JP2013525108A - ポリマー被覆された加水分解膜 - Google Patents
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Abstract
ポリマー被覆された加水分解膜の製造方法は、浸漬析出によって第１の親水性ポリマーから膜を作製する工程；該膜を、第１の親水性ポリマーよりｐＨ耐性の高い第２の親水性ポリマーの薄い層で被覆して、高密度の拒絶層を作製する工程；および被覆された膜を高ｐＨの溶液にさらし、これにより加水分解された限外ろ過膜を作製する工程；を含む。ポリマー被覆された加水分解膜は、第１の親水性ポリマーから浸漬析出によって作製され、そして加水分解を施すことにより作製される多孔質膜；および、該スキン層に施され、そして第１の親水性ポリマーよりｐＨ耐性の高い第２の親水性ポリマーから作製される高密度の拒絶層；を含む。
Description
関連出願のクロスリファレンス
[0001]本特許出願は、２０１０年５月３日付け出願の”ポリマー被覆された加水分解膜”と題する係属中の仮出願（通し番号：６１３３０５５９）の特典を特許請求している２０１１年５月３日付け出願の”ポリマー被覆された加水分解膜”と題する係属中の非仮出願（通し番号：１３１００２８３）の、出願日の特典を特許請求する（これら特許出願の全開示内容を参照により本明細書に含める）。
[0001]本特許出願は、２０１０年５月３日付け出願の”ポリマー被覆された加水分解膜”と題する係属中の仮出願（通し番号：６１３３０５５９）の特典を特許請求している２０１１年５月３日付け出願の”ポリマー被覆された加水分解膜”と題する係属中の非仮出願（通し番号：１３１００２８３）の、出願日の特典を特許請求する（これら特許出願の全開示内容を参照により本明細書に含める）。
[0002]本明細書は、正浸透（ＦＯ）膜プロセスと圧力遅延浸透（ＰＲＯ）膜プロセス用のポリマー被覆された加水分解膜、および、例えばそれらの応用に関する。
[0003]高選択性半透膜の開発は、主として逆浸透（ＲＯ）に重点が置かれている。高性能ＲＯ膜は、機械的強度の高い多孔質膜によって支持される、極めて薄い高密度のポリマー層を有する。支持体膜の構造は、膜のフラックスと選択性にほとんど影響を及ぼさない。
[0004]最近は、ＦＯも関心を呼んでいる。ＦＯ膜は、ＲＯ膜と同等の化学種選択性(species selectivity)を有するが、ＦＯでは、多孔質支持体層の特性（例えば、モルホロジーや親水性）が膜性能に大きな影響を及ぼす。
[0005]現在、唯一の市販ＦＯ膜が、Ｈｙｄｒａｔｉｏｎ社、Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎｓ社、ＬＬＣ ｏｆ Ａｌｂａｎｙ、およびＯＲ（ＨＴＩ）社によって製造されている。これは、浸漬析出法を使用して成型された埋め込み支持体スクリーンを有するセルローストリアセテート（ＣＴＡ）膜である。この膜は、複合ＲＯ膜上に一般的な層（０．２ミクロン）よりはるかに厚い高密度の拒絶層（dense rejection layer）（１０〜２０ミクロン）を有する。しかしながらＨＴＩ社の膜は、その多孔質支持体層の連通性(openness)と親水性により、ＦＯ試験において複合ＲＯ膜をはるかに凌ぐ性能を有する。
[0006]本明細書の態様は、優れたＦＯ性能が得られるように、支持体層（例えばＣＴＡ）の高い物質移動と薄くて高密度の拒絶層とを組み合わせた、及び／又は、膜フラックスを高め、例えばＰＲＯのプロセス経済性が向上するように、親水性の支持体層と極めて薄い拒絶層とを組み合わせた、ポリマー被覆された加水分解膜に関する。これらの態様、及びこれらの具現化物(implementations)は、添付の特許請求の範囲（参照により本明細書に含める）に記載の構成要素と工程の１つ以上または全てを含んでよい。
