CN103764264B - 源自包含胺反应性官能团和含磷官能团的单体的复合聚酰胺膜 - Google Patents

源自包含胺反应性官能团和含磷官能团的单体的复合聚酰胺膜 Download PDF

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Abstract

复合聚酰胺膜的制造方法,所述方法包括向多孔载体的表面施加多官能胺单体和多官能酰卤单体并且界面聚合所述单体以形成薄膜聚酰胺层的步骤,其中所述方法包括下列步骤中的至少一个:i)在包含至少一个含磷官能团或其盐和至少一个胺反应性官能团的单体存在下进行界面聚合;和/或ii)向所述薄膜聚酰胺层施加这样的单体。

Description

源自包含胺反应性官能团和含磷官能团的 单体的复合聚酰胺膜
技术领域
本发明涉及复合膜及其制造和使用方法
背景技术
薄膜复合(TFC)膜用于各种流体分离。所述薄膜层可以通过多官能胺(例如间苯二胺)和多官能酰卤(例如均苯三甲酰氯)单体之间的界面缩聚反应而形成,所述单体由不混溶溶液顺序涂布在载体上,参见例如Cadotte的US4277344。为了改善膜性能,涂层溶液之一或二者中可以添加各种成分。例如,Cadotte的US4259183描述了使用二和三官能酰卤单体,例如间苯二酰氯或对苯二酰氯与均苯三甲酰氯的组合。Mickols的US6878278描述了向酰卤涂层溶液添加广泛范围的络合剂,包括各种含磷物质。US2011/0049055描述了添加来源于磺酰(sulfonyl)、亚磺酰、亚硫酰(sulfenyl)、磺酰(sulfuryl)、磷酰、膦酰、氧膦基、硫代磷酰、硫代膦酰和碳酰卤化物的部分。US6521130描述了在聚合之前,向一种或这两种单体涂层溶液添加羧酸(例如脂族和芳族羧酸)或羧酸酯。类似地,US6024873、US5989426、US5843351和US5576057描述了向涂层溶液之一添加选择的溶解度参数为8至14(cal/cm3)1/2的醇、醚、酮、酯、卤代烃、含氮化合物和含硫化合物。US2009/0107922描述了向一种或这两种涂层溶液添加各种“链封端试剂”,例如1,3-丙磺酸内酯、苯甲酰氯、1,2-双(溴乙酰氧基)乙烷等等。US4606943和US6406626描述了利用多官能胺和多官能酰卤与多官能酸酐卤化物(例如偏苯三酸酐酰氯)一起形成薄膜聚酰胺。US2009/0272692、US2010/0062156、US2011/0005997、WO2009/129354、WO2010/120326和WO2010/120327描述了使用各种多官能酰卤和它们相应的部分水解相应物。Cadotte的US4812270描述了用磷酸对所述膜进行后处理。US5582725描述了用酰卤例如苯甲酰氯进行类似的后处理。
发明内容
本发明包括制造复合聚酰胺膜的方法,所述方法包括以下步骤:向多孔载体表面施加多官能胺单体和酰卤单体,和界面聚合所述单体以形成薄膜聚酰胺层。所述方法还包括以下步骤中的至少一个:i)在包含至少一个含磷官能团或其盐和至少一个胺反应性官能团的单体存在下进行界面聚合;和/或ii)向所述薄膜聚酰胺层施加这样的单体。根据本方法制造的复合膜表现出改进的性能,例如通量增加。
具体实施方式
本发明不具体限于特定类型、构造或形状的复合膜或应用。例如,本发明适用于可在各种应用包括正向渗透(FO)、逆渗透(RO)、纳滤(NF)、超滤(UF)和微滤(MF)流体分离中使用的平片、管状和中空纤维聚酰胺膜。然而,本发明对设计用于RO和NF分离的膜特别有用。RO复合膜对几乎所有的溶解盐是相对不可渗透的,并通常阻隔超过约95%的单价离子盐,例如氯化钠。RO复合膜还通常阻隔超过约95%的无机分子以及分子量大于约100道尔顿的有机分子。NF复合膜比RO复合膜更可渗透,并通常阻隔小于约95%的单价离子盐,同时取决于二价离子的种类,阻隔超过约50%(并经常超过90%)的二价离子盐。NF复合膜还通常阻隔纳米范围的粒子以及分子量大于约200至500道尔顿的有机分子。
复合聚酰胺膜的实例包括FilmTec Corporation FT-30TM型膜,即平片复合膜,其包括无纺背衬网(例如PET纱)的底层(背面)、通常厚度约25-125μm的多孔载体中间层、和包含厚度通常小于约1微米例如从0.01微米至1微米但更通常从大约0.01至0.1μm的薄膜聚酰胺层的顶层(正面)。所述多孔载体通常是聚合材料,其孔径大小足以允许渗透物基本不受限制地通过,然而并非大得足以妨碍其上形成的薄膜聚酰胺层的桥接。例如,所述载体的孔径优选从约0.001至0.5μm。多孔载体的非限制性实例包括由下列材料制成的多孔载体:聚砜,聚醚砜,聚酰亚胺,聚酰胺,聚醚酰亚胺,聚丙烯腈,聚(甲基丙烯酸甲酯),聚乙烯,聚丙烯,和各种卤代聚合物例如聚偏氟乙烯。对于RO和NF应用而言,所述多孔载体提供了强度,但由于它比较高的孔隙率,提供的抗流体流动性很小。
由于它比较薄,所述聚酰胺层根据它在多孔载体上的涂层覆盖量或负载量经常被描述为例如约2至5000mg聚酰胺/平方米多孔载体表面积,并更优选约50至500mg/m2。如US4277344和US6878278所述,优选通过多官能胺单体和多官能酰卤单体之间在多孔载体表面上的界面缩聚反应,来制备聚酰胺层。更具体地,可以通过多官能胺单体与多官能酰卤单体(其中每个术语意图是指利用单个物质或多个物质两者)在多孔载体的至少一个表面上进行界面聚合,来制备所述聚酰胺膜层。在本文中使用时,术语“聚酰胺”是指沿着分子链存在酰胺键(—C(O)NH—)的聚合物。所述多官能胺和多官能酰卤单体最通常通过溶液涂布步骤的方式施加于多孔载体,其中所述多官能胺单体通常从水基或极性溶液涂布,而多官能酰卤从有机基或非极性溶液涂布。虽然涂布步骤不需要按照特定的顺序,但优选多官能胺单体首先被涂布在多孔载体上,然后是多官能酰卤。可以通过喷涂、薄膜涂布、辊涂或通过使用浸渍槽以及其它涂布技术完成涂布。多余的溶液可以通过气刀、干燥器、烘箱等等从所述载体上除去。
所述多官能胺单体包含至少两个伯或仲氨基,并且可以是芳族的(例如间苯二胺、对苯二胺、1,3,5-三氨基苯、1,3,4-三氨基苯、3,5-二氨基苯甲酸、2,4-二氨基甲苯、2,4-二氨基茴香醚、和二甲苯二胺)或脂族的(例如乙二胺、丙二胺和三(2-二氨基乙基)胺)。优选的多官能胺单体的实例包括具有两个或三个氨基的伯胺,例如间苯二胺,和具有两个氨基的脂族仲胺,例如哌嗪。一种优选的多官能胺是间苯二胺(mPD)。多官能胺单体可以以极性溶液施加于多孔载体。所述极性溶液可以含有约0.1至约20重量%并更优选约0.5至约6重量%的多官能胺单体。一旦涂布在多孔载体上,可以任选除去多余的溶液。
