复合分离膜及使用该复合分离膜的分离膜元件制造技术

本发明专利技术提供分离特性得到改善的复合分离膜，特别是提供渗透通量得到提高的复合分离膜。本发明专利技术的复合分离膜具备多孔性支撑体(2)和形成在该支撑体(2)上的分离功能层(1)。分离功能层(1)是具备“双重褶皱结构”的聚酰胺膜，所述双重褶皱结构具备具有多个突起(15a)、(15b)…的第一层部分(11)和覆盖这些突起的至少一部分(15c)、(15d)的第二层部分(12)。第二层部分(12)通过第一层部分(11)的多个突起的一部分(15a)、(15b)向上方延伸并分支而形成。在第一层部分(11)与第二层部分(12)之间存在空隙(13)。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为2011年2月16日、申请号为201180009767.5的中国专利申请的分案申请。
本专利技术涉及具备多孔性支撑体和形成在该多孔性支撑体上的分离功能层的复合分离膜。该复合分离膜主要作为反渗透膜(RO膜)或纳滤膜(NF膜)用于超纯水的制造、盐水或海水的脱盐及废水处理等。该复合分离膜可以用于从染色废水、电镀涂料废水和污水等废水中除去有害成分或者回收有用成分，而且还可以用于食品用途中以有效成分的浓缩为代表的深度处理。
技术介绍
复合分离膜通过在多孔性支撑体上层叠具有所期望的分离能力的分离功能层来制造。作为分离功能层，根据其用途，可以使用选自聚酰胺、聚砜、醋酸纤维素等有机化合物中的膜。在反渗透膜的领域中，已知通过胺与酰卤聚合而得到的聚酰胺膜适合作为分离功能层。典型地，该聚酰胺膜是通过多官能芳香族胺与多官能芳香族酰卤的界面聚合而得到的芳香族聚酰胺膜。作为支撑聚酰胺膜的多孔性支撑体，经常使用在无纺布等多孔性支撑材料上设置有聚砜等的微多孔层的支撑体。已知在多孔性支撑体上的通过界面聚合得到的聚酰胺膜的表面形成有多个微小的突起。正在进行以下的尝试：基于使用扫描电子显微镜(SEM)进行的观察或使用原子力显微镜(AFM)进行的测定对该表面的微观结构进行优化，从而改善复合分离膜的特性。专利文献1中公开了使聚酰胺膜的平均表面粗糙度Ra为55nm以上的技术方案。根据专利文献1，增大聚酰胺膜的表面粗糙度会在提高反渗透膜所要求的分离特性方面带来理想的结果。专利文献2中公开了使聚酰胺膜的表面突起的圆等效直径的平均值为150nm以下的技术方案。根据专利文献2中公开的SEM照片，在聚酰胺膜的表面大致均匀地形成有多个细小的突起。根据专利文献2，聚酰胺膜的表面突起的微小化会提高在高压下使用的复合分离膜的特性。专利文献3中公开了如下的技术方案：将聚酰胺膜(分离功能层)的膜厚设为Tμm并且将该层的表面的每单位长度的实际长度设为Lμm时，使由L/T表示的参数为50以上。如专利文献3的图1所示，该分离功能层在大幅弯曲而形成突起的同时铺展在多孔性支撑体上。根据专利文献3，满足上述条件的分离功能层相对于膜厚的表面积增大，因此膜的分离特性提高。专利文献1-3中公开的现有的聚酰胺膜(分离功能层)是形成在多孔性支撑体的表面上的单一的层，在该层的整个表面上具有多个突起。作为用于提高膜的分离特性的具体的方法，已知有在用于形成聚酰胺膜的溶液中添加醇类、醚类等有机化合物的方法(专利文献1、3)。专利文献4中公开了通过添加各种添加剂来测定膜的分离特性的多个示例(表1-3)。添加剂的使用对提高膜的渗透通量有效。专利文献4中报道了：从在用于形成聚酰胺膜的两种溶液中分别添加有异丙醇的制造例中得到了最大的渗透通量(表1、实施例3-5)。对于复合分离膜，要求进一步改善分离特性。特别是近年来，要求改善分离特性以适合废水处理、海水淡水化前处理用途等优先要求渗透通量的大小而非截盐率的用途。另外，为了降低运行能耗(即节能)，对增大渗透通量的需要也变得日益显著。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平9-85068号公报专利文献2：日本特开平9-141071号公报专利文献3：日本特开2001-179061号公报专利文献4：日本特开平8-224452号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题本专利技术的目的在于提供具有适于改善分离特性、特别是适于提高渗透通量的结构的复合分离膜。