CN106110901B - 一种抗菌防污油水分离材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗菌防污油水分离材料及其制备方法。将过滤膜材料浸入蒸馏水或NaOH溶液中，煮沸活化处理后，清洗备用；将活化处理后的膜材料浸入Cu2+溶液中，常温搅拌；对混合体系再进行原位还原得到抗菌防污油水分离材料。本发明方法简单、抗菌效果好、防污性能高、分离效率高，可用于含无机物、有机物和微生物在内的复杂含油废水的净化分离处理。

Description

一种抗菌防污油水分离材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种抗菌防污油水分离材料及其制备方法，属于水处理技术领域。
背景技术
水环境污染已成为世界各国实施可持续发展所面临的重大课题。其中，含油废水作为一种常见的污染源，其对环境保护和生态平衡危害极大，因此含油废水的油水分离是十分重要的。近年来，膜分离技术由于具有能耗低、分离效率高、装置小等优点，开始应用于含油废水的处理。然而，在使用膜分离法处理含油废水时，污水中存在的无机物、有机物、微生物等造成的膜污染引起的分离性能下降制约了其技术潜力的发挥。因此，抗菌防污膜的研制具有十分重要的理论意义和应用价值。
中国专利CN104258635A公布开了一种超亲油性/超疏水性纳米材料的制备方法，通过高速搅拌制备的悬浮乳液涂到金属网上，制得超亲油性/超疏水性金属网膜，金属网是铜、铁、不锈钢等金属纤维织物或钛和铝及其合金金属纤维织物。CN103172299A其中公开的是一种亲油疏水性树脂膜，所述亲油疏水性树脂膜为包括氟、硅、硫中一种或几种的改性树脂形成的薄膜。但上述专利所涉及的分离材料缺少在复杂水体处理中能起到防止微生物污染特性。
发明内容
为了解决背景技术中的问题，本发明的目的是提供一种抗菌防污油水分离材料及其制备方法，简易、经济、高效。
本发明的技术方案的方法步骤如下：
一、一种制备抗菌防污油水分离材料的方法
(1)将5cm×5cm大小的过滤膜材料浸入蒸馏水或浓度为0.1mol/L的NaOH溶液中，煮沸活化处理30min后，清洗备用；
(2)将活化处理后的膜材料浸入到30mL浓度为0.5～1.5mol/L的Cu2+溶液中，120rpm常温搅拌30min后，再采用浓度为1.0mol/L的NaOH溶液调节溶液pH至10～12；
(3)将步骤(2)所得的混合体系再进行原位还原得到抗菌防污油水分离材料。
所述步骤(3)具体是在所得混合体系中加入30mL浓度为0.5～1.5mol/L的葡萄糖溶液，25～160℃条件下原位还原1～24h；随后取出，清洗并烘干，得到表面原位沉积铜氧化物无机纳米颗粒的膜材料，即为抗菌防污油水分离材料。
所述的过滤膜材质为涤纶、尼龙或纤维素中的任一种。
所述的步骤(2)所述的Cu2+溶液为硫酸铜、醋酸铜或硝酸铜溶液中的任一种。
二、一种抗菌防污油水分离材料是采用上述方法制备而成。
本发明通过在过滤膜材料上原位沉积铜氧化物(氧化铜和/或氧化亚铜)无机纳米颗粒，构建出抗菌、防污染膜表面。原位生成的无机纳米颗粒同时具有抗菌性能和表面改性功能，膜的疏水亲油性增强，通量显著提高，可以消除含油废水中无机、有机、和微生物类物质在膜表面吸附或沉淀所引起的膜污染。
本发明与现有技术相比所具有的有益效果是：
抗菌防污油水分离材料的制备是将铜氧化物纳米颗粒原位沉积到过滤膜的表面，构成具有纳米结构的超疏水和低表面能的表面，从而具有高效的防污能力；同时膜表面负载的纳米铜氧化物具有优良的抗菌效果，可以防止废水处理过程中微生物的滋生，进而解决含油废水中无机、有机、和微生物类物质在膜表面吸附或沉淀所引起的膜污染问题。