所述多官能酰卤单体包含至少两个酰卤基团并优选从有机基或非极性溶剂涂布,但是所述多官能酰卤可以从气相递送(例如,对于具有足够的蒸气压的多官能酰卤)。所述多官能酰卤没有特别的限制,可以使用芳族或脂环族的多官能酰卤及其组合。芳族多官能酰卤的非限制性实例包括:均苯三甲酰氯、对苯二甲酰氯、间苯二甲酰氯、联苯二羧酰氯和萘二羧酰氯。脂环族多官能酰卤的非限制性实例包括:环丙烷三羧酰氯,环丁烷四羧酰氯,环戊烷三羧酰氯,环戊烷四羧酰氯,环己烷三羧酰氯,四氢呋喃四羧酰氯,环戊烷二羧酰氯,环丁烷二羧酰氯,环己烷二羧酰氯,和四氢呋喃二羧酰氯。一种优选的多官能酰卤是均苯三甲酰氯(TMC)。多官能酰卤在非极性溶剂中溶解的范围可以为约0.01至10重量%、优选0.05至3重量%,并可以作为连续涂层操作的一部分进行递送。适合的溶剂是能够溶解多官能酰卤并与水不混溶的溶剂,例如己烷、环己烷、庚烷和卤代烃,例如FREON系列。优选的溶剂包括对臭氧层很少形成威胁并在经历常规加工时在闪点和可燃性方面足够安全从而不需要采取特殊防范的溶剂。优选的溶剂是可得自ExxonChemical Company的ISOPARTM
所述有机基溶液还可以包含少量其它物质(例如约50至100ppm的水并且在一些实施方式中为至少100ppm)。例如,US6878278、US6723241、US6562266和US6337018描述了在进行界面聚合之前向所述多官能酰卤溶液添加范围广泛的络合剂。一类这样的络合剂由式(I)表示。
式(I):
α(Lxβ)y
其中α是不含硫的结合芯(binding core),选自落入如下之内的元素:(a)IIIA-VIB族(即,IIIA、IVA、VA、VIA、VIIA、VIIIA、IB、IIB、IIIB、IVB、VB、VIB族)和(b)常规IUPAC周期表的3-6周期(即,以Na、K、Rb和Cs开始的周期)。常规IUPAC周期表形式的IIIA至VIB族对应于:“新符号”IUPAC周期表的3-16族和CAS版本周期表的IIIB-VIA族。为了避免任何混淆,在此的进一步参考将利用常规IUPAC周期表,即IIIA族对应于以Sc、Y、La等开始的列,VIB族对应于以O、S、Se、Te、Po开始的列。具体的实例包括:(1)下列金属:铝,钪,钛,钒,铬,锰,铁,钴,镍,铜,锌,镓,锗,砷,钇,锆,铌,钼,锝,钌,铑,钯,银,镉,铟,锡,锑,碲,镧,铈,镨,钕,钷,钐,铕,钆,铽,镝,钬,铒,铥,镱,镥,铪,钽,钨,铼,锇,铱,铂,金,汞,铊,铅,铋(铋通常不优选)和钋;(2)下列半导体:硅,硒和锗;以及(3)磷。特别优选的结合芯包括:Al、Si、P、As、Sb、Se和Te,以及金属例如:Fe、Cr、Co、Ni、Cu和Zn。L是任选的相同或不同的化学连接基团,选自例如下面的连接基团:含碳部分,例如芳基、烷烃、烯烃、--O--、--S--、--N--、--H--、--P--、--O--P--、和--O--P--O--(各自可以是取代或未取代的)。β是相同或不同的增溶基团,并包含1至12个碳原子,它可以是取代或未取代的并且可以包含如L定义的内部连接基团。实例包括具有1至6个碳原子的脂族和芳烃基团、芳基、杂环基和烷基。"x"是0至1的整数,“y”是1至5、优选2至4的整数。虽然取决于所使用的具体溶剂和酰卤,但是下面的络合剂通常可用于本发明:磷(例如膦、磷酸酯)、铋、砷和锑的三苯基衍生物;磷的烷氧酯,包括亚磷酸三丁酯和二丁酯;有机金属络合物,例如二茂铁和四乙铅以及铁(II)、铁(III)、钴(III)和Cr(III)的乙酰丙酮络合物。这样的络合剂的优选类别由式(II)表示。
其中“P”是磷,“O”是氧,R1、R2和R3独立地选自含碳部分。术语“含碳部分”是用来指支链和无支链的无环基团和环状基团,所述无环基团为例如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、戊基、2-戊基、3-戊基、叔丁基等,它们可以是未取代的或取代的(例如用酰胺基、醚基、酯基、砜基、羰基、酸酐、氰化物、腈、异氰酸酯、氨基甲酸酯、β-羟基酯、双和三键等取代);所述环状基团为例如环戊基、环己基、芳烃例如苯基、杂环(例如吡啶)等,它们可以是未取代的或取代的(例如用甲基、乙基、丙基、羟基、酰胺、醚、砜、羰基、酯等取代)。环部分可以通过脂族连接基团例如甲基、乙基等与磷原子连接。优选的含碳部分包括未取代的、支链或无支链的C1-C12基团,并且更优选C1-C8脂族基团,例如:甲基,乙基,丙基,异丙基,丁基,2-甲基丁基,3-甲基丁基,2-乙基丁基,戊基,己基等等。另外,所述部分包括苯基。当使用时,前述的络合剂优选添加到包含所述多官能酰卤的有机基或非极性涂层溶液中,所述络合剂与多官能酰卤单体的比率为约1:5至5:1,优选1:1至3:1。在另一种优选实施方式中,涂层溶液内络合剂的浓度是约0.001至2重量%。
一旦彼此发生接触,所述多官能酰卤和多官能胺单体在它们的表面界面处反应,形成聚酰胺层或薄膜。这种层,经常被称为聚酰胺“识别层”或“薄膜层”,提供了其主要功能是从溶剂(例如水性进料)中分离溶质(例如盐)的复合膜。
多官能酰卤与多官能胺单体的反应时间可以小于一秒,但是接触时间通常在约1至60秒,之后可以任选通过气刀、水浴、干燥器等等除去多余的液体。除去多余的溶剂可以通过在升高的温度下、例如约40℃至约120℃下干燥来完成,但是也可以利用在环境温度下风干。
在一种实施方式中,本方法包括向多孔载体表面施加多官能胺单体和多官能酰卤单体并将所述单体界面聚合以形成薄膜聚酰胺层的步骤。本方法特征为包括如下步骤中的至少一个:i)在包含至少一个含磷官能团或其盐和至少一个胺反应性基团的单体存在下进行界面聚合;和/或ii)在界面聚合基本完成之后,向薄膜聚酰胺层施加这样的单体。
所述单体包含选自脂族烃和芳烃的烃部分。优选的脂族烃包括含有14或更少碳原子的非环和环状基团,例如烷基和烯基(优选具有2至6个碳原子)、环己烷和稠合的非芳环(例如三环[3,3,1,13,7]癸烷)。合适的芳烃部分包括优选包含14或更少碳原子的芳环结构,例如苯、萘、蒽、菲、苯并[9,10]菲、芘、蒽醌、联苯等等。其他代表性的芳环结构包括杂芳烃例如吡啶、吡嗪、呋喃和噻二唑。优选苯环结构。
