专利名称：分离膜、其制造方法及包括其的水处理装置的制作方法
技术领域：
本文中的实例实施方式涉及分离膜、其制造方法和包括所述分离膜的水处理装置。
背景技术：
随着对于具有更低能量消耗和更高效率的膜的技术的开发的日益增加的需求，已经存在对于正渗透(FO)方面的增长的兴趣。正渗透如反渗透一样需要能够通过引起渗透压而过滤溶质的分离膜。但是，与反渗透不同，正渗透使用浓度差而不是压力差以分离材料。因此，正渗透方法可在非常低的压力下或甚至没有压力下操作。根据最近的研究，在海水淡化中通过反渗透产生的每吨水的能量消耗为约3-5kWh，而使用正渗透的每吨的能量消耗可降低到约I kWh。膜的内部浓差极化是影响正渗透系统的性能的重要因素。浓差极化指的是其中在从溶液中分离水的过程期间分离膜表面周围和内部的材料的浓度不同于周围环境的现象。因此，分离膜的操作性能远低于理论计算值。在分离膜表面周围发生的浓差极化称为外部浓差极化，这可通过控制分离膜的操作条件相对简单地解决。但是，发生在分离膜内部的浓差极化无法解决，且存在开发能够降低或最小化内部浓差极化的分离膜的需求。如果将通常用于反渗透方法的分离膜用于正渗透方法，可发生显著的浓差极化。在正渗透方法中，分离膜的化学性质以及分离膜的结构也是影响性能的重要因素。在反渗透方法中，因为穿过分离膜的水的运动通过压力发生，所以支撑体的化学性质不是关于膜渗透流量的关键参数。但是，在正渗透方法中，因为水渗透由于渗透压差自发地发生，所述支撑体的化学性质即亲水性大大地影响渗透流量。最近，研究已经报道了，随着支撑体材料更加亲水且具有更薄的厚度和更高的孔隙率，渗透流量得到改善。
发明内容
实例实施方式涉及具有改善的盐排除率(rejection rate)以及更高的强度、更高的孔隙率和更高的亲水性的分离膜。实例实施方式另外涉及所述分离膜的制造方法。实例实施方式还涉及使用所述分离膜的水处理装置。分离膜可包括支撑层和聚合物基质层，所述支撑层包括包含由下面的化学式I表示的结构单元的聚合物。[化学式I]
权利要求
1.分尚膜，包括 包括包含由下面的化学式I表示的结构单元的聚合物的支撑层；和 聚合物基质层 [化学式I]
2.权利要求I的分离膜，其中所述聚合物具有每无水葡萄糖单元O.5-2. 5的通过烷基、环烷基、杂环烷基、芳基、杂芳基、烷芳基或芳烷基的R1-R6的取代度(DS)，且具有每无水葡萄糖单元O. 5-2. 5的在上面的化学式中通过-COR7取代基的取代度。
3.权利要求I或2的分离膜，其中在上面的化学式I中通过-COR7取代基的取代度为每无水葡萄糖单元O. 8-2。
4.权利要求1-3任一项的分离膜，其中所述支撑层包括表层和多孔层，其中所述表层具有比所述多孔层高的密度。
5.权利要求4的分离膜，其中所述多孔层具有指状多孔结构。
6.权利要求5的分离膜，其中所述指状多孔结构包括具有10μπι-50μπι的最长直径的指状孔，所述指状孔的最长直径的平均值范围为20 μ m-40 μ m,且在相邻指状孔之间的距离范围为I μ m-20 μ m。
7.权利要求1-6任一项的分离膜，所述支撑层具有50%-95%的如方程I定义的孔隙率(ε ) [方程I]
8.权利要求1-7任一项的分离膜，其中所述聚合物基质层形成在所述支撑层的一个表面或两个表面上。
9.权利要求4-6任一项的分离膜，其中所述聚合物基质层接触所述支撑层的表层。
10.权利要求1-9任一项的分离膜，其中聚合物基质层包括选自聚酰胺、交联聚酰胺、聚酰胺-酰肼、聚酰胺-酰亚胺、聚酰亚胺、聚烯丙基胺盐酸盐/聚苯乙烯磺酸钠(PAH/PSS)、聚苯并咪唑、磺化聚亚芳基醚砜、和它们的组合的材料，或无机材料和选自聚酰胺、交联聚酰胺、聚酰胺-酰肼、聚酰胺-酰亚胺、聚酰亚胺、聚烯丙基胺盐酸盐/聚苯乙烯磺酸钠(PAH/PSS)、聚苯并咪唑、磺化聚亚芳基醚砜、和它们的组合中的一种的复合材料。
11.权利要求1-10任一项的分离膜，其中所述分离膜具有10-1500的通过下面的方程2定义的结构因子(S): [方程2]
12.分离膜的制造方法，包括 制备包括聚合物和有机溶剂的聚合物溶液，所述聚合物包括由下列化学式I表示的结构单元； 将所述聚合物溶液流延在基底上； 将流延有所述聚合物溶液的所述基底浸在非溶剂中以形成包括表层和多孔层的支撑层；和 在所述支撑层上进行界面聚合反应以提供聚合物基质层 [化学式I]
13.权利要求12的方法，其中所述聚合物溶液包括9-15重量％的浓度的包括由化学式I表示的结构单元的聚合物。
14.正渗透水处理装置，包括 待净化的包含杂质的进料溶液； 具有比所述进料溶液高的渗透压的渗透驱动溶液； 权利要求1-11任一项的分离膜，所述分离膜安置为使得一侧接触所述进料溶液和另一侧接触所述渗透驱动溶液； 回收系统，其配置为从所述渗透驱动溶液分离驱动溶质；和 连接器，其配置为将通过所述回收系统分离的渗透驱动溶液的驱动溶质再引入回到接触所述分离膜的渗透驱动溶液中。
15.权利要求14的正渗透水处理装置，进一步包括 从驱动溶质已经通过所述回收系统从其分离的渗透驱动溶液的剩余物产生经处理的水的设备，所述经处理的水包括通过渗透压已从所述进料溶液经过半渗透膜到所述渗透驱动溶液的水。
全文摘要
本发明涉及分离膜、其制造方法及包括其的水处理装置。分离膜可包括支撑层和聚合物基质层。所述支撑层可包括包含由化学式1表示的结构单元的聚合物，且所述聚合物基质层是半渗透膜并具有比所述支撑层高的对于待分离的目标材料的排除率。化学式1可如在具体实施方式
中所描述的。
文档编号C02F1/44GK102886213SQ20121025709
公开日2013年1月23日 申请日期2012年7月23日 优先权日2011年7月22日
发明者韩珵任, 孔惠英, 韩圣洙 申请人:三星电子株式会社