CN106800623A - 一种阴离子型抗藻复合膜 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种阴离子型抗藻复合膜，所述阴离子型复合膜的制备方法包括以下步骤：（a）将阴离子单体和丙烯腈混合得单体混合物，随后向其中加入聚乙二醇二丙烯酸酯和引发剂，混合后进行原位聚合；所述单体混合物中阴离子单体和丙烯腈质量百分比分别为60%~70%、30%~40%；所述双丙烯酸聚乙醇酯占所述单体混合物的质量百分比为5~25%；所述引发剂占所述单体混合物的质量百分比为0.5~2%；（2）将制备的阴离子型复合膜再与金属离子进行阳离子交换即可；所述金属离子为钠离子、钾离子、锌离子、铜离子、银离子和铁离子中的一种或多种；这样的膜能够实现对水生藻类，蓝藻（如微囊藻）、绿藻（如衣藻）等的杀灭。

Description

一种阴离子型抗藻复合膜
技术领域
本发明涉及一种抗藻膜，具体涉及一种阴离子型抗藻复合膜。
背景技术
水体富营养化是当今世界各国所面临的水污染问题之一，而随着水体富营养化的日益严重，藻类水华和赤潮的爆发已经成为许多富营养化湖泊和水体面临的挑战。严重影响水体环境、人类健康以及环境可持续发展。淡水中“水华”造成的最大危害是：饮用水源受到威胁，藻毒素通过食物链影响人类的健康，蓝藻“水华”的次生代谢产物MCRST能损害肝脏，具有促癌效应，直接威胁人类的健康和生存。此外，自来水厂的过滤装置被藻类“水华”填塞，漂浮在水面上的“水华”影响景观，并有难闻的臭味。所以每次发生水华现象都会给人类和自然界带来巨大的损失或灾害。而海洋中由藻类引发的赤潮也会造成很大的危害。一方面有些藻类可分泌有毒物质使水体污染导致鱼类死亡；二是大量赤潮生物集聚于鱼类的鳃部，使鱼类因缺氧而窒息死亡；三是赤潮生物死亡后，藻体在分解过程中大量消耗水中的溶解氧，导致鱼类及其它海洋生物因缺氧死亡，同时还会释放出大量有害气体和毒素，严重污染海洋环境，使海洋的正常生态系统遭到严重的破坏。
此外暴露于自然条件下的室外建筑、船舶、某些特殊用途的桥梁、泳池池壁、废水处理池、自来水厂水池壁、建筑外墙、楼涂装涂料后都易生长藻类，发生长藻现象并分泌有机物质，破坏建筑表面的性质及结构，使其出现开裂、粘附松落、绿斑等，致使表面的防水性下降，失去装饰和保护作用。
人们做了大量的努力研究和采用不同的抗藻剂来防止水华或赤潮发生，防止藻类在建筑物和船舶表面的生长，早期利用汞、砷等化合物的配制剂作为抗藻剂，这些抗藻剂尽管可以很好的抑制藻类生长，但也严重影响其他水生生物的生长和繁殖，造成重金属累积富集。但是随着人们对环境保护的呼声越来越高，这些毒性大、对环境污染较严重的抗藻剂已被淘汰。研究人员逐步开始了对无毒、或低毒、环境友好型的抗藻剂的研究。
近年来对抗藻材料的研究已取得很大的进展。常见的抗藻剂可以分为三大类，包括：有机抗藻剂、无机抗藻剂和新型抗藻材料。有机抗藻剂主要是一些酚及其衍生物。其中使用比较多是酚的五氧化物；同时也在树脂聚合物碳链上接喹啉等基团制备的抗藻剂；比较重要的还有有机锡高聚物抗藻剂。这种抗藻剂在微碱性的海水中发生水解，缓慢地从聚合物中游离出有机基团以烷基锡氢氧化物的形式渗到海水中，达到防污抗藻的目的，如三苯基锡和三丁基锡。此外一些含有亲电子基团-N-S-的有机物和含有活性乙烯基团卤代化合物也被用作抗藻材料。无机抗藻材料的研究主要是利用微量金属可以影响藻类细胞代谢来抑制藻类的生长，此类金属包括铜，锌及其化合物；比如将铜等金属离子交换到可溶性蒙脱土、聚泡沸石等物质中，制备抗藻剂。其次将铜、锌等金属与螯合剂配位形成配合物，如乙醇胺铜等，这类化合物也具有抗藻性。在铜的化合物中硫酸铜，碳酸铜和其它相关铜盐在浓度较大时也具有除藻能力。新型抗藻材料的演技也是日新月异。随着材料科学发展，纳米材料技术也被用于制备抗藻剂。尤其是在无机抗藻剂的制备方面，通过纳米技术制备的一些超细粉末抗藻剂，不仅提高了抗藻的效果也总大了抗藻剂的适用范围。上述抗藻材料大多数合成制备过程复杂，且藻的长效性有一定限制，存在一定毒性，且重复利用性不好。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种阴离子型抗藻复合膜。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种阴离子型抗藻复合膜，它的制备方法包括以下步骤：
