[发明专利]复合膜组件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合膜组件及其制备方法。更具体地，本发明涉及一种复合膜组件及使用提供有中空纤维支撑层的单一膜组件制备该复合膜组件的方法。

背景技术

近年来，膜技术已经开始被应用于水处理。例如，微孔过滤(MF)膜或超滤(UF)膜用在净水厂的水处理中，反渗透膜用在海水的脱盐中。而且，反渗透膜或纳米过滤膜用在半导体制备、锅炉和医学应用的水处理中、以及实验室应用的水的净化中。由于低的处理成本和优异的每单位体积处理能力，使用这种膜的水处理技术引起了关注。

近年来，与通过加压产生水渗透的现有的分离膜方法比如微孔过滤、超滤、反渗透、纳米过滤等不同，正向渗透(FO)方法使用分离膜之间的渗透压差作为产生水渗透的驱动力，作为一种新的水处理方法引起了关注，因为正向渗透使用渗透压作为驱动力进行水处理，因此需要的能量比需要增压的现有方法的低。

由于在80年代初开发了显示出改善性能的复合膜，在反渗透膜市场的约90%中，单一膜已经被聚酰胺复合膜所替代。

聚酰胺复合膜是一种包括多孔支撑层的复合膜，所述多孔支撑层由聚砜聚合物树脂和作为表面选择层的聚酰胺活性层形成，聚酰胺复合膜可以由多种方法比如薄层分散、浸渍涂层、汽相沉积、朗谬尔-布罗杰特（Langmuir-Blodgett）、界面聚合等形成。另外，对于本领域目前开发和销售的反渗透复合膜，如美国专利第4,277,344号中公开的界面聚合方法用作制备复合膜的方法。

如上所述，复合膜包括支撑层和形成在支撑层上的活性层，复合膜组件通常是通过制备复合膜、接着将所制备的复合膜灌封（pot）成组件的头部来制备的。然而，由于中空纤维型的多孔支撑层具有圆柱体形状，所以通过在支撑层上涂布至均匀厚度形成活性层由于支撑层的结构特性而不太容易，并且由于所述活性层必须通过单独涂布大量或多束(bundles)支撑层来形成而具有差的加工性能。

发明内容

本发明提供一种制备复合膜组件的方法，其包括∶制备包括其中灌封有中空纤维支撑层的单一膜组件；和通过使所述中空纤维支撑层的表面依次接触包括胺的第一溶液和包括酰卤的第二溶液而进行的界面聚合在所述中空纤维支撑层的表面上形成活性层。此处，所述方法可以形成均匀厚度的活性层并显示出优异的加工性能，通过该方法制备的复合膜组件显示出优异的脱盐率。

根据本发明的一个方面，制备复合膜组件的方法包括∶制备包括其中灌封有中空纤维支撑层的单一膜组件；和通过使所述中空纤维支撑层的表面依次接触包括胺的第一溶液和包括酰卤的第二溶液而进行的界面聚合在所述中空纤维支撑层的表面上形成活性层。

所述单一膜组件可以包括多个中空纤维支撑层和外壳，所述多个中空纤维支撑层中的每一个的两端被灌封，所述外壳在其中容纳有所述多个中空纤维支撑层。

所述中空纤维支撑层可以通过如下方法制备：通过使包括聚砜树脂、有机溶剂和造孔剂的聚合物溶液纺丝形成中空纤维；通过将所述中空纤维暴露于空气形成外部孔；通过将所述具有外部孔的中空纤维浸渍到非溶剂中形成内部孔；和使所述中空纤维凝结。

所述聚砜树脂可以包括聚砜、聚醚砜或其混合物。

所述有机溶剂可以包括选自由N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲亚砜和二甲基乙酰胺组成的组中的至少一种。

所述造孔剂可以包括选自由2-乙氧基乙醇、丙酸、乙酸、叔戊醇、2-甲氧基乙醇、甲醇、乙醇、丁醇、异丙醇、聚乙二醇、二氧化硅和聚乙烯吡咯烷酮组成的组中的至少一种。

所述非溶剂可以包括选自由水、甲醇、乙醇和异丙醇组成的组中的至少一种。

所述中空纤维支撑层可以具有0.1mm至3.0mm的内径和10μm至500μm的厚度。

所述中空纤维支撑层可以为具有孔径为10nm至100μm的多孔超滤膜。

所述活性层可以具有0.001μm至0.0001μm的孔径。

所述第一溶液可以包括聚胺和水，且基于100wt%的所述第一溶液，所述聚胺的量为0.1wt%至15wt%。

所述聚胺可以包括选自由苯二胺、环己烷二胺、哌嗪及其混合物组成的组中的至少一种。

所述第二溶液可以包括多官能团的酰卤和有机溶剂，且基于100wt%的第二溶液，所述多官能团的酰卤的量为0.01wt%至5wt%。

所述多官能团的酰卤可以包括选自由均苯三甲酰氯、间苯二甲酰氯、对苯二甲酰氯、1,3,5-环己烷三羰基氯、1,2,3,4-环己烷四羰基氯及其混合物组成的组中的至少一种。