[发明专利]亲水-疏油的共聚物组合物及其用途

说明书

发明领域

本公开总体上涉及既亲水又疏油的共聚物和共聚物组合物。其进一步涉及用这样 的共聚物组合物涂布的膜，以赋予所述膜亲水性和疏油性两者，以及它们的用途，例如作为 过滤膜用于处理含烃的水。

背景

有效从水去除油性悬浮固体(例如油涂覆的污垢颗粒)是水处理工业中的主要挑战之 一。例如，用于在石油工业中处理含烃废水(例如含油水)的大规模方法可从巨大的围油栏 和吸收剂撇油器到化学处理。来自非常规气体开采的采出水通常通过地下注射处置。在其 处置之前，用显著水平的生物杀灭剂处理处理采出水以防止污染处置井。这些常规水处理 技术中的一些对人体健康和环境具有不确定的影响。

过滤方法可提供用于处理含烃水和去除油性悬浮颗粒的更有效和可放大的方法。 通过微滤进行微生物去除具有成为比生物杀灭剂处理更低成本的选择的潜力。然而，为了 使微滤比生物杀灭剂处理更便宜，微滤装置必须为亲水的，且不被存在于采出水中的油污 染。耐油的陶瓷膜已用于处理含油水。然而，陶瓷膜在其较高的重量和生产成本方面具有显 著缺点。此外，陶瓷膜在其中要从污染水去除油性悬浮固体的应用领域中具有显著限制。

聚合膜是水处理方法的适合候选。聚合膜与其陶瓷对应物相比更便宜，也更致密。 聚合膜用于处理水减少使用所述聚合膜的水处理设备的操作费用和尺寸。然而，聚合膜的 主要缺点之一为膜污染。通常，当水中的杂质例如乳化、游离或溶解的油不可逆地沉积在膜 表面和/或膜的内孔中时发生膜污染。这些沉积物不仅降低膜寿命而且导致水通量的剧烈 下降，随后导致增加的操作费用。另外，如果聚合膜不是亲水性质，则在不使用有机溶剂例 如异丙醇预润湿膜然后用水冲洗以克服非亲水材料和极性水性分散体之间亲和力缺乏的 情况下，水性分散体例如含油废水不能通过这些膜容易地过滤。膜的这样的预润湿可为昂 贵的，且还可导致“气栓”或“反润湿”。

鉴于上文，仍需要开发既疏油又耐油的亲水性聚合膜，以使得它们能用于处理烃 污染的水，而不被烃快速污染。

发明简述

本发明涉及既亲水又疏油的共聚物和共聚组合物。还提供包含这样的共聚组合物的既 亲水又疏油和/或耐油的膜。

在一些实施方案中，提供包含1至50摩尔%式I的结构单元和25至99摩尔%式II的结 构单元的共聚物。

在式I和/或II中，R¹为线性或支化的C₁-C₃₀氟代烷基。R²和R³在每次出现时独立为 氢，或线性或支化的C₁-C₄烷基。在一些实施方案中，R⁴和R⁵在每次出现时独立为线性或支化 的C₁-C₁₂烷基、C₅-C₁₂碳环基团或C₅-C₁₂杂环基团，且R⁶和R⁷在每次出现时独立为线性或支化 的C₁-C₁₂亚烷基、线性或支化的C₂-C₁₂亚烯基、线性或支化的C₂-C₁₂亚炔基、C₅-C₁₂碳环基团或 C₅-C₁₂杂环基团。在一些其它实施方案中，R⁴、R⁵、R⁶或R⁷中的至少两个和与它们连接的氮原 子一起可形成含有5至7个原子的杂环。X在每次出现时独立为氧原子(-O-)或-NH-基团；且Y 为亚硫酸根基团或碳酸根基团。m和n的值在每次出现时独立为1至5的整数。

在一些实施方案中，提供以下共聚物，该共聚物包含衍生自烯属不饱和单体混合 物的结构单元，所述烯属不饱和单体混合物包含1至50摩尔%式III的氟代烷基单体和25至 99摩尔%式IV的两性离子单体。