[其他]反向渗透膜及其制备过程

说明书

本发明关系到一种低密度反向渗透膜及其生产过程。

U·S·3，567，632公开了用包括芳香族聚酰胺在内的各种聚合材料制备反向渗透膜，方法是浇铸一种聚合物溶液，将薄膜干燥，以及用水萃取干燥后的薄膜。

U·S·3，878，109公开了在平板或转鼓上，用一种含有芳香族聚酰胺的浓液进行浇铸、部份干燥、然后漂洗，由此制备反向渗透膜。

U·S·4，086，215公开了在平板、转鼓或支撑物上，浇铸一种含有可交联的聚酰胺或聚叠氮化物的浓液、部份干燥、漂洗，由此制备反向渗透膜。

本发明关系到制备一种反向渗透膜的过程及薄膜制品。过程包括把一种芳香族聚酰胺溶液在支撑物上浇铸一层，对由此形成的液层进行部份干燥，然后将此液层迅速急冷，以冻结其结构。所得薄膜制品的密度低于过去的同类薄膜，因此，本发明的薄膜具有较高的通量。

附图是在实例中所用的设备的侧视示意图。

本发明的反向渗透膜制备过程是，向支撑物上浇铸芳香族聚酰胺溶液，使之形成液层，从所得芳香族聚酰胺液层的一个面上，蒸发一部份溶剂，然后用水急冷。浇铸步骤可以是把溶液浇铸在浇铸表面上，或是浇铸在支撑织物上。

浇铸溶液一般含有10重%至30重%的芳香族聚酰胺，最好是含芳香族聚酰胺15重%至25重%。一般，浇铸溶液还含有改性盐。适宜的改性盐包括硝酸锂、氯化锂、水合氯化镁以及它们的混合物。改性盐的含量，应当是芳香族聚酰胺的20-60重%。

用于制备浇铸溶液的溶剂，是一种极性有机溶剂。适宜的极性有机溶剂包括二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、二甲亚砜、和N-甲基吡咯烷酮。其中最好的是二甲基乙酰胺。

能够用于本发明的芳香族聚酰胺，可以是，例如，Richter等人在U·S·3，567，632中所叙述的那些含氮聚合物，兹特引用作为参考依据。该专利所公开的聚合物中，最好的聚合物衍生自间苯二胺、间苯二胺-4-磺酸以及间苯二酰氯，和对苯二酰氯，其中间苯二酰与对苯二酰的比例约从50∶50到80∶20。芳香族聚酰胺一般含硫0-4.0重%，最好是1.5-3.8重%。硫是以磺酸基团出现的。

如果采用织物支撑，一般使用无胶料聚酯织物或是聚酰胺织物。本发明中可以采用包括Whinfield在U·S·2，465，319中所叙述的聚酯。其中最好的是聚乙烯、对苯二酸酯的均聚物。可以使用包括Sweeny在U·S·3，287，324中所叙述的芳香族聚酰胺。

一般情况下，浇铸或挤压芳香族聚酰胺溶液的温度是从0℃至125℃，最好是15℃至35℃。因为15℃至35℃的范围是室温，因而过程简单。挤压出的初始薄膜，一般厚度是从1至10密耳（即2.5×10^-5米-2.5×10^-4米）。经浇铸或挤压之后，将初始薄膜部份干燥。干燥温度为50°至170℃，最好是80°-150℃。干燥过程要做到在初始薄膜中留下30-50重%的芳香族聚酰胺。

部份干燥后，用水急冷初始薄膜。本发明的关键在于，初始薄膜离开干燥炉后的10秒中以内，最好是5秒钟内，就要进行急冷。急冷水应为0°至30℃，最好为10℃至25℃。一般，急冷步骤要持续1或2分钟。如采用更长的急冷时间，并不能比在几分钟的急冷效果更有所提高。事实上，薄膜一般就是在室温下贮存在水中。急冷步骤主要是使聚合物胶凝，并且冻结其结构，同时萃取出残留的溶剂及改性盐。

本发明推荐对急冷后的薄膜进行退火。急冷与退火之间所间隔的时间长短不是关键。如果保持一周，可以先把薄膜卷起来存放在急冷浴中保持湿度，以后再进行退火。退火是在一个或更多的加热水浴中，于40°至110℃间进行的，最好的情况是分多段进行。

本发明中的薄膜厚度为1至10密耳（2.54×10^-5米至2.54×10^-4米），密度为0.15至0.30克/毫升。这些导致比过去技术中所得较高密度的薄膜具有较高的通量速率。本发明中的薄膜与较高密度的薄膜，具有相同的拒盐性能，即95%，通常拒盐率可达96%。

本发明中的薄膜是非均质的。即在制备过程中，溶剂业已被蒸发了的那一边具有较高的密度。这一非均质性，可以用扫描电子显微镜或透射式电子显微镜进行测定。对一种芳香族聚酰胺所形成的均质薄膜而言，当其密度也为0.15至0.30克/毫升时，将之用于反向渗透膜，则不可能具有任何较大的拒盐率。

本发明的薄膜一般为平面薄膜，但也可以是管状的。管状薄膜的制备是把芳香族浓液浇铸在管形支撑物上，其后再进行本发明中所公开的其它过程。

实例Ⅰ-Ⅳ