本发明专利技术属于高分子功能膜材料制备领域，具体地涉及一种能够在线抗微生物污染且具自洁功能的聚合物微孔滤膜及其制备方法。该膜由铸膜液用相转化法制备而成，可以是平板膜或者中空纤维膜。铸膜液由聚合物、纳米氧化物粒子、成孔剂、有机溶剂构成，通过流涎法刮制成平板膜或通过喷丝头制备成中空纤维膜，然后在去离子水或含有有机溶剂的水溶液凝固定型形成初生膜，初生膜再经弱溶剂浸泡处理得到一种具有在线抗菌自洁功能的聚合物分离膜。该膜有良好的弹性和机械强度，膜表面具有抗菌自洁功能，膜孔径对压力是敏感的，可以通过控制操作压力来控制膜的去离子水通量和截留相对分子质量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高分子功能膜材料制备领域，具体地涉及一种具有在线抗菌自洁功能和压力敏感特性的聚合物微孔分离膜的制备方法。
技术介绍
数十年来，膜分离技术发展迅速，特别是90年代以后，膜分离技术的应用领域已 经渗透到人们生活和生产的各个方面，膜分离技术作为一种新兴的高效分离技术，已经被 广泛应用于化工、环保、电子、轻工、纺织、石油、食品、医药、生物工程、能源工程等，尤其是 在污水处理、油-水及蛋白质分离等方面。国外有关专家甚至把膜分离技术的发展称为第 三次工业革命。膜分离技术被认为是20世纪末至21世纪中期最有发展前途的高新技术 之一。 膜的亲水性及孔结构在分离工艺中扮演了重要的角色。 一个适用的多孔膜体系应 该具有高的渗透性、好的亲水性及出色的化学稳定性。但由于聚合物本身固有的疏水性，在 处理水基流体时透过阻力大，更严重的是容易受到水相中亲水有机物的污染。尤其是随着 膜组件的长期使用，会在膜表面及孔道内产生附着菌类及酶类等生物物质的污染，难以通 过传统的清洗方法清除污染物恢复膜性能，从而导致不可逆的污染，对膜及其组件的性能、 效率和寿命产生致命的影响。 对膜材料进行改性是提高膜的亲水性和抗污染性的良好途径。除了表面改性、化 学改性和共混改性外，目前一种新的改性方法-纳米掺杂技术-引起了研究者的广泛关注。 特别是20世纪90年代以来，比利时的VITO研究中心将陶瓷粉体引入到聚合物体系中，采 用相转化工艺制得复合膜，使陶瓷材料的耐热、化学稳定性与聚合物的柔韧性和低成本相 结合，而使所得膜的孔性能、耐污染性能得到显著的提高。 有机聚合物膜材料具有柔韧性好、透气性高、密度低、成膜性好、价格低廉等优点， 但其易压密，机械强度、耐溶剂、耐腐蚀、耐热性较差，对一些体系不能提供足够的选择性和 渗透通量。在有机基体中引入无机组分，可增强膜的机械强度，提高膜的热稳定性，改善和 修饰膜的孔结构和分布，提高膜的耐溶剂性，调整亲、疏水平衡，控制膜溶胀，提高膜的选择 性和渗透性。这种杂化膜材料具有良好的物化稳定性、呈现出高的分离性能，且具有好的成 膜性，已成为高分子材料科学和膜材料制备等领域的研究热点。而无机膜材料具有机械强 度高、耐腐蚀、耐溶齐U、耐高温等优点，但其质脆，不易加工，成膜性差，且目前成本较贵。有 机、无机杂化膜材料结合了有机组分和无机组分的优良性能，同时也呈现出一些新的性能， 它的快速发展为膜材料的设计与开发提供了新的思路。目前已有多种无机纳米氧化物粒子 用于有机膜的改性，而利用具有光触媒催化功能的Ti02对PVDF高分子微孔分离膜进行掺 杂改性的并不多见。 纳米二氧化钛(1102，俗称钛白)具有良好的紫外线吸收性能、催化性能与很大 的比表面积，表面原子数、表面能和表面张力随着粒径的下降急剧增加，小尺寸效应、表面 效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应等导致纳米微粒的热、磁、光、敏感特性和表面稳4定性等不同于常规粒子。