JP2015500737A - メンブレン、水処理システム及び製造方法 - Google Patents
メンブレン、水処理システム及び製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015500737A JP2015500737A JP2014545907A JP2014545907A JP2015500737A JP 2015500737 A JP2015500737 A JP 2015500737A JP 2014545907 A JP2014545907 A JP 2014545907A JP 2014545907 A JP2014545907 A JP 2014545907A JP 2015500737 A JP2015500737 A JP 2015500737A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- membrane
- porous support
- nanoparticles
- polymer layer
- substantially hydrophobic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 136
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 33
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 95
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims abstract description 62
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 58
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 67
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 50
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 27
- -1 cyclic alcohols Chemical class 0.000 claims description 21
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 17
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 17
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 14
- 238000001728 nano-filtration Methods 0.000 claims description 13
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 claims description 13
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000013626 chemical specie Substances 0.000 claims description 12
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 11
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 claims description 11
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 11
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 8
- UWCPYKQBIPYOLX-UHFFFAOYSA-N benzene-1,3,5-tricarbonyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1=CC(C(Cl)=O)=CC(C(Cl)=O)=C1 UWCPYKQBIPYOLX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N cyclohexanone Chemical compound O=C1CCCCC1 JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 6
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 5
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims description 5
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 5
- 229920002396 Polyurea Polymers 0.000 claims description 4
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 claims description 4
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 claims description 4
- GEYOCULIXLDCMW-UHFFFAOYSA-N 1,2-phenylenediamine Chemical compound NC1=CC=CC=C1N GEYOCULIXLDCMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 150000003997 cyclic ketones Chemical class 0.000 claims description 3
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 claims description 3
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000005676 cyclic carbonates Chemical class 0.000 claims description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 claims description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 27
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 26
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 21
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 16
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 16
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 14
- 238000012695 Interfacial polymerization Methods 0.000 description 13
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 13
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 12
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 10
- 239000011852 carbon nanoparticle Substances 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 9
- WZCQRUWWHSTZEM-UHFFFAOYSA-N 1,3-phenylenediamine Chemical compound NC1=CC=CC(N)=C1 WZCQRUWWHSTZEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 7
- 229940018564 m-phenylenediamine Drugs 0.000 description 7
- GLUUGHFHXGJENI-UHFFFAOYSA-N Piperazine Chemical compound C1CNCCN1 GLUUGHFHXGJENI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 6
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 5
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 5
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 5
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- NNBZCPXTIHJBJL-UHFFFAOYSA-N decalin Chemical compound C1CCCC2CCCCC21 NNBZCPXTIHJBJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical class C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000005708 Sodium hypochlorite Substances 0.000 description 3
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- FDQSRULYDNDXQB-UHFFFAOYSA-N benzene-1,3-dicarbonyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1=CC=CC(C(Cl)=O)=C1 FDQSRULYDNDXQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 3
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012527 feed solution Substances 0.000 description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 3
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000001044 red dye Substances 0.000 description 3
- PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N rhodamine B Chemical compound [Cl-].C=12C=CC(=[N+](CC)CC)C=C2OC2=CC(N(CC)CC)=CC=C2C=1C1=CC=CC=C1C(O)=O PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N sodium hypochlorite Chemical compound [Na+].Cl[O-] SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UMFBMIMWJUUXLR-UHFFFAOYSA-N (3,5-dicarbonochloridoylphenyl) carbonochloridate Chemical compound ClC(=O)OC1=CC(C(Cl)=O)=CC(C(Cl)=O)=C1 UMFBMIMWJUUXLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CBCKQZAAMUWICA-UHFFFAOYSA-N 1,4-phenylenediamine Chemical compound NC1=CC=C(N)C=C1 CBCKQZAAMUWICA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CNPVJWYWYZMPDS-UHFFFAOYSA-N 2-methyldecane Chemical compound CCCCCCCCC(C)C CNPVJWYWYZMPDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OZJPLYNZGCXSJM-UHFFFAOYSA-N 5-valerolactone Chemical compound O=C1CCCCO1 OZJPLYNZGCXSJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N Naphthalene Chemical compound C1=CC=CC2=CC=CC=C21 UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 2
- 150000001266 acyl halides Chemical class 0.000 description 2
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 2
- 150000001338 aliphatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 2
- JSYBAZQQYCNZJE-UHFFFAOYSA-N benzene-1,2,4-triamine Chemical compound NC1=CC=C(N)C(N)=C1 JSYBAZQQYCNZJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FYXKZNLBZKRYSS-UHFFFAOYSA-N benzene-1,2-dicarbonyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1=CC=CC=C1C(Cl)=O FYXKZNLBZKRYSS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RPHKINMPYFJSCF-UHFFFAOYSA-N benzene-1,3,5-triamine Chemical compound NC1=CC(N)=CC(N)=C1 RPHKINMPYFJSCF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HDPRVQJRZUJZPT-UHFFFAOYSA-N benzene-1,3,5-trisulfonyl chloride Chemical compound ClS(=O)(=O)C1=CC(S(Cl)(=O)=O)=CC(S(Cl)(=O)=O)=C1 HDPRVQJRZUJZPT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 2
- 239000002134 carbon nanofiber Substances 0.000 description 2
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 2
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 2
- BGTOWKSIORTVQH-UHFFFAOYSA-N cyclopentanone Chemical compound O=C1CCCC1 BGTOWKSIORTVQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011033 desalting Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 2
