一种抗菌纳滤膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种抗菌纳滤膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(一)乙烯基管状纳米ZnO的制备，(二)乙烯基管状纳米ZnO封端基于噻唑聚合物基材的制备，(三)基膜的制备，(四)纳滤膜的成型。本发明专利技术还提供了根据所述一种抗菌纳滤膜的制备方法制备而成的抗菌纳滤膜。本发明专利技术提供的抗菌纳滤膜抗菌效果显著，机械力学性能优良，膜通量高，抗污染性能强。

An antibacterial nanofiltration membrane and its preparation

【技术实现步骤摘要】
一种抗菌纳滤膜及其制备方法
本专利技术涉及纳滤膜
，尤其涉及一种抗菌纳滤膜及其制备方法。
技术介绍
近年来，随着经济的发展和全球工业化进程的推进，水污染问题日益严峻，国家环保政策对污染废水治理提出了越来越严格的要求和限制，废水处理及高效回收利用成为废水排放企业不得不面对的难题。纳滤膜分离技术是废水回用的重要手段之一，是一种压力驱动型膜分离技术，具有操作压力低、耗能低、作设备成本低等特点，被广泛应用于海水淡化、废水处理、饮用水净化、食品以及医药等领域。纳滤膜是在纳滤膜分离技术中必不可少的一种材料，又称“疏松型”反渗透膜，是一种孔径介于反渗透膜和超滤膜之间的一种新型分离膜，其具有纳米级的膜孔径、膜上多带电荷，允许低分子盐通过后而截留较高分子量的有机物和多价离子，具有独特的分离性能、更高的分离精度。其性能的好坏直接影响分离效果，进而影响废水处理与回收。因此，发展性能优异的纳滤膜显得尤为重要。抗菌性是衡量纳滤膜性能的一个重要标准。由于废水中的微生物和细菌在纳滤膜的使用过程中会在其上沉积繁殖，形成生物膜而对纳滤膜造成污染，使膜通量急剧降低，进而缩短纳滤膜的使用寿命，提高了废水处理与回收成本。发展抗菌性能优异的纳滤膜是现阶段乃至未来一段时间纳滤膜行业发展的主流趋势。除此之外，现有技术中的纳滤膜制膜原料如PVDF(聚偏氟乙烯)、PSF(聚砜)或聚醚砜(PES)均为线形聚合物，分子链之间的间距较大从而使脱盐效果较差。虽然可以通过交联形成体型结构，然而材料的亲水性对膜的通量和抗污染性能有很大的影响，亲水交联单体的官能团发生交联后，消耗了官能团，从而降低了膜的亲水性、膜的通量以及抗污染性能。中国专利CN101874989A在聚砜支撑层上通过界面聚合制备出聚酰胺薄层复合膜，然后在此聚酰胺表层上加入含有银、铜、锌及相应化合物的无机纳米粒子的水相溶液制备含抗菌无机纳米粒子的第二层聚酰胺表层作为抗菌功能层。通过这种方法制备得到的抗菌纳滤膜抗菌性较好，但是抗菌粒子容易在膜的使用过程中流失，纳滤膜的抗菌持久性差，抗菌复合纳滤膜的选择渗透性能不好。因此，开发一种抗菌效果显著，机械力学性能优良，膜通量高，抗污染性能强的抗菌纳滤膜显得尤为必要。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种抗菌纳滤膜，该抗菌纳滤膜抗菌效果显著，机械力学性能优良，膜通量高，抗污染性能强。同时，本专利技术还提供了所述抗菌纳滤膜的制备方法。为达到以上目的，本专利技术提供一种抗菌纳滤膜的制备方法，包括如下步骤：(一)乙烯基管状纳米ZnO的制备：将管状纳米ZnO分散于有机溶剂中，再向其中加入硅烷偶联剂KH550，在60-80℃下搅拌反应4-6小时，后离心，用乙醇离心洗涤3-5次，后置于真空干燥箱中80-90℃下干燥至恒重，得到乙烯基管状纳米ZnO；(二)乙烯基管状纳米ZnO封端基于噻唑聚合物基材的制备：将2,2'-二烯丙基双酚A、4-氨基-4H-1,2,4-噻唑-3,5-二硫醇和催化剂加入到高沸点溶剂中，在氮气或惰性气体氛围下110-130℃下搅拌反应13-18小时，后再向其中加入经过步骤(一)制备得到的乙