[發明專利]抗菌超濾膜或微濾膜

有效

• 申請號: 201010196076.8
• 申請日: 2010-06-02
• 公開（公告）號: CN102266727A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發明（設計）人: 葉鋼;李蘭;劉必前
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: B01D69/12
• 分類號: B01D69/12;B01D61/14;C02F1/44
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 李柏

技術領域

本發明屬于用于水處理的超濾膜及微濾膜，特別涉及抗菌超濾膜或微濾膜。

背景技術

膜分離技術從上世紀50年代出現，憑借分離效率高，能耗低，操作簡單等優點，已在電力、冶金、石油石化、醫藥、食品、水源治理、市政工程、污水回用及海水淡化等領域得到廣泛應用，取得了長足的發展；特別是在工業廢水處理、市政污水處理和相關回用技術的發展和應用過程中，超濾膜及微濾膜法水處理技術無疑已成為一支重要的力量。大規模的水處理通常集中在以下方面：飲用水供水終端、地表水處理、海水處理和流體的回用。超濾和微濾均屬于壓力(低壓)驅動膜過程，超濾膜平均孔徑在1-50nm之間，可以分離溶液中的大分子、膠體、蛋白質、微粒等。微濾膜的平均孔徑在0.1-20μm，水處理一般用0.1-0.4μm孔徑的膜，主要去除微粒、亞微粒和細粒物質。超濾膜的材質主要為聚砜(PS)、聚丙烯腈(PAN)、聚醚砜(PES)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氯乙烯(PVC)等。

水是生命之源，在各種水體，特別是污染水體中存在有大量的有機物質，適于各種微生物的生長，因此水體是僅次于土壤的第二種微生物天然培養基。水體中的微生物主要來源于土壤，以及人類的動物的排泄物及污染。而在一些富營養的污水中，這些微生物的含量更高。這些微生物包括病毒、細菌、真菌、藻類等生物。超濾膜或微濾膜的一個主要用途就是過濾截留這些微生物，保障人類的用水安全。然而，由于超濾膜或微濾膜水通量比較大，被截留的微生物在膜表面上的濃度迅速增大產生所謂濃度極化現象，水中微生物及其新陳代謝產物生成粘性物質也會附著在膜表面并生長繁殖，可能使微孔完全堵塞。這些因素都會導致超濾膜或微濾膜透水率的下降以及分離性能的變化，嚴重時甚至使超濾膜或微濾膜完全失效。

目前對付此類微生物污染的常用辦法是在水處理過程中定期加入NaClO、O₃等氧化劑，以對超濾膜或微濾膜組件進行滅菌處理，殺滅微生物。但這一過程費時、費力、消耗大量資源，同時影響水質，而氧化劑的加入也會對超濾膜或微濾膜材料本身造成損害，降低超濾膜或微濾膜的使用壽命。同時，由于一般加藥周期為半個月到一個月，而水中的微生物生長的非常迅速，完全可以在兩次加藥周期間就形成微生物膜，使膜性能劣化乃至失效。

超濾膜或微濾膜表面微孔多，表面積大，易于被水中微生物黏附，進而定殖、繁衍，并形成菌落，繼而發展成微生物膜，從而堵塞膜孔影響膜的分離性能。因此如果能夠在微生物剛剛黏附在超濾膜或微濾膜表面時，就將微生物殺死，可以有效地降低微生物污染對膜的危害，維持膜性能。在普通塑料中添加抗菌劑從而抑制微生物在塑料表面的生長是一種較成熟的方法。其中，無機抗菌劑對細菌殺滅作用強，抗菌有效期長，但單獨使用時對真菌、藻類沒有明顯抑制作用。有機抗菌劑對細菌、真菌、藻類都有良好的殺滅作用，但大部分有機抗菌劑都溶于有機溶劑中，部分還溶于水中，如果抗菌劑隨水或者溶劑流失，則難以保持抗菌效果。由于超濾膜或微濾膜制法采用的是溶液相分離法，與普通塑料制品制備方法有很大區別，且超濾膜或微濾膜在使用中長期被水流沖擊，因此必須考慮到復合到超濾膜或微濾膜中抗菌組分的抗菌效能、同鑄膜液的復配性能、抗菌劑的毒性、以及抗菌濾膜的抗菌持久性。

游秀東、劉紅斌等在專利ZL200510051363.9“納米抗菌材料-聚砜復合微孔濾膜的制備方法”中公開了一種采用干/濕相轉化法制備納米抗菌聚砜復合微孔濾膜的方法，其特點為將納米抗菌材料均勻分散到聚砜溶液中得到混合鑄膜液，然后經干/濕相轉化法刮膜、浸入凝固浴成膜。該方法得到的膜雖然具有一定的抗細菌能力，但由于其抗菌劑基本為無機金屬離子型抗菌劑，對水中常見的真菌類、藻類微生物沒有明顯的殺滅抑制作用。

Choi?Seong?Hak等在專利KR20040074362“Antimicrobial?hollow?fibermembrane?and?method?for?manufacturing?the?same”中公開了一種用相轉化法制備抗菌超濾及微濾中空纖維膜的方法。其特點是在鑄膜液中加入了無機或有機抗菌劑以達到殺滅各種微生物的效果。使用這種方法制備的抗菌超濾膜及微濾膜雖然有良好的抗菌效果。但由于有機抗菌劑大都能溶于鑄膜液中的溶劑里，而在水中溶解度較低，因此在與凝固浴接觸時會由于相轉移作用會富集在膜表面，由于這些抗菌劑同高分子之間沒有任何化學作用而連在一起，所以很容易被水沖走。這樣當膜長期被水體沖刷后，會由于表面的有機抗菌劑被水帶走而逐步喪失抗菌效能，達不到持久抗菌的作用。

發明內容