一种多功能纳滤膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种多功能纳滤膜及其制备方法和应用，制备方法包括：先在聚酰胺纳滤膜上制备亲水性聚多巴胺氧化层；随后在聚多巴胺层上接枝具有低表面能的

【技术实现步骤摘要】
一种多功能纳滤膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于纳滤膜
，具体涉及一种多功能纳滤膜及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]膜过滤是一种分离大量高活性微生物和营养物质的有效方法，然而，这也使膜表面极易受到生物污物的影响，导致膜通量和寿命的减少
。
纳滤膜用于再生水产水时，由于待处理的二级出水水质复杂且盐度低，并且含大量高活性的微生物和丰富的营养物质，在膜滤过程中被富集，使膜表面极易产生生物污染，从而导致水通量降低
、
出水含盐量升高
、
运行能耗增加和纳滤系统产水效能急剧下降等一系列问题
。
膜污染的形成主要因素有：膜固有性质
、
混合液性质和系统运行环境，控制及解决膜污染也应该从这三方面采取相应的措施
。
[0003]相较于其他基于运行过程的膜污染控制策略，膜材料改性能够更直接地影响膜表面与污染物之间的界面作用，从源头上抑制生物污染层的形成和发展，同时缓解预处理及膜清洗压力，降低化学试剂用量，减少过程副产物，被认为是膜生物污染防治的必要策略
。
传统的抗生物污染膜改性策略主要分为两种，一种是通过引入具有亲水性
、
电中性
、
氢键受体以及无氢键供体的物质，构建亲水性膜表面，建立“防御”机制，即在膜表面形成致密水合层或空间位阻效应，降低污染物在膜表面的非特异性吸附，阻止污染物的沉积；另一种是通过引入抗菌物质构建抗菌膜表面，建立主动“反抗”机制，即杀灭细菌或抑制细菌生长，切断生物污染发生的途径
。
被动“防御”机制或主动“反抗”抗菌都可在一定程度上减缓生物污染，但单一机制不能同时具备抗菌性和抗粘性，对解决长期复杂运行条件下的生物污染问题有一定局限性
。
[0004]如何有效降低污染物在膜表面附着强度，使基于复杂污水成分
、
长期过滤
、
不可避免形成的生物污染层由不易清除特性向易清除特性转变，成为膜材料改性的又一重要策略
。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是：提供一种多功能纳滤膜及其制备方法和应用，以解决纳滤膜抗污性能不佳
、
生物污染层不易清除的技术问题
。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：提供一种多功能纳滤膜，多功能纳滤膜由下往上包括：基膜
、
聚多巴胺氧化层
、
氟化物自清洁层
、
季铵盐杀菌层和两性离子防御层
。
[0007]本专利技术还公开了一种多功能纳滤膜的制备方法，包括以下步骤：
[0008]S1
：基膜的预处理：将基膜在
25
‑
35wt
％的异丙醇溶液中浸泡
30
‑
45min
，然后用清洗液冲洗
10
‑
20min
，再置于清洗液中浸泡4‑
6h
；
[0009]S2
：制备聚多巴胺氧化层：在室温下将经过步骤
S1
处理后的基膜的活性层置于反应液
A
中振荡反应，然后用清洗液冲洗基膜
10
‑
20min
，得到生长有聚多巴胺氧化层的基膜；
反应液
A
为
N,N
‑
二甲基甲酰胺
、
盐酸多巴胺和浓度为
0.4
‑
0.5g/mL
的三羟甲基氨基甲烷溶液以
15
‑
25mL
：
0.3
‑
0.5g
：
90
‑
110mL
的配比关系混合而成；
[0010]S3
：制备氟化物自清洁层：将甲基丙烯酸六氟丁酯溶于
45
‑
55wt
％的异丙醇溶液中，并去除溶液中的氧气，然后依次加入步骤
S2
得到的基膜和反应液
B
，在黑暗条件下用氮气吹脱
10
‑
30min
，接着加入还原剂继续反应1‑
2h
，最后用清洗液冲洗基膜
10
‑
20min
，得到生长有氟化物自清洁层的基膜；反应液
B
为配体
、
催化剂和
50wt
％的异丙醇溶液以
0.05
‑
0.09g
：
0.005
‑
0.008g
：5‑
10mL
的配比关系混合而成；甲基丙烯酸六氟丁酯
、45
‑
55wt
％的异丙醇溶液
、
反应液
B
和还原剂的配比关系为1‑
2g
：
180
‑
220mL
