一种形成聚合物涂覆的水解膜的方法，包括：通过浸没沉淀由第一亲水聚合物形成膜；用比第一亲水聚合物更耐受pH值的第二亲水聚合物的薄层涂覆所述膜以形成致密脱除层；和将经涂覆的膜暴露于高pH值溶液中，由此形成水解的超滤膜。一种聚合物涂覆的水解膜，包括：多孔膜，其通过浸没沉淀并水解由第一亲水聚合物形成；和致密脱除层，其施加至所述膜上且由比第一亲水聚合物更耐受pH值的第二亲水聚合物形成。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本文献涉及一种聚合物涂覆的水解膜，其例如用于正渗透(FO)和压力延迟渗透(PRO)膜工艺和应用。
技术介绍
高选择性半透膜的开发主要集中于反渗透(RO)。高性能RO膜具有由机械上较强的多孔膜支撑的极薄、致密聚合物层。支撑膜的结构对膜的通量和选择性几乎不具有影响。最近，FO也受到了关注。FO膜具有与RO膜类似的物质选择性，但在FO中，多孔支撑层的特性(如形貌和亲水性)对膜的性能具有较大影响。目前，唯一市售的 FO 膜由 Hydration, Technology Innovations, LLC, Albany,OR(HTI)生产。这是三乙酸纤维素(CTA)膜，其具有采用浸没沉淀法流延的包埋支撑网。该膜具有比复合RO膜上的常规脱除层(0.2微米)厚得多的致密脱除层(10-20微米)。然而，由于其多孔支撑层的开孔率和亲水性，HTI膜在FO测试中的性能远远优于复合RO膜。专利技术简述本文献的方面涉及一种聚合物涂覆的水解膜，其结合了高传质的支撑层(如CTA)和薄且致密的脱除层以提供优异的FO性能和/或结合了亲水支撑层和极薄脱除层以例如提高膜通量并改善PRO的工艺经济性。这些方面可包括，且实施方案可包括所附权利要求书中所述的一个或多种或所有构成部分和步骤，其通过引用并入。在一个方面中，公开了一种形成聚合物涂覆的水解膜的方法，其包括通过浸没沉淀由第一亲水聚合物形成膜，用比第一亲水聚合物更耐受PH值的第二亲水聚合物的薄层涂覆所述膜以形成致密脱除层，和将经涂覆的膜暴露于高PH值溶液中，由此形成水解的超滤膜。 具体实施方案可包括一个或多个或所有如下方面。由第一亲水聚合物形成膜可包括通过浸没沉淀形成包含实心皮层和多孔支撑层非对称膜，其。通过浸没沉淀形成非对称膜可包括形成厚度为约5-约15微米的实心皮层和厚度为约20-约150微米的多孔支撑层。通过浸没沉淀形成非对称膜可包括形成聚合物浓度为约50体积％或更高聚合物的实心皮层和聚合物浓度为约15-30体积％聚合物的多孔支撑层。用第二亲水聚合物的薄层涂覆所述膜可包括用比第一亲水聚合物更耐受pH值的第二亲水聚合物薄层涂覆所述非对称膜的实心皮层以形成致密脱除层。通过浸没沉淀形成非对称膜可包括通过浸没沉淀由亲水性纤维素酯聚合物形成非对称纤维素膜。将经涂覆的膜暴露于高pH值溶液中可包括将所述非对称纤维素膜暴露于高pH值溶液中，由此将所述非对称纤维素膜的纤维素部分水解以形成水解的超滤膜。将经涂覆的膜暴露于高pH值溶液可包括将所述经涂覆的膜暴露于pH值为约12或更高的溶液中，由此形成水解的超滤膜。用第二亲水聚合物的薄层涂覆所述膜可包括用比所述第一亲水聚合物更耐受pH值的第二亲水聚合物的厚度为I微米或更小的层涂覆所述膜，以形成致密的脱除层。用第二亲水聚合物的薄层涂覆所述膜可包括用磺化聚苯乙烯-聚异丁烯嵌段共·聚物涂覆所述膜，以形成致密的脱除层。在另一方面中，公开了一种聚合物涂覆的亲水膜，其可包括通过浸没沉淀和水解由第一亲水聚合物形成多孔膜，所述膜包括由支撑层支撑的皮层；和施加至所述皮层上且由比第一亲水聚合物更耐受PH值的第二亲水聚合物形成的致密脱除层。具体实施方案可包括一个或多个如下方面。所述膜可为非对称膜。所述非对称膜可为由亲水纤维素酯聚合物形成的非对称纤维素膜。所述皮层厚度可为约5-约15微米，所述多孔支撑层的厚度可为约20-约150微米。所述皮层的聚合物浓度为约50体积％或更高的聚合物，所述多孔支撑层的聚合物浓度可为约15-约30体积％聚合物。