JPS61129155A - アミンベ−ス前駆体化合物およびこれからなる複合膜 - Google Patents

アミンベ−ス前駆体化合物およびこれからなる複合膜

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JPS61129155A
JPS61129155A JP60206740A JP20674085A JPS61129155A JP S61129155 A JPS61129155 A JP S61129155A JP 60206740 A JP60206740 A JP 60206740A JP 20674085 A JP20674085 A JP 20674085A JP S61129155 A JPS61129155 A JP S61129155A
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/12Composite membranes; Ultra-thin membranes
    • B01D69/125In situ manufacturing by polymerisation, polycondensation, cross-linking or chemical reaction
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
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    • C08F20/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms, Derivatives thereof
    • C08F20/52Amides or imides
    • C08F20/54Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide
    • C08F20/60Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide containing nitrogen in addition to the carbonamido nitrogen

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアミンペース前駆体化合物およびこれからなる
複合膜に関するものである。
逆浸滲(RO)による脱塩または廃水処理のために現在
使用さnている膜の大部分は微孔性支持体が透水性で溶
質排除性(solute−rejecting)薄膜を
支持している複合膜である。代表的な例では、半透膜は
「リバースφオスモウシス・アンド・シンセテイツク・
メンブランス(Reverse Osmosis an
dSynthetic Membranes) J第2
49〜262頁(1977)中のロゼ# (ROZ13
11)等の「逆浸透用非多糖類膜: Is −100膜
」のなか、および「エヌ・ダプリュ書ニス・アイ・ニー
φジャーナル(NWSIA Journal) J (
1981年1月)中のラーンy (Larson)等の
「海水脱塩用のFT −80の薄いフィルム状複合膜の
開発」のなかに開示されているような高度に架橋した〆
リウレアおよびホ゛リアミドである。
かかる膜はその支持体上に、単量体、オリゴマーまたは
重合体のアミン前駆物質と適当な架橋剤□との界面重合
により形成され、この際前駆物質は架橋剤と反応して網
状重合体を形成し、この重合体が溶質排除層となる。
この技術分野で認められている問題は、かかる界面膜に
おいて高い架橋密度を達成することで、その理由は高い
架橋密度が大部分のRO用供給水中に存在する塩素によ
って生ずるような化学的侵食作用に対する選択性と抵抗
性との両方を改善するからである。
従ってRO複合膜の技術分野には一層高度に架橋してい
る塩排除膜を形成することができる膜前駆体化合物に対
する必要性がある。
こnらの必要性等は以下に詳述する本発明の新規なアミ
ンベース前駆体化合物および複合膜によって満たされる
本発明にはいくつかの面がある。本発明の最も基本的な
面はジアルキレントリアミンとあるα。
β−不飽smハロゲン化物との縮合反応生成物からなる
新規なりラスの化学的化合物を提供することである。か
かる新規な化合物によって、従来得られなかった高い架
橋密度を達成することができる。本発明の他の面はかか
る化合物から生成したオリゴマーおよび重合体を提供す