本发明方法简单、抗菌效果好、防污性能高、分离效率高，可用于包含无机物、有机物和微生物等多种污染物在内的复杂含油废水的处理，具有良好的应用前景。
附图说明
图1为实施例1～6所得本发明材料的扫描电镜图。
图2为实施例1、3、4和5所得本发明材料对液体石蜡、氯仿、大豆油和硅油的吸附量。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。
本发明的实施例如下：
实施例1:
(1)将5cm×5cm大小的纤维素过滤膜浸入蒸馏水中，煮沸活化处理30min后，清洗备用。
(2)将步骤(1)中活化处理的纤维素过滤膜浸入30mL浓度为0.5mol/L的硫酸铜溶液中，120rpm常温搅拌30min后，采用1.0mol/L的NaOH溶液缓慢调节溶液pH至11。
(3)向步骤(2)所得混合体系中加入30mL浓度为0.5mol/L的葡萄糖溶液，25℃条件下原位还原6h。随后取出，清洗并烘干，得到表面原位沉积氧化铜无机纳米颗粒的膜材料，即为抗菌防污油水分离材料，命名为S1。
实施例2:
(1)将5cm×5cm大小的纤维素过滤膜浸入蒸馏水中，煮沸活化处理30min后，清洗备用。
(2)将步骤(1)中活化处理的纤维素过滤膜浸入30mL浓度为1.0mol/L的醋酸铜溶液中，120rpm常温搅拌30min后，采用1.0mol/L的NaOH溶液缓慢调节溶液pH至10。
(3)向步骤(2)所得混合体系中加入30mL浓度为1.0mol/L的葡萄糖溶液，70℃条件下原位还原4h。随后取出，清洗并烘干，得到表面原位沉积氧化亚铜无机纳米颗粒的膜材料，即为抗菌防污油水分离材料，命名为S2。
实施例3：
(1)将5cm×5cm大小的涤纶过滤膜浸入0.1mol/L NaOH溶液中，煮沸活化处理30min后，清洗备用。
(2)将步骤(1)中活化处理的涤纶过滤膜浸入30mL浓度为1.0mol/L的醋酸铜溶液中，120rpm常温搅拌30min后，采用1.0mol/L的NaOH溶液缓慢调节溶液pH至12。
(3)向步骤(2)所得混合体系中加入30mL浓度为1.5mol/L的葡萄糖溶液，120℃条件下原位还原3h。随后取出，清洗并烘干，得到表面原位沉积氧化亚铜无机纳米颗粒的膜材料，即为抗菌防污油水分离材料，命名为S3。
实施例4：
(1)将5cm×5cm大小的涤纶过滤膜浸入0.1mol/L NaOH溶液中，煮沸活化处理30min后，清洗备用。
(2)将步骤(1)中活化处理的涤纶过滤膜浸入30mL浓度为1.5mol/L的硝酸铜溶液中，120rpm常温搅拌30min后，采用1.0mol/L的NaOH溶液缓慢调节溶液pH至11。
(3)向步骤(2)所得混合体系中加入30mL浓度为1.5mol/L的葡萄糖溶液，160℃条件下原位还原1h。随后取出，清洗并烘干，得到表面原位沉积氧化亚铜无机纳米颗粒的膜材料，即为抗菌防污油水分离材料，命名为S4。
实施例5：
(1)将5cm×5cm大小的尼龙过滤膜浸入0.1mol/L NaOH溶液中，煮沸活化处理30min后，清洗备用。
(2)将步骤(1)中活化处理的尼龙过滤膜浸入30mL浓度为0.5mol/L的硫酸铜溶液中，120rpm常温搅拌30min后，采用1.0mol/L的NaOH溶液缓慢调节溶液pH至11。
(3)向步骤(2)所得混合体系中加入30mL浓度为0.5mol/L的葡萄糖溶液，100℃条件下原位还原6h。随后取出，清洗并烘干，得到表面原位沉积氧化铜无机纳米颗粒的膜材料，即为抗菌防污油水分离材料，命名为S5。
实施例6：
