一种氧化锌抗菌滤芯材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种氧化锌抗菌滤芯材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：将准备好的聚乙烯吡咯烷酮、ZnO以及N，N

【技术实现步骤摘要】
一种氧化锌抗菌滤芯材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及氧化锌抗菌滤芯
，具体是一种氧化锌抗菌滤芯材料的制备方法。

技术介绍

[0002]滤芯是能够起到过滤效果的设备，通常存在于过滤器内，常规滤芯的组成一般包括活性炭、以及无纺布、纤维材料或是膜材料；
[0003]现阶段常规的滤芯在使用时与过滤器配合，针对空气过滤时，设置有进气口以及出气口，且外部空气由进气口进入，再经出气口排出，达到空气交换的目的，针对于液体过滤时，设置有进液口与出液口，且在液体流经滤芯时，会将杂质截留在滤芯外部，且过滤后的液体经出液口排出；现阶段，聚醚砜，即PES膜凭借其良好的化学稳定性以及出色的机械强度和热稳定性，已成为流行的微滤和超滤材料；氧化锌则是一种抗菌材料，可在一定程度上起到优良的抗菌防污染性能；
[0004]但是由于非极性PES膜的表面能低，没有亲水基团，同时在膜的表面与水没有氢键效应，因此导致非极性PES膜存在较强的疏水性，且抗污染性能较弱，膜污染的情况无法避免，因此导致液体透过膜的阻力增加，通量持续下降导致膜的过滤性能被弱化，从而阻碍了膜的发展。
[0005]因此，针对上述问题提出一种氧化锌抗菌滤芯材料的制备方法。

