CN106110902A - 掺杂纳米氧化锌的聚偏氟乙烯抗菌膜及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种掺杂纳米氧化锌的聚偏氟乙烯抗菌膜及制备方法，它按一定重量份的纳米氧化锌、制孔剂、有机溶剂、聚偏氟乙烯制成，步骤是：(1) 将称取的制孔剂、纳米氧化锌加入有机溶剂中超声波分散；(2) 再向有机溶剂中加入称取的聚偏氟乙烯，加热搅拌，静置脱泡得铸膜液；(3) 铸膜液刮制成膜后放入凝固液中浸泡至膜脱落，得掺杂纳米氧化锌的聚偏氟乙烯抗菌膜。配方合理，使用方便，掺杂纳米氧化锌的PVDF膜抑菌率提高60%以上，膜污染指数降低了80%，显著增强了膜的抗微生物污染能力。水通量提高超过100%，亲水性显著提高。

Description

掺杂纳米氧化锌的聚偏氟乙烯抗菌膜及制备方法
技术领域
本发明属于抗菌膜材料领域，更具体涉及一种掺杂纳米氧化锌的聚偏氟乙烯抗菌膜，同时还涉及一种掺杂纳米氧化锌的聚偏氟乙烯抗菌膜的制备方法，适用于膜过滤时抑制或杀死水中的病菌和病毒。
背景技术
聚偏氟乙烯的疏水性质，使得聚偏氟乙烯膜的表面和孔道内极其容易吸附污染物，造成膜的污染，增大运行能耗，同时减少膜的寿命。微生物污染是形成膜污染的重要因素之一，因此迫切需要对聚偏氟乙烯膜进行改性。
在水环境中，纳米ZnO在可见光的照射下产生有极强化学活性的活性氧(·O－2、·OH、1O2)，活性氧(ROS)可与大多数有机物(包括细菌类的有机物)发生氧化反应达到杀菌的目的。同时，当纳米氧化锌成功的嵌入到高分子膜相中，膜表面的纳米氧化锌粒子能够与水分子之间形成氢键，在膜表面吸附水分子，提高了改性超滤膜表面的亲水性，因此提高膜的水通量；纳米氧化锌除了具备高亲水性和抗菌抑菌的独特性能外，还具有良好的稳定性，是理想的聚偏氟乙烯改性材料。
发明内容
本发明的目的是在于提供了一种掺杂纳米氧化锌的聚偏氟乙烯抗菌膜，配方合理，使用方便，掺杂纳米氧化锌的PVDF膜抑菌率提高60％以上，膜污染指数降低了80％，显著的增强了膜的抗微生物污染能力。水通量提高超过100％，亲水性显著提高。
本发明的另一个目的是在于提供了一种掺杂纳米氧化锌的聚偏氟乙烯抗菌膜的制备方法，该法通过加热溶解与静置脱泡、刮膜和膜脱落等得到掺杂纳米氧化锌的聚偏氟乙烯抗菌膜，方法易行，操作简便，易于实现工业规模化生产。
为了实现上述的目的，本发明采用以下技术措施：
一种掺杂纳米氧化锌的聚偏氟乙烯抗菌膜，它由以下重量份的原料制成：
所述的有机溶剂为二甲亚砜其、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺中的任意一种。
一种掺杂纳米氧化锌的聚偏氟乙烯抗菌膜，它由以下重量份的原料制成(优选范围)：
一种掺杂纳米氧化锌的聚偏氟乙烯抗菌膜，它由以下重量份的原料制成(较好范围)：
掺杂纳米氧化锌的聚偏氟乙烯抗菌膜，它由以下重量份的原料制成(最好范围)：
掺杂纳米氧化锌的聚偏氟乙烯抗菌膜，它由以下重量份的原料制成(具体值)：
一种掺杂纳米氧化锌的聚偏氟乙烯抗菌膜的制备方法，其步骤是：
A、将称取的制孔剂、纳米氧化锌材料加入到称取的有机溶剂中超声波分散30～60min；
B、再向有机溶剂中加入称取聚偏氟乙烯，在55～70℃条件下，机械搅拌0.5～1.5小时静置24～48h脱泡，得铸膜液；
C、在20～30℃的条件下将铸膜液在玻璃板上刮制成膜，缓慢放入凝固液(纯水)中浸泡至膜脱落，在室温(20-25℃，以下相同)下将膜用蒸馏水漂洗后，放入去离子水中浸泡48～72h，即得掺杂纳米氧化锌的聚偏氟乙烯抗菌膜。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：
本发明制备掺杂纳米氧化锌的聚偏氟乙烯抗菌膜，成膜原料来源广泛、工艺简单，易于实现工业规模化生产；纳米氧化锌的添加使PVDF膜的抑菌率提高60％以上，水通量提高超过100％，亲水性显著提高，可表现为膜纯水接触角从89.3°降低到77.9°；膜过滤阻力降低了近50％，膜污染指数降低了80％，显著增强了膜的分离性能和抗微生物污染能力，同时在水处理应用过程中大大减少微生物对膜的污染。
具体实施方式
实施例1：
一种掺杂纳米氧化锌的聚偏氟乙烯抗菌膜，它由以下重量份的原料制成：
一种掺杂纳米氧化锌的聚偏氟乙烯抗菌膜的制备方法，其步骤是：
A、将称取的制孔剂、纳米氧化锌材料加入到称取的有机溶剂中超声波分散30或40或50或60min；
B、机械搅拌0.5或1.0或1.5小时，静置24或32或48h脱泡，得铸膜液；
C、在20或25或30℃的条件下将铸膜液在玻璃板上刮制成膜，缓慢放入凝固液中浸泡至膜脱落，在室温(25℃)下将膜用蒸馏水漂洗后，放入去离子水中浸泡48或60或72h，即得掺杂纳米氧化锌的聚偏氟乙烯抗菌膜。
所述的纳米氧化锌的粒径为20-40nm或50-100nm。
本发明掺杂纳米氧化锌的聚偏氟乙烯抗菌膜具有持抑菌作用，相对普通分离膜，在维持较高通量(>300L/(m2.h))和截留率(>90％)的条件下，抗菌效果提高60％以上。
通过应用本发明与纯聚偏氟乙烯膜,具体效果参数对比，请见下表：
表1膜性能的比较
*注：膜污染指数(包含微生物污染)数值越小，膜抗污染能力越强。
一种掺杂纳米氧化锌的聚偏氟乙烯抗菌膜，它由以下重量份的原料制成：
其制备方法与实施例1相同。

