光还原沉积纳米银抗菌聚偏氟乙烯超滤膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种光还原沉积纳米银抗菌聚偏氟乙烯超滤膜及其制备方法。其制备方法包括以下步骤，A、以聚偏氟乙烯超滤膜为基材，将其置于光还原溶液表面，有效过滤面朝下接触溶液，使溶液充分润湿基材，加盖密封，即为密闭反应体系；B、将密闭反应体系置于紫外光下照射20

【技术实现步骤摘要】
光还原沉积纳米银抗菌聚偏氟乙烯超滤膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及超滤膜
，特别是一种光还原沉积纳米银抗菌聚偏氟乙烯超滤膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]科技的进步促进了膜分离技术的发展，经过多年的研究和探索，膜分离技术水平得到了有效提升，发展日渐趋于成熟和完善。尤其是最近几年，膜分离技术更是得到了各行各业的充分重视，被石油化工、医疗制药以及食品生产等基础行业广泛应用，另外，膜分离技术在一些高新行业如生物工程，环境工程，饮用水处理工程等领域也开始使用，并且具有突出表现。过滤是一种简单高效无二次污染的分离技术，几十年来，过滤技术广泛应用于含污废水的净化工艺中。水体中固体颗粒、胶体、有机物、有害离子和细菌等都可以通过过滤技术得到有效的去除。而水中丰富的有机物给微生物的生长创造了非常有利的环境，细菌、真菌等微生物在膜表面繁殖并形成生物膜，而必要的化学清洁程序会增加维护成本并缩短膜寿命。因此，探索一种具有抗菌耐污性能、可减轻生物污染、降低维护成本、延长使用寿命的过滤膜具有重要的技术意义。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的，在于提供了一种光还原沉积纳米银抗菌聚偏氟乙烯超滤膜及其制备方法。本专利技术制得的光还原沉积纳米银抗菌聚偏氟乙烯超滤膜具有显著的抗菌耐污性能，可明显减轻生物污染、降低维护成本、延长使用寿命。
[0004]本专利技术的技术方案：一种光还原沉积纳米银抗菌聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法，包括以下步骤，A、以聚偏氟乙烯超滤膜为基材，将其置于光还原溶液表面，有效过滤面朝下接触溶液，使溶液充分润湿基材，加盖密封，即为密闭反应体系，所述光还原溶液为含有硝酸银、二苯甲酮、聚乙烯亚胺的乙醇溶液，所述光还原溶液中硝酸银的浓度为5～500mmol/L，二苯甲酮的浓度为5～500mmol/L，聚乙烯亚胺的浓度为0～50g/L；B、将密闭反应体系置于紫外光下照射20～300min，二苯甲酮受紫外光激发裂解生成还原性自由基，将溶液中的银离子还原成单质态的AgNPs，并沉积于聚偏氟乙烯超滤膜上；C、用乙醇溶液清洗沉积AgNPs的聚偏氟乙烯超滤膜上多余的反应溶液和未紧密负载的AgNPs，得Ag/PVDF膜，即成品。
[0005]在上述的光还原沉积纳米银抗菌聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法中，步骤A中，所述光还原溶液中硝酸银的浓度为20mmol/L，二苯甲酮的浓度为20mmol/L。
[0006]在上述的光还原沉积纳米银抗菌聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法中，步骤A中，所述光还原溶液中聚乙烯亚胺的浓度为20g/L。
[0007]在上述的光还原沉积纳米银抗菌聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法中，步骤B中，所述
紫外光的波长为320～380nm。
[0008]在上述的光还原沉积纳米银抗菌聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法中，步骤B中，所述紫外光波长为365nm。
[0009]在上述的光还原沉积纳米银抗菌聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法中，步骤A中，将所述密闭反应体系抽至负压
‑
50～5KPa。
[0010]在上述的光还原沉积纳米银抗菌聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法中，步骤A中，将所述密闭反应体系抽至负压
‑
20KPa。
[0011]在上述的光还原沉积纳米银抗菌聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法中，所述步骤C为，用乙醇和水的体积比为1:1的溶液清洗沉积AgNPs的聚偏氟乙烯超滤膜上多余的反应溶液和未紧密负载的AgNPs，得Ag/PVDF膜，即成品。
[0012]在上述的光还原沉积纳米银抗菌聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法中，所述聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法为，将14～22wt%PVDF、2～10wt%PEG
‑
400、余量DMAc配置成均相铸膜液，通过相转化法制备厚度为100～150μm的聚偏氟乙烯超滤膜。
[0013]在上述的光还原沉积纳米银抗菌聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法中，所述Ag/PVDF膜上还自组装有若干聚电解质双层，所述聚电解质双层的自组装包括以下步骤，D、将Ag/PVDF膜在β
‑
巯基乙胺MEA的乙醇溶液中浸泡8～24h，使Ag/PVDF膜上的AgNPs与β
‑
巯基乙胺MEA中的巯基
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SH键合完全，再将膜浸入0.1～5.0g/L的聚丙烯酸PAA水溶液中沉积5～60min，取出用纯水冲洗干净，得到Ag