技术实现思路

[0006]为了弥补现有技术的不足，解决上述至少一个问题，本专利技术提出的一种氧化锌抗菌滤芯材料的制备方法。
[0007]一种氧化锌抗菌滤芯材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
[0008]S1：将准备好的聚乙烯吡咯烷酮、ZnO以及N，N
‑
二甲基乙酰胺超声处理30min，使纳米ZnO与聚乙烯吡络烷酮混合均匀，制得混合液；
[0009]S2：向混合液中加入聚醚砜，再机械搅板30
‑
60min后，得到铸膜液；
[0010]S3：于室温脱泡完成后，将铸膜液倾倒在玻璃板上并用250um刮刀刮出均匀的一层；
[0011]S4：在空气中停留30s后，将玻璃板置于纯水浴中，等待一段时间膜液凝胶成膜片，并于玻璃板脱离，制得ZnO与聚乙烯吡络烷酮的复合膜；
[0012]S5：针对制得的复合膜，风干后进行X射线衍射和热损失测试，判定是否存在于ZnO存在于复合膜上；
[0013]S6：针对制得的复合膜，于去离子水中浸泡24h后，进行过滤实验、抗菌实验以及接触角实验，以得到制备复合膜的各原材料的最优含量及质量分数；
[0014]S7：得到各原材料的最优含量及质量分数后，重复步骤S1至S4，完成复合膜的制备。
[0015]优选的，所述S5中，以不同纳米ZnO添加量测试ZnO/PES膜的X射线衍射，简称为XRD，分析得出制备的ZnO/PES膜衍射峰的主导峰值与纳米ZnO有较强的关联性。
[0016]优选的，所述S5中，以不同ZnO添加量测试ZnO/PES膜的热损失测试，简称为TGA，分析得出制备的ZnO/PES膜，外推起始分解温度均高于500℃。
[0017]优选的，所述S6中，抗菌实验具体为，以大肠杆菌作为指示菌株，对膜进行抗菌测试，采用稀释涂布法，根据活细菌的数量测定抗菌率，随着纳米ZnO添加量的增加，菌落数量逐渐减少，表明随着ZnO量的增加，ZnO/PES膜的抗菌性能得到提升，其中大肠杆菌还可替代为酵母菌。
[0018]优选的，所述S6中，抗菌实验具体为在无菌环境下，剪取直径3cm左右的光滑且无明显缺陷的ZnO与聚乙烯吡络烷酮的复合膜，简称为ZnO/PES膜片，并将其放入含有培养好的菌液的培养基中；24h后使用涂板法将细菌培养液稀释106倍铺在固体培养基上，再计算菌落的数量，以菌落数量反映ZnO/PES膜片的抑菌率。
[0019]优选的，所述S6中，抑菌率计算表达式为：
[0020]p＝(Xo
‑
Xw)/Xo
[0021]式中，Xo为纯PES膜表面的细菌数量，Xw为ZnO质量分数为w的ZnO/PES膜表面的细菌数量，其中w为ZnO在成膜材料中的质量分数，分别为1％、2％、4％、6％、8％、10％。
[0022]优选的，所述S6中，过滤实验与接触角实验后，以不同纳米ZnO含量制备的ZnO/PES膜，分析纳米ZnO含量对ZnO/PES膜孔隙率、接触角以及孔径的影响，当纳米ZnO用量增加，ZnO/PES膜接触角减小；当纳米ZnO添加量由低到高，ZnO/PES膜孔径先增后减；当纳米ZnO含量增加，ZnO/PES膜孔隙率增加。
[0023]优选的，所述S6中，以不同含量的纳米ZnO测试ZnO/PES膜的亲水性，随着纳米ZnO用量增加，亲水性增加。
[0024]优选的，所述S6中，过滤实验中，以不同纳米ZnO含量测试ZnO/PES膜的纯水通量、截留率以及通量衰减系数；在ZnO质量分数为1％和2％时，ZnO/PES膜的水通量小于纯PES膜；随着ZnO质量分数增加，ZnO/PES膜对BSA的截留率均超过97％，表明增加ZnO并不损害PES膜对BSA的截留效率；随着ZnO质量分数增加，ZnO/PES膜的通量衰减系数均低于0.35，表示ZnO的加入降低了ZnO/PES膜的通量衰减。
[0025]优选的，所述S6中，以不同ZnO质量分数制备的ZnO/PES膜分析180min连续过滤质量浓度为1g/L的BSA，即牛血清蛋白，分析得出在过滤前40min，BSA通量急剧下降，随着ZnO添加量的增加，下降趋势区域稳定，稳定通量控制在140min左右。
[0026]本专利技术的有益之处在于：
[0027]本专利技术采用纳米ZnO与PES物理共混，有效的增强了PES的热稳定性，同时在纳米ZnO的质量分数为4％时，制备的ZnO/PES膜的水通量大大提高，且接触角降低，亲水性和过滤性能均得到改善，污染指数最低；根据实验结果可知，随着纳米ZnO用量的增加，ZnO/PES膜对大肠杆菌的抑制率也逐渐增大，而纳米ZnO的质量分数≥8％时，抑菌率能够达到100％，呈现出优异的抗菌效果，因此适量纳米ZnO的添加，能够有效的改善PES膜存在的亲水性差以及抗菌性差的问题，有利于水处理。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0029]图1为本专利技术一种实施例的制备方法的流程图；
[0030]图2为本专利技术一种实施例中以不同纳米ZnO添加量制备的ZnO/PES膜的XRD分析图；
[0031]图3为本专利技术一种实施例中以不同纳米ZnO添加量制备的ZnO/PES膜的TGA分析图；
[0032]图4为本专利技术一种实施例中以不同纳米ZnO添加量对ZnO/PES膜的影响示意图。
具体实施方式
[0033]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧化锌抗菌滤芯材料的制备方法，其特征在于：该制备方法包括以下步骤：S1：将准备好的聚乙烯吡咯烷酮、ZnO以及N，N
‑
二甲基乙酰胺超声处理30min，使纳米ZnO与聚乙烯吡络烷酮混合均匀，制得混合液；S2：向混合液中加入聚醚砜，再机械搅板30
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60min后，得到铸膜液；S3：于室温脱泡完成后，将铸膜液倾倒在玻璃板上并用250um刮刀刮出均匀的一层；S4：在空气中停留30s后，将玻璃板置于纯水浴中，等待一段时间膜液凝胶成膜片，并于玻璃板脱离，制得ZnO与聚乙烯吡络烷酮的复合膜；S5：针对制得的复合膜，风干后进行X射线衍射和热损失测试，判定是否存在于ZnO存在于复合膜上；S6：针对制得的复合膜，于去离子水中浸泡24h后，进行过滤实验、抗菌实验以及接触角实验，以得到制备复合膜的各原材料的最优含量及质量分数；S7：得到各原材料的最优含量及质量分数后，重复步骤S1至S4，完成复合膜的制备。2.根据权利要求1所述的一种氧化锌抗菌滤芯材料的制备方法，其特征在于：所述S5中，以不同纳米ZnO添加量测试ZnO/PES膜的X射线衍射，简称为XRD，分析得出制备的ZnO/PES膜衍射峰的主导峰值与纳米ZnO有较强的关联性。3.根据权利要求2所述的一种氧化锌抗菌滤芯材料的制备方法，其特征在于：所述S5中，以不同ZnO添加量测试ZnO/PES膜的热损失测试，简称为TGA，分析得出制备的ZnO/PES膜，外推起始分解温度均高于500℃。4.根据权利要求3所述的一种氧化锌抗菌滤芯材料的制备方法，其特征在于：所述S6中，抗菌实验具体为，以大肠杆菌作为指示菌株，对膜进行抗菌测试，采用稀释涂布法，根据活细菌的数量测定抗菌率，随着纳米ZnO添加量的增加，菌落数量逐渐减少，表明随着ZnO量的增加，ZnO/PES膜的抗菌性能得到提升，其中大肠杆菌还可替代为酵母菌。5.根据权利要求4所述的一种氧化锌抗菌滤芯材料的制备方法，其特征在于：所述S6中，抗菌实验具体为在无菌环境下，剪取直径3cm左右的光滑且无明显缺陷的ZnO与聚乙烯吡络烷酮的复合膜，简称为ZnO/PES膜片，并将其放入含有培养好...

【专利技术属性】
技术研发人员：周宁，王丹飞，张克勤，苏志波，
申请(专利权)人：无锡贝泓仟纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：