[發(fā)明專利]一種控制膜污染的膜改性方法

有效

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• 申請日: 2017-04-13
• 公開（公告）號: CN106943885B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭曉燕;范守港;王沖
• 申請（專利權(quán)）人: 南開大學
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;C02F3/00;B01D65/08
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本發(fā)明涉及一種D?氨基酸控制膜污染的方法，所述方法采用一種天然納米材料埃洛石，表面涂敷多巴胺，在其上黏附D?氨基酸，合成一種保持D?氨基酸活性的納米復(fù)合材料，然后添加在超濾膜的鑄膜液中，制備D?氨基酸改性的抗污染的超濾膜。本發(fā)明高效利用了D?氨基酸控制膜生物污染的潛力及復(fù)合材料的親水性，使膜抗污染能力顯著提高，為D?氨基酸控制膜污染提供了一種有效、長效的策略，從而促進膜技術(shù)在水處理領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于膜法水處理領(lǐng)域，具體涉及一種控制膜污染的膜改性方法。

背景技術(shù)

膜分離技術(shù)在水處理領(lǐng)域具有非常大的潛力，但是膜污染是制約膜技術(shù)發(fā)展的主要瓶頸問題。目前膜污染的控制方法有膜表面改性、預(yù)處理、物理化學清洗方法等，其中膜改性是控制膜污染最根本的方法。

D-氨基酸是近年發(fā)現(xiàn)的新型環(huán)境友好型生物膜抑制分子，近來在膜生物污染控制領(lǐng)域顯現(xiàn)出了很大的潛力。目前D-氨基酸用于膜生物污染的控制方式有直接向系統(tǒng)中添加，或直接在膜表面進行化學改性，以上方法均顯示了較好的抗污染特性，但是D-氨基酸投加方式簡單、利用率低下、成本高昂，不利于長期控制；直接在膜表面化學改性，D-氨基酸成分破壞，D-氨基酸的有效利用性降低。因此，本發(fā)明擬開發(fā)一種使D-氨基酸有效控制膜生物污染的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有D-氨基酸控制膜生物污染方式存在的問題，提出一種有效、長效的D-氨基酸控制膜污染的方法。即選取一種天然納米材料埃洛石，也可采用酸或堿進行改性，增加其表面積，然后在其表面涂敷多巴胺，再選用D-氨基酸黏附在多巴胺上，合成保持D-氨基酸活性的納米復(fù)合材料。將以上合成的一種D-氨基酸納米材料添加到超濾膜的鑄膜液中，通過相轉(zhuǎn)化法合成D-氨基酸改性的抗污染超濾膜，為膜污染問題的解決提供新型、有效的控制策略，從而促進膜技術(shù)在水處理領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)其目的。

(1)埃洛石的選取及改性

選取天然納米材料埃洛石，采用1M-3M濃度的硫酸、鹽酸或氫氧化鈉，在50-80℃下處理埃洛石1h-5h，然后清洗、過濾烘干，得到改性的埃洛石。

(2)埃洛石-多巴胺納米復(fù)合材料的制備

將1-3g改性的埃洛石粉末分散在Tris-HCl(pH＝8.5)緩沖溶液中，制得埃洛石混合液，加入0.3-1g多巴胺，在25℃下磁力攪拌12-24h，然后清洗、真空干燥，制得埃洛石-多巴胺納米復(fù)合材料。

(3)埃洛石-多巴胺-D-氨基酸納米復(fù)合材料的合成

配制0.1-0.5g/L D-氨基酸(D-酪氨酸、D-亮氨酸、D-蛋氨酸、D-色氨酸或其混合物)溶液，加入0.3-1g的埃洛石-多巴胺復(fù)合材料，25℃下磁力攪拌12-24h，制得埃洛石-多巴胺-D-氨基酸(HDD)復(fù)合材料。

(4)D-氨基酸改性超濾膜的制備

將1-3wt％HDD加入到60-90g二甲基乙酰胺中，超聲分散處理0.5-1h，然后加入15-20g PVDF(PS或PAN)、1.5-3g聚乙烯吡咯烷酮，45℃下恒溫攪拌12-24h，得到均勻穩(wěn)定的超濾膜鑄膜液，真空脫氣泡6-8h，用刮膜刀快速均勻地在玻璃板上刮膜，然后浸沒在30℃的水中進行凝固浴，制得D-氨基酸改性的超濾膜。

以上制得的D-氨基酸改性的超濾膜，其中D-氨基酸控制膜污染的特性體現(xiàn)在：一方面保持活性的D-氨基酸能有效控制膜的生物污染；另一方面D-氨基酸的兩性親水性，也提高了膜的抗污染能力；再者，D-氨基酸不易流失。因此，以上膜污染的改性方法是一種D-氨基酸控制膜污染的有效、長效的方法。

附圖說明