：5‑
10mL
：
10
‑
15mL
；
[0011]S4
：制备季铵盐杀菌层：将甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵溶于
45
‑
55wt
％的异丙醇溶液中，并去除溶液中的氧气，然后依次加入步骤
S3
得到的基膜和反应液
B
，在黑暗条件下用氮气吹脱
10
‑
30min
，接着加入还原剂继续反应
22
‑
26h
，最后用清洗液冲洗基膜
10
‑
20min
，得到生长有季铵盐杀菌层的基膜；甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵
、45
‑
55wt
％的异丙醇溶液
、
反应液
B
和还原剂的配比关系为
13
‑
16g
：
180
‑
220mL
：5‑
10mL
：
10
‑
15mL
；
[0012]S5
：制备两性离子防御层：将
[2
‑
(
甲基丙烯酰基氧基
)
乙基
]二甲基
‑
(3
‑
磺酸丙基
)
氢氧化铵溶于
45
‑
55wt
％的异丙醇溶液中，并去除溶液中的氧气，然后依次加入步骤
S4
得到的基膜和反应液
B
，在黑暗条件下用氮气吹脱
10
‑
30min
，接着加入还原剂继续反应1‑
2h
，最后用清洗液冲洗基膜
10
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种多功能纳滤膜，其特征在于，所述多功能纳滤膜由下往上包括：基膜
、
聚多巴胺氧化层
、
氟化物自清洁层
、
季铵盐杀菌层和两性离子防御层
。2.
权利要求1所述的多功能纳滤膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1
：基膜的预处理：将基膜在
25
‑
35wt
％的异丙醇溶液中浸泡
30
‑
45min
，然后用清洗液冲洗
10
‑
20min
，再置于清洗液中浸泡4‑
6h
；
S2
：制备聚多巴胺氧化层：在室温下将经过步骤
S1
处理后的基膜的活性层置于反应液
A
中振荡反应，然后用清洗液冲洗基膜
10
‑
20min
，得到生长有聚多巴胺氧化层的基膜；所述反应液
A
为
N,N
‑
二甲基甲酰胺
、
盐酸多巴胺和浓度为
0.4
‑
0.5g/mL
的三羟甲基氨基甲烷溶液以
15
‑
25mL
：
0.3
‑
0.5g
：
90
‑
110mL
的配比关系混合而成；
S3
：制备氟化物自清洁层：将甲基丙烯酸六氟丁酯溶于
45
‑
55wt
％的异丙醇溶液中，并去除溶液中的氧气，然后依次加入步骤
S2
得到的基膜和反应液
B
，在黑暗条件下用氮气吹脱
10
‑
30min
，接着加入还原剂继续反应1‑
2h
，最后用清洗液冲洗基膜
10
‑
20min
，得到生长有氟化物自清洁层的基膜；所述反应液
B
为配体
、
催化剂和
50wt
％的异丙醇溶液以
0.05
‑
0.09g
：
0.005
‑
0.008g
：5‑
10mL
的配比关系混合而成；所述甲基丙烯酸六氟丁酯
、45
‑
55wt
％的异丙醇溶液
、
反应液
B
和还原剂的配比关系为1‑
2g
：
180
‑
220mL
：5‑
10mL
：
10
‑
15mL
；
S4
：制备季铵盐杀菌层：将甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵溶于
45
‑
55wt
％的异丙醇溶液中，并去除溶液中的氧气，然后依次加入步骤
S3
得到的基膜和反应液
B
，在黑暗条件下用氮气吹脱
10
‑
30min
，接着加入还原剂继续反应
22
‑
26h
，最后用清洗液冲洗基膜
10
‑
20min
，得到生长有季铵盐杀菌层的基膜；所述甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵
、45
‑
55wt
％的异丙醇溶液
、
反应液
B
和还原剂的配比关系为
13
‑
16g
：
180
‑
220mL
：5‑
10mL
：
10
‑
15mL
；
S5
：制备两性离子防御层：将
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘彩虹，高瑞，智悦，韩乐，何强，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：