TW201945069A - 選擇性透過膜、其製造方法以及水處理方法 - Google Patents

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Abstract

一種選擇性透過膜，其包括：支撐膜，具有選擇透過性；以及被覆層，形成於該支撐膜的表面且由含有通道物質的脂質二分子膜構成，所述選擇性透過膜的特徵在於：該支撐膜由在壓力0.1 MPa下具有35 L/（m2·h）以上的透過通量的聚醯胺膜構成。一種該選擇性透過膜的製造方法，其包括：對聚醯胺膜進行氯處理而製作所述支撐膜的步驟、以及於該支撐膜上形成所述脂質二分子膜的步驟。

Description

選擇性透過膜、其製造方法以及水處理方法
本發明是有關於一種水處理領域中使用的選擇性透過膜，尤其是有關於一種具有由脂質二分子膜構成的被覆層的選擇性透過膜。另外，本發明是有關於一種該選擇性透過膜的製造方法、與使用該選擇性透過膜的水處理方法。
於海水、鹼水的淡水化、工業用水及超純水的製造、排水回收等的領域中，作為選擇性透過膜，廣泛使用逆滲透（Reverse Osmosis，RO）膜。RO膜處理具有可高度地去除離子或低分子有機物的優點，另一方面，與微過濾（Microfiltration，MF）膜或超微過濾（Ultrafiltration，UF）膜相比，需要高的運轉壓力。為了提高RO膜的透水性，例如，於聚醯胺RO膜中，研究有控制表層的褶皺結構而增大表面積等。
RO膜因被處理水中所含的生物代謝物等的有機物而受到污染。產生污染的膜因透水性降低而需要定期的化學藥品清洗，但清洗時膜劣化而分離性能降低。
作為抑制膜污染的方法，已知有由具有與磷脂質同等的兩性親水基的高分子被覆RO膜等的選擇性透過膜的方法。於選擇性透過膜上形成仿生（biomimetic）表面而可期待防止生物代謝物所致的污染的效果（專利文獻1）。
近年來，作為選擇性輸送水分子的膜蛋白質的水孔蛋白（aquaporin）作為水通道物質而受到矚目，嵌入有該蛋白質的膜示出如下可能性：具有比先前的聚醯胺RO膜更高的透水性（非專利文獻1）。其中，非專利文獻1止於提示作為包含水孔蛋白的高分子內質網的透水性，而非膜的透水性。
作為具有嵌入有水通道物質的脂質二分子膜的選擇性透過膜的製造方法，有由多孔質支撐體夾入（sandwich）嵌入有水通道物質的脂質二分子膜的方法、於高分子中嵌入脂質二分子膜的方法、於多孔質支撐體的孔內部嵌入脂質二分子膜的方法、於疏水性膜周圍形成脂質二分子膜的方法等（專利文獻2）。
由多孔質支撐體夾入脂質二分子膜的方法中，脂質二分子膜的耐壓性提高，但有如下等課題：擔憂與被處理水接觸的多孔質支撐體自身受到污染、多孔質支撐體中產生濃度極化而阻止率大幅降低、多孔質支撐體成為阻抗而透水性降低。
於高分子中嵌入脂質二分子膜的方法中，脂質二分子膜的耐壓性提高，但有如下課題：於嵌入至高分子中的操作過程中通道物質的功能喪失、或無法提高導入量等。
由嵌入有水通道物質的磷脂質二分子膜被覆具有選擇透過性的膜本體的表面並於使該磷脂質二分子膜露出的狀態下作為分離層而發揮功能的RO膜的情況下，磷脂質二分子膜的耐壓性成為課題。
專利文獻3中記載有藉由使用陽離子性的脂質而牢固地擔載於奈米過濾（Nanofiltration，NF）膜。於NF膜為支撐膜的情況下，支撐膜緻密，因此耐壓性變高，但有如下問題：支撐體自身的透過性低而獲得的膜的透過通量變低。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第6022827號公報
[專利文獻2]日本專利第5616396號公報
[專利文獻3]日本專利第6028533號公報
[非專利文獻1]M.庫馬爾（M.Kumar）等人，「美國國家科學院會議記錄（Proceedings of the National Academy of Sciences）」，104,20719-20724(2007).