用于解决问题的方法本专利技术提供一种复合分离膜，具备多孔性支撑体和形成在上述多孔性支撑体上的分离功能层，上述分离功能层为具备具有多个突起的第一层部分和覆盖上述多个突起的至少一部分的第二层部分的聚酰胺膜。专利技术效果现有的复合分离膜中包含的聚酰胺膜为单一的层，与此相对，本专利技术的复合分离膜具备由两个层(层部分)构成的聚酰胺膜。与由单一的层形成的结构相比，该特征性的结构更适于改善复合分离膜的分离特性，特别是更适于提高渗透通量。附图说明图1是示意性地表示本专利技术的分离功能层的结构的一个方式的截面图。图2是表示分离膜元件的一个方式的立体图。图3是表示使用SEM对实施例1中制作的复合分离膜的表面从与该表面垂直的方向进行观察而得到的结果的图(20000倍的倍率)。图4是表示使用SEM对实施例1中制作的复合分离膜的表面从斜向观察该表面的方向进行观察而得到的结果的图(20000倍的倍率)。图5是表示使用SEM对比较例1中制作的复合分离膜的表面从斜向观察该表面的方向进行观察而得到的结果的图(20000倍的倍率)。图6是表示使用SEM对比较例2中制作的复合分离膜的表面从与该表面垂直的方向进行观察而得到的结果的图(20000倍的倍率)。图7是表示使用SEM对实施例4中制作的复合分离膜的表面从与该表面垂直的方向进行观察而得到的结果的图(50000倍的倍率)。图8是表示使用SEM对实施例5中制作的复合分离膜的表面从与该表面垂直的方向进行观察而得到的结果的图(50000倍的倍率)。图9是表示使用SEM对实施例6中制作的复合分离膜的表面从与该表面垂直的方向进行观察而得到的结果的图(50000倍的倍率)。图10是表示使用SEM对实施例7中制作的复合分离膜的表面从与该表面垂直的方向进行观察而得到的结果的图(50000倍的倍率)。具体实施方式本专利技术的分离功能层的截面结构的一例示于图1中。图1表示通过使用透射电子显微镜(TEM)对本专利技术的分离功能层进行观察而确认到的典型结构。为了便于说明，图1示出了能够得到良好的分离特性的膜结构作为一例，但本专利技术的分离功能层的详细结构并不限于图1所示的结构。分离功能层1形成在多孔性支撑体2上，并且具备第一层部分11和其上方的第二层部分12。第一层部分11以覆盖多孔性支撑体2的表面的整个区域(作为复合分离膜使用的表面的整个区域)的方式形成。第二层部分12也可以与第一层部分11同样地形成在多孔性支撑体2的表面的整个区域。但是，优选如图1所示使第二层部分12以仅在多孔性支撑体2的表面的部分区域41覆盖第一层部分11的方式形成。这是因为，根据通过实验确认到的结果，为了在抑制截盐率降低的同时使渗透通量增加，部分性的覆盖是适当的。该理由的具体机理尚不清楚，但如果第二层部分发展到覆盖整个表面的程度，则膜的密度可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合分离膜，具备多孔性支撑体和形成在所述多孔性支撑体上的分离功能层，所述分离功能层为具备具有多个突起的第一层部分和覆盖所述多个突起的至少一部分的第二层部分的聚酰胺膜，所述第二层部分的最大高度H2与所述第一层部分的最小高度H1的差(H2‑H1)为450nm以上。

【技术特征摘要】
2010.02.16 JP 2010-0316481.一种复合分离膜，具备多孔性支撑体和形成在所述多孔性支撑
体上的分离功能层，
所述分离功能层为具备具有多个突起的第一层部分和覆盖所述多
个突起的至少一部分的第二层部分的聚酰胺膜，
所述第二层部分的最大高度H2与所述第一层部分的最小高度H1的差(H2-H1)为450nm以上。
2.如权利要求1所述的复合分离膜，其中，所述第二层部分仅覆
盖所述多个突起的一部分。
3.如权利要求1所述的复合分离膜，其中，所述第一层部分和所
述第二层部分通过一次成膜形成。
4....

【专利技术属性】
技术研发人员：釜田卓，新谷卓司，都留稔了，吉冈朋久，孔春龙，
申请(专利权)人：日东电工株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP