抗菌型导流网、其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种抗菌导流网，由包括聚合物和抗菌剂的共混物制成，所述抗菌剂为凹凸棒土‑纳米银复合无机粉末，其中，所述凹凸棒土‑纳米银复合无机粉末与聚合物的重量份数比为(0.01‑0.5):100。本发明专利技术还涉及所述抗菌导流网的制备方法及其应用。根据本发明专利技术，导流网的抗菌性能得到大幅度提高，从而使得整个反渗透系统自身有了抗微生物污染能力，可以大幅度减少反渗透清洗次数，减少了化学清洗溶液对膜元件表面的损伤，有效延长了反渗透膜的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
抗菌型导流网、其制备方法和应用
本专利技术涉及一种抗菌型导流网、其制备方法及应用，属于膜法水处理

技术介绍
反渗透膜分离技术的先进性以及经济、环保和社会效益已被大量反渗透工程实际运行结果所证实。反渗透膜法分离技术的核心是高性能的复合反渗透膜。长期以来，膜污染问题都困扰着反渗透膜技术的发展。反渗透膜的污染物主要包括四类物质：无机物(盐沉淀，例如金属氢氧化物和金属的碳酸盐等)、有机物(自然有机物，例如腐殖酸等)、胶体(悬浮颗粒，例如二氧化硅等)和生物物质(例如细菌、真菌等)。反渗透膜的污染常常是上述四类污染物在膜表面形成一层污染层所导致。污染现象的产生导致了反渗透系统运行过程中需要频繁的对膜进行化学清洗，而频繁的清洗会造成反渗透膜元件使用寿命的降低，增加反渗透系统的运行成本。目前微生物污染依然是反渗透复合膜应用中最常见的问题，严重影响了反渗透复合膜的应用和推广。为了有效地改善膜自身的抗微生物污染性能，研究者们采用了各种表面改性技术，如吸附、涂覆和接枝等方法将功能单体固定在膜面上。目前有部分研究工作围绕着提高膜面亲水性和改变膜表面荷电性以降低微生物在膜面的吸附来提高反渗透膜的抗微生物污染性能。另外，在反渗透膜面上自组装、原位生长或接枝抗菌型功能单体，以提高膜自身的抗菌性能已成为近些年的研究热点。反渗透膜的抗菌性能除了与自身的物理性质有关外，还与以其制成的反渗透膜元件的结构有关。目前，卷式反渗透膜元件由进水导流网、反渗透膜和产水导流布及产水中心管组成。反渗透膜元件工作时，原水在一定压力下由进水导流网形成的通道空间高速流过膜片，在这一空间内靠上下膜片的过滤达到纯化脱盐的目的，未过滤水流继续由该空间流出。因为水体中存在的微生物，加上隔网本身网格结构，不可避免造成微生物附着在网格上，造成污染物淤积从而影响膜片的过滤效果。因而，提高导流网的抗菌性能也是提高反渗透复合膜，尤其反渗透膜系统的抗微生物污染的有效方法之一。尽管目前在抗菌导流网的研究方面取得了较大的进展，但是制备具有抗菌功能的导流网仍是膜学术界和膜工业界追求的目标之一。
技术实现思路
为解决现有技术中反渗透膜易生物污染，从而降低其使用寿命的问题，本专利技术提供了一种抗菌型导流网、其制备方法和应用。通过将自制的凹凸棒土-纳米银抗菌复合无机粉末首先与制备导流网的树脂(聚合物)混合均匀，然后通过导流网的成型设备，将抗菌复合无机粉末引入导流网(如进水导流网)中，从而制得抗菌型导流网。采用本专利技术制得的导流网可抑制反渗透膜元件内细菌生长，减少反渗透膜的清洗频率，提高反渗透膜的工作效率和使用寿命。根据本专利技术的一个方面，提供了一种抗菌导流网，由包括聚合物和抗菌剂的共混物制成，所述抗菌剂为凹凸棒土-纳米银复合无机粉末，其中，所述凹凸棒土-纳米银复合无机粉末与聚合物的重量份数比为(0.01-0.5):100。根据本专利技术所述的抗菌导流网的一个优选实施方式，纳米银与凹凸棒土的质量比为(10-100):100，如(30-80):100。纳米银的粒径范围为3-100nm。在所述复合无机粉末中，凹凸棒土具有呈棒状或纤维状结构并具有中空的纳米级孔道，凹凸棒土的棒晶直径在10-80nm。根据本专利技术所述的抗菌导流网的一个优选实施方式，所述凹凸棒土-纳米银复合无机粉末与聚合物的重量份数比为(0.1-0.5):100，优选为(0.1-0.2):100。根据本专利技术所述的抗菌导流网的一个优选实施方式，所述聚合物包括聚丙烯。所述聚丙烯为现有技术中所有的可用于挤出成型的聚丙烯树脂。根据本专利技术所述的抗菌导流网的一个优选实施方式，所述共混物进一步包括助剂。所述其它助剂为加工过程中加入的助剂，例如抗氧剂、成核剂、增韧剂等，其用量均为常规用量，或根据实际情况的要求进行调整。根据本专利技术所述的抗菌型导流网(如进水导流网)，所述凹凸棒土-纳米银复合无机粉末作为抗菌剂，均匀分散于聚合物(如所述聚丙烯树脂)中，凹凸棒土-纳米银能更好的发挥出抗菌性能，使得导流网的抗菌性能有很大提高。根据本专利技术的另外一个方面，还提供了一种抗菌型导流网的制备方法，包括：S1将凹凸棒土与水混合制成凹凸棒土悬浮液；S2将硝酸银加入到步骤S1所述的凹凸棒土悬浮液中，然后在一定温度下搅拌；S3将步骤S2搅拌后的凹凸棒土悬浮液进行喷雾干燥，得到复合粉末；S4将所述复合粉末进行焙烧，得到凹凸棒土-纳米银复合无机粉末；S5将所述凹凸棒土-纳米银复合无机粉末与聚合物进行混和，得到混和料；S6将混和料进行熔融共混挤出，再经后处理，得到所述抗菌型导流网。