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一种亲水性抗菌超滤膜及其制备方法技术

技术编号:12127388 阅读:106 留言:0更新日期:2015-09-25 16:03
本发明专利技术涉及一种亲水抗菌超滤膜的制备方法,该方法包括以下步骤:提供一基础滤膜;将多巴胺溶解于三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液中,配制成一多巴胺溶液;将所述多巴胺溶液涂覆在所述基础滤膜表面以在所述基础滤膜表面形成一聚多巴胺涂覆层;在所述聚多巴胺涂覆层表面涂覆氨基饰聚乙二醇溶液以在所述聚多巴胺涂覆层表面形成一氨基饰聚乙二醇层;在所述氨基饰聚乙二醇层表面设置抗菌性纳米粒子,获得所述亲水性抗菌超滤膜。

【技术实现步骤摘要】
一种亲水性抗菌超滤膜及其制备方法
本专利技术涉及一种具有亲水性抗菌超滤膜及其制备方法。
技术介绍
滤膜分离技术是新兴的一种分离技术,相比传统的分离技术,滤膜分离由于其具有操作条件温和、占地面积小等优点,在饮用水净化、生物活性物质回收、精制等方面得到广泛应用。然而,滤膜污染却成为制约膜分离技术应用的主要瓶颈,由滤膜污染造成的通量下降是导致滤膜寿命减小、运行成本增加的主要因素。提高滤膜表面的亲水性能够有效的减少膜污染,许多研究者通过膜改性来提高滤膜表面的亲水性能。现有技术中通常通过直接在滤膜表面设置亲水材料来提高滤膜的亲水性,然而,这种方式虽然能提升了滤膜表面的亲水性能,提高滤膜材料的抗污染性,然而滤膜改性后在化学清洗的时候有亲水层不稳定的现象。此外,滤膜的抗菌性也是衡量滤膜性能的一个重要指标。现有技术中通常将将纳米粒子如纳米二氧化钛、纳米银等担载在滤膜的表面,来提高了滤膜表面的抗菌性。然而滤膜表面的纳米粒子在使用一段时间后会发生消耗,纳米粒子在滤膜表面的再生性没有得到有效的解决,从而使滤膜在使用一段时间后整体就需重新更换使用,大大的增加了滤膜的应用成本。
技术实现思路
有鉴于此,确有必要提供一种工艺简单、可同时实现亲水、抗菌且纳米粒子可以再生的亲水性抗菌超滤膜及其制备方法。一种亲水性抗菌超滤膜的制备方法,该方法包括以下步骤:提供一基础滤膜;将多巴胺溶解于三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液中,配制成一多巴胺溶液;将所述多巴胺溶液涂覆在所述基础滤膜表面以在所述基础滤膜表面形成一聚多巴胺涂覆层;在所述聚多巴胺涂覆层表面涂覆氨基饰聚乙二醇溶液以在所述聚多巴胺涂覆层表面形成一氨基饰聚乙二醇层;在所述氨基饰聚乙二醇层表面设置抗菌性纳米粒子,获得所述亲水性抗菌超滤膜。一种亲水抗菌超滤膜,包括一基础滤膜、一聚多巴胺层、一氨基饰聚乙二醇层及多个抗菌性纳米粒子,所述聚多巴胺层设置在所述基础滤膜的至少一表面,所述氨基饰聚乙二醇层设置在所述聚多巴胺层远离所述基础滤膜的表面,所述多个抗菌性纳米粒子设置在所述氨基饰聚乙二醇层远离所述聚多巴胺层的表面。与现有技术相比较,本专利技术提供的亲水性抗菌超滤膜及其制备方法具有以下有益效果。第一、本专利技术利用多巴胺对基础滤膜进行修饰改性,聚多巴胺涂覆层表面涂覆氨基饰聚乙二醇层,大大提高该氨基饰聚乙二醇层与所述聚多巴胺层的结合力,同时由于氨基饰聚乙二醇层具有亲水性,从而可提高所述亲水性抗菌超滤膜的亲水性。同时,氨基饰聚乙二醇层表面设置抗菌性纳米粒子,也兼顾了提高了亲水性抗菌超滤膜的抗菌性,因此,本专利技术可同时提高了亲水性抗菌超滤膜的亲水性及抗菌性。第二、在使用亲水性抗菌超滤膜过程中当抗菌性纳米粒子被消耗抗菌组分流失后,可以通过简单的工艺进行抗菌性纳米粒子再生,使亲水抗菌超滤膜达到持久的亲水性和抗菌性能,延长亲水抗菌超滤膜的使用寿命,同时,可以重复利用基础滤膜,有利于节省资源、材料及成本。附图说明图1为本专利技术的亲水性抗菌超滤膜的制备方法流程图。图2为本专利技术的亲水性抗菌超滤膜的结构示意图。图3为本专利技术的基础滤膜及亲水性抗菌超滤膜的照片。图4为本专利技术的基础滤膜改性前后接触角的变化照片。图5为本专利技术的基础滤膜改性前后抗菌效果的变化照片。