本發明的目的在於提供一種選擇性透過膜及其製造方法、與使用該選擇性透過膜的水處理方法，所述選擇性透過膜包括：支撐膜，具有選擇透過性；以及被覆層，形成於該支撐膜的表面且由含有通道物質的脂質二分子膜構成，所述選擇性透過膜對於水處理時的壓力的耐壓性優異，並且自被處理水獲得透過水時的透過通量高。
本發明者為了解決所述課題而對專利文獻3的課題進行了研究。即，專利文獻3中，支撐膜為緻密的NF膜，因此耐壓性提高，但NF膜自身的透水性低，藉此有所獲得的膜的透過通量變低的課題。例如，專利文獻3中使用的NF膜的純水透過通量於壓力0.1 MPa時為11 L/（m2 ·h）。因此，實施例中所獲得的於NF膜上擔載有包含通道物質的脂質二分子膜的選擇性透過膜的純水透過通量於壓力0.1 MPa時為0.8 L/（m2 ·h）而為1 LMH以下。
另一方面，若以與專利文獻3相同的條件使用MF膜或UF膜作為支撐膜，則擔載有包含通道物質的脂質二分子膜時的耐壓性為0.1 MPa以下。
因此，本發明者應用藉由界面聚合而形成的聚醯胺膜作為包含通道物質的脂質二分子膜的支撐膜。而且，發現，以於壓力0.1 MPa時獲得35 L/（m2 ·h）以上的純水透過通量的方式調整製膜條件而可將作為支撐膜的透過通量維持得高且可提高耐壓性、使如此獲得的支撐膜浸漬於包含與膜表面具有相反電荷的脂質的脂質體（liposome）的懸浮液中，藉此利用靜電相互作用而形成脂質二分子膜，從而完成了本發明。
即，本發明將以下內容作為主旨。
[1] 一種選擇性透過膜，其包括：支撐膜，具有選擇透過性；以及被覆層，形成於該支撐膜的表面且由含有通道物質的脂質二分子膜構成，所述選擇性透過膜的特徵在於：該支撐膜由在壓力0.1 MPa下具有35 L/（m2 ·h）以上的透過通量的聚醯胺膜構成。
[2] 如[1]所述的選擇性透過膜，其特徵在於：所述聚醯胺膜經氯處理。
[3] 如[1]或[2]所述的選擇性透過膜，其特徵在於：所述脂質二分子膜中包含帶電性的脂質。
[4] 如[3]所述的選擇性透過膜，其特徵在於：所述帶電性的脂質為選擇由1,2-二油醯基-3-三甲基銨丙烷、1-棕櫚醯基-2-油醯基-sn-甘油-3-乙基磷膽鹼、1-棕櫚醯基-2-油醯基磷脂醯甘油、以及1-棕櫚醯基-2-油醯基磷脂酸所組成的群組中的至少一種。
[5] 如[1]至[4]中任一項所述的選擇性透過膜，其特徵在於：所述通道物質為選自由短桿菌素（gramicidin）、兩性黴素（amphotericin）B、以及該些的衍生物所組成的群組中的至少一種。
[6] 一種選擇性透過膜的製造方法，其為製造如[1]至[5]中任一項所述的選擇性透過膜的方法，且包括：對聚醯胺膜進行氯處理而製作所述支撐膜的步驟、以及於該支撐膜上形成所述脂質二分子膜的步驟。
[7] 一種水處理方法，其包括：使用如[1]至[5]中任一項所述的選擇性透過膜對被處理水進行膜分離處理的步驟。
[發明的效果]
[作用機制]
本發明的作用機制為如下所述。
作為包括具有選擇透過性的支撐膜、以及形成於該支撐膜的表面且由含有通道物質的脂質二分子膜構成的被覆層的選擇性透過膜的支撐膜，使用具有35 L/（m2 ·h）（在0.1 MPa）以上的透過通量的聚醯胺膜，藉此可獲得透過通量並不依存於支撐膜的透過通量、並且可保持脂質二分子膜並具有高的透過通量與耐壓性的選擇性透過膜。
因此，本發明的選擇性透過膜具有高的透水性與耐壓性。本發明的選擇性透過膜作為RO膜或正滲透（Forward Osmosis，FO）膜而使用。
