具有多种电荷的膜的制作方法
【专利说明】具有多种电荷的月吴
[0001]发明背景
[0002]电荷镶嵌膜和/或包含具有不同电荷的多个层(例如正电荷层、负电荷层)的膜被用于多种应用中。
[0003]然而，存在着对于具有多种电荷的改进的膜的需求。
[0004]本发明提供了对于至少某些现有技术的缺点的改进。本发明的这些和其它的优点将根据下文的说明而变得明显。
[0005]发明概述
[0006]本发明的实施方式提供了包含单独层的多微孔膜，所述的单独层具有(i)第一多微孔表面；(?)第二多微孔表面；和(iii)第一多微孔表面和第二多微孔表面之间的本体，其中所述本体具有第一电荷连续区域、中性电荷连续区域和第二电荷连续区域，连续区域通常被设置为平行于第一和第二多微孔表面，其中中性连续区域被设置于第一电荷连续区域和第二电荷连续区域之间，并且其中第一电荷连续区域和第二电荷连续区域具有相反电荷。
[0007]在另一种实施方式中，提供多微孔膜，所述膜包含单独的层，其具有⑴第一多微孔表面；(?)第二多微孔表面；和(iii)第一多微孔表面和第二多微孔表面之间的本体，其中所述本体具有第一电荷连续区域、中性电荷连续区域和第二电荷连续区域，其中中性连续区域被设置在第一电荷连续区域和第二电荷连续区域之间，并且其中第一电荷连续区域和第二电荷连续区域具有相反电荷，所述膜具有其中第一电荷连续区域接触中性连续区域的部分，和其中第二电荷连续区域接触中性连续区域的部分，其中所述部分通常被设置为相互平行的。在一种实施方式中，所述的连续区域通常还被设置为平行于第一和第二多微孔表面。
[0008]所述膜可以是不对称的或者等轴的。
[0009]在一种实施方式中，第一多微孔表面包含第一区域和第二区域，并且第一多微孔表面的第一区域和第二多微孔表面之间的距离比第一多微孔表面的第二区域和第二多微孔表面之间的距离大至少约10%，并且在一些实施方式中，所述膜具有局域化的不对称性。
[0010]在其它实施方式中，提供了包含所述膜的装置，包含所述装置的系统，通过使流体通过所述膜来处理所述流体的方法，以及制备所述膜的方法。
【附图说明】
[0011]图1为概括的图解说明，示出用于制备根据本发明实施方式的膜的系统。
[0012]图2为扫描电子显微图(SEM)，示出根据本发明的不对称非模板化膜的实施方式的横截面视图，其具有第一和第二多微孔表面，和所述表面之间的本体，所述本体具有第一电荷连续区域、中性电荷连续区域和第二电荷连续区域，连续区域通常被设置为平行于第一和第二多微孔表面，其中中性连续区域被设置于第一电荷连续区域和第二电荷连续区域之间，并且其中第一电荷连续区域和第二电荷连续区域具有相反电荷。
[0013]图3为SEM，示出根据本发明的不对称模板化膜的实施方式的横截面视图，其中所述膜具有至少具有第一区域和第二区域的第一多微孔表面，和第二多微孔表面，其中第一多微孔表面的第一区域和第二多微孔表面之间的距离比第一多微孔表面的第二区域和第二多微孔表面之间的距离大至少约10%。另外，所述膜具有其中带正电荷的连续区域接触中性电荷连续区域的部分，和其中带负电荷的连续区域接触中性连续区域的部分，其中所述部分通常被设置为相互平行。
[0014]发明详述
[0015]根据本发明的一种实施方式，提供多微孔膜，所述膜包含(a)单独的层，其具有
(i)第一多微孔表面；(ii)第二多微孔表面；和(iii)第一多微孔表面和第二多微孔表面之间的本体，其中所述本体具有第一电荷连续区域、中性电荷连续区域和第二电荷连续区域，连续区域通常被设置为平行于第一和第二多微孔表面，其中中性连续区域被设置在第一电荷连续区域和第二电荷连续区域之间，并且其中第一电荷连续区域和第二电荷连续区域具有相反电荷。
[0016]在另一种实施方式中，提供多微孔膜，所述膜包含单独的层，其具有(i)第一多微孔表面；(?)第二多微孔表面；和(iii)第一多微孔表面和第二多微孔表面之间的本体，其中所述本体具有第一电荷连续区域、中性电荷连续区域和第二电荷连续区域，其中中性连续区域被设置在第一电荷连续区域和第二电荷连续区域之间，并且其中第一电荷连续区域和第二电荷连续区域具有相反电荷，所述膜具有其中第一电荷连续区域接触中性连续区域的部分，和其中第二电荷连续区域接触中性连续区域的部分，其中所述部分通常被设置为相互平行。在一种实施方式中，连续区域通常被设置为平行于第一和第二多微孔表面。
