[發明專利]與纖維素酯膜共價鍵合的薄膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201780070146.5
• 申請日: 2017-09-11
• 公開（公告）號: CN110290860A
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 約翰·赫倫;愛德華·杰拉德·博德里
• 申請（專利權）人: 梵特斯技術有限公司
• 主分類號: B01D71/56
• 分類號: B01D71/56;B01D67/00
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 劉培培;黃愛嬌

本文公開的實施例涉及用于過濾的膜、其制造方法以及包含該膜的膜組件。在一個實施例中，公開了一種膜。該膜包括多孔纖維素層、與該多孔纖維素層鍵合的聚酰胺薄膜層以及支撐多孔纖維素層和聚酰胺薄膜層的織物支撐層。多孔纖維素層在多孔纖維素層的暴露表面處的孔徑為約30nm至約500nm。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2016年9月12日提交的美國臨時申請62/393,595的優先權，其公開內容通過引用整體并入本文。

背景技術

例如用于正滲透或反滲透的高性能過濾膜包括高滲透性的致密層和具有低擴散阻力的多孔層。用于構建這種膜的材料包括醋酸纖維素多孔層，盡管致密層中的相對較高的滲透阻力可能會妨礙其通量。薄膜復合膜可具有比醋酸纖維素層更高的通量但也具有更高的擴散阻力。由于將聚酰胺致密層粘合到具有低擴散阻力的多孔層上存在一定挑戰，薄膜復合膜通常無法復制醋酸纖維素的低擴散阻力。

聚酰胺層可以通過胺水溶液和反應性有機溶液之間的界面聚合形成。聚酰胺層最初不與多孔載體鍵合，但在烘烤過程中兩層之間形成氫鍵有助于改善粘合力。由于層與層之間沒有共價鍵，薄膜復合膜仍然很脆弱并且容易損壞。

在將聚酰胺層共價鍵合到醋酸纖維素多孔層的一種方法中，將非質子溶劑中的多官能酰氯添加到醋酸纖維素片上，酸與醋酸纖維素中的可用羥基基團交聯。然后加入多官能胺單體，胺與醋酸纖維素層上的酰氯位點交聯。在隨后的界面聚合過程中，正在形成的聚酰胺層與改性的醋酸纖維素交聯以形成共價鍵合到多孔載體上的聚酰胺層。在該方法中，酰氯在整個醋酸纖維素層中交聯，不僅僅在表面上交聯。當引入多官能胺時，胺基鍵合到層內以及表面上的酰氯位點。多孔載體內的交聯導致形成膜缺陷，例如大孔和大空隙。大空隙在聚酰胺層中產生裂紋，并且膜截留率急劇下降。

因此，過濾膜的用戶和制造商繼續尋求對其的改進。

發明內容

本文公開的實施例涉及用于過濾的膜、其制造方法以及包含該膜的膜組件。在一個實施例中，公開了一種膜。該膜包括多孔纖維素層、與多孔纖維素層鍵合的聚酰胺薄膜層以及支撐多孔纖維素層和聚酰胺薄膜層的織物支撐層。多孔纖維素層在多孔纖維素層的暴露表面處的孔徑為約30nm至約500nm。

在一個實施例中，公開了一種膜的制造方法。提供纖維素酯片。使纖維素酯片與包含酸/胺交聯劑的第一溶液接觸。還使纖維素酯片與包含多官能胺的第二溶液接觸。還使纖維素酯片與包含酰鹵的第三溶液接觸。界面聚合至少部分地發生在纖維素酯片表面上的胺位點和酰鹵之間。界面聚合產生與纖維素酯片共價鍵合的聚酰胺層。

在另一個實施例中，公開了一種膜的制造方法。提供纖維素酯片。使纖維素酯片與包含酸/胺交聯劑和多官能胺的第一溶液接觸。還使纖維素酯片與包含酰鹵的第二溶液接觸。界面聚合至少部分地發生在纖維素酯片表面上的胺位點和酰鹵之間。界面聚合產生與纖維素酯片共價鍵合的聚酰胺層。

在一個實施例中，公開了一種膜組件。該組件包括管和圍繞該管螺旋纏繞的膜片。該膜片包括多孔纖維素層、與多孔纖維素層鍵合的聚酰胺薄膜層以及支撐多孔纖維素層和聚酰胺薄膜層的織物支撐層。多孔纖維素層在多孔纖維素層的暴露表面處的孔徑為約30nm至約500nm。

來自任何公開實施例的特征可以相互組合使用而不受限制。另外，通過考慮以下詳細描述和附圖，本發明的其他特征和優勢對于本領域普通技術人員而言將變得顯而易見。

附圖說明

附圖示出了本發明的若干實施例，其中，在附圖中展示的不同視圖或實施例中，相同的附圖標記指代相同的元件或特征。

圖1為根據一個實施例的膜的側視示意圖；

圖2為展示根據一個實施例的圖1的膜的制造方法的流程圖；

圖3為展示根據一個實施例的圖1的膜的制造方法的流程圖；