ることにある。
本発明のさらに他の面はかかる化合物から作られた耐塩
素性複合膜を提供することにある。本発明のざらに他の
面はかかる化合物の製造方法、かかる膜の製造方法およ
び逆浸透による脱塩および他の水処理にかかる膜全使用
する方法を提供することにある。
本発明の新規な化学的化合物は次式: %式% (式中のR工、R2およびR8は水素原子または1−J
゛zO個、好ましくは1〜6[の炭素原子を有するアル
キル基、R4は1−20個、好ましくは1〜6個の炭素
原子を有するアルキレニル基、nは1〜6の整数を示す
)で表わされるアミンである。特に好ましいアミンは4
−M−アクリロイル−ジエチレントリアミンである。
後述のように、かかる化合物は次式: %式% (式中のR,、R,およびnは上述のものと同一のもの
を示す)で表わされるジアルキレントリアミンと、次式
: (式中のR8およびR6は上述のものと同一のもの、X
はフッ素原子、塩素原子、臭素原子およびヨウ素原子の
ようなハロゲン原子を示す)で表わされるα、β−不飽
和峻ハロゲン化物との縮合反応により生成する。
かかる化合物の膜は二重の架橋官能性を有する。
まず第一に、末端アミン基は例えばハロゲン化アシルに
より、標準方法で架橋させて界面ポリアミド膜全形成す
ることができる。次に、かかる化合物の膜は、例えば熱
または紫外(uV) !を作用させることにより、カル
ボニル官能性に隣接する不飽和の中心によってさらに架
橋させることができる。
かかる化合物を架橋させることにより生成する界面膜は
長い使用期間にわたって優れたRO性能特性と、化学的
侵食に対する良好な抵抗性を示す。
実際に、かかるRO膜の驚くべき特徴は、その性能が多
くの場合に遊離塩素含有供給水に曝した後に改善される
ことである。かかる膜はフェノール類、カルボン酸、お
よびケトンのような低分子量有機化合物を排除する能力
において他の用途を有する。
本発明の新規な化合物から製造される適当な形、轢のR
O膜は、重合体支持体と本発明の新規な化合物の架橋さ
れたオリゴマーまたは重合体とからなる薄いフィルム状
の複合膜である。
適当な重合体支持体は一般的に非対称で、微孔1性で、
ジメチルホルムアミドおよびジメチルアセトアミドのよ
うな溶媒に可溶で、塩素、フェノール類、カルボン酸ま
たはアルカリ塩すなわちアルカリ金属塩によって侵食さ
れないのが普通で、比較的高い引張強ざを有していると
言うことができる。重合体支持体の例は、ポリスルホン
およびその誘導体、例えばメリスルホン骨格に沿ってエ
チニル基およびフェニルエチニル基を有するもの、ホ゛
リエチレンイミドおよびその誘導体、ざリアミドおよび
その誘導体、およびポリ7ツ化ピニリデンおよびその誘
導体である。支持体は厚−さが約0.025〜0.50
8騙(0,1〜20ミル)であるのが好ましく、またこ
の技術分野においてよく知られている後で例示するよう
な流し込み技術によりシートまたは中空繊維に作ること
ができる。適当な繊維形成技術は米国特許第85fl1
2527号、同第3494780号および[ジャーナル
ーオプ・アプライド・ポリマー・サイエンス(J、 A
ppl。
poly、sag J 20 : 287 ? (19
76)に開示ざnている。
本発明の複合膜は普通(1)上述のジアルキレントリア
ミンとα、β−不飽和酸ハロゲン化物との単量体縮合反
応生成物を形成する工程と、(2)前記縮合反応生成物
の約2〜約1(BtaFの繰返し単位からなる架橋オリ
ゴマーを選択的に形成する工程と、(3)重合体支持膜
と前記オリゴマーとを接触させる工程と、(4)前記オ
リゴマーを前記支持体上でさらに架橋させる工程とから
なる四工程法により形成される。
単量体縮合反応生成物は、周囲温度において前記不飽和
酸ハロゲン化物を高い希釈度(0,2〜0.6、好まし
くはQ、4 mEq/d )でジアルキレントリアミン
に緩徐に添加することにより、次の反応式: %式% (式中のR1+ RB + RB + R4+ Xおよ
びnは上述のものと同一のものを示す)で表わされるよ
うにして生成することができる。
2〜10個、最も普通には5〜8個の繰返し単位を有す
る水溶性の上述の縮合生成物であるオリゴマーは、単盆
体形体のものをトリレン−2+4−ジイソシアネート(
TDI) 、塩化シアヌール酸、ジフェニルエーテルジ
スルホニルクロリド、ハロゲン化ジアシルおよび/また
はこれらの混合物のような多官能性反応剤の0.1〜1
.Owt$ 、好ましく°は0.5 wt% i8iと
反応させることにより生成するみかかるハロゲン化ジア