烯基管状纳米ZnO，继续保温反应2-4小时，反应结束后，在水中沉出聚合物，并用乙醇洗涤产物3-5次，再置于真空干燥箱中80-90℃下干燥至恒重，得到乙烯基管状纳米ZnO封端基于噻唑聚合物基材；(三)基膜的制备：将经过步骤(二)制备得到的乙烯基管状纳米ZnO封端基于噻唑聚合物基材加入到分散溶剂中，形成分散液，再使用孔径为0.1-0.3μm的聚四氟乙烯滤膜过滤上述分散液，后经过真空脱泡，得到铸膜液；将铸膜液刮于表面光洁的基材，从而形成薄层液膜；待薄层液膜中的溶剂挥发一定时间后，将其浸入20～25℃的水凝胶浴中相转化成膜，即可得到基膜；(四)纳滤膜的成型：将经过步骤(三)制备得到的基膜浸入质量分数为0.5-1％的海藻酸溶液1-2小时，然后取出并于50-80℃恒温条件下烘干，用去离子水漂洗后，取出即得到抗菌纳滤膜。进一步地，步骤(一)中所述管状纳米ZnO、有机溶剂、硅烷偶联剂KH550的质量比为(3-5):(10-16):(0.5-1)。优选地，所述有机溶剂选自乙醇、二氯甲烷、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺中的至少一种。进一步地，步骤(二)中所述2,2'-二烯丙基双酚A、4-氨基-4H-1,2,4-噻唑-3,5-二硫醇、催化剂、高沸点溶剂、乙烯基管状纳米ZnO的质量比为2:1:(0.3-0.6):(10-15):0.2。优选地，所述催化剂为乙醇钠、氢化钠、氨基钠和叔丁基醇钾中的至少一种；所述高沸点溶剂选自二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种；所述惰性气体选自氦气、氖气、氩气中的至少一种。进一步地，步骤(三)中所述乙烯基管状纳米ZnO封端基于噻唑聚合物基材、分散溶剂的质量比为1:(6-10)。优选地，所述分散溶剂选自四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、氯仿中的一种；所述一定时间为1-3小时。进一步地，步骤(四)中所述基膜、海藻酸溶液的质量比为1:(10-20)。进一步地，一种抗菌纳滤膜，按照上述一种抗菌纳滤膜的制备方法制备而成。由于上述技术方案的运用，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术公开的一种抗菌纳滤膜，制备方法工艺简单，操作方面，能满足大规模生产的要求，对设备和反应条件要求不高，原料易得，成本低廉，制备过程安全环保，具有较高的推广应用价值。(2)本专利技术公开的一种抗菌纳滤膜，克服了传统纳滤膜分子链之间的间距较大从而使脱盐效果较差，不具有抗菌性能，膜的亲水性、通量以及抗污染性能有待进一步提高的技术问题，也克服了现有技术中的抗菌纳滤膜抗菌粒子容易在膜的使用过程中流失，纳滤膜的抗菌持久性差，抗菌复合纳滤膜的选择渗透性能不好的缺陷，具有抗菌效果显著，机械力学性能优良，膜通量高，抗污染性能强的优点。(3)本专利技术公开的一种抗菌纳滤膜，基膜分子主链采用含酚基和噻唑基的小分子通过点击反应缩聚而成，形成分子主链上含有苯酚、噻唑基团的缩聚物，这两种结构协同作用，能显著提高抗菌性能；通过乙烯基管状纳米ZnO封端，一方面，引入管状纳米ZnO结构，这种结构的管状纳米结构具有极快的传输性能以及较高的化学选择性，管状纳米ZnO原子级光滑的内表面可以大大减小流体通过时的吸附力和摩擦力，另外管状纳米ZnO的孔径可以在纳米尺度连续调节，有利于实现纳滤膜孔径的精确控制，因此以管状纳米ZnO为运输通道的纳滤膜，可同时获得高渗透速率和高选择性；纳米氧化锌的加入，可以进一步改善抗菌性，且其以化学键与分子链连接，分散性和相容性更好；另一方面，对缩聚物进行封端，终止链继续增长，有效控制基膜分子结构的分子量及分子量分布，从而提高其综合性能。