カドットのFilmTec膜は、二つの液体が出会う境界で塩を遮る表皮を成長させた

逆浸透は、単一材料の膜、すなわち1959年にUCLAのLoebとSourirajanが作製し1960年に特許を取得した一体型スキン非対称酢酸セルロース膜によって実用化された。一つのポリマーが塩を阻止するという仕事と水を通すという仕事の両方を担わなければならなかったため、阻止率の向上は流束の犠牲の上に得られ、流束の向上は阻止率の犠牲の上に得られた。North Star Research & Development Instituteで働いていたJohn Cadotteは、1970年に特許を取得した超薄ポリマーフィルム積層体を作製しており、1975年と1977年には自身の逆浸透膜特許を出願していた。

1972年、Cadotteは最初の界面重合ポリアミド薄膜複合膜を開発した。その処方は、1979年2月22日に出願され、1981年7月7日に米国特許第4,277,344号として発行され、FilmTec Corporationに譲渡された出願に記載されている。すなわち、多孔質支持体をフェニレンジアミンなどのポリアミンの水溶液でコーティングし、次にコーティングした支持体をトリメソイルクロリドなどのポリアシルハライドと接触させる。重合は界面で、支持体上でその場で開始し、乾燥した生成物は複合体、つまり架橋芳香族ポリアミドがその支持体に積層されたものである。

反応物は非混和性の液体中に保持されるため、それらは一つの面でのみ出会う。膜はそこで形成され、その後成長を止める。なぜなら、それが水性ジアミンと有機酸塩化物を分離するからであり、選択層は超薄いままで、下の支持体が圧力を受ける。少なくとも三官能性のアシルハライドを用いることでポリアミドが架橋される。特許は、これにより線状ポリマーよりも低い伸びと低い溶解度が得られることを示している。つまり、運転や洗浄に耐える緻密な表皮である。特許はまた、塩素化剤で改善可能な良好な耐塩素性も記録している。

その構造が勝利を収めた。今日、逆浸透膜とナノろ過膜の大部分はポリアミド薄膜複合膜であり、North Starから生まれた会社であるFilmTecは現在DuPontの一部である。1981年の特許は、文書化された系譜、すなわちNorth Starの1970年の超薄フィルム積層体、Cadotteの1975年と1977年の逆浸透膜の終点に位置し、そのクレームは選択層を、シートとして注がれ、流延され、または押し出されたものではなく、二つの液体が触れる場所で作られた材料として記述している。

二つの液体が出会う場所で選択的な表皮を成長させる

単一材料の膜は水の流束と塩の阻止率をトレードオフしなければならないが、複合体は各仕事を異なる材料に任せる。

界面重合は自己制限的である。形成される膜が反応物を分離するため、選択層は厚く遅くなることなく超薄いままである。

三官能性以上のアシルハライドがポリアミドを架橋し、特許はこれにより線状類似体よりも低い伸びと低い溶解度が得られることを示している。

多孔質支持体が機械的負荷を担うため、化学は繊細で高価であり得る一方、基材は安価で強靭なままでいられる。

耐塩素性は膜が実際の洗浄体制に耐えられるかを決める。特許は塩素化剤でそれを改善することを包含している。

一つの材料に二つの仕事をさせてはならない。選択的な化学を流れに抵抗しないほど薄い層に置き、より厚い層に圧力を受けさせ、その薄い層をその場で構築する。

界面重合によって作られるポリアミド薄膜複合膜は、逆浸透とナノろ過の参照構造となった。FilmTec Corporationは現在DuPontの一部である。同じ反応、すなわち水性ジアミンと有機酸塩化物を界面でのみ重合させる反応は、今も選択層を形成する標準的な方法であり、以来ナノろ過、耐溶剤膜、ナノ粒子を中心に構築された層へと拡張されている。脱塩膜材料のレビューは、商業的な系譜をこの複合体にまで遡っている。