所述致密脱除层的厚度可为约I微米或更小。所述致密脱除层可由磺化聚苯乙烯-聚异丁烯嵌段共聚物形成。上述和其他方面、特征和优点以及本文其他部分所述的其他益处由于专利技术描述和权利要求书而对本领域技术人员变得显而易见。专利技术描述本文的特征在于一种例如用于正渗透(FO)和压力延迟渗透(PRO)膜工艺和应用的聚合物涂覆的水解膜。聚合物涂覆的水解膜实施方案结合了高传质的CTA支撑层和薄且致密的层以例如提供优异的FO性能。聚合物涂覆的水解膜实施方案还结合了亲水支撑层和极薄的脱除层以例如提高膜通量并改善PRO的工艺经济性。本文所公开的聚合物涂覆的水解膜实施方案具有许多特征，其中一个、多个或所有特征或步骤可用于任何特定实施方案中。在下文描述中，应理解的是可使用其他实施方案，且可进行结构以及程序改变而不偏离本文的范围。出于简便，使用示例性材料、大小、形状、尺寸等描述各构成部分。然而，本文不限于所述实例，其他构造也是可能的且处于本专利技术的教导范围之内。尽管是出于示例本专利技术的目的，形成聚合物涂覆的水解膜实施方案的方法通常可包括用更耐受PH值的聚合物的极薄亲水致密层涂覆以浸没沉淀法形成的纤维素膜。然后，可将所述膜暴露于高PH值溶液中，其能水解所述纤维素酯，由此形成比所述CTA膜甚至更亲水且渗透性更高的超滤膜。然后，所述pH耐受性聚合物的薄层变成致密脱除层。浸没沉淀浸没沉淀法描述于美国专利3133132中，将其通过引用并入。通常，首先将膜聚合物材料(例如亲水聚合物(如纤维素酯，例如乙酸纤维素、三乙酸纤维素等))溶于水溶性溶剂(非水性)体系中以形成粘稠溶液。纤维素膜的合适水溶性溶剂体系例如包括酮(如丙酮、甲乙酮和1，4-二 5恶烷)、醚、醇。所述溶液中还包含/混合有成孔剂(例如有机酸、有机酸盐、无机盐、酰胺等，如苹果酸、柠檬酸、乳酸、氯化锂等)和增强剂(例如用于改善柔韧性并降低脆性的试剂，如甲醇、甘油、乙醇等)。其次，将所述粘稠溶液的薄层均匀展布于表面上，并短时风干。然后，将粘稠溶液的一侧与水接触。水接触导致溶液中的聚合物变得不稳定，且在该表面上极快地沉淀致密 聚合物层。该层起阻止水进一步渗入溶液中的作用，因此所述致密层下的聚合物渗透得要慢得多，并形成疏松的多孔基体。所述致密层为允许水通过，同时阻止其他物质的膜的部分。所述多孔层仅起致密层支撑体的作用。支撑层是必需的，这是因为单独的(例如)10微米厚的致密层缺乏机械强度且不适于任何实际应用。然后，在所有聚合物由所述粘稠溶液凝聚之后，可洗涤所述膜并热处理。因此，所述浸没/沉淀方法可形成具有实心致密或皮层作为表面构成部分的非对称膜，其厚度例如为约5-15微米。还形成由同一聚合物材料构成的多孔或构架(scaffold)层作为致密层，其中所述多孔或构架层为高度多孔性的且允许固体在该多孔或构架层中扩散。所述多孔或构架层的厚度可例如为20-150微米。由浸没/沉淀法形成的致密或皮层和多孔或构架层的孔隙率通过流延参数以及通过选择溶剂和聚合物材料固体与溶剂溶液的比例控制。所述多孔或构架层可具有尽可能低的聚合物浓度，例如约15-30体积％聚合物。致密顶层或皮层可具有大于50%聚合物的聚合物浓度。在RO中，膜的通量主要取决于致密或皮层的厚度、组成和形貌，因此几乎不存在优化多孔层性能的动力。然而，在FO和PRO中，水由于横跨致密层的溶解物质的浓度差而驱动通过膜。如果致密层的多孔层侧上的浓度较高，则驱动通过所述致密层的水将多孔层中的溶解物质带离致密层。为了使该工艺继续，所述溶解物质必须经由多孔层扩散回致密层。同样地，如果致密层的开孔侧上的浓度较高，则由于水从多孔层中的流体流出，多孔层中的溶解物质浓度将升高。为了使该工艺继续，其必须从所述膜的背本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·R·赫伦，
申请(专利权)人：水合系统有限责任公司，
类型：
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。