一种亲水性二硫化钼抗菌膜的制备方法和清洗方法技术

本发明专利技术提供了一种亲水性二硫化钼抗菌膜的制备方法和清洗方法，涉及超滤膜技术领域，抗菌膜制备方法包括：超滤膜预处理：将平板聚醚砜膜浸泡在超纯水中进行预处理；制备二硫化钼分散液：将二硫化钼加入超纯水中进行超声分散均匀，获得0.25g/L～0.35g/L的二硫化钼分散液；制备抗菌层：将预处理后的平板聚醚砜膜安装在超滤杯底端，将二硫化钼分散液倒入超滤杯中，在0.3MPa恒压下过滤，待过滤结束后，取出膜并用超纯水冲洗膜表面，即制得亲水性二硫化钼抗菌膜，具有优异的亲水性能，且机械性能好，抗菌效果十分显著，还能较好的减缓超滤膜生物污染，实现高效绿色的膜清洗。实现高效绿色的膜清洗。实现高效绿色的膜清洗。

【技术实现步骤摘要】
一种亲水性二硫化钼抗菌膜的制备方法和清洗方法


[0001]本专利技术涉及超滤膜
，具体而言，涉及一种亲水性二硫化钼抗菌膜的制备方法和清洗方法。

技术介绍

[0002]超滤技术已在饮用水净化和污水深度处理与再利用领域中表现出广阔应用前景。超滤是一种低压膜过滤工艺，它通常被定义为孔径在10Da到1000Da之间的膜。超滤膜能够有效地去除水体中的藻类、细菌、原生动物、病毒等微生物，也能有效去除水中的大分子颗粒物与胶体物质，大大提高出水的生物安全性和化学稳定性。然而，在膜过滤过程中产生的膜污染限制了超滤膜技术的发展和应用。其中，生物污染是膜污染的重要贡献部分且最难控制。由于水中的微生物在膜表面附着、生长和增殖，容易附着并积聚在膜表面或膜孔中，最终形成生物膜，将会严重损害膜的透水性能和使用寿命。即现有的超滤膜无法同时实现亲水和抗菌双重改性，从生物膜的生成过程看，对超滤膜表面进行抗微生物附着的改性和调控是解决膜生物污染问题的重要途径之一。
[0003]膜清洗是通过采用合理的清洗方法对被污染的膜进行清洗和再生，破坏膜表面的溶质吸附层，清除膜孔道内的杂质，使膜尽可能恢复到初始通量。膜清洗方法可以分为物理清洗法和化学清洗法。物理清洗包括水力清洗、气体脉冲清洗、超声波清洗等，能够较好地去除膜表面的污染物，但不能去除膜孔道内的污染物，清洗效果不佳。化学清洗是通过使用化学药剂达到松动、溶解污垢、氧化有机物、灭活微生物等达到清除膜污染的效果，常用的清洗方法有酸洗、碱洗、醇洗、氧化剂(如臭氧、次氯酸、高锰酸钾等)。生物膜污染形成后的清洗，主要通过物理和化学的清洗手段以清除膜孔道内部以及膜体表面上存在的污染物，但是通过水力冲刷等物理手段进行清洗仅能够去除表面的松散污染物，对于粘附的生物膜，清洗效果较差，这也是生物污染较难控制和清洗的重要原因。通过化学清洗中产生氧化反应清洗膜污染既可以显著缓解膜的生物污染问题，又可以提高对细菌等微生物类污染物杀灭效果，但氧化剂容易对超滤膜造成一定程度的损伤，膜性能受到影响。
[0004]因此，如何减缓超滤膜的生物污染以及设计开发高效绿色的膜清洗技术成为需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少解决上述现有技术或相关技术中存在的技术问题之一，提供了一种亲水性二硫化钼抗菌膜的制备方法和清洗方法，该二硫化钼抗菌膜具有优异的亲水性能以及较高的水通量，且机械性能好，抗菌效果十分显著，能较好地减缓超滤膜生物污染，并实现高效的膜清洗。
[0006]本专利技术的第一方面公开了一种亲水性二硫化钼抗菌膜的制备方法，包括：超滤膜预处理：将平板聚醚砜膜浸泡在超纯水中进行预处理；制备二硫化钼分散液：将二硫化钼加入超纯水中进行超声分散均匀，获得0.25g/L～0.35g/L的二硫化钼分散液，其中，二硫化钼
由水热法制得，二硫化钼分散液中纳米二硫化钼为1T与2H的混合相；制备抗菌层：将预处理后的平板聚醚砜膜安装在超滤杯底端，将二硫化钼分散液倒入超滤杯中，在0.3MPa恒压下过滤，待过滤结束后，取出膜并用超纯水冲洗膜表面，即制得亲水性二硫化钼抗菌膜。
[0007]在该技术方案中，将水热合成法制备的二硫化钼分散液通过压力辅助过滤自组装方式在平板聚醚砜膜表面形成二硫化钼抗菌膜。具有优异的亲水性能，且机械性能好，抗菌效果十分显著，还能较好的减缓超滤膜生物污染。由于纳米二硫化钼的1T与2H的混合相会提供更多的催化活性位点，有利于材料自身的氧化应激反应和使用双氧水清洗时候催化效率的提高。
[0008]根据本专利技术提供的亲水性二硫化钼抗菌膜的制备方法，优选地，超声分散的持续时间为5min～10min。
[0009]根据本专利技术提供的亲水性二硫化钼抗菌膜的制备方法，优选地，二硫化钼分散液的浓度为0.35g/L。