(a)将阴离子单体和丙烯腈混合得单体混合物，随后向其中加入聚乙二醇二丙烯酸酯和引发剂，混合后进行原位聚合；所述单体混合物中阴离子单体和丙烯腈质量百分比分别为60％～70％、30％～40％；所述双丙烯酸聚乙醇酯占所述单体混合物的质量百分比为5～25％；所述引发剂占所述单体混合物的质量百分比为0.5～2％；所述阴离子单体选自下列化学通式中的一种或几种： 式中，n为1～12的整数；
(2)将制备的阴离子型复合膜再与金属离子进行阳离子交换即可；所述金属离子为钠离子、钾离子、锌离子、铜离子、银离子和铁离子中的一种或多种。
优化地，将其浸入含水生藻类的水中；或者，制成透析袋或盛水带袋盛放含水生藻类以用于水生藻类的杀灭。
优化地，所述阴离子单体为
优化地，所述阴离子单体为这是因为胺基能够进一步促进金属阳离子与阴离子的结合，从而提高对金属离子螯合的特性，而且有利于与其产生协同作用，从而增强对水生藻类的杀灭。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明阴离子型抗藻复合膜，通过将阴离子单体聚合成膜后进行离子交换制得，这样的膜能够实现对水生藻类，蓝藻(如微囊藻)、绿藻(如衣藻)等的杀灭。
附图说明
附图1为实施例1-4中阴离子型复合膜对微囊藻的抗藻效果：A为接触抗藻实验开始图片，B为接触抗藻实验一周后图片，C为循环接触抗藻实验图片；
附图2为实施例1-4中阴离子型复合膜对微囊藻的抗藻率数据图；
附图3为实施例5-8中阴离子型复合膜对鱼腥藻的抗藻效果：A’接触抗藻实验开始图片，B’为接触抗藻实验一周后图片；
附图4为实施例9-12中阴离子型复合膜对微囊藻的抗藻率数据图；
附图5为实施例13-16中阴离子型复合膜对微囊藻的抗藻率数据图。
具体实施方式
下面将结合附图实施例对本发明进行进一步说明。
实施例1-4
本实施例提供四种阳离子不同的复合膜，具体制备步骤如下：
(1)0.6g,丙烯腈0.3g、安息香乙醚0.006g、双丙烯酸聚乙醇酯0.08g，将上述物质混合超声均匀，涂到玻璃板模具上，光照40min聚合成膜，记作a0；
(2)聚阴离子型复合膜的阳离子交换
①取质量为0.1g的聚阴离子膜浸泡在等摩尔量磷酸铁水溶液中40℃中反应12h进行阳离子交换，进而将Fe3+交换到聚阴离子膜上，用水反复洗最终得到阳离子为Fe3+的阴离子型复合膜，记作a1(实施例1)；
②取质量为0.1g的聚阴离子膜浸泡在等摩尔量硝酸锌的水溶液中40℃中反应12h进行阳离子交换，进而将Zn2+交换到聚阴离子膜上，用水反复洗最终得到阳离子为Zn2+的阴离子型复合膜，记作a2(实施例2)；
③取质量为0.1g的聚阴离子膜浸泡在等摩尔量溴化铜的水溶液中40℃中反应12h进行阳离子交换，进而Cu2+交换到聚阴离子膜上，用水反复洗最终得到阳离子为Cu2+的阴离子型复合膜，记作a3(实施例3)；
④取质量为0.1g的聚阴离子膜浸泡在等摩尔量硝酸银的水溶液中40℃中反应12h进行阳离子交换，进而Ag+交换到聚阴离子膜上，用水反复洗最终得到阳离子为Ag+的阴离子型复合膜，记作a4(实施例4)；
分别取实施例1-4中的复合膜置于表面皿中(含微囊藻的去离子水中)，并进行对照实验而不加入复合膜，分别是：含有微囊藻的去离子水、纯去离子水；其结果如图1和图2所示。图1的A至C中盛纯去离子水的表面皿中颜色没有变化(标记为Cu表面皿的左边一个)；而含有微囊藻的去离子水的表面皿中随着时间的边长，其颜色明显加深(标记为Fe表面皿的左边一个)，说明其中微囊藻生长快速。实施例2和实施例3中的颜色基本没有变化，而实施例1和实施例4对应的表面皿颜色虽然略有加深，但是这主要是复合膜自身的额颜色，从图2中的数据可以看出a4的效果最好，a1次之。