シルの例はオルトへ、メタ−1またはパラ−7タロイル
クロリド、フルオリドおよびヨーシトのようなハロゲン
化芳香族ジアシル、塩化イソフタロイルのようなハロゲ
ン化芳香族ジアシル、塩化アジポイルおよび塩化セバコ
イルのようなハロゲン化脂肪族ジアシル、およびシクロ
ブタンジカルボン酸塩化物のようなハロゲン化脂環式ジ
アシルである。かかる多官能性反応剤の適当な溶媒とし
てはクロロホルム、ジクロロメタン、ヘキサンおよびペ
ンタンの混合物で脂肪族炭水素対ハロゲン化炭化水素が
容積比で881のものがある〇 多官能性反応剤が次式: %式%) (式中のR5は上述のような芳香族基、脂肪族基または
肩環式基を示す)で表わされるようなハロゲン化ジアシ
ルである場合には、オリゴマー生成反応は次の反応式: %式% (式中のR1* R2+ R8+ R4+ Rsおよび
nは上述のちのと同一のもの、yは2〜10の整数を示
す7で表わすことができる。
非対称の微孔質重合体支持体膜とオリゴマーの希薄(1
〜5 wt%)水溶液とを、適当な方法、例えば平坦な
シート状支持体の場合には浸漬により、あるいは中空繊
維支持体の場合には中腔(lumen)内への圧送によ
り、接触させる。次いで、オリゴマーを架橋剤による処
理、光化学的放射および/または熱処理のようなこの技
術分野において知らnている方法により架橋させた後に
、過剰のオリゴマー溶液を支持体膜から排出する。適当
な架橋剤としては三官能性醗塩化物またはイソシアネー
ト、例えば塩化トリメチルがある。架橋剤による処理は
高度に希釈された( 0.25〜1.Oft%)オリゴ
マー溶液中で周囲温度において2分未満で最も良好に達
成ざnる。架橋剤の適当な溶媒としてはへキサンおよび
支持体に対して不活性な他の脂肪族炭化水素がある。光
化学的照射はオリゴマーで濡れた支持体に紫外線を1〜
15分間作用させることにより行うことができる。熱硬
化は自然乾燥後に90〜120℃の温度において5〜1
5分間にわたって行うのが最良である。
架橋剤が塩化トリメソイルであって単量体形態の前駆物
質が4−N−アクリロイルジエチレントリアミンである
場合には、重合した形態の膜は次の構造式で表わされる
; 0  瀉  ミ     ミ  閑  0−−−一ロー
富−〇−富一ロー寓−ロー・〜・本発明を次の実施例に
ついて説明する。
実施例1 塩化アクリロイルをヘキサンとジクロロメタンとの混合
物(0,H04: 0H2C12−3: 1 )に溶解
した濃度3.6wt%(0,4ミリ当t/w+j ) 
ノ溶液206−を、予め真空蒸留によって精製した1、
4wt%(0,4ミリ当量/−)のジエチレントリアミ
ン6(jOmkm23°Cにおいて緩徐に添加すること
によ34−N−アクリロイル−ジエチレントリアミンを
製造した。この反応生成物を機械的にかきまぜながら、
塩化イソフタロイルをジクロロメタンに溶解した4、1
wtチ溶液200mを20’Cにおいて添加することに
より、オリゴマーにした。非対称の微孔性ポリスルホン
支持体の厚さ0.1011111(4ミル)の平坦なシ
ート状膜を4−N−アクリロイル−ジエチレントリアミ
ン・オリゴマーの2wt%水溶液中に浸漬し、過剰の溶
液を流出させ、次いで0,5wt%塩化トリメソイル溶
液中に25°Cにおいて30秒間浸漬した。次いで生成
した複合膜を室温で80分間自然乾燥し、次いで105
°Cにおいて10分間熱処理した。
実施例2 NaOOj f)形態の遊離塩素10 ppmおよびN
a0j5000 ppmを含有するpH4,5、zs、
tkg/cj(4(l Q psi )の供給水を使用
するRO比較性能試験を実施例1で製造した複合膜(「
8N8AOJと名付けた)について行い、米国ミネソタ
州、ミネアメリス所在のフィルムチック社(Filmt
ecCorporation )製のFT−80RO膜
と比較した。
後者の膜は普通塩素による侵食に対する抵抗性の点から
最も有効な複合RO膜とみなされている。流量(flu
x )をガa y / l[)表面積ft”7日(gf
d)で表わした場合の結果を第1表に示した。
第1表 第1表のデータから明らかなように、従来技術のFT 
−30膜の場合には流量は55日の試験期間において約
半分に減少したが、本発明に従って製造したa N 8
 AO複合膜の場合には流量は同一期間において実際に
約50%増加した。両方の膜の塩排除率は約1慢低下し
た。
実施例3〜4 水からHa、01 + Mgf304.−yエノールお
よび酢酸を除去する場合の他の比較RO試験を、FT 
−a o膜および実施例1に記載したと実質的に同じよ