(1)将5cm×5cm大小的尼龙过滤膜浸入0.1mol/L NaOH溶液中，煮沸活化处理30min后，清洗备用。
(2)将步骤(1)中活化处理的尼龙过滤膜浸入30mL浓度为1.5mol/L的醋酸铜溶液中，120rpm常温搅拌30min后，采用1.0mol/L的NaOH溶液缓慢调节溶液pH至12。
(3)向步骤(2)所得混合体系中加入30mL浓度为1.5mol/L的葡萄糖溶液，140℃条件下原位还原3h。随后取出，清洗并烘干，得到表面原位沉积氧化亚铜无机纳米颗粒的膜材料，即为抗菌防污油水分离材料，命名为S6。
上述各个实施例的电镜扫描结果如图1所示，图中可见在膜表面生成有铜氧化物纳米颗粒。水接触角测试显示，实施例1～6所得样品的接触角分布在135°～144°之间，说明原位生成的铜氧化物纳米颗粒赋予了过滤膜优良的疏水性能，可以防止污染物的黏附(见表1)。同时，抑菌率测试结果显示，实施例1～6所得样品对革兰氏阴性菌大肠杆菌的抑菌率达到73％以上，对革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌的抗菌率则达到85％～100％，显示出了优良的抗菌性能(见表1)。再将实施例制得的材料S1、S3、S4和S5用于油水混合液的吸附分离，如图2所示，图中可见，四种样品对有机溶剂液体石蜡和氯仿的吸附量分别对应为10～24g/g和18～30g/g；对油类大豆油吸附量为20～37g/g，硅油吸附量为25～41g/g。
表1.样品S1～S6的水接触角及抗菌率
由此，本发明采用原位还原法制备负载铜氧化物的复合膜材料。材料上的铜氧化物在膜表面原位沉积，结合牢固、不易脱落，赋予过滤膜持久稳定的抗菌防污能力，可用于复杂含油废水的净化分离，可有效防止废水处理过程中微生物的滋生，进而解决含油废水中无机、有机、和微生物类物质在膜表面吸附或沉淀所引起的膜污染问题。
以上列举的仅是本发明的具体实施例子。本发明根据不同需要，还可以调控制备满足不同需要的例子。因此本发明不限制于以上的例子，本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，并且符合与本发明相一致的特点和类型，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种抗菌防污油水分离材料的制备方法，其特征在于：该方法的步骤如下：
(1)将过滤膜材料浸入蒸馏水或浓度为0.1mol/L的NaOH溶液中，煮沸活化处理30min后，清洗备用；
(2)将活化处理后的膜材料浸入到30mL浓度为0.5～1.5mol/L的Cu2+溶液中，120rpm常温搅拌30min后，再采用浓度为1.0mol/L的NaOH溶液调节溶液pH至10～12；
(3)将步骤(2)所得的混合体系再进行原位还原得到抗菌防污油水分离材料；
所述步骤(3)具体是在所得混合体系中加入30mL浓度为0.5～1.5mol/L的葡萄糖溶液，25～160℃条件下原位还原1～24h；随后取出，清洗并烘干，得到表面原位沉积铜氧化物无机纳米颗粒的膜材料，即为抗菌防污油水分离材料；
所述的过滤膜材质为涤纶、尼龙或纤维素中的任一种。
2.根据权利要求1所述的一种抗菌防污油水分离材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤(2)所述的Cu2+溶液为硫酸铜、醋酸铜或硝酸铜溶液中的任一种。
3.一种抗菌防污油水分离材料，其特征在于：采用权利要求1～2任一所述方法制备而成。
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