[發明專利]一種抑制中空纖維膜表面細菌的方法

有效

• 申請號: 201310442572.0
• 申請日: 2013-09-25
• 公開（公告）號: CN103464014A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 許世超;孫孟娜;張晨;于瀟
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: B01D71/78
• 分類號: B01D71/78;B01D71/68;B01D71/48;B01D69/02;B01D69/08
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技術領域

本發明屬于膜材料改性領域，具體涉及一種表面輻照接枝制備，量子點自組裝改性中空纖維膜的方法。本發明選用有特殊性質的功能性單體，通過表面輻照接枝，師功能性單體接枝到基膜表面，進而通過化學鍵將CdTe量子點自組裝到中空纖維膜的表面，形成QDs-PHFM。

背景技術

以聚砜為材料的中空纖維膜是廣泛應用的基膜之一，具有機械強度高、分離性能好、抗溶脹等優點，用其制備的中空纖維膜已廣泛應用于濃縮、分離、提純、精制、回收等領域。但由于聚砜膜較差的親水性、易污染等缺點限制了其在生物工程和水處理工程領域的進一步廣泛應用。尤其是抗生物污染性能低，從而導致聚砜膜的使用壽命減少，水處理效率變低，成本增加，限制了其使用范圍。為了改善其表面性能，目前研究最多的就是利用物理或化學方法對膜表面進行改性，使其既保持材料本身固有的機械強度，又能使其具有必要的表面性能。

近年來，量子點作為一種重要材料已經在材料科學領域成為研究熱點。在過去的15年中，量子點具有熒光效率高，寬的激發光譜范圍，穩定性好等優點，在化學、醫學、生物、電子等領域得到了廣泛的應用。隨著量子點的研究深入，量子點的潛在毒性，對人類和生態系統的危害，量子點能夠吸附在細胞表面，進而發生內吞作用，在生物體內發生一系列氧化降解反應，破壞細胞膜，細胞機制，最終導致細胞死亡。量子點的毒性引起人們越來越多的關注和一些特殊的應用。

現有的中空纖維膜抗菌性技術都是摻雜具有抗菌性能的Ag納米粒子，其制備工藝繁瑣，制備成本提高，在一定程度上限制了其使用范圍，因此本研究將量子點組裝到中空纖維膜的表面，利用其生物毒性，抑制微生物的生長，解決中空纖維膜在使用過程中易受污染的問題，從而減少中空纖維膜的更換頻率，提高使用壽命。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提出一種工藝簡單、反應可控的改善的PHFM中空纖維膜抗菌性的方法，使該膜具有良好的抗菌性和較長的使用壽命。

本發明解決PHFM中空纖維膜抗菌性問題的技術方案為：設計一種紫外輻照接枝，單體與基膜共輻照的接枝方法，從而將中空纖維膜進行初步改性，然后與預先合成的量子點通過共價鍵結合，自組裝成QDs-PHFM。簡單說明方法是：首先用超純水對基膜進行清洗，清楚膜表面及膜孔內的無機添加劑，其次，將經過上一步處理過的基膜浸泡在單體溶液中，進行紫外輻照；最后將輻照接枝后的膜用超純水洗去未反應的單體及均聚物，從而得到初步改性的中空纖維膜。將預先合成的MPA-CdTe量子點與初步改性的中空纖維膜放在聚四氟乙烯袋(PTFE)中，加入EDC／NHS為活化劑的條件下，反應24h，即得到具有抗菌性的中空纖維膜。

本發明解決所述制備方法技術問題的技術方案是，設QDs-PHFM制備方法，該制備方法包括：

1.MPA-CdTe量子點的合成

量子點合成方法為現有技術，根據文獻Taniguchi?M.，Belfort?G..Low?protein?fouling?synthetic?membranes?by?UV-assisted?surface?grafting?modification：varying?monomer?type[J].Journal?ofMembrane?Science，2004，231(1)：147-157.Taniguchi?M.，KilduffJ.E.，Belfort?G..Low?fouling?synthetic?membranes?by?UV-assisted?graft?polymerization：monomer?selection?to?mitigate?fouling?by?natural?organic?matter[J].Journal?of?Membrane?Science，2003，222(1)：59-70.等進行合成。

2.中空纖維膜的改性

2.1首先將基膜用超純水浸泡震蕩清洗3～5次至液體澄清。所述的基膜為平均孔徑在0.15-0.45微米的聚砜中空纖維膜。

2.2向溶劑中加入親水性的單體和一定量的阻聚劑和光敏劑，攪拌使其充分溶解，得到單體的體積比為1-10％，阻聚劑為1-8‰，光敏劑為0.1-10‰的溶液A，所述的溶劑為乙醇／水混合溶劑，醇與水的比例為1-10：2-30。將第1步處理過的基膜浸泡在溶液A中。通入氮氣5-15min，然后在功率為1000-1500W，波長為300-600nm的紫外燈下輻照20-50min。所述的親水性單體為甲基丙烯酸β羥乙酯，所述的阻聚劑為硫酸亞鐵銨，光敏劑為二苯甲酮。