术语“胺反应性”官能团是指界面聚合期间,即形成薄膜聚酰胺层期间存在的时间段和条件时期,与多官能胺单体的胺官能团反应的官能团。这通常要求在室温和标准大气压下接触的数秒之内明显反应。胺反应性官能团的代表性实例包括:酰卤(例如酰基卤),酸酐,异氰酸酯和环氧。在优选实施方式中,胺反应性官能团是酰卤或酸酐。当在界面聚合期间存在时,所述主题单体被认为掺入所生成的聚酰胺结构内(即主题单体和多官能胺和酰卤单体形成反应产物)。当在聚酰胺形成之后施加时,所述主题单体据信与薄膜聚酰胺中存在的残留胺基反应。
优选的含磷官能团类别由式(III)表示。
其中O是氧;P是磷;A和A’独立地选自:胺(例如–NR4R5,其中R4和R5独立地选自氢、具有1至6个碳原子的烷基、或芳基(例如苯基)),烷氧基或芳氧基(例如–OR6,其中R6选自具有1至6个碳原子的烷基、或芳基(例如苯基))、卤素、羟基和氢,其中所有的烷基和芳基可以是未取代或取代的(例如用卤素、羟基等);并且Y是连接基团,优选选自:化学键(即直接与中央磷原子键合)、氧、硫、胺(例如–NR7,其中R7选自氢、具有1至6个碳原子的烷基或芳基(例如苯基)、烷基(例如具有1至6个碳原子)和芳基,其中每个烷基或芳基可以是未取代或取代的(例如用卤素、羟基、由式(III)表示的部分等取代)。在实施方式的优选子类中,A和A’选自卤素(优选氯)和羟基。在其它子类中,Y选自氧、烷基或如式(IV)表示的化学键:
除了被至少一个含磷官能团或其盐以及胺反应性官能团取代之外,所述单体可以任选被其他胺反应性官能团、含磷官能团、或非胺反应性官能团(例如在形成所述薄膜聚酰胺层期间存在的时间段和条件期间“非反应性”)取代,所述非胺反应性官能团例如:卤素、羟基、腈、酰胺(-CONH2)、酮(-CO-)、砜(–SO2-)、硝基以及具有1至12个碳原子并且可以未取代或用例如羟基、腈和醚基团的部分取代的烷基和烯基。
在一种实施方式中,所述烃部分包含如式(V)所示,包含含磷官能团和胺反应性官能团的苯环。
其中A、A’和Y如前面的定义,Z是胺反应性官能团,选自:酰卤、酸酐、异氰酸酯和环氧,酰卤和酸酐是优选的。Z和含磷官能团优选在苯环上位于间位或对位。非限制性子类由式(Va-e)表示:
其中X和X’独立地选自卤素(例如氯基,-Cl)。在优选的实施方式组中,A和A’独立地选自羟基和卤素(优选氯基)。在另一组优选的实施方式中,Y选自氧或化学键。在与式(Va)相关的优选实施方式组中,所述酰卤官能团两个都位于相对于含磷官能团的间位。在与式(Vb)相关的优选实施方式组中,所述酰卤官能团位于相对于含磷官能团的间位或对位。非限制性物质包括:4-(二氯氧膦基)苯甲酰氯,3-(二氯氧膦基)苯甲酰氯,2-(二氯氧膦基)苯甲酰氯,4-(氯代羰基)苯基膦酸,3-(氯代羰基)苯基膦酸,2-(氯代羰基)苯基膦酸,4-(二甲氧基氧膦基)苯甲酰氯,3-(二甲氧基氧膦基)苯甲酰氯,3-(二乙氧基氧膦基)苯甲酰氯,2-(二甲氧基氧膦基)苯甲酰氯,4-[(二乙氧基磷酰基)甲基]苯甲酰氯,4-(氯代羰基)苯基膦酸,3-(氯代羰基)苯基膦酸,4-(氯代羰基)苯基膦酸单乙酯,3-(乙氧基氧膦基)苯甲酰氯,3-(羟甲基氧膦基)苯甲酰氯,4-(羟基氧膦基)苯甲酰氯,3-(氯代羰基)苯基氨基替膦酸甲酯(3-(chlorocarbonyl)phenylphosphonamidic methyl ester),4-[(二氯氧膦基)氧]邻苯二甲酸酐,3,5-双(二氯氧膦基)苯甲酰氯,5-(二氯氧膦基)间苯二酰氯,3,5-双(膦酰氧)苯甲酰氯,5-(氯代羰基)-1,3-亚苯基二氯二磷酸酯,和5-(双(二氯磷酰基)甲基)间苯二酰氯。
在另一类实施方式中,所述烃部分如式(VI)所示包含脂族基团:
其中A、A’、Y和Z如前面的定义,并且所述脂族部分为优选包含1至9个碳原子、并优选1至6个碳的非环和环状基团。在优选的实施方式组中,A和A’独立地选自羟基和卤素(优选氯基)。在另一组优选的实施方式中,Y选自氧或化学键。在又一组中,Z选自酰卤和酸酐。非限制性例子包括由式(V)表示并通过用环己烷部分代替苯部分进行修饰的单体,如式(VIa)所示。
其中A、A’、Y和Z如前面的定义。非限制性物质包括:1-(氯代羰基)环己基-1-膦酸,2-(氯代羰基)环己基-1-膦酸,3-(氯代羰基)环己基-1-膦酸,4-(氯代羰基)环己基-1-膦酸,1-(二氯磷酰基)环己烷碳酰氯,2-(二氯磷酰基)环己烷碳酰氯,3-(二氯磷酰基)环己烷碳酰氯,4-(二氯磷酰基)环己烷碳酰氯,3-(二氯氧膦基)-三环[3.3.1.13.7]癸烷-1-碳酰氯,5-(氯代羰基)环己基-1,3-二(膦酸),3,5-二(二氯磷酰基)环己烷碳酰氯。
实施方式的其他子类由式(VII)表示:
其中A、A’、Y和Z如前面的定义,并且所述脂族部分包含1至9个碳原子(“n”是1至14的整数,并优选具有1至6个碳原子的烷基)。在优选的实施方式组中,A和A’独立地选自羟基和卤素(优选氯基)。在另一组优选的实施方式中,Y选自氧或化学键。在又一组中,Z选自酰卤和酸酐。非限制性实施方式组是由式(VIII)和(IX)表示的:
其中A、A’、Y、X和n如前面的定义。非限制性物质包括:膦酰乙酰氯,2-(二氯氧膦基)乙酰氯,3-氯-3-氧代丙基-1-膦酸,3-(二氯磷酰基)丙酰氯,4-(氯-4-氧代丁基)膦酸,1-氯-1-氧代丙-2-基二氯磷酸酯,6-(二氯氧膦基)己酰氯和(2,5-二氧代四氢呋喃-3基)甲基二氯磷酸酯。其他物质包括:2,5-二氧代四氢呋喃-3-基)甲基二氯磷酸酯和2-(二氯氧膦基甲基)丁二酰二氯。
如之前所述,向多孔载体的表面施加多官能单体的步骤优选包括施加包含多官能胺单体的极性溶液和包含多官能酰卤单体的非极性溶液。施加溶液的步骤优选包括通过喷涂、薄膜涂布、辊涂、或通过使用浸渍槽进行涂布。在一种实施方式中,所述主题单体在施加步骤之前,例如在向多孔载体上涂布非极性溶液之前,添加到所述非极性溶液。在这样的实施方式中,所述非极性溶液优选包含至少0.001%重量/体积(w/v)的主题单体。在另一种实施方式中,所述非极性溶液包含约0.001至0.1%w/v的主题单体。在又一种实施方式中,所述非极性溶液包含的主题单体和多官能酰卤的摩尔比为约0.0001:1至1:1,更优选0.001:1至1:1。所述非极性溶液可以包括其他成分,包括如上所述的络合剂以及少量水(例如50至500ppm,在一些实施方式中至少100ppm)。
在另一种实施方式中,所述主题单体在界面聚合基本完成之前、期间或之后,单独施加于多孔载体的表面(例如从单独的溶液施加)。在这种实施方式中,所述涂层溶液优选是如前所述的非极性溶液,并优选包含浓度约0.2至5%w/v、或更优选约0.5至3%w/v的主题单体。所述溶液可以包括其他成分,包括如上所述的络合剂以及少量水(例如50至500ppm,在一些实施方式中至少100ppm)。
