[發(fā)明專利]一種高通量抗菌抗污染聚合物分離膜及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910159679.1
• 申請(qǐng)日: 2019-03-04
• 公開（公告）號(hào): CN109966927A
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王志偉;平夢(mèng);張星冉;吳志超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01D67/00
• 分類號(hào): B01D67/00;B01D69/02
• 代理公司: 北京挺立專利事務(wù)所(普通合伙) 11265
• 代理人: 盛君梅

本發(fā)明公開了一種高通量抗菌抗污染聚合物分離膜及其制備方法，屬于膜分離技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明方法首先將聚合物分離膜膜面活化，然后通過在表面活化的聚合物分離膜膜面上原位沉積納米二氧化硅顆粒，以增強(qiáng)膜的透水性，然后以季銨鹽作為殺菌劑，采用電子轉(zhuǎn)移再生催化劑原子轉(zhuǎn)移自由基聚合法將季銨鹽接枝在沉積有納米二氧化硅顆粒的聚合物分離膜上。本發(fā)明方法操作簡單，采用該方法制得的改性聚合物分離膜表面能夠有效抑制細(xì)菌、微生物的生長和粘附，具有高透水性和持續(xù)穩(wěn)定的抗菌抗污染效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種聚合物分離膜及其制備方法，具體涉及一種高通量抗菌抗污染聚合物分離膜及其制備方法，屬于膜分離技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著膜分離技術(shù)被越來越多的應(yīng)用于污水處理領(lǐng)域中，膜污染成為限制膜分離技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的突出問題。膜材料作為膜分離工藝的核心，研制具有抗菌抗污染的分離膜是控制膜污染最直接有效地手段。同時(shí)，在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中，膜的通量對(duì)膜工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能起到至關(guān)重要的作用，研制同時(shí)具備高通量和抗污染性能良好的聚合物分離膜成為膜制備與改性領(lǐng)域的熱點(diǎn)。

季銨鹽類化合物已被證實(shí)是一種能有效殺死細(xì)菌的廣譜抗菌劑。當(dāng)細(xì)菌與季銨鹽接觸時(shí)，季銨鹽中的帶正電的季銨氮基團(tuán)會(huì)破壞細(xì)菌細(xì)胞膜表面的電荷平衡，導(dǎo)致細(xì)胞的完整性受損從而使細(xì)胞失活。通過與膜基體共混、涂覆到膜表面、或使用化學(xué)方法在膜表面進(jìn)行接枝均可實(shí)現(xiàn)季銨鹽在膜面的引入。但使用共混方法對(duì)膜進(jìn)行改性，大量的季銨鹽仍主要存在與膜基體中，膜表面上的劑量較少。而使用膜面涂覆/接枝的方法可有效提升季銨鹽在膜面負(fù)載的劑量，改性膜具有良好的抗菌性，成為高分子膜材料抗菌改性的重要方法。

二氧化硅常用于制造各類玻璃及玻璃制品，或是作為添加劑用于冶金、建筑、機(jī)械、化工等領(lǐng)域，而將納米級(jí)別二氧化硅材料作為添加劑用于材料的改性中可以提高材料的機(jī)械性能和透水性能。膜材料的制備中，納米二氧化硅材料的添加可以有效的改善膜的親水性能和水通量，同時(shí)提升膜的抗污染性能。

公開號(hào)為CN107149885A的中國發(fā)明專利公開了一種抗菌抗生物污染聚合物分離膜的制備方法，該方法利用硅化作用在聚合物分離膜表面原位生長納米二氧化硅載體再通過化學(xué)鍵作用交聯(lián)偶合固定季銨鹽從而得到具有抗菌性能的聚合物分離膜，但是采用該方法制備的抗菌膜的抗菌穩(wěn)定性較差，抗菌效果無法長久保持且其抗菌效果仍有待提高。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供一種高通量抗菌抗污染聚合物分離膜及其制備方法，本發(fā)明方法首先將聚合物分離膜膜面活化，然后通過在表面活化的聚合物分離膜膜面上原位沉積納米二氧化硅顆粒，以增強(qiáng)膜的透水性，然后以季銨鹽作為殺菌劑，采用電子轉(zhuǎn)移再生催化劑原子轉(zhuǎn)移自由基聚合法將季銨鹽接枝在沉積有納米二氧化硅顆粒的聚合物分離膜上，本發(fā)明方法操作簡單，采用該方法制得的改性聚合物分離膜表面能夠有效抑制細(xì)菌、微生物的生長和粘附，具有高透水性和持續(xù)穩(wěn)定的抗菌抗污染效果。

為實(shí)現(xiàn)以上技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種高通量抗菌抗污染聚合物分離膜的制備方法，包括如下步驟：

(1)將多酚類化合物溶解在pH值為7～9的Tris-HCl緩沖液中，倒入裝有聚合物分離膜的模具中反應(yīng)，得到表面活化的聚合物分離膜；

(2)將烷氧基硅化合物加入HCl溶液中，攪拌15～30min后與pH值為5～6的磷酸鹽緩沖液混合，再與步驟(1)得到的分離膜在室溫下反應(yīng)6～8h得到表面沉積納米二氧化硅的聚合物分離膜；

(3)將步驟(2)得到的分離膜浸泡在有機(jī)溶劑中，加入引發(fā)劑和縛酸劑，對(duì)反應(yīng)體系脫氧后在室溫下反應(yīng)12～15h，得到引發(fā)劑接枝的聚合物分離膜；

(4)將季銨鹽類抗菌劑、催化劑、配體與步驟(3)得到的分離膜置于1：1的異丙醇水溶液中，對(duì)反應(yīng)體系進(jìn)行密封遮光、脫氧后加入還原劑，反應(yīng)12～24h后得到抗菌抗污染聚合物分離膜。