法、以及利用該復合半透膜的元件、流體分離裝置和水處理方法

有效

• 申請號: 200580037659.3
• 申請日: 2005-10-28
• 公開（公告）號: CN101052459A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發明（設計）人: 富岡洋樹
• 申請（專利權）人: 東麗株式會社
• 主分類號: B01D71/56
• 分類號: B01D71/56;B01D69/12;B01D67/00;B01D65/08;B01D69/02;C02F1/44
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司
• 代理人: 丁香蘭

技術領域

本發明涉及用于選擇性分離液體混合物的復合半透膜及其生產方 法。例如，本發明涉及適用于為海水或半咸水除硼的復合半透膜及其生 產方法，所述復合半透膜包含形成在多孔基體膜上的包含聚酰胺的分離 功能層。

背景技術

近年來，通過復合半透膜使海水脫鹽的嘗試一直都在進行之中，如 今，該技術在世界各地的水廠中都已投入了實際應用。復合半透膜通常 包含涂覆在多孔基體膜上的分離功能層。當分離功能層通過使用交聯的 芳香族聚酰胺形成時具有以下優點：該層會因含有苯環而具有剛性和堅 硬性，并且可以通過界面縮聚芳香族多官能胺和芳香族多官能酰基鹵而 容易地形成，還具有諸如脫鹽率高、滲透流速高等優點(JP-A-1-180208 和JP-A-2-115027)。

然而，目前該領域中的水質標準已控制得越來越嚴格。特別是在常 規處理中很難將海水中的微量的硼降低到飲用水可接受的水平，為解決 該問題已提出了很多復合半透膜(JP-A-11-19493和JP-A-2001-259388)。 然而，當對在25℃下pH為6.5、硼濃度為5ppm、TDS(固溶物總量) 濃度為3.5重量％的海水在5.5MPa的操作壓力下進行滲透時，預計這些 膜的膜滲透流速小于或等于0.5m³/m²·天，并且硼脫除率至多約91％～ 92％，因此，需要開發具有更高溶質脫除性能的復合半透膜。

為改善復合半透膜的溶質脫除性能，可以考慮使復合半透膜的分離 功能層的孔的尺寸較小。然而，與此同時若要獲得充分的水滲透性能， 則需要適當擴大孔的尺寸。另一方面，考慮到即使復合半透膜的分離功 能層上的孔的尺寸很小，當半透膜上的孔數和空位含量(vacancy?content) 較大時，透水量也會提高，但是溶質脫除性能將會變差。換言之，為了 改善溶質脫除性能并保持透水量，必須同時適當調整復合半透膜分離功 能層上的孔的尺寸和空位含量。作為測量薄膜上的孔徑分布和空位含量 的一種方法，可以采取利用正電子湮沒壽命譜(positron?annihilation lifetime?spectroscopy)的傳統已披露的方法(JP-A-2001-142233和 JP-A-11-169689)。但是，因為采取這些方法還不能確定孔半徑及空位含 量與溶質脫除率之間的關系，所以到目前為止仍無法獲得能夠指示復合 半透膜的硼脫除性能的指標。

作為改善復合半透膜的溶質脫除性能的方法，可以采取例如向反應 溶液中加入新型反應物的方法。由于該方法與傳統方法區別不是很大， 因而可作為一種簡單改進的方法使用。例如，據稱，在復合半透膜中， 交聯聚酰胺由多胺成分和作為新型反應物的酸成分構成，其中多胺成分 的分子中具有兩個以上氨基，酸成分含有分子中具有兩個以上鹵代羰基 的線性脂肪族多酸鹵化物(日本專利3,031,763)。據描述，該方法可以提 供具有高脫鹽率和高滲透流速的半透膜及其生產過程，但是，根據該方 法仍無法進一步提高硼脫除率。

發明內容

本發明的一個目標是提供對于甚至在中性區中不離解的物質，如硼 酸也具有高脫鹽率和高脫除性能的復合半透膜及其生產方法。

為了實現上述目標和其它一些目標，本發明提供以下方面：

(I)一種復合半透膜，所述復合半透膜包含形成在多孔基體膜上的 包含聚酰胺的分離功能層，

其中所述包含聚酰胺的分離功能層具有0.25nm～0.35nm的平均孔 半徑和0.2nm³％～0.3nm³％的空位含量，所述平均孔半徑和空位含量通 過正電子湮沒壽命譜測得。

(II)一種復合半透膜，所述復合半透膜包含形成在多孔基體膜上的 包含聚酰胺的分離功能層。

其中選自式(1)至(3)的酰基通過共價鍵連接至所述包含聚酰胺 的分離功能層中的聚酰胺分子上：