[發明專利]一種改性制備雙功能抗生物污染反滲透復合膜的方法

在審

• 申請號: 202011034966.9
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112316739A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 劉彩虹;宋丹;周藝凡;何強;馬軍;王子悅;林旭;聶錚
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: B01D69/12
• 分類號: B01D69/12;B01D69/02;B01D67/00;C02F1/44
• 代理公司: 重慶縉云專利代理事務所(特殊普通合伙) 50237
• 代理人: 王翔

本發明提供一種改性制備雙功能抗生物污染反滲透復合膜的方法，在聚酰胺基膜上制備親水性聚多巴胺中間層之后，在聚多巴胺中間層上原位合成抗菌性納米銅層，最后得到納米銅原位沉積在聚多巴胺涂層的雙功能抗生物污染聚酰胺膜。本發明解決了聚酰胺膜表面微生物積聚導致膜生物污染問題，其雙功能性反滲透聚酰胺復合膜在保持高水通量優點的同時，能夠使膜同時具備防止微生物附著和滅菌雙重功能，有效改善膜的微生物污染現象。可以解決以往單功能改性聚酰胺膜效能低，無法長期使用，活性層易脫落等問題，具有操作簡單、成本低廉、對基體無特殊要求、無需拆卸膜組件等優點。

技術領域

本發明屬于水處理領域，具體涉及一種改性反滲透復合膜的制備方法,可以在保持反滲透聚酰胺復合膜高水通量的同時，防止微生物附著和滅菌，降低運行維護成本，為反滲透分離技術廣泛應用提供條件。

背景技術

反滲透過程是在壓力的推動下，溶液中的溶質和溶劑在半透膜的截留作用下實現分離的膜分離過程。隨著醋酸纖維膜和聚酰胺復合膜的先后問世，憑借其高效的鹽截留率，反滲透膜技術逐漸實現工業化，在海水、苦咸水淡化，重金屬廢水回收處理，純水、超純水的制備等方面廣泛應用。

但是在實際運行中反滲透復合膜極易發生膜污染，離子結垢、有機物污染、微生物污染都會使膜分離效果降低，且很難恢復。微生物污染作為反滲透膜技術發展的最大阻礙，其嚴重之處在于：(1)發展迅速，易形成。反滲透膜表面能夠提供細菌等微生物生長繁殖的“溫床”，在短時間內即可形成生物污染層；(2)不易清洗。在膜分離過程中，生物膜的形成可以不斷疊加，細菌分泌的胞外聚合物不僅能使細菌牢牢地粘附在膜表面，還能使細菌與細菌之間緊密相連；(3)膜的生物污染對于膜性能的直接影響是將造成膜滲透通量和截留率的下降。生物膜會增大水力阻力，阻礙膜表面鹽的反擴散，加劇膜表面的濃差極化，從而對膜的截留率產生影響，造成膜滲透通量的快速下降，進而引起給水壓降、能耗增大，產水量下降，水質變差等一系列問題。因此，解決微生物污染問題迫在眉睫。

為了緩解膜污染，提高反滲透膜的運行效率，降低生產成本，通常可以改善預處理、進行周期性反沖洗、優化運行工藝以及開發膜材料。但是常規的預處理或清洗手段能耗與成本較高，并且活性氯等化學藥劑不僅會產生副產物，還會降解聚酰胺層，縮短膜的使用壽命，不能徹底解決膜污染問題。開發抗生物污染的反滲透膜是在生物污染過程中對微生物的吸附和生長繁殖過程進行抑制，因此提高反滲透膜的抗污染能力可以從減少微生物在膜表面的吸附和抑制微生物的生長繁殖兩方面入手，這也是反滲透膜改性技術重要的研究方向和研究熱點。為解決膜污染造成的問題、提高反滲透膜的運行效率，制備新型抗生物污染反滲透膜并研究其抗污染性能具有重要的意義。而目前開發的抗生物污染反滲透膜大都局限于只使用一層改性材料，抗污染性能單一，長期使用后功能性會減弱；一些抗菌改性材料雖然效能顯著，但造價高昂，要達到長期實際的運行仍有阻礙。

發明內容

本發明的目的是提供一種改性制備雙功能抗生物污染反滲透復合膜的方法，其特征在于：包括以下步驟:

1)預處理基膜：將聚酰胺膜浸入異丙醇溶液處理后清洗后，將聚酰胺膜固定于面板，并使其膜表面活性層朝上；

2)制備緩沖液和儲備液：

用三羥甲基氨基甲烷配置三羥甲基氨基甲烷緩沖液；

用乙二胺四乙酸、二氯化銅和硼酸配置二氯化銅儲備液；

3)制備親水性聚多巴胺層：將鹽酸多巴胺加入到步驟2)配置的三羥甲基氨基甲烷緩沖液中混合，然后與步驟1)所述的聚酰胺基膜表面接觸，使其充分反應；反應完畢，清洗膜表面得到親水性聚多巴胺層；

4)制備抗菌性納米銅層：將二甲胺基硼烷加入到到步驟2)配置的二氯化銅儲備液中混合，然后與步驟3)所述的聚酰胺膜的親水性多巴胺層接觸，使其充分反應；反應完畢，清洗膜表面，得到抗菌性納米銅層。