うに“゛して餐造した2個の膜(これも「3N8AOJ
と名付けた)について第2表に示す条件で行い、$2表
に示す結果を得た。
第2褒に示す結果から、本発明に従って製造したRol
lはフェノール類およびカルボン酸のような低分子量有
機化合物をFT−301:[と同様に排除するが、FT
 −a oの場合の流量より約1.5〜3倍大きい流量
を示すことが分る。かかる性能はある油製精時−および
合成燃料製造時の廃水の流れを処理する際に極めて望ま
しい。
実施例5〜10 実施例1に記載したと実質的に同じようにして製造した
6個の追加の膜を種々のNaClおよびMg5O,含有
供給溶液に対する排除率に関して56.2神/C1!(
s o o psi )および25℃で試験し、第3表
に示す結果を得た。第3表では排除率をR(%)で表わ
し、流量をJ (gfd)で表わした。
第8表 本発明の膜の示す極めて大きい流量および良好なNa0
l排除率は塩分のある水の脱塩に極めて適していること
を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、次式: ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中のR_1、R_2およびR_3は水素原子または
    1〜20個の炭素原子を有するアルキル基、R_4は1
    〜20個の炭素原子を有するアルキレニル基、nは1〜
    6の整数を示す)で表わされるアミン。 2、R_1、R_2およびR_3は水素原子、R_4は
    CH_2基、nは2を示す特許請求の範囲第1項記載の
    アミン。 3、特許請求の範囲第1項記載のアミンを重合させてな
    るオリゴマー。 4、重合が二官能性架橋剤との反応によるものである特
    許請求の範囲第3項記載のオリゴマー。 5、二官能性架橋剤がハロゲン化ジアシルである特許請
    求の範囲第4項記載のオリゴマー。 6、特許請求の範囲第1項記載のアミンを架橋させてな
    る重合体。 7、追加の架橋が加熱によるものである特許請求の範囲
    第6項記載の重合体。 8、追加の架橋が紫外線によるものである特許請求の範
    囲第6項記載の重合体。 9、追加の架橋が三官能性架橋剤との反応によるもので
    ある特許請求の範囲第6項記載の重合体。 10、三官能性架橋剤がハロゲン化アシルおよびイソシ
    アネートからなる群から選定されたものである特許請求
    の範囲第9項記載の重合体。 11、次式: ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中のR_1、R_2およびR_3は水素原子または
    1〜20個の炭素原子を有するアルキル基、R_4は1
    〜20個の炭素原子を有するアルキレニル基、R_5は
    芳香族基、脂肪族基または脂環式基、nは1〜6の整数
    、yは2〜10の整数を示す)で表わされるオリゴマー
    アミン。 12、特許請求の範囲第11記載のオリゴマーアミンを
    架橋させてなる重合体。 13、架橋が加熱によるものである特許請求の範囲第1
    2項記載の重合体。 14、架橋が紫外線によるものである特許請求の範囲第
    12項記載の重合体。 15、架橋が三官能性架橋剤との反応によるものである
    特許請求の範囲第12項記載の重合体。 16、三官能性架橋剤がハロゲン化アシルおよびイソシ
    アネートからなる群から選定されたものである特許請求
    の範囲第15項記載の重合体。 17、次式: ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中のR_1、R_2およびR_3は水素原子または
    1〜20個の炭素原子を有するアルキル基、R_4は1
    〜20個の炭素原子を有するアルキレニル基、nは1〜
    6の整数を示す)で表わされるアミンを製造するに当り
    、次式 R_1HN−(CH_2)_n−NH−(CH_2)_
    n−NHR_2(式中のR_1、R_2およびnは上述
    のものと同一のものを示す)で表わされるジアルキレン
    トリアミンと、次式: ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中のR_3およびR_4は上述のものと同一のもの
    、Xはハロゲン原子を示す)で表わされるα,β−不飽
    和酸ハロゲン化物とを反応させることを特徴とするアミ