(4)本专利技术公开的一种抗菌纳滤膜，基膜制成后，经过海藻酸表面交联，同时引入活性亲水羟基结构，能有效改善纳滤膜综合性能，与此同时改善膜表面亲水性，进而优选提高膜的通量和抗污染性能；其次，海藻酸这种天然高分子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗菌纳滤膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(一)乙烯基管状纳米ZnO的制备：将管状纳米ZnO分散于有机溶剂中，再向其中加入硅烷偶联剂KH550，在60-80℃下搅拌反应4-6小时，后离心，用乙醇离心洗涤3-5次，后置于真空干燥箱中80-90℃下干燥至恒重，得到乙烯基管状纳米ZnO；/n(二)乙烯基管状纳米ZnO封端基于噻唑聚合物基材的制备：将2,2'-二烯丙基双酚A、4-氨基-4H-1,2,4-噻唑-3,5-二硫醇和催化剂加入到高沸点溶剂中，在氮气或惰性气体氛围下110-130℃下搅拌反应13-18小时，后再向其中加入经过步骤(一)制备得到的乙烯基管状纳米ZnO，继续保温反应2-4小时，反应结束后，在水中沉出聚合物，并用乙醇洗涤产物3-5次，再置于真空干燥箱中80-90℃下干燥至恒重，得到乙烯基管状纳米ZnO封端基于噻唑聚合物基材；/n(三)基膜的制备：将经过步骤(二)制备得到的乙烯基管状纳米ZnO封端基于噻唑聚合物基材加入到分散溶剂中，形成分散液，再使用孔径为0.1-0.3μm的聚四氟乙烯滤膜过滤上述分散液，后经过真空脱泡，得到铸膜液；将铸膜液刮于表面光洁的基材，从而形成薄层液膜；待薄层液膜中的溶剂挥发一定时间后，将其浸入20～25℃的水凝胶浴中相转化成膜，即可得到基膜；/n(四)纳滤膜的成型：将经过步骤(三)制备得到的基膜浸入质量分数为0.5-1％的海藻酸溶液1-2小时，然后取出并于50-80℃恒温条件下烘干，用去离子水漂洗后，取出即得到抗菌纳滤膜。/n...

【技术特征摘要】
1.一种抗菌纳滤膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(一)乙烯基管状纳米ZnO的制备：将管状纳米ZnO分散于有机溶剂中，再向其中加入硅烷偶联剂KH550，在60-80℃下搅拌反应4-6小时，后离心，用乙醇离心洗涤3-5次，后置于真空干燥箱中80-90℃下干燥至恒重，得到乙烯基管状纳米ZnO；
(二)乙烯基管状纳米ZnO封端基于噻唑聚合物基材的制备：将2,2'-二烯丙基双酚A、4-氨基-4H-1,2,4-噻唑-3,5-二硫醇和催化剂加入到高沸点溶剂中，在氮气或惰性气体氛围下110-130℃下搅拌反应13-18小时，后再向其中加入经过步骤(一)制备得到的乙烯基管状纳米ZnO，继续保温反应2-4小时，反应结束后，在水中沉出聚合物，并用乙醇洗涤产物3-5次，再置于真空干燥箱中80-90℃下干燥至恒重，得到乙烯基管状纳米ZnO封端基于噻唑聚合物基材；
(三)基膜的制备：将经过步骤(二)制备得到的乙烯基管状纳米ZnO封端基于噻唑聚合物基材加入到分散溶剂中，形成分散液，再使用孔径为0.1-0.3μm的聚四氟乙烯滤膜过滤上述分散液，后经过真空脱泡，得到铸膜液；将铸膜液刮于表面光洁的基材，从而形成薄层液膜；待薄层液膜中的溶剂挥发一定时间后，将其浸入20～25℃的水凝胶浴中相转化成膜，即可得到基膜；
(四)纳滤膜的成型：将经过步骤(三)制备得到的基膜浸入质量分数为0.5-1％的海藻酸溶液1-2小时，然后取出并于50-80℃恒温条件下烘干，用去离子水漂洗后，取出即得到抗菌纳滤膜。


2.根据权利要求1所述的一种抗菌纳滤膜的制备方法，其特征在于，步骤(一)中所述管状纳米ZnO、有...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵金燕，
申请(专利权)人：宁波泰意德过滤技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33