[0017]根据本发明提供不对称的和等轴的膜。
[0018]在膜的“模板化”实施方式中，第一多微孔表面包含第一区域和第二区域，并且第一多微孔表面的第一区域和第二多微孔表面之间的距离比第一多微孔表面的第二区域和第二多微孔表面之间的距离大至少约10% (在某些实施方式中，大至少约15% ) O
[0019]在一些实施方式中，例如其中所述膜具有至少一个图案化的或者织构化的表面(“模板化表面”)，其中所述膜具有包含第一区域和第二区域的第一多微孔表面，所述第一多微孔表面具有包含第一区域和第二区域的预定图案。
[0020]根据本发明的实施方式，可以将待加工的流体在中性区域和带负电荷的区域之前与带正电荷的区域相接触，或者可以将待处理的流体在中性区域和带正电荷的区域之前与带负电荷的区域相接触。
[0021]例如，在一些实施方式中，其中第一多微孔表面提供所述膜的上游表面，第一电荷连续区域由第一多微孔表面延伸至本体内，并且第一电荷连续区域为带正电荷的区域，和第二电荷连续区域由第二多微孔表面延伸至本体内，并且第二电荷连续区域为带负电荷的区域。
[0022]在一些其它的实施方式中，其中第一多微孔表面提供所述膜的上游表面，第一电荷连续区域由第一多微孔表面延伸至本体内，并且第一电荷连续区域为带负电荷的区域，和第二电荷连续区域由第二多微孔表面延伸至本体内，并且第二电荷连续区域为带正电荷的区域。
[0023]在另一种实施方式中，提供处理流体的方法，包括使流体经过膜的实施方式，例如由第一多微孔表面并经过本体和第二多微孔表面。在其中所述膜具有模板化表面的那些实施方式中，所述方法的实施方式可以包括使流体由包含模板化表面的第一多微孔表面流过，并经过本体和第二多微孔表面，或者包括使流体由非模板化多微孔表面流过本体并经过模板化多微孔表面。
[0024]在另一种实施方式中，提供过滤装置，包含设置在壳体中的膜，所述壳体包含至少一个入口和至少一个出口，并在入口和出口之间限定至少一个流体流动路径，其中所述膜横跨流体流动路径。在一种实施方式中，过滤装置包含壳体，所述壳体包含至少一个入口以及至少第一出口和第二出口，并且在入口和第一出口之间限定第一流体流动路径，以及入口和第二出口之间的第二流体流动路径，其中过滤器横跨第一流体流动路径，例如允许切向流动，从而使得第一流体沿着第一流体流动路径从入口经过过滤器并经过第一出口，并且第二流体沿着第二流体流动路径从入口流过并且在不经过过滤器的情况下经过第二出
□ O
[0025]制备根据本发明实施方式的膜的方法，包括(a)制备包含正电荷的聚合物溶液；(b)制备包含中性电荷的聚合物溶液；(c)制备包含负电荷的聚合物溶液；(d)在移动支撑物上相继地流延所述溶液，其中(i)包含正电荷的聚合物溶液或者包含负电荷的聚合物溶液被首先流延，形成预制膜；(ii)第二在预制膜上流延包含中性电荷的聚合物溶液；(iii)第三在包含中性电荷的聚合物溶液上流延(a)中未流延的聚合物溶液；和(e)在非溶剂液体中实现溶液的相分离。
[0026]在另一种实施方式中，制备包含模板化表面的膜的方法，包括(a)获得模板(例如具有预定图样或者几何形状的模板，如压花模板)；(b)随后在所述模板上流延包含正电荷、中性电荷和负电荷的聚合物溶液，其中(i)首先流延包含正电荷的聚合物溶液或者包含负电荷的聚合物溶液；(ii)第二流延包含中性电荷的聚合物溶液；(iii)第三流延(a)中未流延的聚合物溶液；(c)将流延的聚合物溶液沉淀以提供膜；和(d)从所述模板分离膜。
[0027]有利地，可在单独的膜层中提供多种电荷，避免多个层的分层的风险。在某些应用中，可提供与多层膜相比具有减小厚度的膜。
[0028]与电荷镶嵌膜相比，可更加有效地控制电荷的位置，允许对于特定的流体处理应用(例如过滤)定制膜。
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