一种抗污染膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种抗污染膜及其制备方法，该制备方法包括：将壳聚糖溶解于缓冲液中，得到第一溶液；另取缓冲液，并在缓冲液中加入右旋酪氨酸和催化剂，置于冰水浴中溶解以激活右旋酪氨酸分子上的羧基，得到第二溶液；将两溶液进行混合反应；之后将混合液先经过透析袋透析，再经过滤膜过滤得到固体物质，干燥后得到壳聚糖接枝右旋酪氨酸共聚物；将致孔剂和壳聚糖接枝右旋酪氨酸共聚物加入到溶剂中进行溶解，然后在溶解的溶液中加入PVDF粉末，溶解得到铸膜液；通过铸膜液制备成膜，得到壳聚糖接枝右旋酪氨酸共聚物改性的PVDF膜。本发明专利技术不仅增强了膜的亲水性，而且使其获得了抗生物膜黏附和抗菌的作用，从而提高了膜的抗污染能力。从而提高了膜的抗污染能力。从而提高了膜的抗污染能力。

【技术实现步骤摘要】
一种抗污染膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及水处理
，尤其涉及一种抗污染膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]水资源是人类社会发展的基础条件，水资源短缺、污染严重的问题也愈发严重，污水资源化利用是解决水资源短缺问题的重要手段，膜分离技术是水处理的一个重要技术手段。膜分离技术是以选择性透过膜为基础，在外界驱动力或者化学势差的作用下，实现两组分或者多组分的分离、富集的一种技术。膜分离技术具有处理效果好，分离性能稳定，适用范围广，占地面积小，处理效率高，易于管理和操作简单等优点，并且在分离过程中不会产生新的污染物质。
[0003]目前在水处理工艺中常用的有机高分子膜材料主要有聚偏氟乙烯（PVDF）、聚醚砜（PES）、聚丙烯腈（PAN）等，其中PVDF膜因为具有良好的抗腐蚀性能、机械性能，易于加工制备等特性，被广泛地应用到膜法水处理工艺中。但是在膜过滤时，水中的污染物与膜表面及膜孔内部发生一系列物理化学作用，特别是水中的蛋白质、多糖、腐殖质等疏水性有机物易于吸附、沉积在膜的表面，造成膜孔堵塞，从而导致膜的水通量和过滤效率下降，减少膜的使用寿命，增加使用成本。市场上常见的商品过滤膜，多采用浸没相转化法制备得到，通过在铸膜液配方中添加聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、聚乙二醇（PEG）等亲水性高分子材料，来降低有机膜表面的疏水性以减少膜污染，但是其抗菌能力较弱，而且膜生物污染仍然较为严重。然而根据膜分离技术的应用场景，生物污染对膜污染的贡献率最高可达40%以上，是膜污染的主要原因之一。因此，亟需开发一种能够有效提高抗菌能力和缓解膜污染的膜。
[0004]以上
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本专利技术的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述
技术介绍
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提出一种抗污染膜及其制备方法，制得壳聚糖接枝右旋酪氨酸共聚物改性的PVDF膜，不仅增强了膜的亲水性，而且使其获得了抗生物膜黏附和抗菌的作用，从而提高了膜在过滤过程中的抗污染能力。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术公开了一种抗污染膜的制备方法，包括：S1：将壳聚糖溶解于缓冲液中，得到第一溶液；S2：另取缓冲液，并在缓冲液中加入右旋酪氨酸和催化剂，置于冰水浴中溶解以激活所述右旋酪氨酸分子上的羧基，得到第二溶液；S3：将所述第一溶液与所述第二溶液进行混合，得到混合液；S4：将所述混合液先经过透析袋透析，再经过滤膜过滤得到固体物质，并将所述固体物质进行干燥，得到壳聚糖接枝右旋酪氨酸共聚物；
S5：将致孔剂和所述壳聚糖接枝右旋酪氨酸共聚物加入到溶剂中进行溶解，然后在溶解的溶液中加入PVDF粉末，溶解得到铸膜液；S6：通过所述铸膜液制备成膜，得到壳聚糖接枝右旋酪氨酸共聚物改性的PVDF膜。
[0007]优选地，步骤S1中的缓冲液和步骤S2中的缓冲液均选用pH为5.0~6.5的MES缓冲液。
[0008]优选地，步骤S1中得到的所述第一溶液中壳聚糖的质量分数为2.0~2.5%。
[0009]进一步地，步骤S2中得到的所述第二溶液中右旋酪氨酸的质量分数为1.0~2.0%。
[0010]优选地，步骤S2中的催化剂包括NHS和EDC。
[0011]进一步地，加入的NHS和EDC的摩尔比为（0.5~1.5）：1。
