[發(fā)明專利]基于熱重排聚(苯并惡唑-酰亞胺)共聚物的超薄型復(fù)合膜及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780025408.6
• 申請日: 2017-02-22
• 公開（公告）號: CN109070012A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李永茂;金志勛;李潒;樸相泫;文宣周;姜娜萊;李鐘明;金柱成;鄭俊泰
• 申請（專利權(quán)）人: 漢陽大學(xué)校產(chǎn)學(xué)協(xié)力團
• 主分類號: B01D69/10
• 分類號: B01D69/10;B01D69/12;B01D71/64;B01D71/56;B01D67/00;B01D61/00;C02F1/44
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 呂琳;宋東穎

本發(fā)明涉及一種基于熱重排聚(苯并惡唑?酰亞胺)共聚物的超薄型復(fù)合膜及其制備方法，其涉及一種由熱重排聚(苯并惡唑?酰亞胺)共聚物形成的多孔支撐體并制備上述多孔支撐體上包括薄膜的活性層的復(fù)合膜，并且將復(fù)合膜應(yīng)用于壓力延遲滲透、正滲透或有機溶劑納米過濾工藝的技術(shù)。根據(jù)本發(fā)明制備的超薄型復(fù)合膜具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性及機械性能，因此可以承受高操作壓力，而且還能使內(nèi)部濃度極化最小化，從而能夠獲得高透水率及由此帶來的高功率密度，因此可以應(yīng)用于壓力延遲滲透或正滲透工藝中。并且，上述超薄型復(fù)合膜不僅具有對有機溶劑的化學(xué)穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性優(yōu)異，而且具有卓越的有機溶劑納米過濾性能，尤其在高溫的有機溶劑的條件下也能穩(wěn)定地保持納米過濾性能，因此還可以用作有機溶劑納米過濾膜。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于熱重排(thermally rearranged)聚(苯并惡唑-酰亞胺)共聚物的超薄型復(fù)合膜及其制備方法，更詳細地涉及一種由熱重排聚(苯并惡唑-酰亞胺)共聚物形成多孔支撐體(porous support)并制備上述多孔支撐體上包括薄膜的活性層的復(fù)合膜，并且將復(fù)合膜應(yīng)用于壓力延遲滲透(pressure retarded osmosis)、正滲透或有機溶劑納米過濾工藝的技術(shù)。

背景技術(shù)

近年來，利用海水滲透壓產(chǎn)生能量的鹽度差發(fā)電備受人們的關(guān)注，尤其是，對壓力延遲滲透工藝(pressure retarded osmosis process)積極地進行了研究。壓力延遲滲透工藝是一種發(fā)電方式，其使用具有鹽度差的兩種溶液的滲透壓差作為驅(qū)動力，通過分離膜向滲透現(xiàn)象的反方向施加小于滲透壓的壓力，從而延遲朝向滲透方向的水的流動，使得透過分離膜的水驅(qū)動渦輪機(turbine)而產(chǎn)生電力。

主要使用平板膜或中空纖維膜作為上述壓力延遲滲透工藝用分離膜。通常，大部分具有超薄型復(fù)合膜(thin-film composite membrane)的形態(tài)，上述超薄型復(fù)合膜具有：聚砜(PS)類或聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)類的、厚度為100～200μm的多孔支撐體；以及聚酰胺(PA)類的、厚度為～100nm的薄膜活性層(專利文獻1)。

然而，在常規(guī)壓力延遲滲透工藝用分離膜的情況下，當(dāng)水通過膜滲透時，流入溶液的鹽被具有選擇性滲透性的活性層阻擋而積累在支撐體內(nèi)部，從而出現(xiàn)活性層與支撐體界面的鹽分濃度增加的現(xiàn)象，即發(fā)生內(nèi)部濃度極化。由此，作為水透過的驅(qū)動力的濃度差減小，最終導(dǎo)致水透過度降低而功率密度降低。據(jù)認(rèn)為，造成上述問題的最大原因是支撐體的厚度大到100～200μm而引起的。并且，用于壓力延遲滲透工藝的分離膜需要承受高操作壓力，因此應(yīng)當(dāng)具有優(yōu)異的機械性能，如熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。

另一方面，化學(xué)工業(yè)和制藥工業(yè)所需的分離工藝包括蒸餾、結(jié)晶、吸附及提取等工藝，并且在實施上述工藝時基本上使用有機溶劑，因此，對有機溶劑分離膜的需求不斷增加。然而，迄今為止開發(fā)或商業(yè)化的大部分的分離膜均被制備成用于水處理或氣體分離，所以這些分離膜在暴露于各種有機溶劑的環(huán)境中維持穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu)是有限的。因此，盡管存在對有機溶劑分離膜的工業(yè)需求并且其規(guī)模不小，但是目前為止，對有機溶劑分離膜的開發(fā)不是很多。

只不過，作為有機溶劑納米過濾膜，已知有：在聚酰亞胺支撐體上形成有聚酰胺薄膜層的復(fù)合膜、由四胺(tetramine)和二羧酸(dicarboxylic acid)聚合的聚苯并咪唑(polybenzimidazole)膜以及聚醚醚酮(polyetheretherketone)膜。尤其，在有機溶劑納米過濾膜的情況下，雖然孔徑的大小是重要的，但溶劑或溶質(zhì)與分離膜的相互作用也會影響分離膜的性能，因此，迫切需要開發(fā)對有機溶劑具有優(yōu)異穩(wěn)定性的材料。并且，盡管現(xiàn)有的被制備成非對稱膜形態(tài)的聚酰亞胺、交聯(lián)的聚苯并咪唑、聚醚醚酮膜等對有機溶劑是穩(wěn)定的，但通過這些膜，大多情況下很難獲得優(yōu)異的滲透性，所以在有限的有機溶劑及溫度范圍內(nèi)使用這些膜。因此需要各種類型的分離膜材質(zhì)、形狀以及所改進的分離性能(專利文獻2及3)。