CN105642134A - 一种高效抗菌超滤膜及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效抗菌超滤膜及其制备工艺。所述制备工艺采用溶液相转化法，将纳米抗菌材料加入到铸膜液中，添加接枝引发剂，将有机抗菌材料接枝到高分子材料上，制备得到抗菌超滤膜。本发明采用了不影响超滤膜自身性能的有机/无机抗菌材料，聚六亚甲基胍是一种带有正电荷的高分子聚合物粉末，能够与微生物细胞膜发生反应，微溶于水，使用连枝剂使其与高聚物接枝，更进一步保证其稳定性，不会随使用时间而流失脱落。无机抗菌剂能够有效抑制细菌在高分子膜材料上繁殖与生长，与有机抗菌剂结合使用，抑菌效果更为显著。

Description

一种高效抗菌超滤膜及其制备工艺
技术领域
本发明涉及一种超滤膜制备工艺，具体涉及一种高效抗菌超滤膜及其制备工艺。
背景技术
膜分离技术凭借其能耗低、分离效率高、操作简便等优点，广泛应用于食品、医药、冶金、化工、环保及能源等领域，并取得了长足的发展。现有超滤膜技术是由21世纪发展起来的新型膜分离技术，能够截留家庭饮用水中的泥沙、胶体、铁锈、微生物及大分子蛋白质等物质，由于超滤膜本身不具备杀菌功能，当过滤水容量达到一定体积时，细菌富集在超滤膜表面及孔位内，处理水过程中，容易造成水体二次污染，影响终端净水安全。
目前解决超滤膜污染主要的解决办法是在处理水中定期加入氧化剂，如次氯酸、臭氧等物质，对超滤膜进行杀菌处理，这一过程耗费大量的人力物力财力，同时易对水体引入二次污染物，不满足环境友好。超滤膜污染最优解决方案是将抗菌材料引入超滤膜铸膜液中，采用相转化成膜法，制备出具有抗菌性能的超滤膜。无机抗菌剂对细菌具有较好的杀菌效果，但对于真菌及藻类去除效果不明显，有机抗菌剂能够有效的杀死水中的真菌、藻类，但部分有机抗菌剂在过水时易流失，不易于固定。因此，寻找合适的抗菌剂或者找到将抗菌剂稳定的固定于膜表面的方法是解决这一问题的关键。
发明内容
本发明所要解决的是现有超滤膜易污染，杀菌效果较差，且有机抗菌剂不易固定的问题。
为解决上述问题，本发明提供了一种高效抗菌超滤膜的制备工艺，其特征在于，采用溶液相转化法，将纳米抗菌材料加入到铸膜液中，添加接枝引发剂，将有机抗菌材料接枝到高分子材料上，制备得到抗菌超滤膜。
优选地，具体为：在高速搅拌下，将高分子成膜材料溶于有机溶剂中，加入亲水性成孔剂、有机抗菌剂、无机抗菌剂、接枝引发剂，在室温下持续搅拌，得到铸膜液，静置24小时以上脱泡，采用干喷湿纺法进行纺丝，插入管式喷头挤出铸膜液，利用非溶剂液相分离原理制备抗菌超滤膜。
更优选地，所述铸膜液的组成为：每100份重量铸膜液中含有10-40份重量的高聚物，2-10份重量的亲水性成孔剂，0.02-5份重量的有机抗菌剂，0.1-5份重量的无机抗菌剂，0.005-2份质量的接枝引发剂，其余为溶剂。
更优选地，所述高分子成膜材料为聚氯乙烯与氯乙烯-醋酸乙烯共聚物的混合物。
更优选地，所述有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N-二甲基乙酰胺(DMAC)和N-甲基吡咯烷酮(NMP)中的至少一种。
更优选地，所述亲水性成孔剂为聚合度为400-2000的聚乙二醇(PEG)或聚乙烯吡咯烷酮K30。
更优选地，所述有机抗菌剂为聚六亚甲基胍粉末。
更优选地，所述无机抗菌剂为纳米氧化锌、玻璃载锌和沸石载锌中的任意一种或几种的混合物。
更优选地，所述接枝引发剂为二异丙苯过氧化物(DCP)、过氧化二苯甲酰(BPO)或两者的混合物。
本发明制备的超滤膜具有很强的抗菌能力，在超滤膜过水较长时间后，其抑菌能力没有明显下降。本发明超滤膜是采用溶液相转化法制备得到的，将纳米抗菌材料加入到铸膜液中，添加接枝引发剂，将有机抗菌材料接枝到高分子材料上，制备得到抗菌超滤膜。
本发明采用了不影响超滤膜自身性能的有机/无机抗菌材料，聚六亚甲基胍是一种带有正电荷的高分子聚合物粉末，能够与微生物细胞膜发生反应，微溶于水，使用连枝剂使其与高聚物接枝，更进一步保证其稳定性，不会随使用时间而流失脱落。无机抗菌剂能够有效抑制细菌在高分子膜材料上繁殖与生长，与有机抗菌剂结合使用，抑菌效果更为显著。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，作详细说明如下。
实施例1
将200g聚合度为1300的食品级聚氯乙烯，70g特征粘数为60ml/g的氯乙烯-醋酸乙烯加入到550g二甲基甲酰胺溶液中，搅拌10分钟，使其混合均匀，向其中加入50g聚乙二醇400，继续搅拌10分钟；然后加入5g聚六亚甲基胍粉末，5g纳米氧化锌，1g二异丙苯过氧化物，在220转/分的转速下持续搅拌6小时后，得到纺丝铸膜液。采用干喷湿纺法进行纺丝，插入管式喷头挤出铸膜液，利用非溶剂液相分离原理制备抗菌超滤膜。
实施例2
将300g聚合度为700的食品级聚氯乙烯，30g特征粘数为80ml/g的氯乙烯-醋酸乙烯加入到550g二甲基甲酰胺和50gN-甲基吡咯烷酮溶液中，搅拌10分钟，使其混合均匀，向其中加入30g聚乙二醇2000和10g聚乙烯吡咯烷酮K30，继续搅拌10分钟；然后加入10g聚六亚甲基胍粉末，0.5g二异丙苯过氧化物和0.5g过氧化二苯甲酰，在220转/分的转速下持续搅拌6小时后，得到纺丝铸膜液。采用干喷湿纺法进行纺丝，插入管式喷头挤出铸膜液，利用非溶剂液相分离原理制备抗菌超滤膜。
实施例3
将300g聚合度为1800的食品级聚氯乙烯，30g特征粘数为70ml/g的氯乙烯-醋酸乙烯加入到550g二甲基甲酰胺和50gN-甲基吡咯烷酮溶液中，搅拌10分钟，使其混合均匀，向其中加入30g聚乙二醇2000和10g聚乙烯吡咯烷酮K30，继续搅拌10分钟；然后加入5g纳米氧化锌和5g玻璃载锌，在220转/分的转速下持续搅拌6小时后，得到纺丝铸膜液。采用干喷湿纺法进行纺丝，插入管式喷头挤出铸膜液，利用非溶剂液相分离原理制备抗菌超滤膜。
实施例4
将300g聚合度为700的食品级聚氯乙烯，30g特征粘数为80ml/g的氯乙烯-醋酸乙烯加入到550g二甲基甲酰胺和50gN-甲基吡咯烷酮溶液中，搅拌10分钟，使其混合均匀，向其中加入30g聚乙二醇2000和10g聚乙烯吡咯烷酮K30，继续搅拌10分钟；然后加入10g聚六亚甲基胍粉末，在220转/分的转速下持续搅拌6小时后，得到纺丝铸膜液。采用干喷湿纺法进行纺丝，插入管式喷头挤出铸膜液，利用非溶剂液相分离原理制备抗菌超滤膜。
实施例1-4制备的超滤膜在压力为0.1MPa下测其水通量，按照QB/T2591标准测其抗菌性，通水2个月后测定其长期抗菌性，得到数据如表1所示。
表1
测试项目 水通量L/(m2·h) 抗菌率 长期抗菌率
实施例1 130 ＞99％ ＞99％
实施例2 140 ＞99％ ＞99％
实施例3 110 90％ 70％
实施例4 140 ＞99％ 60％
从表1可以看出，实施例1、实施例2、实施例4的初始抗菌率均达到99％以上，而实施例3的初始抗菌率为90％，说明有机抗菌剂的抗菌性能优于无机抗菌剂；实施例1与实施例2的长期抗菌率为99％，而实施例4的长期抗菌率为60％，说明接枝引发剂与有机抗菌剂结合使用能够有效的防止有机抗菌剂随水流流失，增强抗菌超滤膜的抗菌性能。