在若干实施方式中,用所述主题单体制备的膜当与不用这样的单体制备的基本相似的膜相比较时,表现出更高的通量或更低的盐透过率。
实施例
所有样品TFC膜利用中试规模膜生产线生产。聚砜载体从二甲基甲酰胺(DMF)中的16.5wt%溶液浇铸,随后浸泡在3.5wt%的间苯二胺(mPD)水溶液中。然后将所生成的载体恒速牵拉通过反应台,同时施加非极性溶液的均匀薄层。所述非极性溶液包含异链烷(ISOPARL)、均苯三甲酰氯(TMC)和苯-1-膦酰氯-3,5-二氯碳酰(PIPC)。除去多余的非极性溶液,所生成的复合膜通过水清洗槽和干燥炉。然后利用盐水溶液(2000ppm NaCl),在150psi、pH8和室温下对所述样品膜的试件进行标准压力试验。试验结果概括在表1中。
表1:
虽然不局限于具体类型的聚酰胺膜,但本发明特别适合应用于复合膜,例如通常用于RO和NF应用的复合膜,更尤其是用在RO和NF应用中的平片复合聚酰胺膜。所述薄膜聚酰胺层可以任选在它的至少一部分表面上包含吸湿性聚合物。这样的聚合物包括聚合物表面活性剂、聚丙烯酸、聚乙酸乙烯酯、聚氧化烯化合物、聚(噁唑啉)化合物、聚丙烯酰胺和相关的反应产物,如US6280853、US7815987、US7905361和US7918349中总体描述的。在一些实施方式中,这样的聚合物可以掺合和/或反应,并且可以从共同的溶液涂布或以其它方式施加于聚酰胺膜,或相继施加。
已经描述了本发明的许多实施方式,在有些情况下,某些实施方式、选择、范围、成分或其他特征已经被表征为“优选的”。“优选”特征的表征决不能被解释为认为这样的特征是本发明要求的、必需的或关键的。
前述美国专利文献每一个的全部主题在此通过引用并入本文。

Claims (8)

1.用于制造包含多孔载体和薄膜聚酰胺层的复合聚酰胺膜的方法,其中所述方法包括以下步骤:向所述多孔载体的表面施加多官能胺单体和多官能酰卤单体并且界面聚合所述单体以形成薄膜聚酰胺层,其中所述方法的特征在于包括下列步骤中的至少一个:
i)通过施加包含多官能胺单体的极性溶液和包含多官能酰卤单体的非极性溶液来进行界面聚合;并且其中所述非极性溶液还包含至少0.001%重量/体积的另外的单体,和
ii)向所述薄膜聚酰胺层施加包含0.2-5%重量/体积的另外的单体的涂层溶液;
其中所述另外的单体包含:
选自脂族烃和芳烃的烃部分,其被a)选自酰卤和环氧的胺反应性官能团和b)由式(III)表示的含磷官能团取代:
式(III):
其中A和A’独立地选自:胺、烷氧基、芳氧基、卤素、氢和羟基,并且Y是连接基团,选自:化学键、氧、硫、烷基和胺。
2.权利要求1的方法,其中所述胺反应性官能团是酰卤。
3.权利要求1的方法,其中A和A’独立地选自:卤素和羟基。
4.权利要求1的方法,其中Y选自氧、烷基和化学键。
5.权利要求4的方法,其中所述烃部分包含含有1至9个碳原子的非环或环状基团。
6.权利要求1的方法,其中所述烃部分包含苯环。
7.权利要求1的方法,其中所述另外的单体由式(V)和式(VIa)的至少一个表示:
其中A和A’独立地选自:胺、烷氧基、芳氧基、卤素、氢和羟基,并且Y是连接基团,选自:化学键、氧、硫、烷基和胺,以及Z是胺反应性官能团,选自:酰卤和环氧。
8.权利要求1的方法,其中所述另外的单体由式(Vc)表示:
式(Vc):
其中X和X’独立地选自卤素,A和A’独立地选自:胺、烷氧基、芳氧基、卤素、氢和羟基,和Y是连接基团,选自:化学键、氧、硫、烷基和胺。
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2523453T3 (es) 2011-01-24 2014-11-26 Dow Global Technologies Llc Método para preparar una membrana de material compuesto de poliamida
WO2013048764A1 (en) 2011-09-29 2013-04-04 Dow Global Technologies Llc Method for preparing high purity mono-hydrolyzed acyl halide compound
ES2806675T3 (es) 2012-01-06 2021-02-18 Ddp Specialty Electronic Mat Us Inc Método de preparación de una membrana de poliamida de material compuesto
US9630149B2 (en) * 2012-07-19 2017-04-25 Dow Global Technologies Llc Composite polyamide membrane with improved structure
CN104918687A (zh) 2013-01-14 2015-09-16 陶氏环球技术有限责任公司 使用非极性溶剂的掺合物经由界面聚合制造复合聚酰胺膜
WO2014109947A1 (en) 2013-01-14 2014-07-17 Dow Global Technologies Llc Composite polyamide membrane comprising substituted benzamide monomer
US9051227B2 (en) 2013-03-16 2015-06-09 Dow Global Technologies Llc In-situ method for preparing hydrolyzed acyl halide compound
US9289729B2 (en) 2013-03-16 2016-03-22 Dow Global Technologies Llc Composite polyamide membrane derived from carboxylic acid containing acyl halide monomer
US9051417B2 (en) 2013-03-16 2015-06-09 Dow Global Technologies Llc Method for solubilizing carboxylic acid-containing compound in hydrocarbon solvent