[0007]１つの態様では、ポリマー被覆された加水分解膜の製造方法が開示され、該製造方法は、浸漬析出によって第１の親水性ポリマーから膜を作製する工程；該膜を、第１の親水性ポリマーよりｐＨ耐性の高い第２の親水性ポリマーの薄い層で被覆して、高密度の拒絶層を作製する工程；および、被覆された膜を高ｐＨの溶液にさらし、これにより加水分解された限外ろ過膜を作製する工程；を含む。
[0008]個々の具現化物は、下記の態様の１つ以上または全てを含んでよい。
[0009]第１の親水性ポリマーから膜を作製する工程は、浸漬析出によってソリッドスキン層（solid skin layer）と多孔質支持体層とを含む非対称膜を作製する工程を含んでよい。
[0009]第１の親水性ポリマーから膜を作製する工程は、浸漬析出によってソリッドスキン層（solid skin layer）と多孔質支持体層とを含む非対称膜を作製する工程を含んでよい。
[0010]非対称膜を浸漬析出によって作製する工程は、約５〜１５ミクロンの厚さを有するソリッドスキン層と約２０〜１５０ミクロンの厚さを有する多孔質支持体層とを作製する工程を含んでよい。
[0011]非対称膜を浸漬析出によって作製する工程は、約５０容量％以上のポリマー濃度(a density of polymer)を有するソリッドスキン層と、約１５〜３０容量％のポリマー濃度を有する多孔質支持体層とを作製する工程を含んでよい。
[0012]膜を第２の親水性ポリマーの薄い層で被覆する工程は、非対称膜のソリッドスキン層を、第１の親水性ポリマーよりｐＨ耐性の高い第２の親水性ポリマーの薄い層で被覆して、高密度の拒絶層を作製する工程を含んでよい。
[0013]非対称膜を浸漬析出によって作製する工程は、浸漬析出によって親水性セルロースエステルポリマーから非対称セルロース膜を作製する工程を含んでよい。
[0014]被覆された膜を高ｐＨの溶液にさらす工程は、非対称セルロース膜を高ｐＨの溶液にさらし、これにより非対称セルロース膜のセルロース部分を加水分解して加水分解限外ろ過膜を作製する工程を含んでよい。
[0014]被覆された膜を高ｐＨの溶液にさらす工程は、非対称セルロース膜を高ｐＨの溶液にさらし、これにより非対称セルロース膜のセルロース部分を加水分解して加水分解限外ろ過膜を作製する工程を含んでよい。
[0015]被覆された膜を高ｐＨの溶液にさらす工程は、被覆された膜をｐＨ値が約１２以上の溶液にさらし、これにより加水分解限外ろ過膜を作製する工程を含んでよい。
[0016]膜を第２の親水性ポリマーの薄い層で被覆する工程は、膜を、第１の親水性ポリマーよりｐＨ耐性の高い第２の親水性ポリマーの１ミクロン以下の厚い層で被覆して、高密度の拒絶層を作製する工程を含んでよい。
[0016]膜を第２の親水性ポリマーの薄い層で被覆する工程は、膜を、第１の親水性ポリマーよりｐＨ耐性の高い第２の親水性ポリマーの１ミクロン以下の厚い層で被覆して、高密度の拒絶層を作製する工程を含んでよい。
[0017]膜を第２の親水性ポリマーの薄い層で被覆する工程は、膜を、スルホン化ポリスチレンポリイソブチレンブロックコポリマーで被覆して、高密度の拒絶層を作製する工程を含んでよい。
[0018]他の態様では、ポリマー被覆された加水分解膜が開示されており、該加水分解膜は、浸漬析出によって第１の親水性ポリマーから作製し、そして加水分解により作製される多孔質膜であって、該多孔質膜は、支持体層によって支持されるスキン層を含む；および、該スキン層に施され、そして第１の親水性ポリマーよりｐＨ耐性の高い第２の親水性ポリマーから作製される高密度の拒絶層；を含んでよい。
[0019]個々の具現化物は、下記の態様の１つ以上または全てを含んでよい。
[0020]膜は非対称膜であってよい。非対称膜は、親水性のセルロースエステルポリマーから作製される非対称セルロース膜であってよい。