Claims (10)

1.一种高效抗菌超滤膜的制备工艺，其特征在于，采用溶液相转化法，将纳米抗菌材料加入到铸膜液中，添加接枝引发剂，将有机抗菌材料接枝到高分子材料上，制备得到抗菌超滤膜。
2.如权利要求1所述的高效抗菌超滤膜的制备工艺，其特征在于，具体为：在高速搅拌下，将高分子成膜材料溶于有机溶剂中，加入亲水性成孔剂、有机抗菌剂、无机抗菌剂、接枝引发剂，在室温下持续搅拌，得到铸膜液，静置24小时以上脱泡，采用干喷湿纺法进行纺丝，插入管式喷头挤出铸膜液，利用非溶剂液相分离原理制备抗菌超滤膜。
3.如权利要求2所述的高效抗菌超滤膜的制备工艺，其特征在于，所述铸膜液的组成为：每100份重量铸膜液中含有10-40份重量的高聚物，2-10份重量的亲水性成孔剂，0.02-5份重量的有机抗菌剂，0.1-5份重量的无机抗菌剂，0.005-2份质量的接枝引发剂，其余为溶剂。
4.如权利要求2所述的高效抗菌超滤膜的制备工艺，其特征在于，所述高分子成膜材料为聚氯乙烯与氯乙烯-醋酸乙烯共聚物的混合物。
5.如权利要求2所述的高效抗菌超滤膜的制备工艺，其特征在于，所述有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
6.如权利要求2所述的高效抗菌超滤膜的制备工艺，其特征在于，所述亲水性成孔剂为聚合度为400-2000的聚乙二醇或聚乙烯吡咯烷酮K30。
7.如权利要求2所述的高效抗菌超滤膜的制备工艺，其特征在于，所述有机抗菌剂为聚六亚甲基胍粉末。
8.如权利要求2所述的高效抗菌超滤膜的制备工艺，其特征在于，所述无机抗菌剂为纳米氧化锌、玻璃载锌和沸石载锌中的任意一种或几种的混合物。
9.如权利要求2所述的高效抗菌超滤膜的制备工艺，其特征在于，所述接枝引发剂为二异丙苯过氧化物、过氧化二苯甲酰或两者的混合物。
10.一种采用权利要求1-9任意一项所述的高效抗菌超滤膜的制备工艺制备的高效抗菌超滤膜。
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