复合半透膜的制作方法_5

文档序号:9509358阅读:来源:国知局
进行30秒~10分钟的处理。
[0151] 具有有机-无机混合物结构的分离功能层的形成方法如上所述。
[0152] 如此操作得到的复合半透膜可以直接使用,但优选在使用前利用例如含醇水溶 液、碱水溶液将膜的表面进行亲水化。
[0153] 3.复合半透膜的使用
[0154] 本发明的复合半透膜优选用作螺旋式的复合半透膜元件,所述螺旋式的复合半透 膜元件如下得到:将复合半透膜与塑料网等原水流路构件、特里科经编织物(tricot)等透 过水流路构件和根据需要用于提高耐压性的膜一起卷绕在具有多个穿孔的筒状集水管周 围。进而,通过将该元件串联或并联地连接并收纳在压力容器中,也可以构成复合半透膜组 件。
[0155] 此外,上述的复合半透膜或其元件、组件可以与对其供给原水的栗、或对该原水进 行预处理的装置等组合,构成流体分离装置。通过使用该分离装置,可以将原水分离成饮用 水等透过水和未透过膜的浓缩物,从而得到符合目的的水。
[0156] 流体分离装置的操作压力高时对于除盐率提高是有效的,但运行所必需的能量也 增加,此外,考虑到复合半透膜的耐久性,被处理水透过复合半透膜时的操作压力优选为 1.OMPa以上、lOMPa以下。由于供给水温度变高时除盐率降低,但变低则膜渗透通量也减 少,所以供给水温度优选5°C以上、45°C以下。此外,若供给水pH变高,则在海水等高盐浓度 的供给水的情况下,有产生镁等水垢的可能,此外,由于高pH运行可能引起膜的劣化,因此 优选在中性区内运行。
[0157] 作为利用复合半透膜处理的原水,可以举出海水、咸水、废水等含有500mg/L~ l〇〇g/L的TDS(TotalDissolvedSolids:总溶解固形物)的液态混合物。通常TDS是指总 溶解固形物的量,用"重量+体积"表示,或将1L当作lkg用"重量比"表示。根据定义, 可以于39. 5~40. 5°C的温度将用0. 45μm的过滤器过滤后的溶液蒸发并由残留物的重量 来计算,但更简便的方法是由实用盐度进行换算。
[0158]〈注释〉
[0159] 本说明书中,只要没有特别说明,则各层及膜的厚度是指平均值。此处,平均值是 指算术平均值。即,各层及膜的厚度如下求出:在剖面观察下在与厚度方向垂直的方向(膜 面方向)上以20μm的间隔测定20个点的厚度,计算出它们的平均值。
[0160] 另外,本说明书中,"X含有Y作为主成分"是指Y占X的60重量%以上、80重量% 以上、或90重量%以上,包含X实质上仅含有Y的构成。
[0161] 实施例
[0162] 以下通过实施例更详细地说明本发明,但本发明不受这些实施例的任何限定。
[0163]〈复合半透膜的制作〉
[0164](实施例1)
[0165] a.支承膜的制作
[0166]将溶质(聚砜:SolvayAdvancedPolymers公司制UDEL(注册商标)p-3500)和溶 剂(DMF)的混合物一边搅拌一边于100°C保持加热2小时,由此制备多孔质支承体的原液。 原液中的聚砜的浓度为16重量%。
[0167] 将制备的原液冷却至室温,供给至挤出机进行高精度过滤。之后,将过滤后的原液 通过缝模浇铸到由聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维形成的长纤维无纺布(纤维直径分特、厚 度:约75. 3μπκ重量:49. 5g/m2)上,立即浸渍于纯水中清洗5分钟,由此得到支承膜。
[0168] b.分离功能层的形成
[0169] 将得到的支承膜在4. 0重量%m-PDA水溶液中浸渍2分钟,然后,以保持膜面竖直 的方式缓慢地提起。从喷嘴吹出氮气从而除去支承膜表面多余的水溶液后,将含有〇. 12重 量%均苯三甲酰氯的25°C的正癸烷溶液涂布在膜表面以使膜表面完全润湿。静置1分钟 后,为了从膜上除去多余的溶液,竖直地保持膜面1分钟以除去液体。之后,通过在45°C的 水中清洗2分钟,得到包括基材、多孔质支承体及聚酰胺分离功能层的复合半透膜。
[0170](实施例2)
[0171] 使用20重量%聚砜的DMF溶液,并且使用厚度为99μm的长纤维无纺布(纤维直 径:1分特、重量:48. 8g/m2)作为基材,除此之外,与实施例1同样地操作,得到实施例2的 复合半透膜。
[0172] (实施例3)
[0173] 使用20重量%聚砜的DMF溶液作为热塑性树脂溶液,并且使用厚度为105μπι且 重量为80.lg/m2 (纤维直径:1分特)的长纤维无纺布作为基材,除此之外,与实施例1同样 地操作,得到实施例3的复合半透膜。
[0174] (实施例4)
[0175] 在实施例1中,使用20重量%聚砜的DMF溶液作为热塑性树脂溶液,并且使用厚 度为75μm且重量为24. 7g/m2 (纤维直径:1分特)的长纤维无纺布作为基材,除此之外,与 实施例1同样地操作,得到实施例4的复合半透膜。
[0176] (实施例5)
[0177] 将聚合度为700、氯含有率为67. 3 %的氯化氯乙烯树脂(积水化学工业制HA-24K) 和溶剂(DMF)的混合物一边搅拌一边于溶解温度60°C保持加热1. 5小时,制备热塑性树脂 溶液。原液的氯化氯乙烯树脂的浓度为16重量%。