    ンの製造方法。 18、次式: R_1HN−(CH_2)_n−NH−(CH_2)_
    n−NHR_2(式中のR_1、R_2およびnは上述
    のものと同一のものを示す)で表わされるジアルキレン
    トリアミンと、次式: ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中のR_3およびR_4は上述のものと同一のもの
    、Xはハロゲン原子を示す)で表わされるα,β−不飽
    和酸ハロゲン化物との縮合反応生成物。 19、ジアルキレントリアミンがジエチレントリアミン
    であり、酸ハロゲン化物が塩化アクリロイルである特許
    請求の範囲第18項記載の生成物。 20、次式: ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中のR_1、R_2およびR_3は水素原子または
    1〜20個の炭素原子を有するアルキル基、R_4は1
    〜20個の炭素原子を有するアルキレニル基、nは1〜
    6の整数を示す)で表わされるアミンを架橋し重合させ
    た生成物と重合体支持体とからなることを特徴とする複
    合膜。 21、架橋が多官能性架橋剤との反応加熱または紫外線
    のいずれかによるものである特許請求の範囲第20項記
    載の複合膜。 22、前記重合体支持体がポリアミドとその誘導体、ポ
    リスルホンとその誘導体、ポリエチレンイミドとその誘
    導体、ポリエーテルスルホンとその誘導体およびポリフ
    ッ化ビニリデンとその誘導体からなる群から選定したも
    のである特許請求の範囲第20項記載の複合膜。 23、前記アミンが4−N−アクリロイル−ジエチレン
    トリアミンである特許請求の範囲第20項記載の複合膜
    。 24次式: ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中のR_1、R_2およびR_3は水素原子または
    1〜20個の炭素原子を有するアルキル基、R_4は1
    〜20個の炭素原子を有するアルキレニル基、R_5は
    芳香族基、脂肪族基または脂環式基、nは1〜6の整数
    、yは2〜10の整数を示す)で表わされるオリゴマー
    アミンの重合生成物と重合体支持体とからなることを特
    徴とする複合膜。 25、重合が三官能性架橋剤との反応、加熱および紫外
    線のいずれかによる架橋からなる特許請求の範囲第24
    項記載の複合膜。 26、三官能性架橋剤がハロゲン化トリアシルおよびイ
    ソシアネートから成る群から選定したものである特許請
    求の範囲第25項記載の複合膜。 27、塩類および低分子量有機化合物を除去するために
    水を処理するに当り、次式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中のR_1、R_2およびR_3は水素原子または
    1〜20個の炭素原子を有するアルキル基、R_4は1
    〜20個の炭素原子を有するアルキレニル基、R_5は
    芳香族基、脂肪族基または脂環式基、nは1〜6の整数
    、yは2〜10の整数を示す)で表わされるオリゴマー
    アミンの重合生成物と重合体支持体とからなる複合膜に
    よる逆浸透処理を前記膜に施すことを特徴とする水処理
    方法。 28、前記水が塩素処理した水である特許請求の範囲第
    27項記載の方法。 29、前記水が海水である特許請求の範囲第27項記載
    の方法。 30、前記低分子量有機化合物がフェノール類およびカ
    ルボン酸から選定したものである特許請求の範囲第27
    項記載の方法。 31、前記複合膜の前記重合体支持体がポリアミドとそ
    の誘導体、ポリスルホンとその誘導体、ポリエチレンイ
    ミドとその誘導体、ポリエーテルスルホンとその誘導体
    およびポリフッ化ビニリデンとその誘導体からなる群か
    ら選定したものであり、R_1、R_2およびR_3は
    水素原子、R_4はOH_2基、R_5は芳香族基、n
    は2、yは2〜10を示す特許請求の範囲第27項記載
    の方法。
JP60206740A 1984-11-23 1985-09-20 アミンベ−ス前駆体化合物およびこれからなる複合膜 Pending JPS61129155A (ja)

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