[發明專利]一種表面改性制備抗粘附抗生物污染反滲透膜及制備方法

有效

• 申請號: 201810568034.9
• 申請日: 2018-06-05
• 公開（公告）號: CN108786498B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 王志;王寵;周藝璇;王紀孝;王世昌
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B01D71/56
• 分類號: B01D71/56;B01D69/02;B01D67/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 曹玉平

本發明涉及一種表面改性制備抗粘附抗生物污染反滲透膜及制備方法；配制含有雙胍基化殼寡糖水溶液；將初生反滲透膜表面浸沒在溶液中反應；然后將膜片烘干，制得抗粘附抗生物污染反滲透膜；反滲透膜是由芳香聚酰胺復合反滲透膜表面剩余的酰氯基團與雙胍基化殼寡糖連接構成；本發明制備過程簡單，抗粘附和抗生物污染實驗結果表明改性膜具有良好的抗粘附和抗生物污染性能。本發明不僅限于對芳香聚酰胺復合反滲透膜的接枝改性，而且對其他表面含有酰氯基團的聚合物膜也可通過膜表面改性，得到抗粘附和抗生物污染性能的表面改性聚合物膜。

技術領域

本發明涉及一種表面改性制備抗粘附抗生物污染反滲透膜及制備方法，屬于復合反滲透膜制備領域。

背景技術

作為一種經濟的脫鹽技術，反滲透膜技術已經廣泛應用于諸多領域。然而，膜污染始終阻礙著反滲透膜技術的進一步發展和應用。膜表面的污染層會產生諸多不良的影響，例如增加操作壓力，降低膜性能，增加能耗以及減少膜的使用壽命。

為了減輕膜污染，研究者們提出了一系列方法，如前處理，膜監控，膜清洗以及開發新型反滲透膜等。通過合理的前處理、膜監控和膜清洗，可以有效緩解污染，但完全去除微生物是很難實現的，且膜也會受到不同程度的損害。

因此，在實際應用中開發出一種抗粘附抗生物污染的反滲透膜是非常有必要的。目前，通過表面接枝的方法制備抗菌膜已經有所報導。在反滲透膜表面接枝具有抗菌性的化合物是一種能提升反滲透膜抗菌性能的有效方法。半個多世紀以來，陽離子殺菌劑已經廣泛的應用于人類的生活當中，例如無毒的消毒劑或添加劑。抗菌物質能夠通過干擾細菌間的聯系或胞外聚合物的產生來抑制生物膜的形成，甚至能直接殺死細菌。

作為一種陽離子殺菌劑，雙胍型殺菌劑已長期應用于醫藥、食品、工業生產等領域。總的來說，細菌的外表面帶有負電荷并且能夠在正二價離子，如鎂離子和鈣離子的存在下穩定存在。雙胍型殺菌劑中的胍基可與細菌表面的負電位點穩定結合，改變微生物細胞膜的通透性和滲透平衡，導致胞內物質泄漏，使微生物喪失生物活性。

最近，雙胍類聚合物被用來增強膜的抗菌性能。Li等人(X Li,Y Cao,HYu,G Kang,X Jie,A novel composite nanofiltration membrane prepared with PHGH and TMC byinterfacial polymerization,Journal of Membrane science,2014,466(18),82-91)在聚砜超濾膜上使用合成的鹽酸聚六亞甲基胍鹽酸鹽(PHGH)和均苯三甲酰氯(TMC)通過界面聚合的方法制備了一種新型的納濾膜。改性后的納濾膜對大腸桿菌展現出了極好的抗菌性能。然而，隨著PHGH的濃度從0.5增加到2.0wt％之后，膜的水通量從49.0降低到21.0LMH。Nikkola等人(JNikkola,X Liu,Y Li,M Raulio,HL Alakomi,Surface modification ofthin film composite RO membrane for enhanced anti-biofouling performance,Journal of Membrane Science,2013,444,192-200)利用PVA-PHMG涂敷在反滲透膜表面來增強膜的抗粘附和抗菌性能。隨著PHMG濃度的升高，膜的抗菌性能增強。但是高濃度的PHMG會降低膜的選擇透過性能。PVA-PHMG(95:5)的涂敷導致了水通量降低58％。此外，PHMG的涂敷會導致膜截留率降低。

發明內容

為了解決現有技術的問題，我們開發了一種雙胍基化殼寡糖材料。該共聚材料為水溶性材料。由以上分析可知：利用含有活潑基團的雙胍基化殼寡糖改性反滲透膜有望在不犧牲膜滲透選擇性能的基礎上，顯著提高膜的抗粘附和抗生物污染性能。目前，尚未有利用含有活潑氨基的雙胍基化殼寡糖材料改性反滲透膜的報道。

本發明提供一種表面改性制備抗粘附抗生物污染反滲透膜及制備方法。該復合反滲透膜具有良好的滲透選擇性能、抗粘附和抗生物污染性能。其制備方法簡單，易于操作。