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- IKZIWJRUUPSDHX-UHFFFAOYSA-N naphthalene-1,3,7-trisulfonyl chloride Chemical compound C1=C(S(Cl)(=O)=O)C=C(S(Cl)(=O)=O)C2=CC(S(=O)(=O)Cl)=CC=C21 IKZIWJRUUPSDHX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- CYIDZMCFTVVTJO-UHFFFAOYSA-N pyromellitic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC(C(O)=O)=C(C(O)=O)C=C1C(O)=O CYIDZMCFTVVTJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- PXXNTAGJWPJAGM-UHFFFAOYSA-N vertaline Natural products C1C2C=3C=C(OC)C(OC)=CC=3OC(C=C3)=CC=C3CCC(=O)OC1CC1N2CCCC1 PXXNTAGJWPJAGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UIMAOHVEKLXJDO-UHFFFAOYSA-N (7,7-dimethyl-3-oxo-4-bicyclo[2.2.1]heptanyl)methanesulfonate;triethylazanium Chemical compound CCN(CC)CC.C1CC2(CS(O)(=O)=O)C(=O)CC1C2(C)C UIMAOHVEKLXJDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MIOPJNTWMNEORI-GMSGAONNSA-N (S)-camphorsulfonic acid Chemical compound C1C[C@@]2(CS(O)(=O)=O)C(=O)C[C@@H]1C2(C)C MIOPJNTWMNEORI-GMSGAONNSA-N 0.000 description 1
- ZXHZWRZAWJVPIC-UHFFFAOYSA-N 1,2-diisocyanatonaphthalene Chemical compound C1=CC=CC2=C(N=C=O)C(N=C=O)=CC=C21 ZXHZWRZAWJVPIC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KPZGRMZPZLOPBS-UHFFFAOYSA-N 1,3-dichloro-2,2-bis(chloromethyl)propane Chemical compound ClCC(CCl)(CCl)CCl KPZGRMZPZLOPBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FQUYSHZXSKYCSY-UHFFFAOYSA-N 1,4-diazepane Chemical compound C1CNCCNC1 FQUYSHZXSKYCSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RXYPXQSKLGGKOL-UHFFFAOYSA-N 1,4-dimethylpiperazine Chemical compound CN1CCN(C)CC1 RXYPXQSKLGGKOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AMBFNDRKYCJLNH-UHFFFAOYSA-N 1-(3-piperidin-1-ylpropyl)piperidine Chemical compound C1CCCCN1CCCN1CCCCC1 AMBFNDRKYCJLNH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PVOAHINGSUIXLS-UHFFFAOYSA-N 1-Methylpiperazine Chemical compound CN1CCNCC1 PVOAHINGSUIXLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BKZBGLKSCHJLKL-UHFFFAOYSA-N 1-butoxyheptan-3-ol Chemical compound CCCCOCCC(O)CCCC BKZBGLKSCHJLKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RWNUSVWFHDHRCJ-UHFFFAOYSA-N 1-butoxypropan-2-ol Chemical compound CCCCOCC(C)O RWNUSVWFHDHRCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LOWMYOWHQMKBTM-UHFFFAOYSA-N 1-butylsulfinylbutane Chemical compound CCCCS(=O)CCCC LOWMYOWHQMKBTM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AIDFJGKWTOULTC-UHFFFAOYSA-N 1-butylsulfonylbutane Chemical compound CCCCS(=O)(=O)CCCC AIDFJGKWTOULTC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VLDPXPPHXDGHEW-UHFFFAOYSA-N 1-chloro-2-dichlorophosphoryloxybenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1OP(Cl)(Cl)=O VLDPXPPHXDGHEW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JIMRSFDTUBLGOO-UHFFFAOYSA-N 1-chlorosulfonylcyclohexa-3,5-diene-1,3-dicarbonyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1=CC=CC(S(Cl)(=O)=O)(C(Cl)=O)C1 JIMRSFDTUBLGOO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HJSGIVNDYWXIHU-UHFFFAOYSA-N 1-propoxyheptan-3-ol Chemical compound CCCCC(O)CCOCCC HJSGIVNDYWXIHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FENFUOGYJVOCRY-UHFFFAOYSA-N 1-propoxypropan-2-ol Chemical compound CCCOCC(C)O FENFUOGYJVOCRY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VVJIVFKAROPUOS-UHFFFAOYSA-N 2,2-bis(aminomethyl)propane-1,3-diamine Chemical compound NCC(CN)(CN)CN VVJIVFKAROPUOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NSMWYRLQHIXVAP-UHFFFAOYSA-N 2,5-dimethylpiperazine Chemical compound CC1CNC(C)CN1 NSMWYRLQHIXVAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GZMAAYIALGURDQ-UHFFFAOYSA-N 2-(2-hexoxyethoxy)ethanol Chemical compound CCCCCCOCCOCCO GZMAAYIALGURDQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 2-METHOXYETHANOL Chemical compound COCCO XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FDPVTENMNDHFNK-UHFFFAOYSA-N 2-amino-n-phenylbenzamide Chemical compound NC1=CC=CC=C1C(=O)NC1=CC=CC=C1 FDPVTENMNDHFNK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 2-butoxyethanol Chemical compound CCCCOCCO POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZNQVEEAIQZEUHB-UHFFFAOYSA-N 2-ethoxyethanol Chemical compound CCOCCO ZNQVEEAIQZEUHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940093475 2-ethoxyethanol Drugs 0.000 description 1
- LFSAPCRASZRSKS-UHFFFAOYSA-N 2-methylcyclohexan-1-one Chemical compound CC1CCCCC1=O LFSAPCRASZRSKS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IYBOGQYZTIIPNI-UHFFFAOYSA-N 2-methylhexano-6-lactone Chemical compound CC1CCCCOC1=O IYBOGQYZTIIPNI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WEEOFHJAGVFCFD-UHFFFAOYSA-N 2-n-chlorobenzene-1,2-diamine Chemical compound NC1=CC=CC=C1NCl WEEOFHJAGVFCFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FAZUJENRJHAFFC-UHFFFAOYSA-N 3,5-diamino-n-phenylbenzamide Chemical compound NC1=CC(N)=CC(C(=O)NC=2C=CC=CC=2)=C1 FAZUJENRJHAFFC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UENRXLSRMCSUSN-UHFFFAOYSA-N 3,5-diaminobenzoic acid Chemical compound NC1=CC(N)=CC(C(O)=O)=C1 UENRXLSRMCSUSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OMIOAPDWNQGXED-UHFFFAOYSA-N 3-amino-n-(3-aminophenyl)benzamide Chemical compound NC1=CC=CC(NC(=O)C=2C=C(N)C=CC=2)=C1 OMIOAPDWNQGXED-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ROADCYAOHVSOLQ-UHFFFAOYSA-N 3-oxetanone Chemical compound O=C1COC1 ROADCYAOHVSOLQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 4,4'-Diphenylmethane Diisocyanate Chemical compound C1=CC(N=C=O)=CC=C1CC1=CC=C(N=C=O)C=C1 UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BXIXXXYDDJVHDL-UHFFFAOYSA-N 4-Chloro-ortho-phenylenediamine Chemical compound NC1=CC=C(Cl)C=C1N BXIXXXYDDJVHDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QHWDUJPWCGEBTH-UHFFFAOYSA-N 4-amino-n-phenylbenzamide Chemical compound C1=CC(N)=CC=C1C(=O)NC1=CC=CC=C1 QHWDUJPWCGEBTH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QYAMZFPPWQRILI-UHFFFAOYSA-N 5-isocyanatobenzene-1,3-dicarbonyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1=CC(N=C=O)=CC(C(Cl)=O)=C1 QYAMZFPPWQRILI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005057 Hexamethylene diisocyanate Substances 0.000 description 1
- BZLVMXJERCGZMT-UHFFFAOYSA-N Methyl tert-butyl ether Chemical compound COC(C)(C)C BZLVMXJERCGZMT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BDJRBEYXGGNYIS-UHFFFAOYSA-N Nonanedioid acid Natural products OC(=O)CCCCCCCC(O)=O BDJRBEYXGGNYIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- 229920002873 Polyethylenimine Polymers 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical class CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000212749 Zesius chrysomallus Species 0.000 description 1
- GKXVJHDEWHKBFH-UHFFFAOYSA-N [2-(aminomethyl)phenyl]methanamine Chemical compound NCC1=CC=CC=C1CN GKXVJHDEWHKBFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ISKQADXMHQSTHK-UHFFFAOYSA-N [4-(aminomethyl)phenyl]methanamine Chemical compound NCC1=CC=C(CN)C=C1 ISKQADXMHQSTHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 235000011037 adipic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000001361 adipic acid Substances 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000002152 aqueous-organic solution Substances 0.000 description 1