图6为本专利技术的亲水性抗菌超滤膜的SEM图。图7为在使用环境中浸泡30天后的本专利技术的亲水抗菌超滤膜的SEM图。图8纳米银颗粒再生后的本专利技术的亲水性抗菌超滤膜的SEM图。主要元件符号说明亲水性抗菌超滤膜100基础滤膜10聚多巴胺层20mPEG-NH2层30抗菌性纳米粒子40如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式下面将结合附图及具体实施例,对本专利技术提供的亲水抗菌超滤膜的制备方法作进一步的详细说明。本专利技术提供的亲水性抗菌超滤膜的制备方法包括以下步骤:S10,提供一基础滤膜;S20,将多巴胺溶解三羟甲基氨基甲烷(Tris)缓冲溶液中,配制成一多巴胺溶液;S30,将所述多巴胺溶液涂覆在所述基础滤膜表面以在所述基础滤膜表面形成一聚多巴胺涂覆层;S40,在所述聚多巴胺涂覆层表面涂覆氨基饰聚乙二醇(Poly(ethyleneglycol)methyletheramine,mPEG-NH2)溶液以在所述聚多巴胺涂覆层表面形成一mPEG-NH2层;S50,在所述mPEG-NH2层表面设置抗菌性纳米粒子,获得所述亲水性抗菌超滤膜。所述步骤S10中,所述基础滤膜为一超滤膜,所述超滤膜的材质为聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺、醋酸纤维素的任意一种。所述步骤S20中,调节所述Tris缓冲溶液的pH值为碱性。优选地,调节所述Tris缓冲溶液的pH值为8~9,在该pH值范围内,所述多巴胺溶液可更快地在所述基础滤膜表面形成所述聚多巴胺涂覆层。此外,还可以保证所述基础滤膜具有较好的通量同时保证后续形成述聚多巴胺层具有良好的粘性。更为优选地,所述Tris缓冲溶液pH值为8.5。所述多巴胺溶液的浓度为0.5g·L-1~4g·L-1。在该浓度范围内,也可以保证所述基础滤膜具有较好的通量同时保证后续形成所述聚多巴胺层具有良好的粘性。本专利技术实施例中,所述多巴胺溶液的浓度为2g·L-1。所述步骤S30中,所述涂覆的方式优选为将所述基础滤膜浸泡到所述多巴胺溶液中一定时间,浸泡的方式更利于所述多巴胺在所述基础滤膜表面均匀地发生聚合反应,从而在所述基础滤膜表面均匀形成所述聚多巴胺层。所述浸泡的时间优选为1~5小时。进一步地,将涂覆所述聚多巴胺层后的基础滤膜清洗以获得具有所述聚多巴胺涂覆层的基础滤膜。本专利技术实施例将该具有所述聚多巴胺涂覆层的基础滤膜定义为第一滤膜。所述聚多巴胺涂覆层可形成在所述基础滤膜的一个或两个相对表面。本专利技术实施例中,所述聚多巴胺涂覆层形成在所述基础滤膜的两个相对的表面。所述步骤S40中,所述mPEG-NH2溶液包括mPEG-NH2,该mPEG-NH2为亲水性材料。通过将所述mPEG-NH2溶液涂覆在所述聚多巴胺涂覆层表面可将所述mPEG-NH2接枝在所述第一滤膜上形成一第二滤膜。具体地,所述mPEG-NH2通过氨基(-NH-)与所述聚多巴胺涂覆层连接。通过氨基化学键连接可有效地提高所述mPEG-NH2在所述基础滤膜上的结合力。所述mPEG-NH2溶液的接枝浓度为0.5g·L-1~4g·L-1。优选地,所述涂覆的方式为浸泡。即将所述第一滤膜浸泡在所述mPEG-NH2溶液中以在所述聚多巴胺涂覆层表面形成所述mPEG-NH2层。所述第一滤膜浸泡在mPEG-NH2溶液中的浸泡时间为0.5~3小时。通过在所述第一滤膜表面接枝所述mPEG-NH2,一方面由于mPEG-NH2与所述聚多巴胺层通过氨基化学键连接,可大大提高该mPEG-NH2与所述聚多巴胺层20的结合力,同时由于该mPEG-NH2具有亲水性,从而可提高所述第二滤膜的亲水性,增强了亲水层的稳定性。所述mPEG-NH2层为一离散或非连续的层状结构。即所述mPEG-NH2离散的分布在所述聚多巴胺涂覆层的表面。所述步骤S50中,所述抗菌性纳米粒子可以为抗菌性金属纳米粒子或金属氧化物纳米粒子。本专利技术实施例中,所述抗菌性纳米粒子为抗菌性金属纳米粒子,可以为但不限于银。本专利技术实施例中,在所述mPEG-NH2层表面设置抗菌性金属纳米粒子进一步包括:S51,提供一本文档来自技高网...
一种亲水性抗菌超滤膜及其制备方法

