[发明专利]用于正渗透膜的支撑层

说明书

本发明大体上涉及正渗透膜以及制作正渗透膜的方法，特别地涉及在其上浇铸活性层的改进薄支撑层。

技术领域

一个或多个方面大体上涉及用于渗透分离工艺的膜。更特别地，一个或多个方面涉及对膜支撑层进行改进，以优化设计的渗透分离工艺。

背景技术

半渗透膜根据其选择性阻挡物的性质基本上能渗透液体且基本上不能渗透溶质。渗透驱动膜分离大体上依靠与驱动溶质通过分离工艺中使用的膜的一个或多个支撑层的通道相关联的驱动力。

液体分离中使用的聚合物膜通常是复合薄膜(TFC)，复合薄膜通常包括在多孔支撑结构上的选择性阻挡物。最近的高选择性膜的开发主要集中于反渗透(RO)工艺。反渗透是一种压力驱动工艺，其中一旦溶液的渗透压力被过多液压克服时对通过膜的水通量的主要阻力是的水动阻力。相比之下，正渗透(FO)是完全基于渗透的工艺，其中扩散由渗透驱动。RO和FO工艺中影响水通量的因素不同，反过来需要不同的膜结构以获得最佳性能。

发明内容

根据一种或多种实施方式，制造正渗透(FO)膜的方法可以包括提供包括至少第一层和第二层的支撑结构，将材料施加至支撑结构的第一层以形成膜支撑层，将阻挡材料施加至膜支撑层以形成正渗透膜，以及通过将支撑结构的第一层与支撑结构的第二层分离，释放正渗透膜；例如，通过剥离、溶解或以其它方式除去第二层，通常为较重的层。在一些可替代的实施方式中，双层支撑基底可以用单层代替，该单层具有用于正渗透应用所需的薄度和开口度，同时还具有通过常规膜制造设备运行所需的强度和/或厚度。

在一个方面，本发明涉及一种用增强的支撑层制造的膜。该膜包括支撑基底，增强的支撑层设置在支撑基底上，并且活性层设置在支撑层上。支撑层由包括聚合物、非离子表面活性剂和离子表面活性剂的溶液制成。在各种实施方式中，聚合物是聚砜或聚醚砜中的至少一种，并且在浇铸溶液中以溶液的约10wt％至约20wt％，优选约12wt％至约16wt％，以及更优选约13wt％至约15wt％存在。非离子表面活性剂可以在浇铸溶液中以溶液的约0.1wt％至约1.5wt％存在，优选约0.2wt％至约1.0wt％，更优选约0.30wt％至约0.75wt％存在。离子表面活性剂可以在浇铸溶液中以溶液的约0.05wt％至约1.5wt％，优选约0.1wt％至约0.8wt％，更优选约0.15wt％至约0.45wt％存在。以下公开了离子表面活性剂和非离子表面活性剂的示例。

在另一方面，本发明涉及一种正渗透膜，该正渗透膜包括具有第一表面和相对的第二表面的支撑基底，设置在支撑基底的第一表面上的支撑层，该支撑层包括聚合物、离子表面活性剂以及非离子表面活性剂，以及设置在支撑层上的选择性层。在各种实施方式中，聚合物是聚砜、聚醚砜或其组合。非离子表面活性剂可以包括聚氧乙烯(20)十六烷基醚或本文公开的任何其他非离子表面活性剂，可以是单独的或是组合的。离子表面活性剂可以包括有机酸性磷酸酯(例如，烷基磷酸酯或戊基酸性磷酸酯，诸如根据RHODAFAC商品名可以获得)。

在另一方面，本发明涉及用于正渗透膜的支撑层，其中支撑层包括聚合物，诸如聚砜、聚醚砜或其组合；离子表面活性剂；以及非离子表面活性剂。在各种实施方式中，支撑层可以根据本文公开的任何方法和制剂制造。

在另一方面，本发明涉及制造用于正渗透膜的支撑层的方法。该方法包括以下步骤：提供具有第一表面和相对的第二表面的支撑基底；将聚合物溶液浇铸到基底的第一表面上，其中，聚合物溶液包括聚合物诸如聚砜或聚醚砜或其组合物、非离子表面活性剂、离子表面活性剂以及溶剂；将支撑基底引至骤冷浴。