US8999449B2 (en) 2013-03-27 2015-04-07 Dow Global Technologies Llc Composite polyamide membrane derived from aromatic monomer including anhydride and sulfonyl halide functional groups
WO2014179024A1 (en) 2013-05-03 2014-11-06 Dow Global Technologies Llc Composite polyamide membrane derived from an aliphatic acyclic tertiary amine compound
US9452391B1 (en) 2013-12-02 2016-09-27 Dow Global Technologies Llc Composite polyamide membrane treated with dihyroxyaryl compounds and nitrous acid
EP3077088B1 (en) 2013-12-02 2017-12-27 Dow Global Technologies LLC Method for forming a composite polyamide membrane post treated with nitrious acid
ES2786928T3 (es) 2014-01-09 2020-10-14 Ddp Speciality Electronic Mat Us Inc Membrana de material compuesto de poliamida con alto contenido de ácido y bajo contenido azoico
AU2014376253B2 (en) 2014-01-09 2018-07-26 Dow Global Technologies Llc Composite polyamide membrane having preferred azo content
KR102273550B1 (ko) 2014-01-09 2021-07-07 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨 아조 함량 및 높은 산 함량을 갖는 복합 폴리아미드 막
WO2015167759A1 (en) 2014-04-28 2015-11-05 Dow Global Technologies Llc Composite polyamide membrane post-treated with nitrous acid
CN106232216B (zh) 2014-05-14 2019-10-11 陶氏环球技术有限责任公司 用亚硝酸后处理的复合聚酰胺膜
CN105566383A (zh) * 2015-12-25 2016-05-11 中国科学院长春应用化学研究所 一种酰氯单体及其制备方法、反渗透复合膜及其制备方法
CN107176963B (zh) * 2017-07-04 2019-09-13 中国科学院长春应用化学研究所 一种膦酰氯单体、纳滤复合膜及纳滤复合膜的制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4259183A (en) * 1978-11-07 1981-03-31 Midwest Research Institute Reverse osmosis membrane
CN1583233A (zh) * 2004-06-12 2005-02-23 国家海洋局杭州水处理技术研究开发中心 新型聚酰胺反渗透复合膜及其制备方法

Family Cites Families (77)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH462993A (de) 1961-06-12 1968-09-30 Ciba Geigy Verfahren zur Herstellung von Küpenfarbstoffen
FR1587787A (zh) 1968-10-02 1970-03-27
JPS5223346B2 (zh) 1972-08-30 1977-06-23
JPS53146275A (en) 1977-05-27 1978-12-20 Teijin Ltd Production of selective permeative-membrane of high water permeability
US4277344A (en) 1979-02-22 1981-07-07 Filmtec Corporation Interfacially synthesized reverse osmosis membrane
US4606943A (en) 1983-03-18 1986-08-19 Culligan International Company Method for preparation of semipermeable composite membrane
US4529646A (en) 1984-07-30 1985-07-16 E. I. Du Pont De Nemours And Company Production of composite membranes
US4643829A (en) 1984-07-30 1987-02-17 E. I. Du Pont De Nemours And Company Multilayer reverse osmosis membrane in which one layer is poly-meta-phenylene cyclohexane-1,3,5-tricarboxamide
US4761234A (en) 1985-08-05 1988-08-02 Toray Industries, Inc. Interfacially synthesized reverse osmosis membrane
US4758343A (en) 1985-09-20 1988-07-19 Toray Industries, Inc. Interfacially synthesized reverse osmosis membrane