本發明的選擇性透過膜包括：支撐膜，具有選擇透過性；以及被覆層，形成於該支撐膜的表面且由含有通道物質的脂質二分子膜構成。該支撐膜由在壓力0.1 MPa下具有35 L/（m2 ·h）以上的透過通量的聚醯胺膜構成。
[支撐膜]
本發明中使用的支撐膜為透過通量為35 L/（m2 ·h）（在0.1 MPa）以上的聚醯胺膜。
為了形成後述的脂質二分子膜，作為將作為支撐膜而使用的聚醯胺膜的表面電位設為陽離子性的方法，可列舉：藉由利用醯氯化合物與胺化合物的界面聚合而形成聚醯胺膜，之後使剩餘的氯化物與三甲基胺、二甲基胺等進行反應而生成四級胺或三級胺等的方法；吸附聚乙烯亞胺（polyethyleneimine）、聚乙烯脒（polyvinyl amidine）、聚二烯丙基二甲基銨氯化物等的陽離子性高分子而進行修飾的方法等。另外，作為將聚醯胺膜的表面電位設為陰離子性的方法，可列舉：藉由利用醯氯化合物與胺化合物的界面聚合而形成聚醯胺膜，之後使剩餘的胺與表氯醇進行而反應而導入環氧基，並與亞硫酸鈉進行反應而獲得磺酸基的方法；與次氯酸鈉接觸而生成羧基的方法等。
於本發明中，使用具有此種表面電位且透過通量為35 L/（m2 ·h）（在0.1 MPa）以上的聚醯胺膜。
此種高透過通量的聚醯胺膜例如可藉由對聚醯胺膜進行氯處理並調整透過通量而獲得。
即，未實施氯處理的通常的聚醯胺膜的透過通量為5 L/（m2 ·h）（在0.1 MPa）左右，但藉由對此種聚醯胺膜進行氯處理而提高透過通量，從而可設為透過通量為35 L/（m2 ·h）（在0.1 MPa）以上的聚醯胺膜。
作為氯處理的方法，可列舉將聚醯胺膜浸漬於0.5 g/L～20 g/L左右的濃度（有效氯濃度0.2 g/L～10 g/L）的次氯酸鈉等的次氯酸鹽及/或次氯酸的水溶液中的方法。該浸漬時間並無特別限制，就氯處理效果與生產性的方面而言，較佳為設為1小時～24小時左右。
藉由調整該氯處理中使用的次氯酸鹽及/或次氯酸的水溶液的亞氯酸鹽及/或次氯酸鹽濃度或浸漬時間，可調整氯處理後的聚醯胺膜的透過通量。即，亞氯酸鹽及/或次氯酸鹽濃度越高，並且浸漬時間越長，越存在可增大氯處理後的聚醯胺膜的透過通量的傾向。
藉由如所述般對聚醯胺膜進行氯處理，可提高透過通量。另外，根據氯處理，亦可獲得羧基的生成帶來的陰離子性的表面電位的賦予效果。
於聚醯胺膜的氯處理後，為了去除分解產物與進行水解而較佳為進行於0.001 mol/L～1 mol/L左右的濃度的氫氧化鈉等的鹼性水溶液中加以浸漬的清洗·水解處理。
本發明中作為支撐膜而使用的聚醯胺膜的透過通量只要為35 L/（m2 ·h）（在0.1 MPa）以上即可，就提高所獲得的選擇性透過膜的透過通量的觀點而言，較佳為45 L/（m2 ·h）（在0.1 MPa）以上。另一方面，若細孔變大，則無法獲得耐壓性，因此聚醯胺膜的透過通量較佳為1000 L/（m2 ·h）（在0.1 MPa）以下。
[脂質二分子膜]
作為於所述支撐膜的表面形成脂質二分子膜的方法，可列舉：朗繆爾-布羅吉特（Langmuir-Blodgett）法、脂質體融合法。脂質體融合法中，將如所述般獲得的支撐膜浸漬於包含與膜表面具有相反電荷的帶電性的脂質的脂質體的分散液中，藉此利用靜電相互作用而在支撐膜上形成。
作為脂質體的製備方法，可使用靜置水合法或超音波法、擠出（extrusion）法等通常的方法，就均勻地製膜的觀點而言，較佳為使用單一膜的脂質體，較佳為使用單一膜的脂質體的製備容易的擠出法。