[0010]根据本专利技术提供的亲水性二硫化钼抗菌膜的制备方法，优选地，在预处理过程中，平板聚醚砜膜浸泡在超纯水中持续时间为24h。
[0011]根据本专利技术提供的亲水性二硫化钼抗菌膜的制备方法，优选地，二硫化钼的制备过程包括：将硫脲和四水合钼酸铵倒入超纯水中，搅拌形成均相溶液；将均相溶液转移到特氟龙内衬的高压反应釜中，放入烘箱进行加热；反应釜冷却后，收集反应釜中的产物进行离心分离，再用超纯水和无水乙醇交替洗涤；最后经超纯水洗涤过的产物进行烘干干燥，研磨为粉末状，得到二硫化钼纳米材料。
[0012]根据本专利技术提供的亲水性二硫化钼抗菌膜的制备方法，优选地，将制得的二硫化钼纳米材料作为杀菌剂应用于抗菌除菌的场景中。
[0013]根据本专利技术提供的亲水性二硫化钼抗菌膜的制备方法，优选地，将制得的亲水性二硫化钼抗菌膜应用于减缓水处理膜的生物污染。
[0014]本专利技术的第二方面还公开了一种超滤膜的清洗方法，包括：取质量分数1％的双氧水溶液，用HCl溶液调整至pH4.0，得到清洗溶液；将生物污染后的超滤膜放入清洗溶液中，在摇床中以50r/min速率清洗反应5min，将膜取出并使用超纯水冲洗膜表面；其中，超滤膜为本专利技术第一方面的任一项技术方案所制得的亲水性二硫化钼抗菌膜。
[0015]根据本专利技术提供的超滤膜的清洗方法，优选地，在清洗过程中，超滤膜的负载面朝上。
[0016]根据本专利技术提供的超滤膜的清洗方法，优选地，超滤膜为任意水处理膜。
[0017]本专利技术取得的有益效果至少包括：1.以具有类过氧化氢酶特征的二硫化钼纳米片作为抗菌材料，通过压力辅助过滤自组装方式在超滤膜表面制备二硫化钼抗菌层，利用该抗菌层与膜清洗药剂双氧水之间内在联系，触发其原位催化功能，产生强氧化性自由基和氧气，从而杀死膜表面的细菌等微生物，氧气加速传质和表面冲刷，使得具有粘性的生物膜与二硫化钼抗菌层进行分离，减缓膜生物污染；2.亲水性二硫化钼抗菌膜具有良好的抗菌性能，较大的水通量，且操作方法经济、易操作，具有较大的应用前景；3.二硫化钼纳米材料制备简单、成本低，比表面积大，高密度活性边缘的暴露使得其催化能力增强，制备的二硫化钼纳米材料对细菌具有物理损伤和氧化应激反应；制备的亲水性二硫化钼抗菌膜具有优异的亲水性能，且制备的催化材料附着在聚醚砜超滤膜表面，在双氧水清洗液中能充分接
触进行反应，利用二硫化钼自身的过氧化氢酶特性，产生的自由基能更好的杀死细菌细胞。
附图说明
[0018]图1示出了根据本专利技术实施例的二硫化钼纳米材料不同浓度的抗菌效果图。
[0019]图2示出了根据本专利技术实施例的纳米材料与大肠杆菌接触后扫描电镜图。
[0020]图3示出了根据本专利技术实施例的聚醚砜超滤膜的水接触角测试图。
[0021]图4示出了根据本专利技术实施例的亲水性二硫化钼抗菌膜的水接触角测试图。
[0022]图5示出了根据本专利技术实施例的亲水性二硫化钼抗菌膜和聚醚砜超滤膜在生物污染过程中通量变化图。
[0023]图6示出了根据本专利技术实施例的亲水性二硫化钼抗菌膜生物污染后的扫描电镜图。
[0024]图7示出了根据本专利技术实施例的聚醚砜超滤膜生物污染后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种亲水性二硫化钼抗菌膜的制备方法，其特征在于，包括：超滤膜预处理：将平板聚醚砜膜浸泡在超纯水中进行预处理；制备二硫化钼分散液：将二硫化钼加入超纯水中进行超声分散均匀，获得0.25g/L～0.35g/L的二硫化钼分散液，其中，所述二硫化钼由水热法制得，所述二硫化钼分散液中纳米二硫化钼为1T与2H的混合相；制备抗菌层：将预处理后的所述平板聚醚砜膜安装在超滤杯底端，将所述二硫化钼分散液倒入超滤杯中，在0.3MPa恒压下过滤，待过滤结束后，取出膜并用超纯水冲洗膜表面，即制得所述亲水性二硫化钼抗菌膜。2.根据权利要求1所述的亲水性二硫化钼抗菌膜的制备方法，其特征在于，所述超声分散的持续时间为5min～10min。3.根据权利要求1所述的亲水性二硫化钼抗菌膜的制备方法，其特征在于，所述二硫化钼分散液的浓度为0.35g/L。4.根据权利要求1所述的亲水性二硫化钼抗菌膜的制备方法，其特征在于，在预处理过程中，所述平板聚醚砜膜浸泡在超纯水中持续时间为24h。5.根据权利要求1所述的亲水性二硫化钼抗菌膜的制备方法，其特征在于，所述二硫化钼的制备过程包括：将硫脲和四水合钼酸铵倒入超纯水中，搅拌...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘阳，黄旋林，张新波，付欣悦，王铭哲，
申请(专利权)人：天津城建大学，
类型：发明
国别省市：