实施例5-8
本实施例提供四种阳离子不同的复合膜，具体制备步骤如下：
(1)0.5g、丙烯腈0.25g，安息香乙醚0.0085g、双丙烯酸聚乙醇酯0.1g，将上述物质混合超声均匀，涂到玻璃板模具上，光照40min聚合成膜，记作b0；
(2)聚阴离子型复合膜的阳离子交换
①取质量为0.1g的聚阴离子膜浸泡在等摩尔量磷酸铁水溶液中40℃中反应12h进行阳离子交换，进而将Fe3+交换到聚阴离子膜上，用水反复洗最终得到阳离子为Fe3+的阴离子型复合膜，记作b1(实施例5)；
②取质量为0.1g的聚阴离子膜浸泡在等摩尔量硝酸锌的水溶液中40℃中反应12h进行阳离子交换，进而将Zn2+交换到聚阴离子膜上，用水反复洗最终得到阳离子为Zn2+的阴离子型复合膜，记作b2(实施例6)；
③取质量为0.1g的聚阴离子膜浸泡在等摩尔量溴化铜的水溶液中40℃中反应12h进行阳离子交换，进而Cu2+交换到聚阴离子膜上，用水反复洗最终得到阳离子为Cu2+的阴离子型复合膜，记作b3(实施例7)；
④取质量为0.1g的聚阴离子膜浸泡在等摩尔量硝酸银的水溶液中40℃中反应12h进行阳离子交换，进而Ag+交换到聚阴离子膜上，用水反复洗最终得到阳离子为Ag+的阴离子型复合膜，记作b4(实施例8)；
分别取实施例5-8中的复合膜置于表面皿中(含微囊藻的去离子水中)，并进行对照实验而不加入复合膜，分别是：含有微囊藻的去离子水、纯去离子水；其结果如图3所示。图3中盛纯去离子水的表面皿中颜色没有变化(右上角的那个)；而含有微囊藻的去离子水的表面皿中随着时间的边长，其颜色明显加深(右下角的那个)，说明其中微囊藻生长快速；实施例5-8则从左到右、从上至下因此设置，其微囊藻存活率分别为10％、15％、18％和12％。
实施例9-12
本实施例提供四种阳离子不同的复合膜，具体制备步骤如下：
(1)0.45g、丙烯腈0.4g、安息香乙醚0.01g、双丙烯酸聚乙醇酯0.01g，将上述物质混合超声均匀，涂到玻璃板模具上，光照40min聚合成膜，记作c0；
(2)聚阴离子型复合膜的阳离子交换
①取质量为0.1g的聚阴离子膜浸泡在等摩尔量磷酸铁水溶液中40℃中反应12h进行阳离子交换，进而将Fe3+交换到聚阴离子膜上，用水反复洗最终得到阳离子为Fe3+的阴离子型复合膜，记作c1(实施例9)；
②取质量为0.1g的聚阴离子膜浸泡在等摩尔量硝酸锌的水溶液中40℃中反应12h进行阳离子交换，进而将Zn2+交换到聚阴离子膜上，用水反复洗最终得到阳离子为Zn2+的阴离子型复合膜，记作c2(实施例10)；
③取质量为0.1g的聚阴离子膜浸泡在等摩尔量溴化铜的水溶液中40℃中反应12h进行阳离子交换，进而Cu2+交换到聚阴离子膜上，用水反复洗最终得到阳离子为Cu2+的阴离子型复合膜，记作c3(实施例11)；
④取质量为0.1g的聚阴离子膜浸泡在等摩尔量硝酸银的水溶液中40℃中反应12h进行阳离子交换，进而Ag+交换到聚阴离子膜上，用水反复洗最终得到阳离子为Ag+的阴离子型复合膜，记作c4(实施例12)。从图4中的数据，实施例9-12中微囊藻的存活率明显小于实施例1-4中对应的数据，尤其是Cu2+对应的数据。
实施例13-16
本实施例提供四种阳离子不同的复合膜，具体制备步骤如下：
(1)0.6g、丙烯腈0.2g、安息香乙醚0.01g、双丙烯酸聚乙醇酯0.05g，将上述物质混合超声均匀，涂到玻璃板模具上，光照40min聚合成膜；记作d0。
(2)阴离子型复合膜的阳离子交换
①取质量为0.1g的聚阴离子膜浸泡在等摩尔量磷酸铁水溶液中40℃中反应12h进行阳离子交换，进而将Fe3+交换到聚阴离子膜上，用水反复洗最终得到阳离子为Fe3+的阴离子型复合膜，记作d1(实施例13)；
②取质量为0.1g的聚阴离子膜浸泡在等摩尔量硝酸锌的水溶液中40℃中反应12h进行阳离子交换，进而将Zn2+交换到聚阴离子膜上，用水反复洗最终得到阳离子为Zn2+的阴离子型复合膜，记作d2(实施例14)；