根据本专利技术提供的方法的一个优选的实施方式中，所述凹凸棒土为市售的凹凸棒土经过热活化及分散处理的凹凸棒土，无需酸活化处理步骤。使用经过热活化及分散处理的凹凸棒土可以提高其在溶液中的分散性。热活化及分散处理可采用现有技术中通常的方法。例如可优选按以下步骤：(a)将一定量的凹凸棒土放入马弗炉中，在400℃下焙烧30min；(b)将上述焙烧好的凹凸棒土放入球磨机中，在500rpm下球磨3h；(c)称取一定量上述处理的凹凸棒土，加入蒸馏水后配制成凹凸棒土质量浓度为5％的悬浮液，先机械搅拌1h，再超声波处理30min；(d)将处理好的悬浮液通过离心机在12000r/min下进行离心；(e)除去上层清液，即得热活化及分散处理的凹凸棒土。根据本专利技术提供的方法，所述凹凸棒土的分散处理可以采用现有技术中的常规方法，例如：超声分散、机械搅拌分散(如球磨分散、高速搅拌分散等)等。根据本专利技术提供的方法的一个具体实施例，在步骤S1中所述凹凸棒土悬浮液中，凹凸棒土的浓度不超过10wt％，优选1-10wt％。根据本专利技术提供的方法的一个优选实施方式，在所述步骤S2中，所述硝酸银与凹凸棒土的质量比为17/100-170/100，优选质量比为50/100-135/100。所述热处理温度为50℃以上，优选为50-90℃，所述热处理时间为1h以上，优选1-10h。步骤S2中的搅拌热处理，能够使得凹凸棒土中含有的碳酸根离子与银离子反应生成碳酸银，生成的碳酸银吸附在凹凸棒土的表面。根据本专利技术提供的方法的一个优选实施方式，在步骤S3中，所述喷雾干燥的温度为150-200℃。在步骤S4中，所述焙烧可为常规焙烧方法，例如将凹凸棒土复合粉末于马弗炉中焙烧。所述焙烧的温度为200-500℃；焙烧温度过高会使凹凸棒土孔道坍塌从而导致吸附能力变差，且容易导致凹凸棒土团聚，温度过低则无法得到纳米银单质。所述焙烧时间为5min以上，优选为5-180min。所制得的含纳米银的复合无机粉末(或称凹凸棒土-纳米银复合无机粉末)中，凹凸棒土表面负载有银纳米粒子，银的粒径为3-100nm。所制得的凹凸棒土-纳米银复合无机粉末中，银与凹凸棒土的质量比为10/100-100/100，优选质量比为30/100-80/100。所制得的凹凸棒土-纳米银复合无机粉末作为抗菌剂使用。本专利技术中的步骤S1-S4为制备所述抗菌剂的步骤。专利申请CN201510262409.5中，有关凹凸棒土-纳米银复合无机粉末的内容引入到本文中。并通过广角XRD进一步证实，在喷雾干燥后得到的凹凸棒土复合粉末中，硝酸银均已反应完毕，得到的均是碳酸盐。本专利技术中，将硝酸银与凹凸棒土在一定温度下搅拌混合后，需要通过喷雾干本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗菌导流网，由包括聚合物和抗菌剂的共混物制成，所述抗菌剂为凹凸棒土‑纳米银复合无机粉末，其中，所述凹凸棒土‑纳米银复合无机粉末与聚合物的重量份数比为(0.01‑0.5):100。

【技术特征摘要】
1.一种抗菌导流网，由包括聚合物和抗菌剂的共混物制成，所述抗菌剂为凹凸棒土-纳米银复合无机粉末，其中，所述凹凸棒土-纳米银复合无机粉末与聚合物的重量份数比为(0.01-0.5):100。2.根据权利要求1所述的抗菌导流网，其特征在于，纳米银与凹凸棒土的质量比为(10-100):100，优选(30-80):100，纳米银的粒径范围为3-100nm。3.根据权利要求1或2所述的抗菌导流网，其特征在于，所述凹凸棒土-纳米银复合无机粉末与聚合物的重量份数比为(0.1-0.5):100，优选(0.1-0.2):100。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的导流网，其特征在于，所述聚合物包括聚丙烯，优选所述共混物进一步包括助剂。5.一种制备抗菌导流网的方法，包括以下步骤：S1将凹凸棒土与水混合制成凹凸棒土悬浮液；S2将硝酸银加入到步骤S1所述的凹凸棒土悬浮液中，然后在一定温度下搅拌；S3将步骤S2搅拌后的凹凸棒土悬浮液进行喷雾干燥，得到复合粉末；S4将所述复合粉末进行焙烧，得到凹凸棒土-纳米银复合无机粉末；S5将所述凹凸棒土-纳米银复合无机粉末与聚合物进行混和，得到混和料；S6将混和料进行熔融共混挤出，再经后处理，得到所述抗菌型导流网。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述悬浮液中，凹凸棒土的浓度不超过10wt％，优选为1-10wt％；和/或优选所述凹凸棒土为热活化和分散处理后的凹凸棒土。7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，在所述步...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘国元，刘轶群，张杨，严昊，徐健，郭敏，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11