- ZVSKZLHKADLHSD-UHFFFAOYSA-N benzanilide Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)NC1=CC=CC=C1 ZVSKZLHKADLHSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KAMGOKSXKBHPHL-UHFFFAOYSA-N benzene-1,2,3,4-tetramine Chemical compound NC1=CC=C(N)C(N)=C1N KAMGOKSXKBHPHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RUOKPLVTMFHRJE-UHFFFAOYSA-N benzene-1,2,3-triamine Chemical compound NC1=CC=CC(N)=C1N RUOKPLVTMFHRJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CJPIDIRJSIUWRJ-UHFFFAOYSA-N benzene-1,2,4-tricarbonyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1=CC=C(C(Cl)=O)C(C(Cl)=O)=C1 CJPIDIRJSIUWRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ALIQZUMMPOYCIS-UHFFFAOYSA-N benzene-1,3-disulfonyl chloride Chemical compound ClS(=O)(=O)C1=CC=CC(S(Cl)(=O)=O)=C1 ALIQZUMMPOYCIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-N benzene-dicarboxylic acid Natural products OC(=O)C1=CC=C(C(O)=O)C=C1 KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GCAIEATUVJFSMC-UHFFFAOYSA-N benzenetetracarboxylic acid Natural products OC(=O)C1=CC=C(C(O)=O)C(C(O)=O)=C1C(O)=O GCAIEATUVJFSMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UJMDYLWCYJJYMO-UHFFFAOYSA-N benzenetricarboxylic Acid Natural products OC(=O)C1=CC=CC(C(O)=O)=C1C(O)=O UJMDYLWCYJJYMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HFACYLZERDEVSX-UHFFFAOYSA-N benzidine Chemical group C1=CC(N)=CC=C1C1=CC=C(N)C=C1 HFACYLZERDEVSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEZXCJBBBCKRPI-UHFFFAOYSA-N beta-propiolactone Chemical compound O=C1CCO1 VEZXCJBBBCKRPI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002902 bimodal effect Effects 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- WZRZKFUVOSDSBQ-UHFFFAOYSA-N butane-1,2-diol;carbonic acid Chemical compound OC(O)=O.CCC(O)CO WZRZKFUVOSDSBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930188620 butyrolactone Natural products 0.000 description 1
- MYXSKTBZBKCTMS-UHFFFAOYSA-N carbonic acid;heptane-1,2-diol Chemical compound OC(O)=O.CCCCCC(O)CO MYXSKTBZBKCTMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BHGHVZGIMDERQC-UHFFFAOYSA-N carbonic acid;hexane-1,2-diol Chemical compound OC(O)=O.CCCCC(O)CO BHGHVZGIMDERQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CHYOCNJYMLMTNE-UHFFFAOYSA-N carbonic acid;pentane-1,2-diol Chemical compound OC(O)=O.CCCC(O)CO CHYOCNJYMLMTNE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- FZFAMSAMCHXGEF-UHFFFAOYSA-N chloro formate Chemical compound ClOC=O FZFAMSAMCHXGEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 1
- SHQSVMDWKBRBGB-UHFFFAOYSA-N cyclobutanone Chemical compound O=C1CCC1 SHQSVMDWKBRBGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CGZZMOTZOONQIA-UHFFFAOYSA-N cycloheptanone Chemical compound O=C1CCCCCC1 CGZZMOTZOONQIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FWFSEYBSWVRWGL-UHFFFAOYSA-N cyclohex-2-enone Chemical compound O=C1CCCC=C1 FWFSEYBSWVRWGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZZLVWYATVGCIFR-UHFFFAOYSA-N cyclohexane-1,1,2-triamine Chemical compound NC1CCCCC1(N)N ZZLVWYATVGCIFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YMHQVDAATAEZLO-UHFFFAOYSA-N cyclohexane-1,1-diamine Chemical compound NC1(N)CCCCC1 YMHQVDAATAEZLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SSJXIUAHEKJCMH-UHFFFAOYSA-N cyclohexane-1,2-diamine Chemical compound NC1CCCCC1N SSJXIUAHEKJCMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UYAUGHKQCCCFDK-UHFFFAOYSA-N cyclohexane-1,3,5-triamine Chemical compound NC1CC(N)CC(N)C1 UYAUGHKQCCCFDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WLPXOECYEATUCV-UHFFFAOYSA-N cyclohexane-1,3-dicarbonyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1CCCC(C(Cl)=O)C1 WLPXOECYEATUCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VKIRRGRTJUUZHS-UHFFFAOYSA-N cyclohexane-1,4-diamine Chemical compound NC1CCC(N)CC1 VKIRRGRTJUUZHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HXTYZWJVMWWWDK-UHFFFAOYSA-N cyclohexane-1,4-dicarbonyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1CCC(C(Cl)=O)CC1 HXTYZWJVMWWWDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IIRFCWANHMSDCG-UHFFFAOYSA-N cyclooctanone Chemical compound O=C1CCCCCCC1 IIRFCWANHMSDCG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004985 diamines Chemical class 0.000 description 1
- 125000005442 diisocyanate group Chemical group 0.000 description 1
- WASQWSOJHCZDFK-UHFFFAOYSA-N diketene Chemical compound C=C1CC(=O)O1 WASQWSOJHCZDFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012971 dimethylpiperazine Substances 0.000 description 1
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 1
- ZZTCPWRAHWXWCH-UHFFFAOYSA-N diphenylmethanediamine Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(N)(N)C1=CC=CC=C1 ZZTCPWRAHWXWCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 229940042400 direct acting antivirals phosphonic acid derivative Drugs 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000035622 drinking Effects 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- RRAMGCGOFNQTLD-UHFFFAOYSA-N hexamethylene diisocyanate Chemical compound O=C=NCCCCCCN=C=O RRAMGCGOFNQTLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N hexanedioic acid Natural products OC(=O)CCCCC(O)=O WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 1
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 1
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- ZCCWXQXXLXZMIG-UHFFFAOYSA-N n'-[amino(phenyl)methyl]-n',1-diphenylmethanediamine Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(N)N(C=1C=CC=CC=1)C(N)C1=CC=CC=C1 ZCCWXQXXLXZMIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NOUUUQMKVOUUNR-UHFFFAOYSA-N n,n'-diphenylethane-1,2-diamine Chemical compound C=1C=CC=CC=1NCCNC1=CC=CC=C1 NOUUUQMKVOUUNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CXMXRPHRNRROMY-UHFFFAOYSA-N n-Decanedioic acid Natural products OC(=O)CCCCCCCCC(O)=O CXMXRPHRNRROMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TVIDDXQYHWJXFK-UHFFFAOYSA-N n-Dodecanedioic acid Natural products OC(=O)CCCCCCCCCCC(O)=O TVIDDXQYHWJXFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZBJSGOMTEOPTBH-UHFFFAOYSA-N naphthalene-1,3,6-trisulfonyl chloride Chemical compound ClS(=O)(=O)C1=CC(S(Cl)(=O)=O)=CC2=CC(S(=O)(=O)Cl)=CC=C21 ZBJSGOMTEOPTBH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 1
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 description 1
- 230000000269 nucleophilic effect Effects 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 150000003007 phosphonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- GHAIYFTVRRTBNG-UHFFFAOYSA-N piperazin-1-ylmethanamine Chemical compound NCN1CCNCC1 GHAIYFTVRRTBNG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LTEKQAPRXFBRNN-UHFFFAOYSA-N piperidin-4-ylmethanamine Chemical compound NCC1CCNCC1 LTEKQAPRXFBRNN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002798 polar solvent Substances 0.000 description 1
- 229920000090 poly(aryl ether) Polymers 0.000 description 1
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 1
- 229920000768 polyamine Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920006149 polyester-amide block copolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 239000002685 polymerization catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 1
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 1
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 229960000380 propiolactone Drugs 0.000 description 1