US4719062A (en) 1986-04-23 1988-01-12 E. I. Du Pont De Nemours And Company Extractant-surfactant post-treatments of permselective composite membranes
US4626468A (en) 1986-04-23 1986-12-02 E. I. Du Pont De Nemours And Company Microporous support layer with interfacially polymerized copolyamide thereon
US4812270A (en) 1986-04-28 1989-03-14 Filmtec Corporation Novel water softening membranes
US4888116A (en) 1987-01-15 1989-12-19 The Dow Chemical Company Method of improving membrane properties via reaction of diazonium compounds or precursors
US4830885A (en) 1987-06-08 1989-05-16 Allied-Signal Inc. Chlorine-resistant semipermeable membranes
US4783346A (en) 1987-12-10 1988-11-08 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process for preparing composite membranes
JPH01180208A (ja) 1988-01-11 1989-07-18 Toray Ind Inc 複合半透膜の製造方法およびその膜
US4948507A (en) 1988-09-28 1990-08-14 Hydranautics Corporation Interfacially synthesized reverse osmosis membrane containing an amine salt and processes for preparing the same
CN1035338A (zh) 1988-12-16 1989-09-06 北京市海洋综合技术开发部 塑胶无胎卷材
US5015380A (en) 1989-04-20 1991-05-14 E. I. Du Pont De Nemours And Company Microporous support layer with interfacially polymerized copolyamide membrane thereon
US5015382A (en) 1989-04-20 1991-05-14 E. I. Du Pont De Nemours And Company Microporous support layer with interfacially polymerized copolyamide membrane thereon
US4950404A (en) 1989-08-30 1990-08-21 Allied-Signal Inc. High flux semipermeable membranes
US4960517A (en) 1989-12-13 1990-10-02 Filmtec Corporation Treatment of composite polyamide membranes via substitution with amine reactive reagents
US5019264A (en) 1990-07-31 1991-05-28 E. I. Du Pont De Nemours And Company Multilayer reverse osmosis membrane of polyamide-urea
JP3031763B2 (ja) 1990-09-14 2000-04-10 日東電工株式会社 複合逆浸透膜およびその製造方法
US5254261A (en) 1991-08-12 1993-10-19 Hydranautics Interfacially synthesized reverse osmosis membranes and processes for preparing the same
US5290452A (en) 1991-12-05 1994-03-01 Exxon Research & Engineering Co. Crosslinked polyester amide membranes and their use for organic separations
US5246587A (en) 1991-12-23 1993-09-21 Hydranautics Interfacially synthesized reverse osmosis membranes and processes for preparing the same
CA2087421A1 (en) 1992-01-22 1993-07-23 Hisao Hachisuka Composite reverse osmosis membrane and novel acid chloride
US5616249A (en) 1993-05-20 1997-04-01 Ionics, Incorporated Nanofiltration apparatus and processes
JP3006976B2 (ja) 1993-06-24 2000-02-07 日東電工株式会社 高透過性複合逆浸透膜の製造方法
JPH07178327A (ja) 1993-11-12 1995-07-18 Nitto Denko Corp 複合半透膜及びその製造方法
US5783079A (en) 1994-08-29 1998-07-21 Toyo Boseki Kabushiki Kaisha Composite hollow fiber membrane and process for its production