[0020]膜は非対称膜であってよい。非対称膜は、親水性のセルロースエステルポリマーから作製される非対称セルロース膜であってよい。
[0021]スキン層は、約５〜１５ミクロンの厚さを有してよく、多孔質支持体層は、約２０〜１５０ミクロンの厚さを有してよい。
[0022]スキン層は、約５０容量％以上のポリマー濃度を有してよく、多孔質支持体層は、約１５〜３０容量％のポリマー濃度を有してよい。
[0022]スキン層は、約５０容量％以上のポリマー濃度を有してよく、多孔質支持体層は、約１５〜３０容量％のポリマー濃度を有してよい。
[0023]高密度の拒絶層は、約１ミクロン以下の厚さを有してよい。
[0024]高密度の拒絶層は、スルホン化ポリスチレンポリイソブチレンブロックコポリマーから作製することができる。
[0024]高密度の拒絶層は、スルホン化ポリスチレンポリイソブチレンブロックコポリマーから作製することができる。
[0025]上記の態様と特徴と利点、および他の態様と特徴と利点、ならびに本明細書中のほかの場所に記載の他の利点は、発明の詳細な説明（ＤＥＳＣＲＩＰＴＩＯＮ）および特許請求の範囲（ＣＬＡＩＭＳ）から当業者には明らかであろう。
[0026]本明細書は、正浸透（ＦＯ）膜プロセスと圧力遅延浸透（ＰＲＯ）膜プロセス用のポリマー被覆された加水分解膜、および、例えばそれらの応用を特徴としている。ポリマー被覆加水分解膜具現化物は、高い物質移動を示すＣＴＡ支持体層と薄くて高密度の層とを組み合わせて、例えば優れたＦＯ性能をもたらす。ポリマー被覆加水分解膜具現化物はさらに、親水性支持体層と極めて薄い拒絶層とを組み合わせて、膜フラックスを高め、例えばＰＲＯのプロセス経済性を向上させる。
[0027]本明細書に開示のポリマー被覆加水分解膜具現化物には多くの特徴があり、そのうちの１つの、複数の、または全ての特徴もしくは工程を、任意の個々の具現化物において使用することができる。以下の説明において理解しておかねばならないことは、他の具現化物も使用することができ、本明細書の要旨を逸脱することなく構造上およびプロセス上の変更を行うことができる、という点である。便宜上、代表的な材料、サイズ、形状、および寸法等を使用して種々の構成要素を説明する。しかしながら、本明細書は記載の例に限定されず、他の構成物(configurations)も、本発明の開示内容の範囲内にて可能である。
[0028]それにもかかわらず、本開示の代表的な目的に適うよう、ポリマー被覆加水分解膜具現化物の製造方法は一般に、浸漬析出法を使用して作製したセルロース膜を、よりｐＨ耐性の高いポリマーの極めて薄い親水性高密度層で被覆する工程を含んでよい。次いでこの膜を、セルロースエステルを加水分解する高ｐＨ溶液にさらし、このようにしてＣＴＡ膜よりさらに高親水性で且つ高透過性である限外ろ過膜にする。次いで、ｐＨ耐性ポリマーの薄い被膜が高密度の拒絶層になる。
浸漬析出
[0029]浸漬析出法は米国特許第３，１３３，１３２号明細書に記載されており、該特許明細書を参照により本明細書に含める。
[0029]浸漬析出法は米国特許第３，１３３，１３２号明細書に記載されており、該特許明細書を参照により本明細書に含める。
[0030]一般には、先ず最初に、膜ポリマー材料〔例えば親水性ポリマー（例えば、セルロースアセテートやセルローストリアセテート等のセルロースエステル〕を水溶性溶媒（非水）系中に溶解して粘性溶液を形成させる。セルロース膜に対する適切な水溶性溶媒系としては、例えば、ケトン（例えば、アセトン、メチルエチルケトン、および１，４−ジオキサン）、エーテル、およびアルコールがある。さらに、溶液中には、細孔形成剤〔例えば、有機酸、有機酸塩、無機塩、およびアミド等（例えば、リンゴ酸、クエン酸、乳酸、および塩化リチウム等）〕や補強剤〔例えば、柔軟性を向上させ、脆性を低下させる薬剤（例えば、メタノール、グリセロール、およびエタノール等）〕も組み込まれる／混合される。