- FVSKHRXBFJPNKK-UHFFFAOYSA-N propionitrile Chemical compound CCC#N FVSKHRXBFJPNKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- WPNXWWLAOCWIDT-UHFFFAOYSA-N pyridine-2,3-dicarbonyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1=CC=CN=C1C(Cl)=O WPNXWWLAOCWIDT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GJAWHXHKYYXBSV-UHFFFAOYSA-N pyridinedicarboxylic acid Natural products OC(=O)C1=CC=CN=C1C(O)=O GJAWHXHKYYXBSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HNJBEVLQSNELDL-UHFFFAOYSA-N pyrrolidin-2-one Chemical compound O=C1CCCN1 HNJBEVLQSNELDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 230000025508 response to water Effects 0.000 description 1
- 238000007764 slot die coating Methods 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 238000000527 sonication Methods 0.000 description 1
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N sulfolane Chemical compound O=S1(=O)CCCC1 HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003457 sulfones Chemical class 0.000 description 1
- 150000003460 sulfonic acids Chemical class 0.000 description 1
- 150000003461 sulfonyl halides Chemical class 0.000 description 1
- 150000003462 sulfoxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-L terephthalate(2-) Chemical compound [O-]C(=O)C1=CC=C(C([O-])=O)C=C1 KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- LXEJRKJRKIFVNY-UHFFFAOYSA-N terephthaloyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1=CC=C(C(Cl)=O)C=C1 LXEJRKJRKIFVNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ISXOBTBCNRIIQO-UHFFFAOYSA-N tetrahydrothiophene 1-oxide Chemical compound O=S1CCCC1 ISXOBTBCNRIIQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JOUDBUYBGJYFFP-FOCLMDBBSA-N thioindigo Chemical compound S\1C2=CC=CC=C2C(=O)C/1=C1/C(=O)C2=CC=CC=C2S1 JOUDBUYBGJYFFP-FOCLMDBBSA-N 0.000 description 1
- DSXFPRKPFJRPIB-UHFFFAOYSA-N thiolan-3-one Chemical compound O=C1CCSC1 DSXFPRKPFJRPIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DVKJHBMWWAPEIU-UHFFFAOYSA-N toluene 2,4-diisocyanate Chemical compound CC1=CC=C(N=C=O)C=C1N=C=O DVKJHBMWWAPEIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 1
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 1
- 150000003672 ureas Chemical class 0.000 description 1
- PAPBSGBWRJIAAV-UHFFFAOYSA-N ε-Caprolactone Chemical compound O=C1CCCCCO1 PAPBSGBWRJIAAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
- B01D67/0079—Manufacture of membranes comprising organic and inorganic components
- B01D67/00793—Dispersing a component, e.g. as particles or powder, in another component
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
- B01D69/125—In situ manufacturing by polymerisation, polycondensation, cross-linking or chemical reaction
- B01D69/1251—In situ manufacturing by polymerisation, polycondensation, cross-linking or chemical reaction by interfacial polymerisation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/14—Dynamic membranes
- B01D69/141—Heterogeneous membranes, e.g. containing dispersed material; Mixed matrix membranes
- B01D69/148—Organic/inorganic mixed matrix membranes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/02—Inorganic material
- B01D71/021—Carbon
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2323/00—Details relating to membrane preparation
- B01D2323/40—Details relating to membrane preparation in-situ membrane formation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
- B01D61/025—Reverse osmosis; Hyperfiltration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
- B01D61/027—Nanofiltration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
- B01D67/0002—Organic membrane manufacture
- B01D67/0006—Organic membrane manufacture by chemical reactions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/02—Inorganic material
- B01D71/024—Oxides
- B01D71/027—Silicium oxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/54—Polyureas; Polyurethanes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/56—Polyamides, e.g. polyester-amides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
本発明の1観点はメンブレンである。メンブレンは多孔質支持体及び多孔質支持体上に配置されたポリマー層を有する。メンブレンはさらに、ポリマー層内に配置された複数の実質的に疎水性のメソポーラスナノ粒子を含有する。水処理システム及びメンブレンの製造方法も示す。【選択図】図1
Description
本発明は一般に、メンブレン、メンブレンを含有する水処理システム及びメンブレンの製造方法に関する。特に、本発明は、実質的に疎水性のメソポーラスナノ粒子を含有する薄膜複合メンブレンに関する。
逆浸透(RO)又はナノ濾過(NF)脱塩プロセスは、メンブレン技術を利用して海水及び汽水を飲用、灌漑及び工業用途のための淡水に変える。RO及びNF脱塩プロセスは熱脱塩に比べて必要なエネルギーが大幅に少ない。
複合RO及びNFメンブレンは典型的に、繊維支持限外濾過メンブレン上に配置された薄い高密度メンブレン(厚さ約100〜500nm)を含む。水和イオンの排除の役割を担うこの薄い高密度の膜は典型的に、求電子と求核モノマー、具体的にはポリアミンモノマーとポリ(ハロゲン化アシル)とを界面重合させることにより形成される。特定のRO又はNF用途のためのモノマーは通常、塩排除率及び透水性が最適バランスとなるように選択される。NFメンブレンは典型的に、95%〜97%の塩排除率を特徴とし、一方ROメンブレンは典型的に99.0〜99.75%の塩排除率を特徴とする。高い塩排除率にもかかわらず、RO及びNFメンブレンは低い透水性によって制限を受ける。透水性の増加により、RO及びNF脱塩プロセスの実施にともなうエネルギー費を低減することができる。
したがって、高い塩排除率を維持し、透水性を増加したRO及びNFメンブレンが必要とされている。さらに、塩排除性能を低減せずに透水性を増加させたメンブレンの優れた製造方法が必要とされている。
本発明の実施形態は、上記その他の要求を満たす。1実施形態はメンブレンである。メンブレンは、多孔質支持体及び多孔質支持体上に配置されたポリマー層を有する。メンブレンはさらに、ポリマー層内に配置された複数の実質的に疎水性のメソポーラスナノ粒子を含有する。
1実施形態は水処理システムである。水処理システムは、メンブレンを含有する濾過ユニットを備える。メンブレンは多孔質支持体及び多孔質支持体上に配置されたポリマー層を有する。メンブレンはさらに、ポリマー層内に配置された複数の実質的に疎水性のメソポーラスナノ粒子を含有する。水処理システムはさらに、化学種を含有する水溶液の流れを前記メンブレンに供給するように構成された流れ誘導機構を備え、前記メンブレンが水溶液から化学種の一部を分離するように構成されている。
1実施形態はメンブレンの製造方法である。本方法は、第1モノマーを含有する有機溶液を第2モノマーを含有する水溶液と接触させて多孔質支持体上に配置されたポリマー層を形成する工程を含み、有機溶液又は水溶液の少なくとも一方が、さらに実質的に疎水性のメソポーラスナノ粒子を含有する。
本発明の上記その他の特徴、観点及び利点は、添付図面を参照にして以下の詳細な説明を読むことで、一層明らかになるであろう。
本発明の1実施形態のメンブレンの線図である。
本発明の1実施形態の水処理システムの線図である。
以下に詳細に説明するように、本発明の実施形態のいくつかは、メンブレン、メンブレンを備えた水処理システム及びメンブレンの製造方法を含む。特に、本発明は、実質的に疎水性のメソポーラスナノ粒子を含有する薄膜複合メンブレンに関する。
本明細書及び特許請求の範囲全体を通して用いた近似的な表示は、それが関与する基本機能に変化をもたらすことなく変動することが許される量的表現を修飾するのに適用することがある。したがって、「約」のような用語で修飾された値は、特定された正確な値に限定されない。ある例では、近似的な表示はその値を測定する計器の精度に対応する。
本明細書及び特許請求の範囲において、単数表現は、文脈上明らかにそうでない場合以外は、複数も含む。ここで用いる用語「又は」は、文脈上明らかにそうでない場合以外は、限定することを意味するものではなく、少なくとも1つの記載成分が存在することをいい、記載成分の組合せが存在することができる場合を包含する。
1実施形態はメンブレンを含む。図1に示すように、メンブレン100は、多孔質支持体110及び多孔質支持体110上に配置されたポリマー層120を有する。メンブレン100はさらに、ポリマー層120内に配置された複数の実質的に疎水性のメソポーラスナノ粒子を含有する。
ある実施形態では、多孔質支持体110は機械的又は構造的支持をメンブレン100に与え、ポリマー層120は選択的に透過性のメンブレンとして機能する。ここで用いる用語「選択的に透過性のメンブレン」は層が、ある分子又はイオンの選択的な通過を許し、その他の分子又はイオンの通過を許さない。通過速度は、ある程度、メンブレンの両側の分子又はイオンの圧力、濃度及び温度並びに各分子又はイオンに対するメンブレンの透過率に依存することがある。選択的に透過性のメンブレンの透過率は、ある程度、溶液に存在する分子又はイオンのサイズ、溶解度又は化学の1以上に依存することがある。
本明細書の文脈で用いる用語「に配置された」は、ポリマー層が、多孔質支持体110の第1表面111に配置されているか(図1に示すように)、部分的に多孔質支持体110の細孔内に含浸されていることを意味する。ある実施形態では、後述するように、ポリマー層120は、多孔質支持体の第1表面111又は部分的に多孔質支持体110の細孔内での界面重合により形成される。したがって、ある実施形態では、図1に示すように、ポリマー層120の第1表面121は、多孔質支持体110の第1表面111に隣接して配置されている。別の実施形態では、ポリマー層の一部分が多孔質支持体110の細孔内に含浸されている(図示せず)。
ある実施形態では、ポリマー層120は、第1モノマーと第2モノマーとの界面重合により形成される材料を含む。ここで用いる用語「界面重合」は2つの不混和溶液の境界面又はその近傍で起こる重合反応をいう。ある実施形態では、後述するように、第1モノマーが有機溶液に存在し、第2モノマーが水溶液に存在し、ポリマー層は水溶液と有機溶液との界面での界面重合によって形成される。
ある実施形態では、ポリマー層120は、界面重合反応によって形成できるポリマー材料を含む。ある実施形態では、ポリマー層は非架橋ポリマー材料を含む。別の実施形態では、ポリマー層は架橋ポリマー材料を含む。ある実施形態では、ポリマー層120は、ポリアミド、ポリスルホンアミド、ポリウレタン、ポリ尿素、ポリエステルアミド、ポリカーボネート、ポリ(アミドカーボネート)又はこれらの組合せを含む。特定の実施形態では、ポリマー層120は、ポリアミド、ポリ尿素又はこれらの組合せを含む。特定の実施形態では、ポリマー層120は、架橋ポリアミド、架橋ポリ尿素又はこれらの組合せを含む。
前述のように、実施形態によっては、ポリマー層120は第1モノマー及び第2モノマーに由来する構造単位を含む。ある実施形態では、第1モノマーは酸ハロゲン化物、イソシアネート又はこれらの組合せを含む。ここで用いる用語「酸ハロゲン化物」は酸の誘導体であって、酸部分のヒドロキシ基がハロゲン化物基により置き換えられたものをいう。ある実施形態では、用語「酸ハロゲン化物」はカルボン酸、スルホン酸、ホスホン酸の誘導体又はこれらの組合せを含む。実施形態によっては、酸ハロゲン化物は、ハロゲン化アシル、ハロゲン化スルホニル、クロロホルメート、カルボン酸塩化物又はこれらの組合せを含む。