構成脂質體的脂質並無特別限定，於如所述般獲得的聚醯胺膜的表面電位為陽離子性的情況下，較佳為包含陰離子性脂質，於表面電位為陰離子性的情況下，較佳為包含陽離子性脂質。就脂質體的穩定性、及製膜性的觀點而言，較佳為於10 mol%～90 mol%的範圍中包含中性脂質。
陰離子性脂質並無特別限定，可使用：1-棕櫚醯基-2-油醯基磷脂醯甘油、1,2-二油醯基磷脂醯甘油、1,2-二棕櫚醯基磷脂醯甘油、1-棕櫚醯基-2-油醯基磷脂酸、1,2-二油醯基磷脂酸、1,2-二棕櫚醯基磷脂酸、1-棕櫚醯基-2-油醯基磷脂醯絲胺酸、1,2-二油醯基磷脂醯絲胺酸、1,2-二棕櫚醯基磷脂醯絲胺酸、1-棕櫚醯基-2-油醯基磷脂醯肌醇、1,2-二油醯基磷脂醯肌醇、1,2-二棕櫚醯基磷脂醯肌醇、1',3'-雙[1,2-二油醯基-sn-甘油-3-磷酸]-sn-甘油、1',3'-雙[1,2-二棕櫚醯基-sn-甘油-3-磷酸]-sn-甘油等。
陽離子性脂質並無特別限定，可使用：1,2-二油醯基-3-三甲基銨丙烷、1,2-棕櫚醯基-3-三甲基銨丙烷、1-棕櫚醯基-2-油醯基-sn-甘油-3-乙基磷膽鹼、1,2-二油醯基-sn-甘油-3-乙基磷膽鹼、1,2-二棕櫚醯基-sn-甘油-3-乙基磷膽鹼、3β-[N-(N',N'-二甲基胺基乙烷)-胺甲醯基]膽固醇鹽酸鹽等。
中性脂質並無特別限定，可使用：1-棕櫚醯基-2-油醯基磷脂醯膽鹼、1,2-二油醯基磷脂醯膽鹼、1,2-二棕櫚醯基磷脂醯膽鹼、1,2-二月桂醯基-sn-甘油-3-磷醯膽鹼、1-棕櫚醯基-2-油醯基磷脂醯基乙醇胺、1,2-二油醯基磷脂醯基乙醇胺、1,2-二棕櫚醯基磷脂醯基乙醇胺、膽固醇、麥角固醇等。
該些陰離子性脂質、陽離子性脂質、中性脂質分別可僅使用一種，亦可將兩種以上混合使用。
該些脂質中，作為帶電性的脂質，就形成活性高的通道的觀點而言，較佳為使用1,2-二油醯基-3-三甲基銨丙烷、1-棕櫚醯基-2-油醯基-sn-甘油-3-乙基磷膽鹼、1-棕櫚醯基-2-油醯基磷脂醯甘油、及1-棕櫚醯基-2-油醯基磷脂酸。
[通道物質]
作為通道物質，可使用水孔蛋白、短桿菌素、兩性黴素B、或該些的衍生物，較佳為可使用短桿菌素、兩性黴素B、或該些的衍生物等。通道物質可僅使用一種，亦可將兩種以上混合使用。
作為通道物質向脂質體中的導入方法，可使用於脂質體製備階段中預先進行混合的方法、或於製膜後進行添加的方法等。
於藉由脂質體融合法形成脂質二分子膜時，首先將脂質較佳為與通道物質一起溶解於溶媒中。作為溶媒，可使用氯仿、氯仿/甲醇混合液等。
脂質與通道物質的混合比例較佳為通道物質於兩者的合計中所佔的比例為1 mol%～20 mol%、尤其是3 mol%～10 mol%左右。
其次，製備脂質與通道物質的0.25 mM～10 mM、尤其是0.5 mM～5 mM的溶液，並進行減壓乾燥，藉此獲得乾燥脂質膜，向其中添加純水，並設為比脂質的相轉變溫度更高的溫度，藉此製成具有球殼形狀的脂質體的分散液。
本發明中使用的脂質體分散液的脂質體的平均粒徑較佳為0.05 μm～5 μm，特佳為0.05 μm～0.4 μm。
使該脂質體分散液與支撐膜接觸，並於與該脂質體分散液接觸的狀態下保持1小時～50小時、尤其是20小時～30小時左右，藉此使脂質體吸附於支撐膜的表面而形成脂質二分子膜的被覆層。其後，自溶液中提起帶被覆層的支撐膜，視需要利用酸或鹼將多餘的脂質去除，繼而利用超純水或純水進行水洗，藉此獲得於支撐膜上具有脂質二分子膜的被覆層的選擇性透過膜。