[0031]次に、粘性溶液の薄い層を表面上に均一に広げ、空気乾燥を短時間行う。粘性溶液の一方の側を水と接触させる。水との接触により、溶液中のポリマーは不安定になり、高密度ポリマーの層が極めて速やかに表面上に析出する。この層は、溶液中への水のさらなる浸透に対する妨害物として作用し、したがって高密度層の真下のポリマーが極めてゆっくりと析出し、多孔質のゆるいマトリックスを形成する。高密度層は、他の化学種をブロックしつつ水の通過を可能にする膜の一部である。多孔質層は、単に高密度層のための支持体として作用する。支持体層が必要なのは、支持体層の上の、例えば１０ミクロン厚さの高密度層は、実用に供する上で機械的強度と凝集力に欠けるからである。
[0032]次いで、粘性溶液から全てのポリマーを析出させた(condensed)後に、膜を洗浄・熱処理することができる。
[0033]したがって浸漬／析出法により、高密度のソリッド層またはスキン層を表面成分として有する、厚さが例えば約５〜１５ミクロンの非対称膜を作製することができる。さらに、高密度層と同じポリマー材料で構成される多孔質層もしくはスキャホールド(scaffold layer)層も作製することができ、このときこの多孔質層もしくはスキャホールド層は、高度に多孔質であり、多孔質層もしくはスキャホールド層内での固体の拡散を可能にする。多孔質層もしくはスキャホールド層は、例えば２０〜１５０ミクロンの厚さを有してよい。高密度層もしくはスキン層、および浸漬／析出法によって作製される多孔質層もしくはスキャホールド層は、キャスティングパラメーターによって、そして溶媒の選択およびポリマー材料固体と溶媒溶液との比によって制御される多孔性を有する。多孔質層もしくはスキャホールド層は、できるだけ低いポリマー濃度（例えば、ポリマー濃度が約１５〜３０容量％）を有してよい。上部の高密度層もしくはスキン層は、５０％より大きいポリマー濃度を有してよい。
[0033]したがって浸漬／析出法により、高密度のソリッド層またはスキン層を表面成分として有する、厚さが例えば約５〜１５ミクロンの非対称膜を作製することができる。さらに、高密度層と同じポリマー材料で構成される多孔質層もしくはスキャホールド(scaffold layer)層も作製することができ、このときこの多孔質層もしくはスキャホールド層は、高度に多孔質であり、多孔質層もしくはスキャホールド層内での固体の拡散を可能にする。多孔質層もしくはスキャホールド層は、例えば２０〜１５０ミクロンの厚さを有してよい。高密度層もしくはスキン層、および浸漬／析出法によって作製される多孔質層もしくはスキャホールド層は、キャスティングパラメーターによって、そして溶媒の選択およびポリマー材料固体と溶媒溶液との比によって制御される多孔性を有する。多孔質層もしくはスキャホールド層は、できるだけ低いポリマー濃度（例えば、ポリマー濃度が約１５〜３０容量％）を有してよい。上部の高密度層もしくはスキン層は、５０％より大きいポリマー濃度を有してよい。
[0034]ＲＯでは、膜のフラックスは、高密度層もしくはスキン層の厚さ、組成、およびモルホロジーに大きく依存し、したがって多孔質層の性能を最適化するための推進力はほとんどない。しかしながら、ＦＯとＰＲＯでは、高密度層の前後の溶解化学種の濃度差によって、水が膜を通して引き込まれる。高密度層の多孔質層側のほうがより高い濃度である場合は、高密度層を通して引き込まれる水が、多孔質層中の溶解化学種を高密度層から離して移送する。処理を継続させるためには、溶解化学種が、逆に多孔質層から高密度層に拡散しなければならない。同様に、高密度層の開放側のほうがより高い濃度である場合は、多孔質層中の液体から水が抜き取られるので、多孔質中の溶解化学種の濃度が増大する。処理を継続させるためには、溶解化学種が、膜の背面から出て供給溶液中に拡散しなければならない。
