用于反渗透的防污聚合物和包含其的膜制造技术

本发明专利技术提供适用于液‑液过滤/反渗透的复合膜。本发明专利技术还提供可用在复合膜中的共聚物，该共聚物包含锚固重复单元和防污重复单元；以及提供复合膜和共聚物的制备方法。在优选的实施方案中，共聚物(P[SBMA‑co‑HEMA])经由磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯(SBMA)的两性离子单体和甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)的锚固单体的自由基共聚合来合成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于反渗透的防污聚合物和包含其的膜
本专利技术涉及防污聚合物，涉及包含该防污聚合物的用于反渗透的复合膜，并且涉及防污聚合物和复合膜的制备方法。
技术介绍
本说明书中在先公开文件的列出或讨论不应当必然地被理解为所述文件是最先进技术的一部分或者是公知常识。脱盐是制备淡水的重要过程，特别是在干旱的沿海地区，例如中东。脱盐的一种方法是反渗透(RO)，其由于相对低的能耗使得目前主导全球脱盐市场。反渗透在水处理和重复使用中也起到重要作用。反渗透涉及使用半透膜，该半透膜允许水通过它，但是将例如氯化钠等溶解的溶质截留。该过程依赖在膜的溶质侧使用高压，这增加膜的溶质侧上的溶剂(水)压力，使溶剂(水)逆于渗透梯度流动。反渗透过程中的一个重要问题是半透膜的积垢。各种污垢(例如有机、无机和生物污垢)在膜表面上的附着和聚集减少水通过膜的通量。这可导致更高的运行压力、频繁的化学清洗的必要性、和缩短的膜运行寿命。所有这些因素大大地增加了运行上的成本。现有的将反渗透膜改性以提供改善的防污性的方法通常涉及复杂的合成步骤和/或多步工艺，意味着它们不本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合膜材料，其适用于液-液过滤，所述复合膜材料包括：/n具有第一表面和第二表面的多孔聚合物基底材料；/n附着至所述基底的第一表面的薄膜层，所述薄膜层由三维聚酰胺网络构成；和/n共价附着至所述薄膜层的共聚物，其中：/n所述共聚物具有聚合物主链并且包含第一重复单元和第二重复单元，其中所述第一重复单元为所述聚合物提供悬挂至所述聚合物主链的两性离子官能团，并且所述第二重复单元为所述聚合物提供适合与所述三维聚酰胺网络形成共价键的官能团。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181011 US 62/744,3621.一种复合膜材料，其适用于液-液过滤，所述复合膜材料包括：
具有第一表面和第二表面的多孔聚合物基底材料；
附着至所述基底的第一表面的薄膜层，所述薄膜层由三维聚酰胺网络构成；和
共价附着至所述薄膜层的共聚物，其中：
所述共聚物具有聚合物主链并且包含第一重复单元和第二重复单元，其中所述第一重复单元为所述聚合物提供悬挂至所述聚合物主链的两性离子官能团，并且所述第二重复单元为所述聚合物提供适合与所述三维聚酰胺网络形成共价键的官能团。


2.根据权利要求1所述的膜，其中所述基底材料选自聚醚砜、聚砜、聚苯砜、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺-酰亚胺、聚偏二氟乙烯、三乙酸纤维素、聚醚酮、或聚醚醚酮，任选地，其中所述基底材料的厚度为10至10000μm，例如50至1000μm，例如100至300μm。


3.根据权利要求1或权利要求2所述的膜，其中所述三维聚酰胺网络由聚酰胺材料形成，所述聚酰胺材料为脂肪族和/或芳香族聚酰胺，任选地，其中所述脂肪族和/或芳香族聚酰胺包含选自由卤素、甲硅烷基和硅氧烷基团组成的组中的一个以上的取代基。