US5693227A (en) 1994-11-17 1997-12-02 Ionics, Incorporated Catalyst mediated method of interfacial polymerization on a microporous support, and polymers, fibers, films and membranes made by such method
JP3489922B2 (ja) 1994-12-22 2004-01-26 日東電工株式会社 高透過性複合逆浸透膜の製造方法
US5614099A (en) 1994-12-22 1997-03-25 Nitto Denko Corporation Highly permeable composite reverse osmosis membrane, method of producing the same, and method of using the same
US5582725A (en) 1995-05-19 1996-12-10 Bend Research, Inc. Chlorine-resistant composite membranes with high organic rejection
US5989426A (en) 1995-07-05 1999-11-23 Nitto Denko Corp. Osmosis membrane
KR0183370B1 (ko) 1995-07-07 1999-04-15 김은영 방향족 폴리에스테르 또는 방향족 폴리에스테르와 폴리아미드 공중합체의 활성층을 갖는 역삼투용 복합막
JP3681214B2 (ja) 1996-03-21 2005-08-10 日東電工株式会社 高透過性複合逆浸透膜
IL121046A (en) 1997-06-10 2001-07-24 Weizmann Kiryat Membrane Prod Semipermeable encapsulated membranes with improved acid and base stability and process for their manufacture and their use
JP4472028B2 (ja) 1997-07-02 2010-06-02 日東電工株式会社 複合逆浸透膜およびその製造方法
US5876602A (en) 1997-11-04 1999-03-02 The Dow Chemical Company Treatment of composite polyamide membranes to improve performance
US6162358A (en) 1998-06-05 2000-12-19 Nl Chemicals Technologies, Inc. High flux reverse osmosis membrane
EP1064986B1 (en) 1999-01-14 2004-09-22 Toray Industries, Inc. Composite semipermeable membrane, process for producing the same, and method of purifying water with the same
US6280853B1 (en) 1999-06-10 2001-08-28 The Dow Chemical Company Composite membrane with polyalkylene oxide modified polyamide surface
US6464873B1 (en) 1999-06-15 2002-10-15 Hydranautics Interfacially polymerized, bipiperidine-polyamide membranes for reverse osmosis and/or nanofiltration and process for making the same
WO2001023077A1 (fr) 1999-09-28 2001-04-05 Toray Industries, Inc. Procede de production de membrane composite semipermeable
US6337018B1 (en) 2000-04-17 2002-01-08 The Dow Chemical Company Composite membrane and method for making the same
US6688477B2 (en) * 2001-05-03 2004-02-10 Air Products And Chemicals, Inc. Composite membranes
JP2004237230A (ja) * 2003-02-07 2004-08-26 Toray Ind Inc 複合半透膜およびその製造方法
US7279097B2 (en) 2003-06-18 2007-10-09 Toray Industries, Inc. Composite semipermeable membrane, and production process thereof
US20070251883A1 (en) 2006-04-28 2007-11-01 Niu Q Jason Reverse Osmosis Membrane with Branched Poly(Alkylene Oxide) Modified Antifouling Surface
US7905361B2 (en) 2007-02-05 2011-03-15 Dow Global Technologies Llc Modified polyamide membrane
US7806275B2 (en) 2007-05-09 2010-10-05 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Interior, The Bureau Of Reclamation Chlorine resistant polyamides and membranes made from the same
US20090107922A1 (en) 2007-10-26 2009-04-30 General Electric Company Membrane, water treatment system, and associated method
