[发明专利]用于提高通过TFC膜的水通量的方法

说明书

提供了用于制备高度可渗透薄膜复合膜的方法，所述高度可渗透薄膜复合膜用于纳滤、反渗透和正渗透，特别是用于半咸水的反渗透。该方法包括：在使TFC膜的正侧接触包含涂覆剂的溶液之前或与此同时，通过使TFC膜的背侧接触包含含有樟脑磺酸叔胺盐的孔保护剂的溶液来处理所制备的TFC膜，所述TFC膜包括在正侧上的区别层、支撑层和在背侧上的毡层；以及干燥所述膜。还提供了根据所述方法制备的反渗透膜和包括高度可渗透薄膜复合膜的模块。

相关申请

要求于2016年1月11日提交的标题为“PROCESS FOR IMPROVED WATER FLUXTHROUGH A TFC MEMBRANE”的美国专利申请第14/992,821号的优先权的权益，其主题在许可的情况下通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及薄膜复合(TFC)膜，包括用于纳滤、反渗透或正向渗透例如以净化水(包括自来水、半咸水(BW)和海水(SW))的膜；并且更特别地，涉及用于提高TFC膜的水通量的添加剂和方法。

背景技术

TFC膜是具有连接在一起形成单个膜的不同材料的层的膜。这种分层结构允许使用优化膜的性能和耐久性的材料组合。TFC膜用于纳滤，以及用于反渗透膜和正向渗透膜用以处理自来水、半咸水和海水。这样的膜通常通过在多孔支撑层上非极性(例如，有机)相中的单体与极性(例如，水)相中的单体一起进行界面聚合形成区别层来制备。在需要通量和显著的截留特性的情况下使用TFC膜，例如在水的净化中。在聚合期间已经向TFC膜中添加多种材料和化学添加剂以提高通量而不降低截留特性。由于污染物(例如，来自待净化的半咸水或海水的物质)堆积在TFC膜的表面上，所以TFC膜也会受到污染，导致通量降低。

当设计用于反渗透(RO)时，TFC膜可以由任何材料制备，并且可以采取任意形式，只要其能够进行反渗透(即，其能够在适当的施加压力下优先使水透过并截留溶解的盐)即可。典型的反渗透TFC膜可以包括毡背衬层、支撑层和区别层。区别层可以为可以用于过滤液体，通常是从水中除去盐的聚酰胺膜。支撑层位于区别层与毡背衬层之间并且通常为多孔聚合物材料如聚砜以使经过滤的流体流动。毡背衬层通常是多孔的，以使得已通过区别层过滤的流体流动穿过膜片。

TFC膜的界面聚合的区别层可以通过任何已知技术来制备。区别层、其化学性质和其制造方法的示例性实施方案公开在美国专利第4,039,440号；第4,277,344号；第4,902,424号；第5,108,607号；第5,543,046号；第6,337,018号；第7,109,140号和第8,177,978号中，其各自通过引用并入本文。优选地，区别层为交联聚酰胺。在界面聚合和形成区别层之后，通常干燥TFC膜，然后在最终干燥或施加正侧涂层(例如，保护层或防污涂层)之前进行洗涤以除去过量的反应物。膜的最终干燥和/或涂覆可降低通过膜的水通量。这种对水通量的负面影响可能是由干燥过程期间的孔塌陷造成的。

除了区别层和支撑层之外，TFC膜上还可以存在任意数量的另外的层，例如，在支撑层与区别层之间的中间层；和作为保护层添加或者添加以改变区别层表面的电荷特性或提高截留特性或减少污染的涂层(包括由对区别层的表面进行化学改性而产生的那些)，这些涂层涂覆在反渗透膜的在使用该膜时将暴露于进料溶液的一侧上。

各种保护、防污和性能提高涂层是已知的(参见美国专利第6,177,011号；第6,413,425号；第7,490,725号；第8,011,517号；第8,017,050号；第8,443,986号和第9,022,227号，以及美国专利申请公开第2010/0051538号和第2012/0111791号)。这些涂层的施加可对通过膜的水通量造成负面影响，这可能是由通常用于交联或干燥涂层的干燥过程造成的。

需要的是这样的方法：其可以最小化或消除在干燥TFC膜和/或向TFC膜添加涂层时经常观察到的对通过膜的水通量的负面影响。

发明内容