ある実施形態では、第1モノマーの適当な例には、酸ハロゲン化物末端ポリアミドオリゴマー(例えば、ピペラジンと過剰イソフタロイルクロリドとのコポリマー);ベンゼンジカルボン酸ハロゲン化物(例えば、イソフタロイルクロリド又はテレフタロイルクロリド);ベンゼントリカルボン酸ハロゲン化物(例えば、トリメシン酸クロリド又はトリメリット酸トリクロリド);シクロヘキサンジカルボン酸ハロゲン化物(例えば、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸クロリド又は1,4−シクロヘキサンジカルボン酸クロリド);シクロヘキサントリカルボン酸ハロゲン化物(例えば、シス−1,3,5−シクロヘキサントリカルボン酸トリクロリド);ピリジンジカルボン酸ハロゲン化物(例えば、キノリン酸ジクロリド又はジピコリン酸ジクロリド);無水トリメリット酸ハロゲン化物;ベンゼンテトラカルボン酸ハロゲン化物(例えば、ピロメリット酸テトラクロリド);ピロメリット酸二無水物;ピリジントリカルボン酸ハロゲン化物;セバシン酸ハロゲン化物;アゼライン酸ハロゲン化物;アジピン酸ハロゲン化物;ドデカン二酸ハロゲン化物;トルエンジイソシアネート;メチレンビス(フェニルイソシアネート);ナフタレンジイソシアネート;ビトリルジイソシアネート;ヘキサメチレンジイソシアネート;フェニレンジイソシアネート;イソシアナトベンゼンジカルボン酸ハロゲン化物(例えば、5−イソシアナトイソフタロイルクロリド);ハロホルミルオキシベンゼンジカルボン酸ハロゲン化物(例えば、5−クロロホルミルオキシイソフタロイルクロリド);ジハロスルホニルベンゼン(例えば、1,3−ベンゼンジスルホン酸クロリド);ハロスルホニルベンゼンジカルボン酸ハロゲン化物(例えば、3−クロロスルホニルイソフタロイルクロリド);1,3,6−トリ(クロロスルホニル)ナフタレン;1,3,7−トリ(クロロスルホニル)ナフタレン;トリハロスルホニルベンゼン(例えば、1,3,5−トリクロロスルホニルベンゼン);及びシクロペンタンテトラカルボン酸ハロゲン化物又はこれらの組合せが挙げられるが、これらに限らない。
実施形態によっては、第1モノマーの適当な例には、テレフタロイルクロリド、イソフタロイルクロリド、5−イソシアナトイソフタロイルクロリド、5−クロロホルミルオキシイソフタロイルクロリド、5−クロロスルホニルイソフタロイルクロリド、1,3,6−トリ(クロロスルホニル)ナフタレン、1,3,7−トリ(クロロスルホニル)ナフタレン、1,3,5−トリクロロスルホニルベンゼン又はこれらの組合せが挙げられるが、これらに限らない。特定の実施形態では、第1モノマーはトリメシン酸クロリドを含む。
ある実施形態では、第2モノマーはアミンを含む。ある実施形態では、第2モノマーの適当な例には、ポリエチレンイミンなどのアミン含有モノマー;シクロヘキサンジアミン;1,2−ジアミノシクロヘキサン;1,4−ジアミノシクロヘキサン;ピペラジン;メチルピペラジン;ジメチルピペラジン(例えば、2,5−ジメチルピペラジン);ホモピペラジン;1,3−ビス(ピペリジル)プロパン;4−アミノメチルピペラジン;シクロヘキサントリアミン(例えば、1,3,5−トリアミノシクロヘキサン);キシリレンジアミン(o−、m−、p−キシレンジアミン);フェニレンジアミン;(例えば、m−フェニレンジアミン及びp−フェニレンジアミン、3,5−ジアミノ安息香酸、3,5−ジアミノスルホン酸);クロロフェニレンジアミン(例えば、4−又は5−クロロ−m−フェニレンジアミン);ベンゼントリアミン(例えば、1,3,5−ベンゼントリアミン、1,2,4−トリアミノベンゼン);ビス(アミノベンジル)アニリン;テトラアミノベンゼン;ジアミノビフェニル(例えば、4,4,’−ジアミノビフェニル;テトラキス(
アミノメチル)メタン;ジアミノジフェニルメタン;N,N’−ジフェニルエチレンジア
ミン;アミノベンズアニリド(例えば、4−アミノベンズアニリド、3,3'−ジアミノ
ベンズアニリド;3,5−ジアミノベンズアニリド;3,5−ジアミノベンズアニリド;3,3’5,5’−テトラアミノベンズアニリド)又はこれらの組合せが挙げられるが、
これらに限らない。
アミノメチル)メタン;ジアミノジフェニルメタン;N,N’−ジフェニルエチレンジア
ミン;アミノベンズアニリド(例えば、4−アミノベンズアニリド、3,3'−ジアミノ
ベンズアニリド;3,5−ジアミノベンズアニリド;3,5−ジアミノベンズアニリド;3,3’5,5’−テトラアミノベンズアニリド)又はこれらの組合せが挙げられるが、
これらに限らない。
実施形態によっては、第2モノマーの適当な例には、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、1,3,5−トリアミノベンゼン、ピペラジン、4−アミノメチルピペリジン又はこれらの組合せが挙げられるが、これらに限らない。特定の実施形態では、第2モノマーはm−フェニレンジアミンを含む。
前述のように、ポリマー層120は、多孔質支持体110の第1表面111に形成されるか、或いは部分的に多孔質支持体110の細孔内に含浸される。ある実施形態では、ポリマー層120の厚さ(多孔質支持体の細孔内に配置される場合の厚さを含む)は約10nm〜約1000nmの範囲である。ある実施形態では、ポリマー層120の厚さは約10nm〜約500nmの範囲である。
前述のように、メンブレン100はさらに、ポリマー層120内に配置された複数の実質的に疎水性のメソポーラスナノ粒子を含有する。ここで用いる用語「ナノ粒子」は、約1nm〜1000nmの範囲の平均寸法(例えば、直径又は長さ)をもつ粒子をいう。ここで用いる用語「ナノ粒子」は、単一のナノ粒子、複数のナノ粒子又は互いに会合した複数のナノ粒子をいうこともある。「会合した」は、ナノ粒子が1つ以上の別のナノ粒子と接触していることをいう。1実施形態では、「会合した」は、ナノ粒子が1つより多くの別の粒子と接触していることをいう。
複数の粒子は、メジアン粒径、粒度分布、メジアン粒子表面積、粒子形状、粒子断面幾何形状又は粒子細孔径の1以上によって特徴づけられる。ある実施形態では、複数のナノ粒子の平均粒径は約1nm〜約1000nmの範囲とすることができる。ある実施形態では、複数のナノ粒子の平均粒径は約1nm〜約500nmの範囲とすることができる。ある実施形態では、複数のナノ粒子の平均粒径は約10nm〜約200nmの範囲とすることができる。ある実施形態では、ナノ粒子は、正規分布、一峰性分布及び二峰性分布よりなる群から選択される粒度分布をもつ複数の粒子を含むことができる。
ナノ粒子は、様々な形状及び断面幾何形状をもつことがある。ある実施形態では、ナノ粒子の形状は球状、フレーク、平板、立方体又はホイスカーとすることができる。ナノ粒子は、前述の形状の2つ又はそれ以上をもつ粒子を含むことがある。ある実施形態では、粒子の断面幾何形状は、円形、楕円体、三角形、長方形又は多角形の1以上とすることができる。ある実施形態では、ナノ粒子は形状が不規則であることがある。ある実施形態では、ナノ粒子は球状粒子を含むことができる。
複数のナノ粒子はさらに細孔径によって特徴づけることができる。ここで用いる用語「メソポーラス」は、複数のナノ粒子が約2nm〜約50nmの範囲のメジアン細孔径を有する細孔を含むことを意味する。ある実施形態では、複数のナノ粒子は、約2nm〜約20nmの範囲のメジアン細孔径を有する複数の細孔を含む。
複数のナノ粒子はさらに、水に対する物理的応答によって特徴づけることができる。前述のように、メンブレン100は複数の実質的に疎水性のメソポーラスナノ粒子を含有する。ここで用いる用語「実質的に疎水性」は、実質的に、複数の実質的に疎水性のナノ粒子からなる膜の水接触角が、約35°超であることを意味する。ある実施形態では、実質的に、複数の実質的に疎水性のナノ粒子からなる膜の水接触角が、約90°超である。ある実施形態では、ナノ粒子の表面及びナノ粒子の細孔の表面の片方又は両方が実質的に疎水性であってもよい。ある実施形態では、実質的に疎水性のナノ粒子は、ナノ粒子を実質的に疎水性にする1以上の適当な官能基を有してもよい。ある実施形態では、1以上の適当な実質的に疎水性の官能基は、複数のナノ粒子の表面に存在することができる。ある実施形態では、1以上の適当な実質的に疎水性の官能基は、複数のナノ粒子の細孔の表面に存在することができる。
ある実施形態では、実質的に疎水性のメソポーラスナノ粒子は、実質的に疎水性のカーボンナノ粒子を含む。特定の実施形態では、実質的に疎水性のカーボンナノ粒子は、実質的に疎水性のカーボンブラックナノ粒子を含む。ある実施形態では、ポリマー層120は、実質的にカーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー又はバッキーボール(bucky ball)を含有しない。本明細書の文脈で用いる用語「実質的に含有しない」は、ポリマー層120中のカーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー又はバッキーボールの量が約0.1重量%未満であることを意味する。適当な実質的に疎水性のメソポーラスカーボンナノ粒子は、市販されており、既知の方法により合成することもできる。
実施形態によっては、実質的に疎水性のメソポーラスナノ粒子は、疎水性官能基で官能化されたカーボンナノ粒子を含む。ある実施形態では、実質的に疎水性のカーボンナノ粒子は、ベンゼン官能基、グラファイト官能基又はこれらの組合せを含む。ある実施形態では、実質的に疎水性のカーボンナノ粒子は炭化水素官能基を含む。特定の実施形態では、実質的に疎水性のカーボンナノ粒子は、黒鉛化カーボンブラックナノ粒子を含む。
実施形態によっては、実質的に疎水性のメソポーラスナノ粒子はさらに、ナノ粒子の炭素/酸素の比によって特徴づけることができる。ここで用いる用語「炭素/酸素の比」は、ナノ粒子の表面及びナノ粒子の細孔の表面の片方又は両方における元素酸素に対する元素炭素の比をいう。ある実施形態では、複数のナノ粒子の炭素/酸素の比は、約3超である。ある実施形態では、複数のナノ粒子の炭素/酸素の比は、約6超である。ある実施形態では、複数のナノ粒子の炭素/酸素の比は、約8超である。ある実施形態では、複数のナノ粒子の表面における炭素/酸素の比が約3超である。ある実施形態では、複数のナノ粒子の細孔の表面における炭素/酸素の比が約3超である。
ある実施形態では、実質的に疎水性のメソポーラスナノ粒子は、実質的に疎水性のシリカナノ粒子を含む。ある実施形態では、実質的に疎水性のメソポーラスナノ粒子は、疎水性官能基で官能化されたシリカナノ粒子を含む。ある実施形態では、実質的に疎水性のシリカナノ粒子は、アルキル官能基、ポリジメチルシロキサン官能基又はこれらの組合せを含む。ある実施形態では、実質的に疎水性のシリカナノ粒子は実質的に、シルセスキオキサンを含有しない。本明細書の文脈で用いる用語「実質的に含有しない」は、ポリマー層120のシルセスキオキサンの量が約0.1重量%未満であることを意味する。
ある実施形態では、実質的に疎水性のメソポーラスナノ粒子は、約1重量%〜約50重量%の範囲の濃度でポリマー層に存在する。ある実施形態では、実質的に疎水性のメソポーラスナノ粒子は、約2重量%〜約40重量%の範囲の濃度でポリマー層に存在する。
前述のように、ある実施形態では、多孔質支持体110は、機械的又は構造的支持をメンブレン110に提供する。ある実施形態では、多孔質支持体110はさらに、支持材料、多孔質支持体の細孔径又は厚さの1以上によって特徴づけることができる。
ある実施形態では、多孔質支持体110は、多孔質材料、例えばポリマー、セラミック、ガラス又は金属を含む。ある実施形態では、多孔質支持体110は繊維材料を含む。ある実施形態では、多孔質支持体110はポリマー材料を含む。ある実施形態では、多孔質支持体100を形成するポリマー材料の例には、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアクリロニトリル、セルロースエステル、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニリデン及びポリ(アリールエーテル)ケトンあるが、これらに限らない。ある実施形態では、多孔質支持体110はポリスルホン、ポリエーテルスルホン又はこれらの組合せを含む。
ある実施形態では、多孔質支持体110は、適切なサイズ及び密度の複数の細孔を含有し、多孔質支持体110の表面での第1及び第2モノマーの界面重合が緻密な膜を多孔質支持体110の全表面に配置するようにする。さらにある実施形態では、多孔質支持体110は、複数の細孔を含有し、複数の細孔は、ポリマー層120が多孔質支持体110の表面細孔を横断するブリッジを形成することによって形成可能であり、かつポリマー層120のポリマー材料が多孔質支持体110の細孔を充填しないような範囲のメジアン細孔径を有する。ある実施形態では、多孔質支持体110は、約50オングストローム〜約5000オングストロームの範囲のメジアン細孔径を有する多孔質材料を含む。
ある実施形態では、多孔質支持体110の厚さは50μm〜約5cmの範囲である。ある実施形態では、多孔質支持体110の厚さは75μm〜約2.5cmの範囲である。ある実施形態では、多孔質支持体110の厚さは500μm〜約1cmの範囲である。ある実施形態では、多孔質支持体110が厚いほどメンブレン100を通る流体を高流量にすることができる。ある実施形態では、多孔質支持体100は、図1に示すように、織布又は不織ウェブ材料を用いたバッキング層130によって補強できる。バッキング材料の例には、膜、シート及び網、具体的には不織ポリエステル布地があるが、これらに限らない。
1実施形態はメンブレンの製造方法を含む。1実施形態では、本発明の製造方法は、第1モノマーを含有する有機溶液を第2モノマーを含有する水溶液と接触させて、図1に示すように、多孔質支持体110上に配置されたポリマー層120を形成する工程を含む。実施形態によっては、本方法は、多孔質支持体110の表面111又は部分的に多孔質支持体110の細孔内での界面重合反応によってポリマー層120を形成する工程を含む。
ある実施形態では、本方法は、多孔質支持体110の少なくとも一部を有機溶液又は水溶液と接触し、多孔質支持体110の一部を有機溶液又は水溶液どちらかで処理するようにする工程を含む。ある実施形態では、本方法はさらに、処理後の多孔質支持体を、多孔質支持体が前工程で処理された溶液に応じて水溶液又は有機溶液のどちらかと接触させる工程を含む。したがって、例として、ある実施形態では、まず多孔質支持体110を第1モノマーを含有する有機溶液と接触させ、次に処理後の多孔質支持体を第2モノマーを含有する水溶液と接触させて第1モノマーと第2モノマーとの界面重合を行い、ポリマー層120を形成させることができる。
特定の実施形態では、本方法は、多孔質支持体110の一部を第2モノマーを含有する水溶液と接触させて処理多孔質支持体を形成する工程を含む。ある実施形態では、本方法はさらに、第1モノマーを含有する有機溶液を処理後の多孔質支持体と接触させて第1モノマーと第2モノマーとの界面重合を行い、ポリマー層120を形成させる工程を含む。ある実施形態では、コーティング法、流し込み法、浸漬法又はこれらの組合せを用いて水溶液又は有機溶液を多孔質支持体110又は処理後の多孔質支持体と接触させることができる。ある実施形態では、適当なコーティング法は、ディップコーティング、スプレーコーティング、スロットダイコーティング又はこれらの組合せを含む。
ある実施形態では、有機溶液は有機溶剤及び第1モノマーを含む。ある実施形態では、適当な有機溶剤は、脂肪族炭化水素、アルコール、ケトン、エステル、エーテル、アミド及びこれらの混合物を含む。特定の実施形態では、脂肪族炭化水素、例えばデカリン、イソパラフィン及びこれらの混合物を用いることができる。
ある実施形態では、有機溶剤は、スルホキシド又はスルホン、具体的にはジメチルスルホキシド、テトラメチレンスルホキシド、テトラメチレンスルホン、ブチルスルホキシド又はブチルスルホンを含む。ある実施形態では、有機溶剤は、ニトリル例えばプロピオニトリル又はアセトニトリルを含む。ある実施形態では、有機溶剤は、アミド又は尿素誘導体、具体的にはN,N−ジメチルアセトアミド、ブチロラクタム、N−メチルピロリジノン又は1,3−ジメチル−2−メチルイミダゾリジノンを含む。