③取质量为0.1g的聚阴离子膜浸泡在等摩尔量溴化铜的水溶液中40℃中反应12h进行阳离子交换，进而Cu2+交换到聚阴离子膜上，用水反复洗最终得到阳离子为Cu2+的阴离子型复合膜，记作d3(实施例15)；
④取质量为0.1g的聚阴离子膜浸泡在等摩尔量硝酸银的水溶液中40℃中反应12h进行阳离子交换，进而Ag+交换到聚阴离子膜上，用水反复洗最终得到阳离子为Ag+的阴离子型复合膜，记作d4(实施例16)；从图5中的数据，实施例13-16中微囊藻的存活率最小，存活率较其它实施例下降的幅度较大，可能是其中氨基也有吸附金属离子的能力，从而增强了其抗藻的协同能力。
实施例17-20
本实施例提供四种阳离子不同的复合膜，具体制备步骤如下：
(1)0.4g、丙烯腈0.5g、安息香乙醚0.01g、双丙烯酸聚乙醇酯0.07g，将上述物质混合超声均匀，涂到模具上，光照40min原位聚合成膜，记作e0；
(2)聚阴离子型复合膜的阳离子交换
①取质量为0.1g的聚阴离子膜浸泡在等摩尔量磷酸铁水溶液中40℃中反应12h进行阳离子交换，进而将Fe3+交换到聚阴离子膜上，用水反复洗最终得到阳离子为Fe3+的阴离子型复合膜，记作e1(实施例17)；
②取质量为0.1g的聚阴离子膜浸泡在等摩尔量硝酸锌的水溶液中40℃中反应12h进行阳离子交换，进而将Zn2+交换到聚阴离子膜上，用水反复洗最终得到阳离子为Zn2+的阴离子型复合膜，记作e2(实施例18)；
③取质量为0.1g的聚阴离子膜浸泡在等摩尔量溴化铜的水溶液中40℃中反应12h进行阳离子交换，进而Cu2+交换到聚阴离子膜上，用水反复洗最终得到阳离子为Cu2+的阴离子型复合膜，记作e3(实施例19)；
④取质量为0.1g的聚阴离子膜浸泡在等摩尔量硝酸银的水溶液中40℃中反应12h进行阳离子交换，进而Ag+交换到聚阴离子膜上，用水反复洗最终得到阳离子为Ag+的阴离子型复合膜，记作e4(实施例20)；分别取实施例17-20中的复合膜置于表面皿中(含微囊藻的去离子水中)，其微囊藻存活率分别为12％、16％、18％和15％。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种阴离子型抗藻复合膜，其特征在于，它的制备方法包括以下步骤：
(a)将阴离子单体和丙烯腈混合得单体混合物，随后向其中加入聚乙二醇二丙烯酸酯和引发剂，混合后进行原位聚合；所述单体混合物中阴离子单体和丙烯腈质量百分比分别为60％～70％、30％～40％；所述双丙烯酸聚乙醇酯占所述单体混合物的质量百分比为5～25％；所述引发剂占所述单体混合物的质量百分比为0.5～2％；所述阴离子单体选自下列化学通式中的一种或几种： 式中，n为1～12的整数；
(2)将制备的阴离子型复合膜再与金属离子进行阳离子交换即可；所述金属离子为钠离子、钾离子、锌离子、铜离子、银离子和铁离子中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的阴离子型抗藻复合膜，其特征在于：将其浸入含水生藻类的水中；或者，制成透析袋或盛水带袋盛放含水生藻类以用于水生藻类的杀灭。
3.根据权利要求1所述的阴离子型抗藻复合膜，其特征在于：所述阴离子单体为
4.根据权利要求1所述的阴离子型抗藻复合膜，其特征在于：所述阴离子单体为
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NI LIXIAO，等: "Preparation and characterization of anti-algal sustained-release granules and their inhibitory effects on algae", 《CHEMSPHERE》 *
陈军，等: "防污抗藻材料的研究进展", 《材料导报》 *

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CN106800623B (zh) 2018-11-27

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