一种催化膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种催化膜及其制备方法和应用，所述催化膜包括基膜，以及设置于所述基膜表面的杂化亲水改性层，所述杂化亲水改性层上固定有酶；所述杂化亲水改性层包括单宁酸和三氯化铁的混合涂层，以及接枝于所述混合涂层上的亲水活性物质。所述催化膜中，杂化亲水改性层和酶的引入使其具有酶‑化学反应协同自清洗的膜污染控制特性，能够满足催化膜在离线和在线等多种条件下的抗菌、抗污染和自清洗功能，针对多种有机污染物、胶体污染以及组合污染都有一定的抗污染效果，可使膜污染下降60％以上，不可逆污染下降30％以上；且其制备工艺简单，可重复利用，具有巨大的应用前景。

A catalytic membrane and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种催化膜及其制备方法和应用
本专利技术属于膜材料
，具体涉及一种催化膜及其制备方法和应用。
技术介绍
膜分离技术是一种绿色环保、高效便捷的分离技术，近年来被广泛应用于各种催化反应、功能转换以及水处理中。膜污染问题是膜分离技术应用中的主要瓶颈之一，严重的膜污染限制了膜分离过程的高效低能耗可持续运行。污染物在膜表面积累或进入膜孔中会形成滤饼层和膜孔堵塞，导致跨膜阻力上升，渗透通量下降，影响生产效率和产品质量，使清洗频率增加，最终降低膜的分离性能和使用寿命。膜材料的疏水性是导致其污染问题的重要因素，为了提高催化膜的亲水性，增强其抗污染的能力，通常采用的亲水改性方法包括物理共混和化学接枝等。其中，在膜材料中引入无机粒子制得聚合物-无机粒子复合膜是一种重要的亲水改性方法。CN104984668A公开了一种热致相转化纳米掺杂聚偏氟乙烯催化膜及其制备方法，所述催化膜由PVDF、纳米催化剂、分散介质和有机添加剂混合后热致相转化法制备而成，其中纳米催化剂为改性纳米二氧化钛或二氧化钛纳米管等无机纳米材料。所述催化膜可以解决现有PVDF膜材料易于膜污本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种催化膜，其特征在于，所述催化膜包括基膜，以及设置于所述基膜表面的杂化亲水改性层，所述杂化亲水改性层上固定有酶；/n所述杂化亲水改性层包括单宁酸和三氯化铁的混合涂层，以及接枝于所述混合涂层上的亲水活性物质。/n

【技术特征摘要】
1.一种催化膜，其特征在于，所述催化膜包括基膜，以及设置于所述基膜表面的杂化亲水改性层，所述杂化亲水改性层上固定有酶；
所述杂化亲水改性层包括单宁酸和三氯化铁的混合涂层，以及接枝于所述混合涂层上的亲水活性物质。


2.根据权利要求1所述的催化膜，其特征在于，所述基膜为聚合物分离膜；
优选地，所述聚合物分离膜的截留分子量为100～100000Da；
优选地，所述聚合物分离膜的材料选自磺化聚砜、聚酰胺、聚砜、聚醚砜、磺化聚醚砜或聚偏氟乙烯中的任意一种。


3.根据权利要求1或2所述的催化膜，其特征在于，所述单宁酸和三氯化铁的质量比为1:(0.1～8)，进一步优选为1:(3～5)；
优选地，所述亲水活性物质为亲水性单体和/或亲水性聚合物，进一步优选为亲水性聚合物；
优选地，所述亲水性聚合物选自聚谷氨酸、聚天冬氨酸、聚半胱氨酸或聚乙烯亚胺中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述亲水性单体选自谷氨酸、天冬氨酸或半胱氨酸中的任意一种或至少两种的组合。


4.根据权利要求1～3任一项所述的催化膜，其特征在于，所述酶为可催化生成过氧化氢的酶；
优选地，所述可催化生成过氧化氢的酶选自葡萄糖氧化酶、乙醇氧化酶、半乳糖氧化酶、L-乳酸氧化酶、核苷氧化酶、甘油氧化酶、胆固醇氧化酶或超氧化物歧化酶中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选为葡萄糖氧化酶。


5.一种如权利要求1～4任一项所述的催化膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)用单宁酸溶液和三氯化铁溶液处理基膜，在基膜表面得到单宁酸和三氯化铁的混合涂层；
(2)在步骤(1)得到的混合涂层上接枝亲水活性物质，得到杂化亲水改性层；
(3)用活化剂活化处理步骤(2)得到的杂化亲水改性层后，将其与酶溶液混合，反应，得到所述催化膜。


6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述处理的方法为：将经过单宁酸溶液浸润的基膜与三氯化铁溶液混合，或将经过三氯化铁溶液浸润的基膜与单宁酸溶液混合，反应，在基膜表面得到单宁酸和三氯化铁的混合涂层；
优选地，所述反应的时间为0.25～5min；
优选地，所述反应的温度为室温；
优选地，所述反应在振荡条件下进行；
优选地，步骤(1)所述单宁酸溶液的浓度为0.5～8g/L；
优选地，步骤(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗建泉，张晋瑄，万印华，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11