自1972年Fujishima发现受辐射的Ti02(Fujishima A， Honda K.Electrochemical photolysis of water at a semiconductor electrode. Nature, 1972,238 :37-38)，电极可光解水以来，Ti02以其优越的性能在光催化领域中引起了人们 广泛的关注。1985年，日本的Tadashi Mats皿aga等(Mats皿aga T， Tomoda R， Nakajima T， et al. Photoelectrochemicalsterilization of microbial cells by semiconductor power. FEMS Microbiology Letters, 1985， 29 :211-214)首先发现了 Ti02在紫外光照射下 有杀菌作用。试验结果表明，与负载1102颗粒共同培养的乳杆嗜酸细菌、酵母菌、大肠杆菌 在金属卤化物灯照射下，60 120min内可以被彻底杀灭，之后还有许多研究工作者做了深 入的研究。多年来，纳米二氧化钛作为抗菌材料的研究应用一直很活跃，研究的范围包括二 氧化钛光催化对细菌、病毒、真菌、藻类和癌细胞等的杀灭清除作用。 纳米Ti02的结晶有两种晶态；即金红石型和锐钛型。通常，金红石型的二氧化钛 光催化能力差，而锐钛型的二氧化钛具有强光催化能力。锐钛型纳米Ti02在H20、02体系中 发生光催化反应，产生的羟基自由基(HO )，能和多种细菌和臭体反应，有效地灭菌和消除 臭味，因而可以制成纳米1102抗菌剂。纳米1102抗菌剂具有将细菌及其残骸一起杀灭清除 的能力，同时还能将细菌分泌的毒素也分解掉。并且纳米Ti02作为杀菌剂还具有以下几个 特点一是即效性好，如银系列抗菌剂的效果约在24h左右发生，而纳米Ti02仅需lh左右； 二是1102是一种半永久维持抗菌效果的抗菌剂，不像其他抗菌剂会随着抗菌剂的溶出而效 果逐渐下降；三是有很好的安全性，与皮肤接触无不良影响。 但是，由于Ti02催化活性偏低，尚难以满足工业应用的要求。研究表明，小粒径 Ti02可縮短光生载流子向表面迁移的时间，降低其在体相中复合的几率，从而提高Ti02的 光催化活性。1102属于宽禁带半导体化合物(E = 3.2eV)，只有波长(A)较短的太阳光 能(A < 387nm)才能被吸收，而这部分紫外线只占到达地面太阳光能的4% 6% ，利用率 很低。因此，縮短催化剂的禁带宽度使其吸收光谱向可见光扩展是提高太阳能利用率的关 键技术之一。研究结果表明，在Ti02中掺入Fe203不但能有效地提高Ti02的催化活性，且 能降低Ti02的禁带宽度，使吸收光波长向可见光区拓展，提高了 Ti02的催化效率(崔斌， 韩欢牛，李淑妮.Fe203掺杂Ti02薄膜对甲基紫溶液光催化降解，应用化学，2001 ， 18 (12): 958-961 ;肖美群，杨建纯，沈嘉年.添加F^+对二氧化钛薄膜吸收光谱及光催化活性的影 响.材料科学与工程学报，2005， 23(1) :48-52 ;刘宗耀，李立清，唐新村等.纳米FeA-Ti02 催化剂的制备及其对甲基橙的降解，化工环保，2006， 26 (5) :357-361)。 