ある実施形態では、有機溶液はさらに、C5〜C20環状アルコール、ポリオール又はこれらのエーテル誘導体を含むことができる。ある実施形態では、C5〜C20アルコール、ポリオール又はエーテル誘導体は、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、2−ブトキシエタノール、ジ(エチレングリコール)、t−ブチルメチルエーテル、ジエチレングリコールヘキシルエーテル、プロピレングリコールブチルエーテル、プロピレングリコールプロピルエーテル、1,3−ヘプタンジオールブチルエーテル及び1,3−ヘプタンジオールプロピルエーテルを含む。
ある実施形態では、有機溶液はさらに、C5〜C20環状ケトン溶剤を含むことができる。ある実施形態では、有機溶液はさらに、環状ケトン、例えばシクロオクタノン、シクロヘプタノン、2−メチルシクロヘキサノン、シクロヘキサノン、シクロヘキセン−3−オン、シクロペンタノン、シクロブタノン、3−テトラヒドロフラン−3−オン、3−テトラヒドロチオフェン−3−オン又はオキセタン−3−オンを含む。
別の実施形態では、有機溶液はさらに、C3〜C8環状エステル、例えば2−メチルカプロラクトン、カプロラクトン、バレロラクトン、ブチロラクトン、ジケテン又はプロピオノラクトンを含むことができる。ある実施形態では、有機溶液はさらに、C3〜C8環状カーボネート、例えばエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、1,2−ブタンジオールカーボネート、1,2−ペンタンジオールカーボネート、1,2−ヘキサンジオールカーボネート又は1,2−ヘプタンジオールカーボネートを含む。特定の実施形態では、有機溶液はさらに、シクロヘキサノンを含む。
前述のように、ある実施形態では、第1モノマーは、酸ハロゲン化物、イソシアネート又はこれらの組合せを含む。第1モノマーの適当な例は、前記の通りである。実施形態によっては、第1モノマーは酸ハロゲン化物、例えばトリメシン酸クロリドを含む。
ある実施形態では、水溶液は、水又は極性溶剤及び第2モノマーを含む。ある実施形態では、水溶液はさらに、ポリビニルピロリドンなどの分散助剤、非イオン性界面活性剤などの界面活性剤を含むことができる。前述のように、ある実施形態では、第2モノマーはアミンを含む。第2モノマーの適当な例は前記の通りである。実施形態によっては、第2モノマーはフェニレンジアミンを含む。ある実施形態では、水溶液及び有機溶液の片方又は両方はさらに、添加剤、例えば架橋剤、重合触媒又はこれらの組合せを含む。
本発明のある方法では、有機溶液及び水溶液の片方又は両方はさらに、実質的に疎水性のメソポーラスナノ粒子が分散されている。ある実施形態では、実質的に炭化水素メソポーラスナノ粒子は、溶液に対して約0.05重量%〜約10重量%の範囲の濃度で有機溶液又は水溶液に存在する。ある実施形態では、実質的に炭化水素メソポーラスナノ粒子は、溶液に対して約0.1重量%〜約5重量%の範囲の濃度で有機溶液又は水溶液に存在する。ある実施形態では、本方法はさらに、実質的に疎水性のメソポーラスナノ粒子を水溶液又は有機溶液中に分散する工程を含む。ある実施形態では、ナノ粒子を水溶液又は有機溶液に分散する適当な方法は、超音波処理、機械的攪拌、ゾル−ゲル法又はこれらの組合せを含む。
特定の実施形態では、有機溶液は実質的に疎水性のメソポーラスナノ粒子を含有し、水溶液は実質的に疎水性のメソポーラスナノ粒子を実質的に含有しない。本明細書の文脈で用いる用語「実質的に含有しない」は、水溶液中の実質的に疎水性のメソポーラスナノ粒子の量が約0.1重量%未満であることを意味する。ある実施形態では、メソポーラス炭化水素ナノ粒子は、有機溶液に対して約0.05重量%〜約5重量%の範囲の濃度で有機溶液に存在する。実質的に疎水性のメソポーラスナノ粒子の適当な例は前記の通りである。
ある実施形態では、本方法はさらに、多孔質支持体、水溶液、有機溶液及び処理多孔質支持体の1以上を界面重合反応の前又は反応中に加熱する工程を含む。ある実施形態では、界面重合反応は、約5oC〜約60oCの範囲の温度で行うことができる。ある実施形態では、本方法は、ポリマー層120を多孔質支持体110上に配置することによりメンブレン100を形成する工程を含む。ある実施形態では、本方法はさらに、ポリマーを架橋してポリマー層120にする工程を含むことができる。
ある実施形態では、メンブレン100はさらに、1以上の後処理工程、例えば未反応モノマーの除去、架橋、酸化又はこれらの組合せを施すことができる。ある実施形態では、メンブレン100の透過性及び塩排除率の片方又は両方を向上するために、メンブレン100を次亜塩素酸ナトリウム溶液などの酸化溶液で後処理することができる。ある実施形態では、溶液中の次亜塩素酸ナトリウムの濃度は、約50ppm〜約4000ppmの範囲にすることができる。
ある実施形態では、本発明のメンブレン100は薄膜複合メンブレンを含む。ここで用いる用語「薄膜複合メンブレン」は多孔質基材上に支持された薄いバリア層を有するメンブレンをいう。ここで用いる用語「薄い」は、バリア層の厚さが約500nm未満であることを意味する。ある実施形態では、ポリマー層120は、薄膜複合メンブレン100中のバリア層として機能し、多孔質支持体110は多孔質基材として機能する。
ある実施形態では、本発明のメンブレンを分離又は濾過システムで用いることができる。ある実施形態では、メンブレン100を用いて、液体をメンブレンに通すときに液体に溶解、懸濁又は分散した不純物を除去することにより液体を浄化することができる。さらにある実施形態では、メンブレン100を用いて、液体をメンブレンに通すときに液体に溶解、懸濁又は分散した不純物を保持することにより不純物を濃縮することができる。
ある実施形態では、メンブレン100は、海水の脱塩、汽水の脱塩、地上及び地下水の精製、冷却塔水の硬度成分除去、飲料水の軟化及び超純水の製造の1以上に適している。ある実施形態では、メンブレン100は、水以外の液体の分離又は精製に適している。例えば、ある実施形態では、メンブレン100を用いてアルコール、例えばメタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール又はブタノールから不純物を除去することができる。
ある実施形態では、本発明のメンブレン100は逆浸透メンブレン用途又はナノ濾過メンブレン用途において適している。1実施形態は、図2に示すようにメンブレン100を備えた逆浸透濾過ユニット200を含む。1実施形態は、図2に示すようにメンブレン100を備えたナノ濾過ユニット200を含む。
1実施形態は水処理システムを含む。図2に示すように、ある実施形態では、水処理システム10は濾過ユニット200を備える。濾過ユニット200は、前述のように多孔質支持体110及び多孔質支持体110上に配置されたポリマー層120を有するメンブレン100を備える。ポリマー層120はさらに、複数の実質的に疎水性のメソポーラスナノ粒子が配置されている。水処理システム10はさらに流れ誘導機構300を備える。前述のように、ある実施形態では、濾過ユニット200は逆浸透濾過ユニットを含む。ある実施形態では、濾過ユニット200はナノ濾過ユニットを含む。
流れ誘導機構300は、図2に示すように化学種13を含有する水溶液12の流れをメンブレン100に供給するように構成されており、メンブレン100は化学種13の一部を水溶液12から分離するように構成されている。ある実施形態では、流れ誘導機構はポンプを含む。ある実施形態では、流れ誘導機構は、約1MPa超の圧力で運転するように構成されているポンプを含む。1実施形態では、流れ誘導機構300は容積移送式真空ポンプを含む。流れ誘導機構としての容積移送式真空ポンプの適当な例には、ロータリー型容積移送式真空ポンプ、レシプロ型容積移送式真空ポンプ及びリニア型容積移送式真空ポンプがあるが、これらに限らない。さらに、容積移送式真空ポンプの適当な例には、ロータリーローブポンプ、プログレッシブキャビティポンプ、ロータリーギアポンプ、ピストンポンプ、ダイヤフラムポンプ、スクリューポンプ、ギアポンプ、油圧ポンプ、ベーンポンプ、再生(渦流)ポンプ、ペリスタルティックポンプ及びロープポンプが挙げられるが、これらに限らない。1実施形態では、流れ誘導機構300は遠心ポンプを含む。流れ誘導機構としての容積移送式真空ポンプの適当な例には、半径流ポンプ及び軸流ポンプ及び斜流ポンプがある。
ある実施形態では、メンブレン100はさらに、化学種の濃度が処理前の水溶液12中の化学種の濃度より低くなる処理後の水溶液14が通過できるように構成されている。
ある実施形態では、メンブレン100は、水溶液12中の化学種の約95%以上を分離するように構成されている。ある実施形態では、メンブレン100は、水溶液12中の化学種の約99%以上を分離するように構成されている。ある実施形態では、メンブレン100は水溶液12中の化学種の約99.7%以上を分離するように構成されている。
実施例1
「メンブレン作製及び試験の共通な手順」
ハンドフレームコーティング器具を使用したメンブレン作製
複合メンブレンは、多孔質ベース支持体を固定し、次にコーティング溶液で被覆することができる、はめ合わせる一対のフレームを備えるハンドフレームコーティング器具を用いて形成した。まず、多孔質ベース支持体を脱イオン水に30分間以上浸漬した。湿潤多孔質ベース支持体を2つの8インチ×11インチステンレス鋼フレームの間に固定し、次に加工するまで水で覆ったままにした。多孔質ベース支持体から余分な水を除去し、多孔質ベース支持体の1表面を2.6wt%のm−フェニレンジアミン及び6.6wt%のカンファースルホン酸のトリエチルアミン塩(TEACSA)を含有する200gの水溶液で処理し、フレームの上側部分により水溶液を多孔質ベース支持体の表面に保持した。30秒間後、水溶液を多孔質ベース支持体の表面から除去した。続いて、処理後の表面を穏やかな空気流にさらして水溶液の孤立した水滴を除去した。その後、多孔質ベース支持体の処理後の表面をアイソパー(登録商標)G溶剤に0.16wt%のトリメシン酸クロリド及びナノ粒子(ナノ粒子のタイプ及び濃度は以下に示す)を含有する100gの有機溶液と接触させた。ナノ粒子を含有する有機溶液は、有機溶液の適用の前に、まず、超音波洗浄器を用いて60分間超音波処理し、20分間放置した。次に、余分な有機溶液を除去した。その後、フレームを水平位置に戻し、多孔質ベース支持体の処理表面上に残った有機溶液の膜を約1分間放置した。穏やかな空気流を用いて多孔質ベース支持体の処理表面から残留有機溶液を除去した。その後、処理後のアセンブリを乾燥オーブンに入れ90℃の温度で約6分間維持し、複合メンブレンを試験できる状態にした。
メンブレン性能試験
フラットシートに形成した複合メンブレンに、クロスフロー試験セル器具(米国ワシントン州ケント所在Sterlitech社)(モデルCF042)で35.68cm2の有効メンブレン面積にてメンブレン試験を行った。試験セルを2つ直列に6つの平行な試験ラインのそれぞれにつないだ。セルの各ラインは、供給流れをオン/オフしたり、濃縮物の流量を調節したりするバルブを備え、すべての試験で濃縮物の流量を1ガロン/分(gpm)に設定した。試験装置は、温度測定プローブ、ポンプ輸送により生じた過剰熱を除去するように構成された熱交換器及び熱交換器に循環する冷却材の温度を下げるように構成された空冷式冷却装置を有する温度制御システムを備えた。
「メンブレン作製及び試験の共通な手順」
ハンドフレームコーティング器具を使用したメンブレン作製
複合メンブレンは、多孔質ベース支持体を固定し、次にコーティング溶液で被覆することができる、はめ合わせる一対のフレームを備えるハンドフレームコーティング器具を用いて形成した。まず、多孔質ベース支持体を脱イオン水に30分間以上浸漬した。湿潤多孔質ベース支持体を2つの8インチ×11インチステンレス鋼フレームの間に固定し、次に加工するまで水で覆ったままにした。多孔質ベース支持体から余分な水を除去し、多孔質ベース支持体の1表面を2.6wt%のm−フェニレンジアミン及び6.6wt%のカンファースルホン酸のトリエチルアミン塩(TEACSA)を含有する200gの水溶液で処理し、フレームの上側部分により水溶液を多孔質ベース支持体の表面に保持した。30秒間後、水溶液を多孔質ベース支持体の表面から除去した。続いて、処理後の表面を穏やかな空気流にさらして水溶液の孤立した水滴を除去した。その後、多孔質ベース支持体の処理後の表面をアイソパー(登録商標)G溶剤に0.16wt%のトリメシン酸クロリド及びナノ粒子(ナノ粒子のタイプ及び濃度は以下に示す)を含有する100gの有機溶液と接触させた。ナノ粒子を含有する有機溶液は、有機溶液の適用の前に、まず、超音波洗浄器を用いて60分間超音波処理し、20分間放置した。次に、余分な有機溶液を除去した。その後、フレームを水平位置に戻し、多孔質ベース支持体の処理表面上に残った有機溶液の膜を約1分間放置した。穏やかな空気流を用いて多孔質ベース支持体の処理表面から残留有機溶液を除去した。その後、処理後のアセンブリを乾燥オーブンに入れ90℃の温度で約6分間維持し、複合メンブレンを試験できる状態にした。
メンブレン性能試験
フラットシートに形成した複合メンブレンに、クロスフロー試験セル器具(米国ワシントン州ケント所在Sterlitech社)(モデルCF042)で35.68cm2の有効メンブレン面積にてメンブレン試験を行った。試験セルを2つ直列に6つの平行な試験ラインのそれぞれにつないだ。セルの各ラインは、供給流れをオン/オフしたり、濃縮物の流量を調節したりするバルブを備え、すべての試験で濃縮物の流量を1ガロン/分(gpm)に設定した。試験装置は、温度測定プローブ、ポンプ輸送により生じた過剰熱を除去するように構成された熱交換器及び熱交換器に循環する冷却材の温度を下げるように構成された空冷式冷却装置を有する温度制御システムを備えた。
最初に、複合メンブレンを蛍光赤色色素(Cole−Parmer社製ローダミンWT)で試験して欠陥を検出した。1%のローダミン赤色色素を含有する色素溶液を複合メンブレンのポリアミド表面にスプレーし、1分間放置し、その後、赤色色素をすすぎおとした。ローダミン赤色色素は、ポリアミドを着色しないが、ポリスルホンを非常に良く着色するので、完全なすすぎ後は、無欠陥メンブレンに色素着色は認められないはずである。一方、色素着色のパターン(例えば、赤色スポット又は他の不規則な色素着色パターン)は、複合メンブレンの欠陥を表す。メンブレンから2インチx6インチの長方形のクーポンを切り出し、クロスフロー試験セルに装填した。各種類のメンブレンからの3つのクーポン(3つの反復試験片)を同条件下で試験し、得られた結果を平均して平均性能値と標準偏差を求めた。まず、水を試験セルのメンブレンに30分間循環させて残留薬品及び色素を除去することにより、メンブレンクーポンを浄化した。その後、500ppmの塩化ナトリウムを含有する合成汽水をメンブレンに115psi、25℃で循環させた。水のpHをpH7.5に制御した。運転1時間後、透過液サンプルを10分間採取して分析した。
最初の試験後、試験クーポンを70ppmの次亜塩素酸ナトリウム水溶液に25℃で30分間暴露した。その後、試験クーポンを脱イオン水で1時間すすいだ。
この「塩素処理」操作後、上記で用いた500ppmの塩化ナトリウムを含有する合成供給溶液で前述のように試験クーポンを逆浸透メンブレン性能について再び試験した。CON11導電率計(Oakton Instruments社製)で溶液の導電率及び温度を測定した。導電率を25℃での測定値に補正した。Russell RL060PポータブルpHメータ(Thermo Electron社製)でpHを測定した。透過液をメスシリンダーに採取した。透過液をNavigator天秤で計量し、時間間隔をFisher Scientific社製ストップウオッチで記録した。各メンブレンの透過率、即ち「A値」は標準温度(77°F、即ち25℃)で測定した。透過率は、メンブレンを通過する流れの速度/単位面積/単位圧力と定義される。透過液の重量、採取時間、メンブレン面積及び膜間差圧からA値を計算した。ここで示したA値の単位は10-5cm3/(s・cm2・atm)である。透過液及び供給溶液の導電率から求めた塩濃度を用いて塩排除率を計算した。透過液及び供給溶液の導電率は測定し、導電率値から塩濃度を計算して塩排除率を得た。
比較例1
ナノ粒子を含有しないポリアミド薄膜複合メンブレン
