[發明專利]一種抗生物污染的超親水微濾膜的制備方法

有效

• 申請號: 201810353089.8
• 申請日: 2018-04-19
• 公開（公告）號: CN108579476B
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 宮永寬;孟凡寧
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: B01D71/82
• 分類號: B01D71/82;B01D69/02;B01D67/00;B01D61/14;B01D61/40
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 夏艷

本發明提供一種抗生物污染的超親水微濾膜的制備方法，包括以下步驟：分別配制聚多巴胺納米顆粒溶液和多巴胺鹽酸鹽溶液；將微濾膜依次浸入多巴胺鹽酸鹽溶液和聚多巴胺納米顆粒溶液中，重復上述過程至少1次，在所述微濾膜表面構建含聚多巴胺納米顆粒的介導層；配制兩性離子聚合物溶液，通過噴涂或浸涂方法在上述含聚多巴胺介導層的微濾膜表面構建兩性離子聚合物涂層；本發明所述方法制備的超親水微濾膜表面粗糙度大，具有穩定性好、親水性和抗污染能力強、使用壽命長的優點，能夠對穩定的油水乳化液、高粘度油水混合物及蛋白質溶液進行高效分離，同時對細菌、蛋白質等生物污染具有良好的抗生物污染性能。

技術領域

本發明涉及微濾膜的制備方法，具體是一種抗生物污染的超親水微濾膜的制備方法。

背景技術

隨著經濟的發展，人類對于能源的需求也越來越大，通常油水混合物處理起來相對較簡單，可采用傳統的重力分離、加熱破乳劑和電脫水等技術進行分離。但含油乳化液由于粒徑較小(小于10μm)，處理較為困難，尤其是穩定存在的乳化液體系。針對乳化液體系，可采用化學破乳分離、氣浮法和膜分離法等進行處理，化學破乳法是向油水乳狀液中添加破乳劑，促使油與水發生相分離，但存在破乳劑用量高、普適性差等缺點。氣浮法為經化學破乳后油滴吸附在微氣泡表面上浮聚集，該方法處理后有浮渣、需后續處理。膜分離法則是基于膜的微孔篩分作用和膜的特殊潤濕性能進行分離，該方法具有簡單高效、操作靈活簡單、環境污染小、通用性強等優點，是油水分離膜未來的重要發展方向。

材料表面的潤濕性由材料的化學組成及表面幾何形貌共同確定，2002年江雷教授課題組根據“荷葉效應”制備了具有自清潔性能的微納米多層結構超疏水表面(WCA為166°，滾動角為3°)，開此研究工作之先河，2004年根據“荷葉效應”制備了超疏水不銹鋼網。從原理上講，超親水及水下疏油網膜與超疏水網膜均可實現油水分離。采用超疏水材料進行油水分離時，透過液為油相，往往需要多次循環才能使水體水質達標。同時由于改性或未改性的網膜潛在的親油性，原油等粘度較大的油相易吸附在網膜的表面及網孔處，堵塞膜孔道，膜的抗污染能力差，通量衰減較快，清洗過程中乳化油滴易在膜表面聚結鋪展，造成膜長期重復使用性差以及二次污染。而且通常油的密度小于水，此類疏水性材料無法通過簡單的重力驅動進行油水“過濾”分離。而采用超親水-水下超疏油網膜分離時，該網膜對油表現出極低的粘附力，有效地防止了油滴的粘附。當油水混合物接觸膜的表面時，水可以迅速在膜的表面鋪展潤濕，形成一層水化膜，而油滴無法在膜的表面鋪展，從而使膜的表面始終保持超疏油性，油截留在膜表面從而達到油水分離的目的。同時，由于膜的潛在疏油性，油始終無法污染膜的表面，這類膜是一種真正的抗污染、低能耗、長壽命、高效率的分離膜，是未來油水分離膜的主要發展方向。

目前，制備超親水油水分離微濾膜的方法主要有共混改性、涂覆改性、等離子體改性、界面聚合和接枝改性。對微濾膜進行親水性改性通常需要向基材表面引入親水性物質，而要將親水性物質固定到基材表面就需要在這種物質的結構和/或基材表面引入一些特定的相互作用基團，這就限定了可改性材料的類型只能是少數幾種，也限制了改性方法的推廣應用。根據仿貽貝萬能粘附作用，可在不銹鋼濾網、有機膜和無機膜表面進行通用的親水性改性，而在目前的改性過程中，多巴胺鹽酸鹽在這些基材表面粘附時，不易形成微納米結構或者形成的微納米結構較少，因而其親水性和抗污染能力較差。

發明內容

本發明的目的在于解決上述現有技術中存在的問題，提供一種抗生物污染的超親水微濾膜的制備方法，該方法制備的超親水微濾膜具有穩定性好、抗污染能力強、使用壽命長的優點，不僅能夠高效分離油水乳化液，而且具有良好的抗生物污染性能。

為實現上述發明目的，本發明所采用的技術方案是：

一種抗生物污染的超親水微濾膜的制備方法，包括以下步驟：

(1)具有微納米結構的聚多巴胺介導層的構建：分別配制聚多巴胺納米顆粒溶液和多巴胺鹽酸鹽溶液；將微濾膜依次浸入多巴胺鹽酸鹽溶液和聚多巴胺納米顆粒溶液中，重復上述過程至少1次，在所述微濾膜表面構建含聚多巴胺納米顆粒的介導層；