[发明专利]具有包含聚环氧烷和苯乙酮化合物的涂层的聚酰胺膜

说明书

交叉引用陈述

本申请要求2010年6月2日提交的美国临时申请号61/350,496和2010年3月10日提交的美国临时申请号61/312,278的权益，所述美国临时申请的全部内容在此引为参考。

发明背景

总的来说，本发明涉及用于复合聚酰胺膜的涂层。聚酰胺膜通常被用于各种流体分离中。这样的膜的一种特定类型包括带有“薄膜”或“辨别性(discriminating)”聚酰胺层的微孔支撑体，所述聚酰胺层可以如Cadotte等的美国专利号4,277,344中所述通过界面反应来形成。这样的膜的性质可以通过添加各种添加剂、涂层和后处理来改良，如在US 5,755,964、US 6,878,278和Mickols等的US 2009/0159527以及Belfer等的US 2008/0269417中所述。其他技术包括用各种聚合物对复合膜进行涂层，所述聚合物例如Niu等的US2008/0185332和US 2009/0194479中所述的聚噁唑啉，Comstock的US 7,491,334中所述的聚六亚甲基双胍盐酸盐，Pinnau等的US 7,490,725中所述的聚酰胺-聚醚嵌段共聚物，以及Hendel等的US 2005/0056589中所述的各种共聚物。一种有趣的聚合物涂层类型包括聚环氧烷化合物，例如在Mickols的US 6,280,853、Niu等的US 2007/0251883和US 2009/0220690以及Koo等的US 6,913,694中所描述的。这样的聚环氧烷化合物可以与其他聚合物组合，所述聚合物包括如Niu等的US 2008/0185332和US 2009/0194479中所述的聚噁唑啉化合物，或Mickols等的US 2010/0143733中所述的聚丙烯酰胺。每个前述参考文献的全部内容在此引为参考。

尽管聚环氧烷化合物涂层已显示减少了复合聚酰胺膜的积垢，但仍需要对膜性能的进一步改进。

发明简述

本发明包括复合膜、制造和使用所述复合膜和包括这种膜的螺旋缠绕模块的方法。本发明包括许多实施方案，其中包括涉及将聚酰胺层表面的至少一部分与某些改性剂、包括但不限于聚环氧烷化合物与苯乙酮化合物的组合进行接触的方法。在另一个实施方案中，所述涂层包含聚合物，所述聚合物包括环氧烷重复单元和一个或多个苯乙酮官能团。公开了许多实施方案，包括提供改进的性能例如改进的溶质脱除的实施方案。

发明详述

本发明不具体限制于特定类型、构造或形状的复合膜或应用。例如本发明适用于在包括反渗透(RO)、纳滤(NF)、超滤(UF)和微滤(MF)流体分离的各种应用中使用的平板、管状和中空纤维聚酰胺膜。然而，本发明对于被设计用于RO和NF分离的复合膜的改良来说特别有用。RO复合膜对于事实上所有溶解的盐类来说相对不可渗透，并典型地脱除超过约95％的具有单价离子的盐类例如氯化钠。RO复合膜典型地还脱除超过约95％的无机分子以及分子量大于约100道尔顿的有机分子。NF复合膜与RO复合膜相比可渗透性更高，典型地脱除低于约95％的具有单价离子的盐类，同时脱除超过约50％(通常超过90％)的具有二价离子的盐类(取决于二价离子的种类)。NF复合膜典型地还脱除纳米范围内的粒子以及分子量大于约200至500道尔顿的有机分子。

复合聚酰胺膜的实例包括FilmTec Corporation公司的FT-30^TM类型的膜，即平板复合膜，其包含无纺衬底网(例如PET纱网)的底层(背面)，典型厚度为约25-125微米的微孔支撑体的中间层，以及包含典型厚度小于约1微米、例如从0.01微米至1微米、但是更通常约0.01至0.1微米的薄膜聚酰胺层的顶层(前面)。所述微孔支撑体典型为聚合材料，其具有足以允许渗透基本上不受限制地通过的孔径，但不是大得足以干扰在其上形成的薄聚酰胺膜层的桥接。例如，支撑体的孔径优选在约0.001至0.5微米范围内。在某些情况下，大于约0.5微米的孔径允许聚酰胺层陷入孔中并破坏平板构造。微孔支撑体的实例包括由聚砜、聚醚砜、聚酰亚胺、聚酰胺、聚醚酰亚胺、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯和各种卤代聚合物例如聚偏氟乙烯制成的微孔支撑体。微孔支撑体也可以由其他材料制成。对于RO和NF应用来说，微孔支撑体提供强度，但是由于其相对高的孔隙度而对流体流动几乎不提供阻力。