脂質二分子膜的厚度較佳為1層～10層、尤其是1層～3層左右。於該脂質二分子膜的表面亦可吸附聚丙烯酸、聚苯乙烯磺酸、單寧酸（tannic acid）、聚胺基酸、聚乙烯亞胺、幾丁聚醣（chitosan）等的與磷脂質具有相反電荷的物質。
於使用本發明的選擇性透過膜在RO膜處理或FO膜處理中獲得透過水的情況下，可於驅動壓力0.05 MPa～3 MPa的範圍內獲得透水量2 L/（m2 ·h）以上。
作為本發明的選擇性透過膜的用途，除了海水、鹼水的脫鹽處理、工業水、污水、自來水的淨化處理以外，亦可例示精細化學、醫藥、食品的濃縮等的用途。被處理水的溫度較佳為10℃～40℃、尤其是15℃～35℃左右。
[實施例]
以下，對實施例及比較例進行說明。首先，對支撐膜及選擇性透過膜的材料、製作方法及選擇性透過膜的評價方法進行說明。
[膜本體]
作為膜本體，使用聚醯胺膜（ES20，日東電工公司製造）、或聚醯胺膜（XLE-440，陶氏膜技術（Dow Filmtech）公司製造）。
[脂質]
作為陽離子性脂質，使用1,2-二油醯基-3-三甲基銨丙烷（DOTAP，日油公司製造）。
作為中性脂質，使用1-棕櫚醯基-2-油醯基磷脂醯膽鹼（POPC，日油公司製造）、麥角固醇（東京化成工業公司製造）、或1,2-二月桂醯基-sn-甘油-3-磷醯膽鹼（DLPC，日油公司製造）。
[通道物質]
作為通道物質，使用短桿菌素A（GA，西格瑪奧德里奇（Sigma-Aldrich）公司製造）、或兩性黴素B（AmB，開曼化學（Cayman Chemical）公司製造）。
[脂質體分散液I的製備]
將脂質溶解於氯仿中，並於該溶液中以GA濃度相對於脂質為5 mol%的方式混合溶解於三氟乙醇中的GA，利用蒸發器使有機溶媒蒸發，並對殘存於容器內的乾燥脂質薄膜添加純水，於45℃下進行水合，藉此製備脂質體分散液。關於所獲得的脂質體分散液，利用將於液態氮與45℃的熱水浴中交替進行浸漬的操作重覆5次的凍結融解法，進行粒成長，之後使用孔徑0.1 μm的聚碳酸酯軌道蝕刻膜（Nucrepore，通用電氣醫療（GE Healthcare）公司製造）進行擠出並加以整粒，以脂質濃度為約0.4 mmol/L的方式利用純水進行稀釋而製成供試脂質體分散液I。
[脂質體分散液II的製備]
將作為脂質的麥角固醇、DLPC及DOTAP溶解於氯仿中，於該溶液中混合溶解於三氟乙醇中的AmB，利用蒸發器使有機溶媒蒸發，並對殘存於容器內的乾燥脂質薄膜添加純水，於45℃下進行水合，藉此製備脂質體分散液。關於所獲得的脂質體分散液，利用將於液態氮與45℃的熱水浴中交替進行浸漬的操作重覆5次的凍結融解法，進行粒成長，之後使用孔徑0.1 μm的聚碳酸酯軌道蝕刻膜（Nucrepore，通用電氣醫療（GE Healthcare）公司製造）進行擠出並加以整粒，以脂質濃度為約0.4 mmol/L的方式利用純水進行稀釋而製成供試脂質體分散液II。
所獲得的脂質體分散液II相對於脂質與通道物質的合計而包含10 mol%的AmB、10 mol%的麥角固醇、75 mol%的DLPC、5 mol%的DOTAP。
[聚醯胺支撐膜I的製作]
將膜本體（聚醯胺膜（ES20，日東電工公司製造））於規定濃度的次氯酸鈉水溶液（pH值7.0）中浸漬1小時，進而於0.1 mol/L氫氧化鈉水溶液中浸漬16小時，製作聚醯胺支撐膜I。