[0035]したがって本開示の目的に適うよう、多孔質層は、できるだけ小さな拡散抵抗をもたらすように、できるだけ親水性で且つオープンであることが重要である。
[0036]多くのさらなる具現化が可能である。
[0036]多くのさらなる具現化が可能である。
[0037]本開示の代表的な目的に適うよう、１つの具現化物においては、溶液を、親水性基材の表面上に溶液を押出すことができる。エアナイフを使用して、高密度層もしくはスキン層を作製するための溶液を調製するために、溶媒の一部を蒸発させることができる。次いで、溶液がその上に押出された状態の基材を凝固浴（例えば水浴）中に導入する。水浴により膜成分の凝固が引き起こされ、適切な膜特性（例えば、多孔性、親水性、および非対称性など）がもたらされる。ＦＯプロセスにおいては、水の移送は、メッシュ基材繊維がそれほどの水平抵抗をもたらさない（すなわち、メッシュ基材は、水が膜の表面に達するのを妨げない）ので、メッシュ基材層の孔を通して起こる。膜は、例えば約１０ミクロン〜約１５０ミクロンの全厚（多孔質基材を除く）を有してよい。多孔質基材は、例えば、約５０ミクロン〜約５００ミクロンの厚さを有してよい。
[0038]本開示の代表的な目的に適うよう、他の具現化物においては、溶液を回転ドラム上にキャストすることができ、広げた状態の布帛(an open fabric)が溶液中に埋め込まれるよう、該布帛を溶液中に引っ張り込む。次いで溶液を、エアナイフの下に、そして凝固浴中に通す。膜は７５〜１５０ミクロンの全厚を有してよく、支持体布帛は５０〜１００ミクロンの厚さを有してよい。支持体布帛はさらに、５０％超の連通部分(open area)を有してよい。支持体布帛は、例えば、織ったもしくは不織のナイロン、ポリエステル、またはポリプロピレンであってよく、あるいは、コットンや紙等の親水性支持体上にキャストされたセルロースエステル膜であってもよい。
[0039]さらなる具現化物が、特許請求の範囲に記載されている。
ポリマー被膜
[0040]先述の浸漬析出法によって形成されるセルロース膜の高密度層またはスキン層を、よりｐＨ耐性の高いポリマーの極めて薄い親水性高密度層で被覆することができる。次いで高密度の拒絶層になるのが、ｐＨ耐性ポリマーのこの薄い被膜である。
ポリマー被膜
[0040]先述の浸漬析出法によって形成されるセルロース膜の高密度層またはスキン層を、よりｐＨ耐性の高いポリマーの極めて薄い親水性高密度層で被覆することができる。次いで高密度の拒絶層になるのが、ｐＨ耐性ポリマーのこの薄い被膜である。
[0041]セルロース膜の高密度層またはスキン層に薄い被膜を施すことは、ガス分離膜に関しては開発されており、米国特許第４，２３０，４６３号明細書（該特許明細書を参照により本明細書に含める）に記載されている。該特許明細書に記載の手順では、結合水をアルコールで置き換え、次にアルコールをヘキサンで置き換えることによって、最初にセルロース膜を乾燥する。次いでセルロース膜上に塗被しようとするポリマーをヘキサン中に溶解し、膜表面に塗布してからヘキサンを蒸発によって除去する。
[0042]ガス分離膜では、一般には０．２ミクロンのシリコーンゴム層が使用される。しかしながら、このシリコーンゴムはＦＯやＰＲＯ用には適切でない。なぜなら、シリコーンゴムは疎水性であり、ＦＯやＰＲＯでは高密度層が親水性でなければならないからである。
[0043]したがって、塗布されるポリマーは、ｐＨ耐性であり、親水性であり、そして柔軟性がある。上記のヘキサン被覆プロセスによって塗布することができるポリマーの例は、米国特許第６，５７９，９８４号明細書（該特許明細書を参照により本明細書に含める）に記載のスルホン化ポリスチレンポリイソブチレンブロックコポリマーである。このポリマーは、ゴム状であり、親水性であり、ＲＯレベルの分離をもたらすほどに十分に高密度であり、そして１２を超えるｐＨ値に対して耐性である。１ミクロン以下（例えば０．２ミクロン）の厚さの被膜が容易に得られる。