ポリアミド薄膜複合メンブレンを上記のハンドフレームコーティング器具を用いて作製した。2.6wt%のm−フェニレンジアミン(mPD)及び6.6wt%のトリエチルアンモニウムカンファースルホン酸(TEACSA)を含有する水性コーティング溶液(溶液A)及びアイソパーG中に0.16wt%のトリメシン酸クロリド(TMC)を含有する有機コーティング溶液(溶液B)を調製した。湿潤ポリスルホン多孔質支持体膜をm−フェニレンジアミンを含有する水溶液(溶液A)で最初に被覆し、その後、トリメシン酸クロリドを含有する有機溶液(溶液B)で被覆し、ポリスルホン多孔質支持体膜の1表面でジアミンと三酸塩化物との界面重合反応を行い、それにより薄膜複合メンブレン(比較サンプル1)を製造した。硫酸マグネシウムの溶液(NaClで500ppm)を用いて運転圧力115ポンド/平方インチ(psi)、運転クロスフロー量1.0g/分(g/モル)、pH7.0で実施例1で説明したようにメンブレン製品を3組ずつ試験した。塩素処理前後の透過率及び塩透過の結果を表2に示す。
比較例2
親水性メソ構造アルミノケイ酸ナノ粒子を含有するポリアミド薄膜複合メンブレン
ポリアミド薄膜複合メンブレン(比較サンプル2a及び2b)は、有機コーティング溶液(溶液B)がさらに0.1wt%の親水性メソ構造アルミノケイ酸粒子(Sigma Aldrich社から販売)を含有する以外は比較例1のように作製した。ナノ粒子の組成及び構造の詳細を表1に示す。複合メンブレン製品を試験し、メンブレンA値及び塩透過特性を測定した。それらを表2に示す。
比較例3
親水性メソポーラス酸化アルミニウムナノ粒子を含有するポリアミド薄膜複合メンブレン
ポリアミド薄膜複合メンブレン(比較サンプル3a及び3b)は、有機コーティング溶液(溶液B)がさらに0.1wt%の親水性メソポーラス酸化アルミニウム粒子(Sigma Aldrich社から販売)を含有する以外は比較例1のように作製した。ナノ粒子の組成及び構造の詳細を表1に示す。複合メンブレン製品を試験し、メンブレンA値及び塩透過特性を測定した。それらを表2に示す。
実施例2
実質的に疎水性のメソポーラスカーボンナノ粒子を含有するポリアミド薄膜複合メンブレン
ポリアミド薄膜複合メンブレン(サンプル1a〜1c)は、有機コーティング溶液(溶液B)がさらに0.1wt%の実質的に疎水性のメソポーラスカーボンナノ粒子(Sigma Aldrich社から販売)を含有する以外は比較例1のように作製した。さらに、サンプル1cをアイソパーG及びデカリンを体積比50:50で用いて調製した。ナノ粒子の組成及び構造の詳細を表1に示す。複合メンブレン製品を試験し、メンブレンA値及び塩透過特性を測定した。それらを表2に示す。
実施例3
実質的に疎水性のメソポーラスシリカナノ粒子を含有するポリアミド薄膜複合メンブレン
ポリアミド薄膜複合メンブレン(サンプル2a〜2e)は、有機コーティング溶液(溶液B)がさらに0.1wt%の実質的に疎水性のメソポーラスシリカ粒子(Claytec社から販売)を含有する以外は比較例1のように作製した。ナノ粒子の組成及び構造の詳細を表1に示す。複合メンブレン製品を試験し、メンブレンA値及び塩透過特性を測定した。それらを表2に示す。
比較例1
ナノ粒子を含有しないポリアミド薄膜複合メンブレン
ポリアミド薄膜複合メンブレンを上記のハンドフレームコーティング器具を用いて作製した。2.6wt%のm−フェニレンジアミン(mPD)及び6.6wt%のトリエチルアンモニウムカンファースルホン酸(TEACSA)を含有する水性コーティング溶液(溶液A)及びアイソパーG中に0.16wt%のトリメシン酸クロリド(TMC)を含有する有機コーティング溶液(溶液B)を調製した。湿潤ポリスルホン多孔質支持体膜をm−フェニレンジアミンを含有する水溶液(溶液A)で最初に被覆し、その後、トリメシン酸クロリドを含有する有機溶液(溶液B)で被覆し、ポリスルホン多孔質支持体膜の1表面でジアミンと三酸塩化物との界面重合反応を行い、それにより薄膜複合メンブレン(比較サンプル1)を製造した。硫酸マグネシウムの溶液(NaClで500ppm)を用いて運転圧力115ポンド/平方インチ(psi)、運転クロスフロー量1.0g/分(g/モル)、pH7.0で実施例1で説明したようにメンブレン製品を3組ずつ試験した。塩素処理前後の透過率及び塩透過の結果を表2に示す。
比較例2
親水性メソ構造アルミノケイ酸ナノ粒子を含有するポリアミド薄膜複合メンブレン
ポリアミド薄膜複合メンブレン(比較サンプル2a及び2b)は、有機コーティング溶液(溶液B)がさらに0.1wt%の親水性メソ構造アルミノケイ酸粒子(Sigma Aldrich社から販売)を含有する以外は比較例1のように作製した。ナノ粒子の組成及び構造の詳細を表1に示す。複合メンブレン製品を試験し、メンブレンA値及び塩透過特性を測定した。それらを表2に示す。
比較例3
親水性メソポーラス酸化アルミニウムナノ粒子を含有するポリアミド薄膜複合メンブレン
ポリアミド薄膜複合メンブレン(比較サンプル3a及び3b)は、有機コーティング溶液(溶液B)がさらに0.1wt%の親水性メソポーラス酸化アルミニウム粒子(Sigma Aldrich社から販売)を含有する以外は比較例1のように作製した。ナノ粒子の組成及び構造の詳細を表1に示す。複合メンブレン製品を試験し、メンブレンA値及び塩透過特性を測定した。それらを表2に示す。
実施例2
実質的に疎水性のメソポーラスカーボンナノ粒子を含有するポリアミド薄膜複合メンブレン
ポリアミド薄膜複合メンブレン(サンプル1a〜1c)は、有機コーティング溶液(溶液B)がさらに0.1wt%の実質的に疎水性のメソポーラスカーボンナノ粒子(Sigma Aldrich社から販売)を含有する以外は比較例1のように作製した。さらに、サンプル1cをアイソパーG及びデカリンを体積比50:50で用いて調製した。ナノ粒子の組成及び構造の詳細を表1に示す。複合メンブレン製品を試験し、メンブレンA値及び塩透過特性を測定した。それらを表2に示す。
実施例3
実質的に疎水性のメソポーラスシリカナノ粒子を含有するポリアミド薄膜複合メンブレン
ポリアミド薄膜複合メンブレン(サンプル2a〜2e)は、有機コーティング溶液(溶液B)がさらに0.1wt%の実質的に疎水性のメソポーラスシリカ粒子(Claytec社から販売)を含有する以外は比較例1のように作製した。ナノ粒子の組成及び構造の詳細を表1に示す。複合メンブレン製品を試験し、メンブレンA値及び塩透過特性を測定した。それらを表2に示す。
上記の実施例は例示にすぎず、本発明のいくつかの特徴だけを例証するものである。特許請求の範囲は着想した広い範囲で本発明を請求することを目的としており、ここで示した実施例は可能な多種多様なすべての実施形態から選択された実施形態を具体的に示すものである。したがって、出願人は、特許請求の範囲が本発明の特徴を示すのに用いた実施例の選択に限定されないと考えている。特許請求の範囲で用いた用語「含む」及びこの文法上の異形は、論理的に境界を定め、「のみからなる」、「からなる」などの言及範囲が変動する(異なる)語句を含む。必要に応じ、様々な範囲を与えたが、これらの範囲は、範囲内にあるすべての下位範囲を含む。これらの範囲の変更は当業者にとって自明であり、これらの範囲の変更を記載していなくても、特許請求の範囲は可能な限りこれらの変更を含むものとする。文言の不明確さのために現在は予想できない均等物及び置換が科学技術の進展により可能になるかもしれず、これらの変更は可能な限り特許請求の範囲に含まれるものとする。
10 水処理システム
12 処理前水溶液
13 化学種
14 処理後水溶液
100 メンブレン
110 多孔質支持体
111 多孔質支持体の第1表面
120 ポリマー層
121 ポリマー層の第1表面
130 バッキング層
200 濾過ユニット
300 流れ誘導機構
12 処理前水溶液
13 化学種
14 処理後水溶液
100 メンブレン
110 多孔質支持体
111 多孔質支持体の第1表面
120 ポリマー層
121 ポリマー層の第1表面
130 バッキング層
200 濾過ユニット
300 流れ誘導機構
Claims (20)
- 多孔質支持体と、
多孔質支持体上に配置されたポリマー層と、
ポリマー層内に配置された複数の実質的に疎水性のメソポーラスナノ粒子と
を含むメンブレン。 - 実質的に疎水性のメソポーラスナノ粒子が、実質的に疎水性の炭素、実質的に疎水性のシリカ又はこれらの組合せを含む、請求項1記載のメンブレン。
- ポリマー層がポリアミド、ポリ尿素又はこれらの組合せを含む、請求項1記載のメンブレン。
- ポリマー層が第1モノマー及び第2モノマーに由来する構造単位を有するポリマーを含んでいて、第1モノマーが酸ハロゲン化物、イソシアネート又はこれらの組合せを含み、第2モノマーがアミンを含む、請求項3記載のメンブレン。
- 実質的に疎水性のメソポーラスナノ粒子のメジアン径が約1nm〜約500nmの範囲である、請求項1記載のメンブレン。
- 実質的に疎水性のメソポーラスナノ粒子が実質的に疎水性の炭素を含み、メソポーラスナノ粒子の表面の炭素/酸素の比が約3超である、請求項1記載のメンブレン。
- 複数の実質的に疎水性のメソポーラスナノ粒子が、約1重量%〜約50重量%の範囲の濃度でポリマー層に存在する、請求項1記載のメンブレン。
- ポリマー層の厚さが約10nm〜約500nmの範囲である、請求項1記載のメンブレン。
- 請求項1記載のメンブレンを備える逆浸透濾過ユニット。
- 請求項1記載のメンブレンを備えるナノ濾過ユニット。
- 多孔質支持体と、多孔質支持体上に配置されたポリマー層と、ポリマー層内に配置された複数の実質的に疎水性のメソポーラスナノ粒子とを含むメンブレンを備える濾過ユニット、及び
化学種を含有する水溶液の流れを前記メンブレンに供給するように構成された流れ誘導機構
を備える水処理システムであって、前記メンブレンが水溶液から化学種の一部を分離するように構成されている、水処理システム。 - 第1モノマーを含有する有機溶液を第2モノマーを含有する水溶液と接触させて多孔質支持体上に配置されたポリマー層を形成する工程を含み、有機溶液又は水溶液の少なくとも一方がさらに、実質的に疎水性のメソポーラスナノ粒子を含有する、メンブレンの製造方法。
- 有機溶液が実質的に疎水性のメソポーラスナノ粒子を含有し、実質的に、水溶液が実質的に疎水性のメソポーラスナノ粒子を含有しない、請求項12記載の方法。
- 第1モノマーが酸ハロゲン化物、イソシアネート又はこれらの組合せを含み、第2モノマーがアミンを含む、請求項12記載の方法。
- 第1モノマーがトリメシン酸クロリドを含み、第2モノマーがフェニレンジアミンを含む、請求項12記載の方法。
- メソポーラス炭化水素ナノ粒子が、実質的に疎水性の炭素、実質的に疎水性のシリカ又はこれらの組合せを含む、請求項12記載の方法。
- メソポーラス炭化水素ナノ粒子が有機溶液又は水溶液に約0.05重量%〜約5重量%の範囲の濃度で存在する、請求項12記載の方法。
- さらに、多孔質支持体の一部を水溶液に接触させて処理多孔質支持体を形成し、有機溶液を処理多孔質支持体に接触させて多孔質支持体上に配置されたポリマー層を形成する工程を含む、請求項12記載の方法。
- 有機溶液がさらに、1種以上のC5〜C20環状ケトン、C3〜C8環状エステル、C3〜C8環状カーボネート、C5〜C20環状アルコール、C5〜C20ポリオール又はこれらのC5〜C20エーテル誘導体である、請求項12記載の方法。
- 有機溶液がさらにシクロヘキサノンを含む、請求項19記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US13/314,921 | 2011-12-08 | ||
US13/314,921 US20130146530A1 (en) | 2011-12-08 | 2011-12-08 | Membrane, water treatment system, and method of making |
PCT/US2012/063838 WO2013085657A1 (en) | 2011-12-08 | 2012-11-07 | Membrane, water treatment system, and method of making |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015500737A true JP2015500737A (ja) | 2015-01-08 |
Family
ID=47258099
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014545907A Pending JP2015500737A (ja) | 2011-12-08 | 2012-11-07 | メンブレン、水処理システム及び製造方法 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20130146530A1 (ja) |
EP (1) | EP2788108A1 (ja) |
JP (1) | JP2015500737A (ja) |
CN (1) | CN104010717A (ja) |
SG (1) | SG11201402814SA (ja) |
TW (1) | TW201338853A (ja) |
WO (1) | WO2013085657A1 (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019516549A (ja) * | 2016-05-20 | 2019-06-20 | 日東電工株式会社 | 選択透過性酸化グラフェン膜 |
JP2019150818A (ja) * | 2018-02-07 | 2019-09-12 | 浙江大学Zhejiang University | 半透膜、およびその製造方法 |
JP2020507456A (ja) * | 2017-02-06 | 2020-03-12 | アクアポリン アー/エス | アクアポリン水チャネルを含むジブロックコポリマーベシクルおよび分離膜ならびにそれらの作成方法および使用方法 |
JP2020508864A (ja) * | 2017-03-01 | 2020-03-26 | 日東電工株式会社 | 選択透過性酸化グラフェン膜 |
JP2020510526A (ja) * | 2017-03-01 | 2020-04-09 | 日東電工株式会社 | 選択透過性酸化グラフェン膜 |
JP2020512187A (ja) * | 2017-03-24 | 2020-04-23 | 日東電工株式会社 | 選択透過性酸化グラフェン膜 |
Families Citing this family (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8196756B2 (en) * | 2010-04-02 | 2012-06-12 | NanOasis | Asymmetric nanotube containing membranes |
US9211507B2 (en) | 2012-11-21 | 2015-12-15 | Lg Chem, Ltd. | Water-treatment separating membrane of high flux having good chlorine resistance and method of manufacturing the same |
WO2014081232A1 (ko) * | 2012-11-21 | 2014-05-30 | 주식회사 엘지화학 | 내염소성이 우수한 고유량 수처리 분리막 |
WO2015084266A1 (en) * | 2013-12-05 | 2015-06-11 | Nanyang Technological University | A composite nanofiber membrane for membrane distillation and a method of fabrication thereof |
JP2016068019A (ja) * | 2014-09-30 | 2016-05-09 | 日東電工株式会社 | 複合半透膜及びその製造方法、スパイラル型分離膜エレメント |
CN104841296A (zh) * | 2015-06-09 | 2015-08-19 | 国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所 | 一种纳米氧化硅球/聚哌嗪酰胺纳米复合纳滤膜及其制备方法 |
CN104841295A (zh) * | 2015-06-09 | 2015-08-19 | 国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所 | 一种介孔氧化硅球/半芳香聚酰胺纳米复合反渗透膜及其制备方法 |