[聚醯胺支撐膜II的製作]
將膜本體（聚醯胺膜（XLE-440，陶氏膜技術（Dow Filmtech）公司製造））於規定濃度的次氯酸鈉水溶液（pH值7.0）中浸漬1小時，進而於0.1 mol/L氫氧化鈉水溶液中浸漬16小時，製作聚醯胺支撐膜II。
[脂質二分子膜層的形成]
將所述聚醯胺支撐膜I或聚醯胺支撐膜II於脂質體分散液I或脂質體分散液II中在室溫下浸漬24小時，並利用純水進行清洗，藉此形成脂質二分子膜層。
[選擇性透過膜的評價]
使用圖1、圖2所示的平膜試驗裝置評價選擇性透過膜的耐壓性。
於該平膜試驗裝置中，膜供給水自配管11藉由高壓泵4而供給至密閉容器1的設置有供試膜（直徑2 cm）的平膜單元2的下側的原水室1A。如圖2所示，密閉容器1由原水室1A側的下箱1a、與透過水室1B側的上箱1b構成，且於下箱1a與上箱1b之間經由O形環8而固定有平膜單元2。平膜單元2設為供試膜2A的透過水側由多孔質支撐板2B支撐的構成。於平膜單元2的下側的原水室1A內，利用攪拌器3使攪拌子5旋轉，藉此進行攪拌。膜透過水經過平膜單元2的上側的透過水室1B而自配管12取出。濃縮水自配管13取出。密閉容器1內的壓力是利用設置於供水配管11的壓力計6、與設置於濃縮水取出配管13的壓力調整閥7進行調整。
利用壓力調整閥7將施加至膜表面的壓力調整為0 MPa～1.2 MPa。於評價純水透過通量的情況下，供給液使用純水，於評價脫鹽率的情況下，供給液使用0.05 wt%的氯化鈉（NaCl）水溶液或0.05 wt%的硫酸鎂（MgSO4 ）水溶液。根據將純水通水時的透過水的重量變化求出純水透過通量。另外，根據將氯化鈉水溶液或0.05 wt%的硫酸鎂（MgSO4 ）水溶液通水時的濃縮水與透過水的導電度並由以下的式子求出脫鹽率。

脫鹽率=（1-透過水的導電度/濃縮水的導電度）×100
[實施例1]
於使用10 g/L的次氯酸鈉水溶液製作的聚醯胺支撐膜I上使用以25：75的比率（莫耳比）混合有DOTAP與POPC的脂質體分散液I來形成脂質二分子膜層並製作選擇性透過膜。測定所獲得的選擇性透過膜的透過通量及脫鹽率，並且調查其壓力依存性。
將操作壓力0.1 MPa時的純水透過通量與NaCl脫鹽率示於表1中。另外，將使操作壓力於0.3 MPa～1.2 MPa之間變化而對透過通量及脫鹽率（NaCl脫鹽率、MgSO4 脫鹽率）的壓力依存性進行調查的結果示於圖3中。
[實施例2]
使用於脂質體分散液製備時混合10 mol%的GA並僅使用DOTAP作為脂質而製備的脂質體分散液I，除此以外，與實施例1同樣地製作選擇性透過膜。將所獲得的選擇性透過膜的操作壓力0.1 MPa時的純水透過通量與NaCl脫鹽率示於表1中。
[比較例1]
使用利用2 g/L的次氯酸鈉水溶液製作的聚醯胺支撐膜I，除此以外，與實施例1同樣地製作選擇性透過膜。將所獲得的選擇性透過膜的操作壓力0.1 MPa時的純水透過通量與NaCl脫鹽率示於表1中。
[比較例2]
代替聚醯胺支撐膜I而使用孔徑0.025 μm的硝基纖維素MF膜（VSWP，密理博（Millipore）公司製造）作為支撐膜，除此以外，與實施例1同樣地製作選擇性透過膜。將所獲得的選擇性透過膜的操作壓力0.1 MPa時的純水透過通量與NaCl脫鹽率示於表1中。
[比較例3]