Claims (7)

1.一种掺杂纳米氧化锌的聚偏氟乙烯抗菌膜，它由以下重量份的原料制成：
所述的有机溶剂为二甲亚砜其、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺中的任意一种。
2.根据权利要求1所述的一种掺杂纳米氧化锌的聚偏氟乙烯抗菌膜，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的一种掺杂纳米氧化锌的聚偏氟乙烯抗菌膜，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的一种掺杂纳米氧化锌的聚偏氟乙烯抗菌膜，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的一种掺杂纳米氧化锌的聚偏氟乙烯抗菌膜，其特征在于：
6.根据权利要求1所述的一种掺杂纳米氧化锌的聚偏氟乙烯抗菌膜，其特征在于：
7.权利要求1所述的一种掺杂纳米氧化锌的聚偏氟乙烯抗菌膜的制备方法，其步骤是：
A、将称取的制孔剂、纳米氧化锌材料加入到称取的有机溶剂中超声波分散30～60min；
B、再向有机溶剂中加入称取聚偏氟乙烯，在55～70℃条件下，机械搅拌0.5～1.5小时静置24～48h脱泡，得铸膜液；
C、在20～30℃的条件下将铸膜液在玻璃板上刮制成膜，放入凝固液中浸泡至膜脱落，在室温下将膜用蒸馏水漂洗后，放入去离子水中浸泡48～72h，得掺杂纳米氧化锌的聚偏氟乙烯抗菌膜。
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