[发明专利]反渗透膜的处理

说明书

本发明是关于用于聚酰胺反渗透膜开孔的方法，以便为某些特殊的目的，例如制备各种液体或可液化的食品的高浓缩物，提高盐通过反渗透膜的百分率。

U.S.4643902号公开了用超滤法从果汁中除去细菌，同时果汁的香味成分也通过膜，然后处理细菌。使它失去活性，并且透过物与含细菌的截留物重新混合在一起。

U.S.3617550号公开了通过使进料溶液通过一连串的高阻膜，再循环或丢弃透过物，然后用截留物的渗透压大于低阻膜的工作压的一连串的低阻膜进一步浓缩截留物来浓缩进料溶液的方法。较好的方案是将透过低阻膜的透过物再循环。这种方法能够生产具有在反渗透膜工作压力以上的几千psi的渗透压的浓缩物。

U.S.3836457号公开了利用透过反渗透膜的透过物的再循环来进行浓缩的系统。

本发明是关于在酸性条件下，通过用高锰酸盐水溶液处理和随后的稳定阶段，例如用碱金属的亚硫酸氢盐的水溶液或过氧化氢的水溶液处理，来降低聚酰胺反渗透膜的盐阻力的方法。

通常，使用反渗透膜从流体中除去盐，以生产被纯化的物流和常常丢弃的浓缩物流。但是，在一些应用中，特别是在食品工业中，浓缩物流是所需要的最终产品。使用反渗透通过从果汁中除去水来浓缩果汁，同时保留了糖和香味成分。使用标准的反渗透膜，最终的浓缩作用取决于克服被浓缩的果汁的渗透压的操作压力。在1500Psig压力下操作的反渗透装置可以生产含糖约为42%（42°白利糖度）的浓缩果汁。由于开孔的膜允许一些糖通过膜，因此，有效的渗透压（进料侧和透过物侧的渗透压之间的差值）就降低。通过使用在U.S.3617550号或U.S.3836457号中公开的方法和技术，当在1500Psig压力下操作时，即使溶液的渗透压为3000-4000Psig，仍能够把果汁浓缩到含60-70%或更高的糖。

目前已经发现，反渗透膜可以用碱金属高锰酸盐处理，特别是在酸性溶液中用高锰酸钾处理，以制备提高盐（和糖）的透过率和透过物流量的膜。使用这些“特殊”的膜来浓缩各种果汁和浓缩各种盐溶液，大大超过了一般的反渗透膜的极限，并且可以从浓缩的盐溶液中分离掉染料，以回收水和没有染料的盐。此外我们还发现，开孔后，非对称的中空纤维聚酰胺反渗透膜常常可以在进料的压力高于避免破坏中空纤维的推荐的压力极限下操作。当浓缩果汁时，这样可以允许较高的截留物浓度或流量。

适宜的反渗透膜是用聚酰胺来制备的。它们可以是非对称型的，例如在U.S.3，567，632号中公开的，或复合薄膜型，例如通过界面聚合作用制备的那些。后面的这种类型公开在如下的美国专利中。专利号是：U.S.4，277，344;U.S.4，520，044;U.S.4，529，646;U.S.4，626，468;U.S.4，643，829;U.S.4，783，346;或由Sherman    Archie    Sundet（AD-5714）在1989年4月20日申请的S.N.341037。非对称型的聚酰胺反渗透膜一般是通过间-苯二胺与间苯二酰氯、对苯二酰氯或它们的混合物聚合，随后浇铸或挤压成膜或中空纤维来制备。最好将溶剂从膜或中空纤维的一侧除去，接着将聚合物在无溶剂的情况下骤冷，以使聚合物冷冻成非对称结构。如果需要，部分的二元胺可以被磺酸基或磺酸基盐取代。界面聚合型的聚酰胺反渗透膜一般通过浇铸和部分干燥聚合物（较好是芳族聚砜）溶液，以生成一微孔膜或管来制备，并且骤冷浇铸的膜或管，使它冷冻成微孔结构，这微孔结构的孔的直径一般小于20nm。制得的微孔膜或管在间-苯二胺的稀水溶液中浸渍，除去过剩的二元胺溶液，然后在酰基氯和不溶于水的溶剂（例如氯氟化碳）的溶液中浸渍。酰基氯是苯三甲酰氯、环己烷-1，3，5-三碳酰氯或它们的混合物。苯三甲酰氯和/或环己烷-1，3，5-三碳酰氯的70%（mol）可以用双官能的酰基氯取代，双官能的酰基氯可以是含4-12个碳原子的脂肪族的芳基二酰氯、间苯二酰氯、对苯二酰氯、环己烷二碳酰氯或它们的混合物。