代替聚醯胺支撐膜I而使用壓力0.1 MPa下的純水透過通量為8.8 L/（m2 ·h）的磺化聚醚碸NF膜（NTR7450，日東電工公司製造）作為支撐膜，除此以外，與實施例1同樣地製作選擇性透過膜。將所獲得的選擇性透過膜的操作壓力0.1 MPa時的純水透過通量與NaCl脫鹽率示於表1中。
[比較例4]
使用並不添加GA地製備的僅包含DOTAP的脂質體分散液I，除此以外，與實施例1同樣地製作選擇性透過膜。將所獲得的選擇性透過膜的操作壓力0.1 MPa時的純水透過通量與NaCl脫鹽率示於表1中。
表1中，關於各實施例及比較例中使用的支撐膜，一併記述與選擇性透過膜的透過通量同樣地使用圖1、圖2所示的平膜試驗裝置測定的操作壓力0.1 MPa時的純水透過通量。
[表1]

※因透水性過低而不能測定
根據實施例1、實施例2及比較例1～比較例4的結果而得知如下內容。
比較例1中，支撐膜的純水透過通量於壓力0.1 MPa下為14 L/（m2 ·h）而低，因此關於使用其的選擇性透過膜，亦未獲得高的純水透過通量。
比較例2中，支撐膜為多孔膜，因此脂質二分子膜層未被充分地被覆，未獲得脫鹽率。
比較例3中，與比較例1同樣地，支撐膜的純水透過通量於壓力0.1 MPa下為8.8 L/（m2 ·h）而低，因此關於使用其的選擇性透過膜，亦未獲得高的純水透過通量。
比較例4中，並未放入通道物質，因此關於使用其的選擇性透過膜，亦未獲得高的純水透過通量。
另一方面，實施例1中，獲得充分的純水透過通量與脫鹽率。實施例2中，藉由提高通道物質的濃度而獲得更高的純水透過通量。
根據圖3，得知，實施例1中製作的選擇性透過膜即便於1.2 MPa下亦將透水性與脫鹽率均保持為固定且膜具有耐壓性。實施例1的選擇性透過膜中，使用具有高透水性與緻密的表面的氯處理聚醯胺膜作為支撐膜，因此認為保持形成於該表面的脂質二分子膜的結構，並且獲得通道物質帶來的高透水性。即，認為藉由氯處理帶來的羧基的生成而聚醯胺膜表面的ζ電位（zeta potential）為-10 mV以下，且利用DOTAP而表面電位為陽離子性的含有通道物質的脂質二分子膜藉由靜電相互作用而穩定地形成。
[實施例3]
使用利用20 g/L的次氯酸鈉水溶液製作的聚醯胺支撐膜II，除此以外，與實施例1同樣地製作選擇性透過膜。將所獲得的選擇性透過膜的操作壓力0.1 MPa時的純水透過通量與NaCl脫鹽率示於表2中。
[實施例4]
使用以5：95的比率（莫耳比）混合有DOTAP與POPC的脂質體分散液I，除此以外，與實施例3同樣地製作選擇性透過膜。將所獲得的選擇性透過膜的操作壓力0.1 MPa時的純水透過通量與NaCl脫鹽率示於表2中。
[實施例5]
代替脂質體分散液I而使用脂質體分散液II，除此以外，與實施例3同樣地製作選擇性透過膜。將所獲得的選擇性透過膜的操作壓力0.1 MPa時的純水透過通量與NaCl脫鹽率示於表2中。
表2中，關於各實施例中使用的支撐膜，一併記述與選擇性透過膜的透過通量同樣地使用圖1、圖2所示的平膜試驗裝置測定的操作壓力0.1 MPa時的純水透過通量。
[表2]

根據實施例3～實施例5的結果而得知如下內容。
實施例3、實施例4中，使用與實施例1中使用的作為膜本體的聚醯胺膜不同的聚醯胺膜製作選擇性透過膜，但與實施例1同樣地獲得高的純水透過通量、脫鹽率。
實施例5中，使用與實施例1不同的通道物質、膜本體製作選擇性透過膜，但與實施例1同樣地獲得高的純水透過通量、脫鹽率。