4.根据权利要求3所述的膜，其中所述三维聚酰胺网络通过包含两个以上(例如2、3、4、或5个)的活化的羧酸基团的化合物和包含两个以上(例如2、3、4或5个)的氨基的化合物的反应形成，任选地，其中：
(a)所述包含两个以上的活化羧酸基团的化合物为脂肪族或芳香族聚酰卤，所述脂肪族或芳香族聚酰卤未取代或由选自由卤素、甲硅烷基、和硅氧烷基团组成的组中的一个以上的取代基取代(例如所述包含两个以上的活化羧酸基团的化合物选自由均苯三甲酰氯、间苯二甲酰氯、和癸二酰氯中的一种或更多种组成的组)；
(b)所述包含两个以上的氨基的化合物为脂肪族或芳香族多胺，所述脂肪族或芳香族多胺未取代或用选自由卤素、甲硅烷基、和硅氧烷基团组成的组中的一个以上的取代基取代。


5.根据权利要求4所述的膜，其中所述三维聚酰胺网络通过间苯二胺和均苯三甲酰氯的反应形成。


6.根据前述权利要求中任一项所述的膜，其中所述薄膜层的厚度为1至10000nm，例如20至1000nm，例如50至500nm。


7.根据前述权利要求中任一项所述的膜，其中所述膜的水透过率的值为2.0至10.0Lm-2h-1巴-1和/或NaCl截留率的值大于97％。


8.根据前述权利要求中任一项所述的膜，其中所述共聚物为无规共聚物或嵌段共聚物(例如无规共聚物)。


9.根据前述权利要求中任一项所述的膜，其中所述第一重复单元选自丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的单体，所述丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的单体具有包含选自由磺基甜菜碱、羧基甜菜碱、磺基吡啶鎓甜菜碱、磷酸胆碱、半胱氨酸、磺基甜菜碱硅氧烷组成的组中的两性离子官能团的悬挂侧链。


10.根据前述权利要求中任一项所述的膜，其中所述第二重复单元选自丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的单体，所述丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的单体具有包含选自OH或NH2的官能团的悬挂侧链，任选地，其中所述悬挂侧链包含OH。


11.根据前述权利要求中任一项所述的膜，其中所述第一重复单元与所述第二重复单元的摩尔比为0.01至10000:1，例如1:1至50:1，例如2:1至23:1，例如5:1。


12.根据前述权利要求中任一项所述的膜，其中所述共聚物具有式(I)：



其中：
x表示所述第一重复单元并且y表示所述第二重复单元，其中重复单元x与重复单元y的摩尔比为0.01至10000:1；
R1和R2独立地为H或C1-6烷基；
X和Y独立地为NH、O或S；
L1和L2独立地为C1-6烷基；
Z为两性离子基团；和
A为选自OH或NH2的锚固基团。


13.根据权利要求12所述的膜，其中：
(a)权利要求12中的由X-L1-Z定义的两性离子部选自：



及其盐或溶剂化物，其中虚线表示附着至分子的其余部分的点；和/或
(b)权利要求12中的由Y-L2-A定义的锚固部选自：

及其盐或溶剂化物，其中虚线表示附着至分子的其余部分的点。


14.根据前述权利要求中任一项所述的膜，其中所述基底具有自支撑中空纤维构造或平板构造。


15.一种式(I)的共聚物：



其中：
x表示所述共聚物的第一重复单元并且y表示所述共聚物的第二重复单元，
R1和R2独立地为H或C1-6烷基；
X和Y独立地为NH、O或S；
L1和L2独立地为C1-6烷基；
Z为两性离子基团；和
A为选自OH或NH2的锚固基团。


16.根据权利要求15所述的共聚物，其中重复单元x与重复单元y的摩尔比为0.01至10000:1，例如1:1至50:1，例如2:1至23:1，例如5:1。


17.根据权利要求15或权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：张羽，钟台生，张岁，
申请(专利权)人：新加坡国立大学，
类型：发明
国别省市：新加坡;SG