[0044]多くのさらなる具現化物が可能であり、こうしたさらなる具現化物が特許請求の範囲に記載されている。
膜の加水分解
[0045]高ｐＨ耐性ポリマーの極めて薄い親水性高密度層でいったん被覆すれば、膜を再度湿らすことができる。次いで膜のセルロース部分を、加水分解によってより連通性に(open)することができる。
膜の加水分解
[0045]高ｐＨ耐性ポリマーの極めて薄い親水性高密度層でいったん被覆すれば、膜を再度湿らすことができる。次いで膜のセルロース部分を、加水分解によってより連通性に(open)することができる。
[0046]このプロセスでは、ｐＨ値が約１２以上の溶液に膜をさらすことによって、セルロースをエステル化しているアセテート基の一部または全部がヒドロキシル基で置き換えられる。加水分解後、膜は、極めて親水性の非対称限外ろ過膜によって支持された、厚さが１ミクロン未満の高密度拒絶層を有する。
[0047]この膜は、浸漬析出法によってキャストされる膜の酢酸セルロース混合物中に酢酸酪酸セルロースを組み込むことによって、ＰＲＯ向けに必要に応じて強化することができる。
[0048]多くのさらなる具現化物が可能であり、こうしたさらなる具現化物が特許請求の範囲に記載されている。
仕様、材料、製造、集成
[0049]言うまでもないが、具現化物は、本明細書に開示の特定の構成要素に限定されない。ポリマー被覆加水分解膜の意図する操作と調和する実質的にいかなる構成要素も使用できるからである。したがって、例えば、特定の構成要素等が開示されているけれども、こうした構成要素は、ポリマー被覆加水分解膜具現化物の意図する操作と調和するあらゆる形状、サイズ、形式、タイプ、モデル、バージョン、種類、等級、測定値、濃度、材料、重量、及び／又は数量を含んでよい。具現化物は、選択される構成要素が、ポリマー被覆加水分解膜具現化物の意図する操作と調和するのであれば、任意の特定の構成要素の使用に限定されない。
仕様、材料、製造、集成
[0049]言うまでもないが、具現化物は、本明細書に開示の特定の構成要素に限定されない。ポリマー被覆加水分解膜の意図する操作と調和する実質的にいかなる構成要素も使用できるからである。したがって、例えば、特定の構成要素等が開示されているけれども、こうした構成要素は、ポリマー被覆加水分解膜具現化物の意図する操作と調和するあらゆる形状、サイズ、形式、タイプ、モデル、バージョン、種類、等級、測定値、濃度、材料、重量、及び／又は数量を含んでよい。具現化物は、選択される構成要素が、ポリマー被覆加水分解膜具現化物の意図する操作と調和するのであれば、任意の特定の構成要素の使用に限定されない。
[0050]したがって、任意のポリマー被覆加水分解膜具現化物を限定する構成要素は、選択される構成要素が、ポリマー被覆加水分解膜具現化物の意図する操作と調和するという条件にて、容易に成形物に形づくることのできる多くの異なったタイプの材料のいずれか、あるいはこれら材料の組み合わせ物で形成させることができる。本開示の代表的な目的に適うよう、本発明の膜具現化物は、多種多様な材料で構成することができ、さまざまな動作特性を有してよい。例えば、膜は半透性であってよく、このことは、膜が、実質的に必要とされる成分だけを、より高濃度の溶液からより低濃度の溶液に通す（例えば、水を、より低濃度の溶液からより高濃度の溶液に通す）ことを意味している。種々のさまざまな膜タイプのいずれも、本明細書に開示の原理を使用して利用することができる。