如亦根據以上實施例而明瞭般，本發明中使用的通道物質、聚醯胺膜不受某特定物的制約。
如根據以上實施例及比較例而明瞭般，根據本發明，可使包含通道物質的磷脂質膜穩定地擔載於透水性優異的支撐膜上，可獲得高的透水性與耐壓性。結果，可作為RO膜或FO膜使用。
使用特定態樣對本發明進行了詳細說明，但所屬技術領域中具有通常知識者明瞭可不脫離本發明的意圖與範圍地進行各種變更。
本申請基於2018年3月29日提出申請的日本專利申請2018-064460及2018年9月4日提出申請的日本專利申請2018-165418號，而藉由引用將其整體加以援用。
1‧‧‧密閉容器
1A‧‧‧原水室
1a‧‧‧下箱
1B‧‧‧透過水質
1b‧‧‧上箱
2‧‧‧平膜單元
2A‧‧‧供試膜
2B‧‧‧多孔質支撐板
3‧‧‧攪拌器
4‧‧‧高壓泵
5‧‧‧攪拌子
6‧‧‧壓力計
7‧‧‧壓力調整閥
8‧‧‧O形環
11、12、13‧‧‧配管
圖1是實施例及比較例中使用的平膜試驗裝置的示意性說明圖。
圖2是圖1的平膜試驗裝置的平膜單元的縱剖面圖。
圖3是表示實施例1的選擇性透過膜的透過通量及脫鹽率的壓力依存性的圖表。

Claims (8)

  1. 一種選擇性透過膜，其包括：支撐膜，具有選擇透過性；以及被覆層，形成於所述支撐膜的表面且由含有通道物質的脂質二分子膜構成，所述選擇性透過膜的特徵在於：所述支撐膜由在壓力0.1 MPa下具有35 L/（m2 ·h）以上的透過通量的聚醯胺膜構成。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的選擇性透過膜，其中所述聚醯胺膜於壓力0.1 MPa下具有35 L/（m2 ·h）～1000 L/（m2 ·h）的透過通量。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的選擇性透過膜，其中所述聚醯胺膜經氯處理。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的選擇性透過膜，其中所述脂質二分子膜中包含帶電性的脂質。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的選擇性透過膜，其中所述帶電性的脂質為選擇由1,2-二油醯基-3-三甲基銨丙烷、1-棕櫚醯基-2-油醯基-sn-甘油-3-乙基磷膽鹼、1-棕櫚醯基-2-油醯基磷脂醯甘油、以及1-棕櫚醯基-2-油醯基磷脂酸所組成的群組中的至少一種。
  6. 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述的選擇性透過膜，其中所述通道物質為選自由短桿菌素、兩性黴素B、以及該些的衍生物所組成的群組中的至少一種。
  7. 一種選擇性透過膜的製造方法，其為製造如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的選擇性透過膜的方法，且包括：對聚醯胺膜進行氯處理而製作所述支撐膜的步驟、以及於所述支撐膜上形成所述脂質二分子膜的步驟。
  8. 一種水處理方法，其包括：使用如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的選擇性透過膜對被處理水進行膜分離處理的步驟。
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