‑
MEA
‑
[PEI/PAA]0.5
膜；E、将Ag
‑
MEA
‑
[PEI/PAA]0.5
膜浸入0.1～5.0g/L的聚乙烯亚胺PEI水溶液沉积5～60min，将沉积了一层带正电的聚乙烯亚胺PEI的膜取出用纯水冲洗干净，将其浸入带负电的0.1～5.0g/L的聚丙烯酸PAA水溶液沉积5～60min，通过静电引力将聚丙烯酸PAA吸附于膜上，使膜上的电荷转换为负电荷，取出用纯水冲洗干净，此时在膜上得到一个完整的聚电解质双层，重复上述循环，当循环次数为n时，膜上聚电解质双层数为n，得到Ag
‑
MEA
‑
[PEI/PAA]n
膜，即成品。 所述抗菌聚偏氟乙烯超滤膜自组装有聚电解质双层后，聚电解质双层均匀分布于膜表面，且赋予抗菌膜表面更好的平滑特性和亲水性，对腐殖酸的截留率高达100%，耐污性能较Ag/PVDF膜有显著提升，通量恢复率提升至95%以上，对大肠杆菌抑菌率高达99.9%。
[0014]在上述的光还原沉积纳米银抗菌聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法中，所述聚乙烯亚胺PEI水溶液的浓度为1.0g/L，所述聚丙烯酸PAA水溶液的浓度为1.0g/L。
[0015]在上述的光还原沉积纳米银抗菌聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法中，步骤E中，所述循环次数3。
[0016]一种光还原沉积纳米银抗菌聚偏氟乙烯超滤膜，所述抗菌聚偏氟乙烯超滤膜由上述的抗菌聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法制得。
[0017]在上述的光还原沉积纳米银抗菌聚偏氟乙烯超滤膜中，所述纳米银粒子AgNPs的负载量为10～300μg/cm2。
[0018]在上述的光还原沉积纳米银抗菌聚偏氟乙烯超滤膜中，所述纳米银粒子AgNPs的负载量为100μg/cm2。
[0019]与现有技术比较，本专利技术制得的光还原沉积纳米银抗菌聚偏氟乙烯超滤膜中纳米银粒子均匀分布于膜表面和膜内部孔隙，且纳米银粒子尺寸均匀性好；纳米银粒子的负载
对PVDF超滤膜不会产生破坏。相较于原始PVDF膜，纳米银粒子的负载显著提高了膜的抗菌耐污性，此外膜的亲水性、分离性能也有较大提高。所制得的光还原沉积纳米银抗菌聚偏氟乙烯超滤膜具有优异的抗菌性能，对大肠杆菌的抑菌率为96.5%以上；在对含有机污染物模拟污水过滤时，有更优的通量恢复率；水接触角大幅降低；膜对牛血清蛋白截留率在95.9%以上。本专利技术制得的光还原沉积纳米银抗菌聚偏氟乙烯超滤膜还具有较高的稳定性。本专利技术制得的光还原沉积纳米银抗菌聚偏氟乙烯超滤膜具有显著的抗菌耐污性能，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.光还原沉积纳米银抗菌聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，A、以聚偏氟乙烯超滤膜为基材，将其置于光还原溶液表面，有效过滤面朝下接触溶液，使溶液充分润湿基材，加盖密封，即为密闭反应体系，所述光还原溶液为含有硝酸银、二苯甲酮、聚乙烯亚胺的乙醇溶液，所述光还原溶液中硝酸银的浓度为5～500mmol/L，二苯甲酮的浓度为5～500mmol/L，聚乙烯亚胺的浓度为0～50g/L；B、将密闭反应体系置于紫外光下照射20～300min，二苯甲酮受紫外光激发裂解生成还原性自由基，将溶液中的银离子还原成单质态的AgNPs，并沉积于聚偏氟乙烯超滤膜上；C、用乙醇溶液清洗沉积AgNPs的聚偏氟乙烯超滤膜上多余的反应溶液和未紧密负载的AgNPs，得Ag/PVDF膜，即成品。2.根据权利要求1所述的光还原沉积纳米银抗菌聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法，其特征在于：步骤A中，所述光还原溶液中硝酸银的浓度为20 mmol/L，二苯甲酮的浓度为20 mmol/L。3.根据权利要求1所述的光还原沉积纳米银抗菌聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法，其特征在于：步骤A中，所述光还原溶液中聚乙烯亚胺的浓度为20g/L。4.根据权利要求1所述的光还原沉积纳米银抗菌聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法，其特征在于：步骤B中，所述紫外光的波长为320～380nm。5.根据权利要求1所述的光还原沉积纳米银抗菌聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法，其特征在于：所述步骤C为，用乙醇和水的体积比为1:1的溶液清洗沉积AgNPs的聚偏氟乙烯超滤膜上多余的反应溶液和未紧密负载的AgNPs，得Ag/PVDF膜，即成品。6.根据权利要求1
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5任一权利要求所述的光还原沉积纳米银抗菌聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法，其特征在于：所述Ag/PVDF膜上还自组装有若干聚电解质双层，所述聚电解质双层的自组装包括以下步骤，D、将Ag/PVDF膜在β
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巯基乙胺MEA的乙醇溶液中浸泡8
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24h，使Ag/PVDF膜上的AgNPs与β
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【专利技术属性】
技术研发人员：华河林，吴昕，李娜，董山山，陈素华，曾香，金刚，
申请(专利权)人：江西中膜环境技术有限公司，
类型：发明
国别省市：