[0051]既に説明し、上記にて開示したことを再び述べることになるが、ＦＯ膜またはＰＲＯ膜は、複合ＲＯ膜の薄いフィルムから作製することができる。このような複合膜としては、例えば浸漬析出法によってキャストされるセルロースエステル膜（織ったもしくは不織のナイロン、ポリエステル、またはポリプロピレン等の多孔質支持体布帛上にキャストすることができる）、あるいは好ましくは、コットンもしくは紙等の親水性支持体上にキャストされるセルロースエステル膜などがある。使用する膜は、逆浸透膜として試験したときに（６０ｐｓｉ、５００ｐｐｍのＮａＣｌ、回収率１０％、２５℃）、８０％〜９５％の範囲の脱塩がもたらされる親水性の膜であってよい。膜の公称分画分子量は１００ダルトンであってよい。膜は、親水性の膜材料（例えば、酢酸セルロース、プロピオン酸セルロース、酪酸セルロース、二酢酸セルロース、セルロース系材料のブレンド、ポリウレタン、ポリアミド）から作製することができる。膜は非対称であってよく（すなわち膜は、例えば、１ミクロン以下程度の厚さの薄い拒絶層と、最大で３００ミクロンまでの全厚の高密度多孔質サブレイヤー（sublayer）を有してよい）、浸漬析出法によって作製することができる。膜は、支持体がないか、または水が拒絶層に達するのを妨げないかなり連通性の（ｏｐｅｎ）支持体を有し、あるいは親水性であって、容易に水を通す。したがって機械的強度を得るために、膜を疎水性の多孔質シート支持体上にキャストすることができ、このとき多孔質シートは、織ってあっても不織であってもよいが、少なくとも約３０％のオープンエリアを有する。織った支持体シートは、約６５ミクロンの全厚を有するポリエステルスクリーンであってよく、全体の非対称膜は１６５ミクロンの厚さを有する。非対称膜は、セルロース材料をポリエステルスクリーン上にキャストすることにより、浸漬析出法によってキャストすることができる。ポリエステルスクリーンは、厚さが６５ミクロンで、オープンエリアが５５％であってよい。
[0052]種々のポリマー被覆加水分解膜具現化物は、本明細書に記載の従来法を使用して製造することができ、本明細書に記載の方法によって改良することができる。
使用
[0053]ポリマー被覆加水分解膜の具現化物は、ＦＯ／水処理用途において特に有用である。このような用途は、浸透圧駆動による水の浄化と濾過、海水の脱塩、および汚染水性廃液流の浄化などを含んでよい。
使用
[0053]ポリマー被覆加水分解膜の具現化物は、ＦＯ／水処理用途において特に有用である。このような用途は、浸透圧駆動による水の浄化と濾過、海水の脱塩、および汚染水性廃液流の浄化などを含んでよい。
[0054]しかしながら、具現化物は、ＦＯ用途に関連した使用に限定されない。どちらかといえば、ＦＯ用途に関連した説明はいずれも、本開示の代表的な目的に対するものであり、具現化物はさらに、他の種々の用途に対しても使用することができ、ほぼ同等の結果がもたらされる。例えば、ポリマー被覆加水分解膜具現化物はさらに、ＰＲＯシステムに対しても使用することができる。違いは、他のエネルギー発生装置のタービンを駆動するための浸透圧をＰＲＯが生成する、という点である。必要とされることは、真水（浸透圧性薬剤とは対照的に）の供給に切り換えることだけであり、源水の代わりに海水供給物を外側に供給することができる（水処理用途の場合）。
[0055]言うまでもないことであるが、上記の説明が特定の具現化物に言及している箇所においては、本発明の要旨を逸脱することなく多くの改良形が可能であり、これらの具現化物を代替物として適用することができる。添付の特許請求の範囲は、本明細書に記載の本開示の要旨と範囲に含まれるこうした改良形を範囲に含むよう意図されている。したがって、本明細書に開示の具現化物は、あらゆる点において例証であって、これらに限定されないと見なすべきであり、本開示の範囲は、上述の詳細な説明（ＤＥＳＣＲＩＰＴＩＯＮ）よりむしろ添付の特許請求の範囲によって示されている。特許請求の範囲と等価である意味と範囲内に含まれる変形は全て、特許請求の範囲に包含されるものとする。