【技术保护点】
一种亲水性抗菌超滤膜的制备方法,该方法包括以下步骤:提供一基础滤膜;将多巴胺溶解于三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液中,配制成一多巴胺溶液;将所述多巴胺溶液涂覆在所述基础滤膜表面以在所述基础滤膜表面形成一聚多巴胺涂覆层;在所述聚多巴胺涂覆层表面涂覆氨基饰聚乙二醇溶液以在所述聚多巴胺涂覆层表面形成一氨基饰聚乙二醇层;在所述氨基饰聚乙二醇层表面设置抗菌性纳米粒子,获得所述亲水性抗菌超滤膜。

【技术特征摘要】
1.一种亲水性抗菌超滤膜的制备方法,该方法包括以下步骤:提供一基础滤膜;将多巴胺溶解于三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液中,配制成一多巴胺溶液;将所述多巴胺溶液涂覆在所述基础滤膜表面以在所述基础滤膜表面形成一聚多巴胺涂覆层;在所述聚多巴胺涂覆层表面涂覆氨基饰聚乙二醇溶液以在所述聚多巴胺涂覆层表面形成一氨基饰聚乙二醇层,所述氨基饰聚乙二醇层为离散的非连续的结构;在所述氨基饰聚乙二醇层表面设置抗菌性纳米粒子,获得所述亲水性抗菌超滤膜,其中,在所述氨基饰聚乙二醇层表面设置抗菌性纳米粒子的步骤包括:提供一含抗菌性金属离子溶液,所述含抗菌性金属离子溶液是浓度为0.5g·L-1~5g·L-1的硝酸银溶液;以及通过将表面已形成所述氨基饰聚乙二醇层的基础滤膜在所述含抗菌性金属离子溶液中浸泡0.5~3小时,使该含抗菌性金属离子溶液涂覆在所述氨基饰聚乙二醇层表面,并且所述含抗菌性金属离子溶液中的抗菌性金属离子在所述聚多巴胺作用下发生还原反应生成抗菌性金属纳米粒子形成在所述亲水性抗菌超滤膜上。2.如权利要求1所述的亲水性抗菌超滤膜的制备方法,其特征在于,所述基础滤膜为一超滤膜,所述超滤膜的材质为聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺以及醋酸纤维素的任意一种。3.如权利要求1所述的亲水性抗菌超滤膜的制备方法,其特征在于,所...

【专利技术属性】
技术研发人员:王小毛龚坤丁文明杨宏伟解跃峰
申请(专利权)人:清华大学
类型:发明
国别省市:北京;11

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