AU2009236162B2 (en) 2008-04-15 2013-10-31 Nanoh2O, Inc. Hybrid nanoparticle TFC membranes
US8177978B2 (en) 2008-04-15 2012-05-15 Nanoh20, Inc. Reverse osmosis membranes
US8147735B2 (en) 2008-07-09 2012-04-03 Eltron Research & Development, Inc. Semipermeable polymers and method for producing same
US7815987B2 (en) 2008-12-04 2010-10-19 Dow Global Technologies Inc. Polyamide membrane with coating of polyalkylene oxide and polyacrylamide compounds
EP2448657B1 (en) 2009-06-29 2018-12-26 NanoH2O Inc. Improved hybrid tfc ro membranes with nitrogen additives
US20110049055A1 (en) * 2009-08-31 2011-03-03 General Electric Company Reverse osmosis composite membranes for boron removal
AU2010336627A1 (en) 2009-12-22 2012-05-31 Toray Industries, Inc. Semipermeable membrane and manufacturing method therefor
JP5741431B2 (ja) 2010-02-23 2015-07-01 東レ株式会社 複合半透膜およびその製造方法
NO335286B1 (no) 2010-06-04 2014-11-03 Tom-Nils Nilsen Tynnfilmkompositter
JP5895838B2 (ja) 2010-08-11 2016-03-30 東レ株式会社 分離膜エレメントおよび複合半透膜の製造方法
JP6136266B2 (ja) 2010-12-28 2017-05-31 東レ株式会社 複合半透膜
CN103328083B (zh) 2011-01-24 2018-02-09 陶氏环球技术有限责任公司 复合聚酰胺膜
ES2523453T3 (es) 2011-01-24 2014-11-26 Dow Global Technologies Llc Método para preparar una membrana de material compuesto de poliamida
KR101920192B1 (ko) 2011-01-24 2018-11-20 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨 복합 폴리아미드 막
CN102219673B (zh) 2011-05-06 2014-07-02 中国科学院长春应用化学研究所 荷正电纳滤复合膜及其制备方法
WO2013048764A1 (en) 2011-09-29 2013-04-04 Dow Global Technologies Llc Method for preparing high purity mono-hydrolyzed acyl halide compound
WO2013048762A1 (en) 2011-09-29 2013-04-04 Dow Global Technologies Llc In-situ method for preparing hydrolyzed acyl halide compound
KR102045719B1 (ko) 2011-09-29 2019-11-18 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨 탄화수소 용매에 카복실산-함유 화합물을 가용화시키는 방법
KR101946792B1 (ko) 2011-09-29 2019-02-13 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨 카복실산 함유 아실 할라이드 단량체로부터 유도된 복합 폴리아미드 멤브레인
ES2806675T3 (es) 2012-01-06 2021-02-18 Ddp Specialty Electronic Mat Us Inc Método de preparación de una membrana de poliamida de material compuesto
US9630149B2 (en) 2012-07-19 2017-04-25 Dow Global Technologies Llc Composite polyamide membrane with improved structure

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4259183A (en) * 1978-11-07 1981-03-31 Midwest Research Institute Reverse osmosis membrane
CN1583233A (zh) * 2004-06-12 2005-02-23 国家海洋局杭州水处理技术研究开发中心 新型聚酰胺反渗透复合膜及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP6054968B2 (ja) 2016-12-27
US20140170314A1 (en) 2014-06-19
CN103764264A (zh) 2014-04-30
JP2014525346A (ja) 2014-09-29
US9399196B2 (en) 2016-07-26
WO2013032586A1 (en) 2013-03-07

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