Claims (17)
- ポリマー被覆された加水分解膜の製造方法であって、
浸漬析出によって第１の親水性ポリマーから膜を作製する工程；
該膜を、第１の親水性ポリマーよりｐＨ耐性の高い第２の親水性ポリマーの薄い層で被覆して、高密度の拒絶層を作製する工程；および、
被覆された膜を高ｐＨの溶液にさらし、これにより加水分解された限外ろ過膜を作製する工程；
を含む前記製造方法。 - 第１の親水性ポリマーから膜を作製する工程が、浸漬析出によってソリッドスキン層と多孔質支持体層とを含む非対称膜を作製する工程を含む、請求項１に記載の製造方法。
- 非対称膜を浸漬析出によって作製する工程が、約５ミクロン〜約１５ミクロンの厚さを有するソリッドスキン層と、約２０ミクロン〜約１５０ミクロンの厚さを有する多孔質支持体層とを作製する工程を含む、請求項２に記載の製造方法。
- 非対称膜を浸漬析出によって作製する工程が、約５０容量％以上のポリマー濃度を有するソリッドスキン層と、約１５容量％〜約３０容量％のポリマー濃度を有する多孔質支持体層とを作製する工程を含む、請求項２に記載の製造方法。
- 膜を第２の親水性ポリマーの薄い層で被覆する工程が、非対称膜のソリッドスキン層を、第１の親水性ポリマーよりｐＨ耐性の高い第２の親水性ポリマーの薄い層で被覆して、高密度の拒絶層を作製する工程を含む、請求項２に記載の製造方法。
- 非対称膜を浸漬析出によって作製する工程が、浸漬析出によって親水性セルロースエステルポリマーから非対称セルロース膜を作製する工程を含む、請求項２に記載の製造方法。
- 被覆された膜を高ｐＨの溶液にさらす工程が、非対称セルロース膜を高ｐＨの溶液にさらし、これにより非対称セルロース膜のセルロース部分を加水分解して、加水分解限外ろ過膜を作製する工程を含む、請求項６に記載の製造方法。
- 被覆された膜を高ｐＨの溶液にさらす工程が、被覆された膜をｐＨ値が約１２以上の溶液にさらし、これにより加水分解限外ろ過膜を作製する工程を含む、請求項１に記載の製造方法。
- 膜を第２の親水性ポリマーの薄い層で被覆する工程が、膜を、第１の親水性ポリマーよりｐＨ耐性の高い第２の親水性ポリマーの１ミクロン以下の厚い層で被覆して、高密度の拒絶層を作製する工程を含む、請求項１に記載の製造方法。
- 膜を第２の親水性ポリマーの薄い層で被覆する工程が、膜を、スルホン化ポリスチレンポリイソブチレンブロックコポリマーで被覆して、高密度の拒絶層を作製する工程を含む、請求項１に記載の製造方法。
- ポリマー被覆された加水分解膜であって、
第１の親水性ポリマーから浸漬析出し、そして加水分解により作製される多孔質膜であって、該多孔質膜は、支持体層によって支持されるスキン層を含む；および、
該スキン層に施され、そして第１の親水性ポリマーよりｐＨ耐性の高い第２の親水性ポリマーから作製される高密度の拒絶層；
を含む、前記膜。 - 膜が非対称膜である、請求項１１に記載の膜。
- 非対称膜が、親水性のセルロースエステルポリマーから作製される非対称セルロース膜を含む、請求項１２に記載の膜。
- スキン層が、約５ミクロン〜約１５ミクロンの厚さを有し、多孔質支持体層が約２０ミクロン〜約１５０ミクロンの厚みを有する、請求項１２に記載の膜。
- スキン層が、約５０容量％以上のポリマー濃度を有し、多孔質支持体層が約１５容量％〜約３０容量％のポリマー濃度を有する、請求項１２に記載の膜。
- 高密度の拒絶層が、約１ミクロン以下の厚さを有する、請求項１１に記載の膜。
- 高密度の拒絶層が、スルホン化ポリスチレンポリイソブチレンブロックコポリマーから作製される、請求項１１に記載の膜。
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