US9901880B2 (en) * | 2015-10-29 | 2018-02-27 | Korea Institute Of Science And Technology | Carbon molecular sieve membranes based on fluorine-containing polymer/polysilsesquioxane blending precursors and method for fabricating the same |
US9737859B2 (en) * | 2016-01-11 | 2017-08-22 | Lg Nanoh2O, Inc. | Process for improved water flux through a TFC membrane |
CN109641185B (zh) * | 2016-08-23 | 2021-08-24 | 日产化学株式会社 | 含有异形二氧化硅纳米粒子的气体分离膜 |
WO2018044298A1 (en) | 2016-08-31 | 2018-03-08 | South Dakota Board Of Regents | Multilayer thin film nanocomposite membranes prepared by molecular layer-by-layer assembly |
US11517861B2 (en) | 2018-07-09 | 2022-12-06 | Lg Chem, Ltd. | Water treatment separation membrane, water treatment module comprising same, and manufacturing method therefor |
US11571665B2 (en) * | 2019-01-02 | 2023-02-07 | King Fahd University Of Petroleum And Minerals | Layered CDC-polyamide membrane and its make and use |
CN112675715B (zh) * | 2019-10-18 | 2023-04-18 | 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 | 一种聚酰胺纳米复合膜及其制备方法和应用 |
US11325077B2 (en) * | 2019-10-24 | 2022-05-10 | King Fahd University Of Petroleum And Minerals | Composite membrane containing a polydopamine-poly acyl halide matrix incorporating carbide-derived carbon and methods thereof |
CN111001309A (zh) * | 2019-12-16 | 2020-04-14 | 浙江工业大学 | 一种利用氨基修饰的介孔硅纳米球制备混合基质反渗透膜的方法 |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4765897A (en) * | 1986-04-28 | 1988-08-23 | The Dow Chemical Company | Polyamide membranes useful for water softening |
US5076936A (en) * | 1990-02-21 | 1991-12-31 | Southern California Edison Co. | Processing mixed waste |
US5989426A (en) * | 1995-07-05 | 1999-11-23 | Nitto Denko Corp. | Osmosis membrane |
US6171497B1 (en) * | 1996-01-24 | 2001-01-09 | Nitto Denko Corporation | Highly permeable composite reverse osmosis membrane |
DE69814891T2 (de) * | 1997-07-02 | 2004-05-13 | Nitto Denko Corp., Ibaraki | Zusammengesetzte umkehrosmosemembran und verfahren zu ihrer herstellung |
AU2001292886A1 (en) * | 2000-09-20 | 2002-04-02 | Chevron U.S.A. Inc. | Mixed matrix membranes with pyrolized carbon sieve particles and methods of making and using the same |
US6805796B2 (en) * | 2001-02-13 | 2004-10-19 | Nitto Denko Corporation | Water treatment apparatus |
WO2006116533A2 (en) * | 2005-04-27 | 2006-11-02 | Hw Process Technologies, Inc. | Treating produced waters |
CN102380322B (zh) * | 2006-12-28 | 2014-04-23 | 信越聚合物株式会社 | 选择透过材料、选择透过膜结构体的制造方法、选择透过膜结构体及空调系统 |
US20090032446A1 (en) * | 2007-08-01 | 2009-02-05 | Triwatech, L.L.C. | Mobile station and methods for diagnosing and modeling site specific effluent treatment facility requirements |
US20100224555A1 (en) * | 2007-09-21 | 2010-09-09 | Hoek Eric M V | Nanocomposite membranes and methods of making and using same |
CA2752566A1 (en) * | 2008-02-14 | 2009-08-20 | The Curators Of The University Of Missouri | Ultra-low refractive index high surface area nanoparticulate films and nanoparticles |
JP5856479B2 (ja) * | 2008-04-15 | 2016-02-09 | ナノエイチツーオー・インコーポレーテッド | 複合ナノ粒子tfc膜 |
US8906237B2 (en) * | 2009-06-09 | 2014-12-09 | Curt Johnson | Water treatment and reuse system |
WO2011112351A1 (en) * | 2010-03-10 | 2011-09-15 | Dow Global Technologies Llc | Polyamide membrane with a coating comprising polyalkylene oxide and acetophenone compounds |
US20140360889A1 (en) * | 2012-02-07 | 2014-12-11 | Doulos Technologies Llc | Treating waste streams with organic content |
-
2011
- 2011-12-08 US US13/314,921 patent/US20130146530A1/en not_active Abandoned
-
2012
- 2012-11-07 WO PCT/US2012/063838 patent/WO2013085657A1/en active Application Filing
- 2012-11-07 SG SG11201402814SA patent/SG11201402814SA/en unknown
- 2012-11-07 JP JP2014545907A patent/JP2015500737A/ja active Pending
- 2012-11-07 CN CN201280060321.XA patent/CN104010717A/zh active Pending
- 2012-11-07 EP EP12791912.4A patent/EP2788108A1/en not_active Withdrawn
- 2012-11-26 TW TW101144199A patent/TW201338853A/zh unknown
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019516549A (ja) * | 2016-05-20 | 2019-06-20 | 日東電工株式会社 | 選択透過性酸化グラフェン膜 |
JP2020507456A (ja) * | 2017-02-06 | 2020-03-12 | アクアポリン アー/エス | アクアポリン水チャネルを含むジブロックコポリマーベシクルおよび分離膜ならびにそれらの作成方法および使用方法 |
JP7141404B2 (ja) | 2017-02-06 | 2022-09-22 | アクアポリン アー/エス | アクアポリン水チャネルを含むジブロックコポリマーベシクルおよび分離膜ならびにそれらの作成方法および使用方法 |
JP2020508864A (ja) * | 2017-03-01 | 2020-03-26 | 日東電工株式会社 | 選択透過性酸化グラフェン膜 |
JP2020510526A (ja) * | 2017-03-01 | 2020-04-09 | 日東電工株式会社 | 選択透過性酸化グラフェン膜 |
JP2020512187A (ja) * | 2017-03-24 | 2020-04-23 | 日東電工株式会社 | 選択透過性酸化グラフェン膜 |
US11117101B2 (en) | 2017-03-24 | 2021-09-14 | Nitto Denko Corporation | Selectively permeable graphene oxide membrane |
JP2019150818A (ja) * | 2018-02-07 | 2019-09-12 | 浙江大学Zhejiang University | 半透膜、およびその製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN104010717A (zh) | 2014-08-27 |
TW201338853A (zh) | 2013-10-01 |
US20130146530A1 (en) | 2013-06-13 |
EP2788108A1 (en) | 2014-10-15 |
SG11201402814SA (en) | 2014-06-27 |
WO2013085657A1 (en) | 2013-06-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2015500737A (ja) | メンブレン、水処理システム及び製造方法 | |
Yun et al. | High efficient dye removal with hydrolyzed ethanolamine-Polyacrylonitrile UF membrane: Rejection of anionic dye and selective adsorption of cationic dye | |
US8591741B2 (en) | Thin film composite membranes incorporating carbon nanotubes | |
Ren et al. | Polyacrylonitrile supported thin film composite hollow fiber membranes for forward osmosis | |
Xu et al. | Influence of l-lysine on the permeation and antifouling performance of polyamide thin film composite reverse osmosis membranes | |
EP2883600B1 (en) | Manufacturing of polyamide-based water-treatment separation membrane | |
JP6481366B2 (ja) | 複合半透膜 | |
KR20160027196A (ko) | 다채널막 | |
JP5923793B2 (ja) | カルボジイミド系化合物を含む高透過逆浸透膜及びこれを製造する方法 | |
EP2695670A1 (en) | Composite semipermeable membrane, composite semipermeable membrane element, and method for manufacturing composite semipermeable membrane | |
JP2014500131A (ja) | カーボンナノチューブを組み込んだ複合薄膜 | |
EP2886187B1 (en) | Outstandingly chlorine resistant high-flow-rate water-treatment separation membrane and production method for same | |
US20180333684A1 (en) | The one-step preparation process for thin film composite membrane using a dual (double layer)-slot coating technique | |
US20230055803A1 (en) | Highly selective ultrathin polymer nanofilm composite membrane and process for preparation thereof | |
Rahimpour et al. | Interlaboratory studies of highly permeable thin‐film composite polyamide nanofiltration membrane | |
Yang et al. | Novel solvent-resistant nanofiltration membranes using MPD co-crosslinked polyimide for efficient desalination | |
Zinadini et al. | Novel (4, 4-diaminodiphenyl sulfone coupling modified PES/PES) mixed matrix nanofiltration membranes with high permeability and anti-fouling property | |
Lee et al. | Interfacial polymerization on hydrophobic PVDF UF membranes surface: Membrane wetting through pressurization | |
KR101659122B1 (ko) | 염제거율 및 투과유량 특성이 우수한 폴리아미드계 수처리 분리막 및 그 제조방법 | |
KR20130076498A (ko) | 초친수층을 포함하는 역삼투막 및 그 제조방법 | |
JP2009226320A (ja) | 複合半透膜およびその製造方法 | |
KR20150078245A (ko) | 이온 제거능이 우수한 중공사형 나노분리막 및 이의 제조방법 | |
WO2016121600A1 (ja) | 複合半透膜、スパイラル型分離膜エレメント、及びその製造方法 | |
JP2009262089A (ja) | 複合半透膜の製造方法 | |
KR102270472B1 (ko) | 분리막, 수처리 모듈, 분리막의 제조 방법 및 분리막의 활성층 개질용 조성물 |