[0178] 使用该原液,并且使用厚度为75. 3μπι且重量为49. 6g/m2(纤维直径:1分特)的 长纤维无纺布作为基材,除此之外,与实施例1同样地操作得到复合半透膜。
[0179] 进而于35°C将该复合半透膜在用硫酸将pH调节为3. 0的0. 3重量%的亚硝酸钠 水溶液中浸渍30秒,然后立即浸渍于水浴中,由此得到实施例5的复合半透膜。
[0180] (实施例6)
[0181] 使用聚合度为600、氯含有率为62%的氯化氯乙烯树脂(积水化学工业制HA-15E) 作为热塑性树脂溶液,除此之外,与实施例1同样地操作,得到实施例6的复合半透膜。
[0182] (实施例7)
[0183] 使用聚合度为1000、氯含有率为67. 3%的氯化氯乙烯(积水化学工业制HA-53K) 作为热塑性树脂溶液,除此之外,与实施例1同样地操作,得到实施例7的复合半透膜。
[0184] (实施例8)
[0185] 使用聚合度为700、氯含有率为68. 3 %的氯化氯乙烯树脂(积水化学工业制 HA-27L)作为热塑性树脂,除此之外,与实施例1同样地操作,得到实施例8中的复合半透 膜。
[0186] (实施例9)
[0187] 使用20重量%ABS树脂(T0Y0LAC(注册商标)100)的DMF溶液作为热塑性树脂, 除此之外,与实施例1同样地操作,得到实施例9中的复合半透膜。
[0188] (比较例1)
[0189] 使用厚度为180μπι且重量为110g/m2(纤维直径:1分特)的长纤维无纺布作为基 材,除此之外,按照与实施例1同样的步骤得到支承膜。按照与实施例1同样的步骤在得到 的支承膜上形成分离功能层,得到比较例1的复合半透膜。
[0190] (比较例2)
[0191] 使用厚度为120.4μπι且重量为110g/m2(纤维直径:1分特)的长纤维无纺布作为 基材,除此之外,与比较例1同样地操作,得到比较例2的复合半透膜。
[0192] (比较例3)
[0193] 使用厚度为105μπι且重量为24g/m2(纤维直径:1分特)的长纤维无纺布作为基 材,除此之外,与比较例1同样地操作,得到比较例3的复合半透膜。
[0194](比较例4)
[0195] 使用厚度为82.5μπι且重量为72.5g/m2(纤维直径:1分特)的长纤维无纺布作为 基材,除此之外,与实施例1同样地操作,得到比较例4的复合半透膜。
[0196](比较例5)
[0197] 使用厚度为75μm且重量为80g/m2的长纤维无纺布作为基材,除此之外,与实施 例1同样地得到比较例4的复合半透膜。
[0198](比较例6)
[0199] 使用16重量%的聚合度为500、氯含有率为56. 8%的聚氯乙烯树脂(TS-1000R) 的DMF溶液作为热塑性树脂,并且使用厚度为91μm且重量为84. 3g/m2的短纤维无纺布 (单丝的平均长度为0. 5mm~20mm)作为基材,除此之外,与比较例1同样地操作,得到比较 例6的复合半透膜。
[0200] (比较例7)
[0201] 使用厚度为91μπι且重量为84. 3g/m2的短纤维无纺布(单丝的平均长度为 0. 5mm~20mm)作为基材,除此之外,与比较例1同样地操作,得到比较例7的复合半透膜。
[0202]〈1.基材孔隙率〉
[0203] 如上所述,首先,测定已干燥基材的表观体积(cm3)。接着测定使该基材中含有纯 水的重量。从含有水的基材中减去基材干燥时的重量,即算出进入到基材孔隙中的水的重 量(g:即水的体积cm3),用该重量除以基材的表观体积,以百分率(%)的形式得到孔隙率。
[0204] 〈2.支承膜、复合基材、基材、基材内的多孔质支承体的重量〉
[0205] 针对各支承膜,进行切割而得到5个切片。将各个切片于130°C干燥3小时,测定 干燥后的重量。
[0206] 在测定后的各切片的多孔质支承体的表面粘附粘着性高的铝带(日东电工公司 制AT-75)。在25°C利用Tensilon测试仪(RTG-1210)以10mm/min的夹持移动速度将铝带 以剥离方向180°进行牵拉,从而将存在于基材上的多孔质支承体从基材剥离。由此,得到 由基材和基材内部的树脂构成的复合基材(图1的"42"所示的部分)。将其于130°C干燥 3小时,测定干燥后的复合基材的重量。
[0207] 接着,将干燥后的复合基材在DMF溶液中浸渍3小时以上,将基材内部的多孔质支 承体溶解除去。由此,仅基材被从复合基材中取出。之后,将该基材在纯水中清洗,然后于 130°C干燥3小时。测定由此得到的基材的重量。
[0208] 从复合基材的重量中减去基材的重量,从而求出了基材内部的多孔质支承体的重 量。
[0209] 对5个切片进行以上的操作,用所得的每个值除以试样的面积,从而算出支承膜 的每单位面积的各构成要素的基重。由此,对于各支承膜中的各个构成要素的基重,得到 了 5个值,从而算出算术平均值。将所得的算术平均值作为各要素的、支承膜每单位面积的 (即基材的每单位面积的)重量(基重)示于表中。
[0210] 〈3.基材重量A与基材内部的多孔质支承体的重量B的比率B/A>
[0211] 由按照与上述〈2. >同样的
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