李健生等(李健生，梁祎，王慧雅等.Ti02/PVDF复合中空纤维膜的制备和表征，高 分子学报，2004，5 :709-712)报道了 Ti02/PVDF复合中空纤维膜的制备和表征，但是未说明 所采用的1102是否具有抗菌活性，并且仅对制得的复合膜的微观结构、晶相结构和热性能 等进行了研究和表征，并未涉及这种膜的抗污染性能及压力敏感性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种工艺过程简单和低生产成本的具有在线抗菌自洁功能和压力敏感的聚合物微孔复合膜的制备方法，包括微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜。复 合膜既解决了聚合物膜的亲水性和抗有机物污染问题，也可以大幅度的提高膜的抗菌和抗 生物物质污染性。此膜可广泛用于化工、环保、电子、纺织、石油、生化、食品、制药、医疗、造5酒、净化、废水处理、能源工程等多种工业领域中。 本专利技术所述的具有在线抗菌自洁功能和压力敏感的聚合物微孔复合分离膜是通 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有在线抗菌自洁功能和压力敏感的聚合物微孔复合膜，其特征是，膜中含有具有光催化功能的纳米氧化物粒子。
【技术特征摘要】
一种具有在线抗菌自洁功能和压力敏感的聚合物微孔复合膜，其特征是，膜中含有具有光催化功能的纳米氧化物粒子。2. 如权利要求1所述的具有在线抗菌自洁功能和压力敏感的聚合物微孔复合膜，其特 征是，铸膜液由聚合物、具有光催化功能的纳米氧化物粒子、成孔剂、有机溶剂和非溶剂构 成；铸膜液通过流涎法刮制成平板膜或通过喷丝头制备成中空纤维膜，然后在去离子水或 含有有机溶剂的水溶液凝固定型形成初生膜，初生膜再经弱溶剂浸泡处理得到一种具有在 线抗菌自洁功能和压力敏感的的聚合物分离膜。3. 如权利要求1所述的具有在线抗菌自洁功能和压力敏感的聚合物微孔复合膜，其 特征是，所述聚合物选自聚偏氟乙烯、聚醚砜、磺化聚醚砜、聚砜、聚酰亚胺、聚醚酮、聚醚醚 酮及聚苯并咪唑中的一种；所述具有光催化功能的纳米氧化物粒子为纳米二氧化钛或者纳 米二氧化钛与纳米三氧化二铁的掺杂物；所述成孔剂为聚乙二醇或聚乙烯吡咯烷酮；所述 有机溶剂为N， N-二甲基甲酰胺、N， N-二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮；所述非溶剂选自 正丙醇、异丙醇、l-辛醇、丙酮或水；所述弱溶剂为乙二醇、甘油或乙二醇水溶液、甘油水溶 液。4. 如权利要求1所述的具有在线抗菌自洁功能和压力敏感的聚合物微孔复合膜的制备方法，包括下列步骤1) 将聚合物粉末、成孔剂、非溶剂和纳米氧化物粒子溶于有机溶剂中，加热至40 8(TC搅拌均匀，过滤、真空脱泡后得到聚合物铸膜液，熟化静置待用；2) 将温度为20 5(TC的铸膜液通过刮膜机制备平板膜或通过喷丝头制备中空纤维膜；3) 平板膜或中空纤维膜在空气中运行一段时间进行曝空，曝空时间为2 20s ;4) 将步骤3)得到的平板膜或中空纤维膜浸入凝固浴中，形成微孔复合膜，凝固浴温度 为20 30°C 2 ;5) 将形成的微孔复合膜在去离子水中浸泡1 7天，然后将微孔复合膜浸泡到10 25% (v/v)的甘油水溶液中进行亲水化处理，处理时间为20 24h;6) 将微孔复合膜从甘油水溶液中拿出，在去离子水中浸泡1 2天，自然凉干得到所述 的具有在线抗菌自洁功能和压力敏感的...
【专利技术属性】
技术研发人员：王学军，张永明，张恒，杨磊，
申请(专利权)人：山东东岳高分子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]
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