[0012]优选地，步骤S3中具体包括：将所述第一溶液与所述第二溶液进行混合，在28~32℃下反应12~36 h后，在溶液中加入无机碱液调节pH至8.0后终止反应，得到混合液。
[0013]优选地，步骤S3中混合的所述第一溶液和所述第二溶液的体积比为（1~2）：1。
[0014]优选地，步骤S5中的致孔剂为LiCl，溶剂为DMAC、DMF、DMSO中的至少一种。
[0015]优选地，步骤S5中所述致孔剂的添加量为3~8wt%，所述壳聚糖接枝右旋酪氨酸共聚物的添加量为0.1~0.4wt%，PVDF粉末的添加量为11~14wt%。
[0016]优选地，步骤S6具体包括：将所述铸膜液倒在玻璃板上，采用厚度为150~250μm的刮刀将所述铸膜液刮出成膜，在空气中暴露5~15s后，将膜浸入去离子水，发生相转化成膜，得到壳聚糖接枝右旋酪氨酸共聚物改性的PVDF膜。
[0017]第二方面，本专利技术公开了一种抗污染膜，是采用第一方面所述制备得到的壳聚糖接枝右旋酪氨酸共聚物改性的PVDF膜。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术提出的抗污染膜及其制备方法，通过将右旋酪氨酸接枝到壳聚糖（CS）长分子链上制备得到二者的共聚物，然后通过共混改性制备PVDF膜，在增强膜的亲水性的同时，使其获得抗生物膜黏附和抗菌的作用，从而提高膜在过滤过程中的抗污染能力。而且，本专利技术制备壳聚糖接枝右旋酪氨酸共聚物改性的PVDF膜的方法还具有以下显著优点：（1）所选用的材料易得，制备方法简单易行，合成条件温和，从而使得生产成本较低，有利于大规模推广。
[0019]（2）利用右旋酪氨酸分子和壳聚糖分子链之间的化学反应生成共聚物，并采用共混改性的方式制备了改性膜，克服了右旋酪氨酸分子本身分子量小，亲水性有限难以应用于膜改性、稳定性差的缺点，制备出的膜具有较高的稳定性。
[0020]（3）所制备的改性的PVDF膜能够在减少膜表面细菌粘附的同时，杀死膜表面的大部分的细菌，能够有效减少膜过滤过程中的生物污染现象，提高膜的使用性能。
[0021]（4）所制备的改性的PVDF膜相较于未改性的PVDF膜，其表面亲水性显著增强，膜表面的膜孔数量提升，纯水通量提升，能够有效地缓解在污水过滤中的膜污染的产生。
附图说明
[0022]图1是本专利技术的优选实施例公开的抗污染膜的制备方法流程图；图2a至图2e是对照例1和实施例1至4所制得的膜的电镜图；图3是对照例1和实施例1至4所制得的膜的纯水通量的结果图；
图4是对照例1和实施例1至4所制得的膜过滤时膜比通量变化和其对应的膜污染指数；图5是对照例1和实施例2所制得的膜进行5次循环过滤时膜比通量变化；图6a至图6f是经共培养后的膜表面激光共聚焦图像。
具体实施方式
[0023]以下对本专利技术的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本专利技术的范围及其应用。
[0024]需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接既可以是用于固定作用也可以是用于电路/信号连通作用。
[0025]需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗污染膜的制备方法，其特征在于，包括：S1：将壳聚糖溶解于缓冲液中，得到第一溶液；S2：另取缓冲液，并在缓冲液中加入右旋酪氨酸和催化剂，置于冰水浴中溶解以激活所述右旋酪氨酸的分子上的羧基，得到第二溶液；S3：将所述第一溶液与所述第二溶液进行混合，得到混合液；S4：将所述混合液先经过透析袋透析，再经过滤膜过滤得到固体物质，并将所述固体物质进行干燥，得到壳聚糖接枝右旋酪氨酸共聚物；S5：将致孔剂和所述壳聚糖接枝右旋酪氨酸共聚物加入到溶剂中进行溶解，然后在溶解的溶液中加入PVDF粉末，溶解得到铸膜液；S6：通过所述铸膜液制备成膜，得到壳聚糖接枝右旋酪氨酸共聚物改性的PVDF膜。2.根据权利要求1所述的抗污染膜的制备方法，其特征在于，步骤S1中的缓冲液和步骤S2中的缓冲液均选用pH为5.0~6.5的MES缓冲液。3.根据权利要求1所述的抗污染膜的制备方法，其特征在于，步骤S1中得到的所述第一溶液中壳聚糖的质量分数为2.0~2.5%；步骤S2中得到的所述第二溶液中右旋酪氨酸的质量分数为1.0~2.0%。4.根据权利要求1所述的抗污染膜的制备方法，其特征在于，步骤S2中的催化剂包括NHS和EDC，加入的NHS和EDC的摩尔比为（0.5~1.5）：1。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：张正华，程子阳，
申请(专利权)人：清华大学深圳国际研究生院，
类型：发明
国别省市：