CN106943885B - 一种控制膜污染的膜改性方法 - Google Patents
一种控制膜污染的膜改性方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106943885B CN106943885B CN201710251011.0A CN201710251011A CN106943885B CN 106943885 B CN106943885 B CN 106943885B CN 201710251011 A CN201710251011 A CN 201710251011A CN 106943885 B CN106943885 B CN 106943885B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- halloysite
- membrane
- dopamine
- amino acid
- acid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
- B01D67/0081—After-treatment of organic or inorganic membranes
- B01D67/0093—Chemical modification
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D65/00—Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
- B01D65/08—Prevention of membrane fouling or of concentration polarisation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
本发明涉及一种D‑氨基酸控制膜污染的方法，所述方法采用一种天然纳米材料埃洛石，表面涂敷多巴胺，在其上黏附D‑氨基酸，合成一种保持D‑氨基酸活性的纳米复合材料，然后添加在超滤膜的铸膜液中，制备D‑氨基酸改性的抗污染的超滤膜。本发明高效利用了D‑氨基酸控制膜生物污染的潜力及复合材料的亲水性，使膜抗污染能力显著提高，为D‑氨基酸控制膜污染提供了一种有效、长效的策略，从而促进膜技术在水处理领域的广泛应用。
Description
技术领域
本发明属于膜法水处理领域，具体涉及一种控制膜污染的膜改性方法。
背景技术
膜分离技术在水处理领域具有非常大的潜力，但是膜污染是制约膜技术发展的主要瓶颈问题。目前膜污染的控制方法有膜表面改性、预处理、物理化学清洗方法等，其中膜改性是控制膜污染最根本的方法。
D-氨基酸是近年发现的新型环境友好型生物膜抑制分子，近来在膜生物污染控制领域显现出了很大的潜力。目前D-氨基酸用于膜生物污染的控制方式有直接向系统中添加，或直接在膜表面进行化学改性，以上方法均显示了较好的抗污染特性，但是D-氨基酸投加方式简单、利用率低下、成本高昂，不利于长期控制；直接在膜表面化学改性，D-氨基酸成分破坏，D-氨基酸的有效利用性降低。因此，本发明拟开发一种使D-氨基酸有效控制膜生物污染的方法。
发明内容
本发明的目的在于针对现有D-氨基酸控制膜生物污染方式存在的问题，提出一种有效、长效的D-氨基酸控制膜污染的方法。即选取一种天然纳米材料埃洛石，也可采用酸或碱进行改性，增加其表面积，然后在其表面涂敷多巴胺，再选用D-氨基酸黏附在多巴胺上，合成保持D-氨基酸活性的纳米复合材料。将以上合成的一种D-氨基酸纳米材料添加到超滤膜的铸膜液中，通过相转化法合成D-氨基酸改性的抗污染超滤膜，为膜污染问题的解决提供新型、有效的控制策略，从而促进膜技术在水处理领域的广泛应用。
本发明通过以下技术方案来实现其目的。
(1)埃洛石的选取及改性
选取天然纳米材料埃洛石，采用1M-3M浓度的硫酸、盐酸或氢氧化钠，在50-80℃下处理埃洛石1h-5h，然后清洗、过滤烘干，得到改性的埃洛石。
(2)埃洛石-多巴胺纳米复合材料的制备
将1-3g改性的埃洛石粉末分散在Tris-HCl(pH＝8.5)缓冲溶液中，制得埃洛石混合液，加入0.3-1g多巴胺，在25℃下磁力搅拌12-24h，然后清洗、真空干燥，制得埃洛石-多巴胺纳米复合材料。
(3)埃洛石-多巴胺-D-氨基酸纳米复合材料的合成
配制0.1-0.5g/L D-氨基酸(D-酪氨酸、D-亮氨酸、D-蛋氨酸、D-色氨酸或其混合物)溶液，加入0.3-1g的埃洛石-多巴胺复合材料，25℃下磁力搅拌12-24h，制得埃洛石-多巴胺-D-氨基酸(HDD)复合材料。
(4)D-氨基酸改性超滤膜的制备
将1-3wt％HDD加入到60-90g二甲基乙酰胺中，超声分散处理0.5-1h，然后加入15-20g PVDF(PS或PAN)、1.5-3g聚乙烯吡咯烷酮，45℃下恒温搅拌12-24h，得到均匀稳定的超滤膜铸膜液，真空脱气泡6-8h，用刮膜刀快速均匀地在玻璃板上刮膜，然后浸没在30℃的水中进行凝固浴，制得D-氨基酸改性的超滤膜。
以上制得的D-氨基酸改性的超滤膜，其中D-氨基酸控制膜污染的特性体现在：一方面保持活性的D-氨基酸能有效控制膜的生物污染；另一方面D-氨基酸的两性亲水性，也提高了膜的抗污染能力；再者，D-氨基酸不易流失。因此，以上膜污染的改性方法是一种D-氨基酸控制膜污染的有效、长效的方法。
附图说明
附图为埃洛石-多巴胺-D-氨基酸纳米复合材料制备示意图。附图中：1、埃洛石；2、埃洛石-多巴胺；3、埃洛石-多巴胺-D-氨基酸。
具体实施方式
以下是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
实施例1：
(1)埃洛石的选取及酸改性
选取天然纳米材料埃洛石，采用3M浓度的硫酸，在50℃下处理埃洛石5h然后去离子水清洗、过滤烘干，得到酸改性的埃洛石。
(2)酸改性埃洛石-多巴胺复合材料的制备
将1g酸改性的埃洛石粉末分散在10mM Tris-HCl(pH＝8.5)缓冲溶液中制得埃洛石混合液，加入0.5g多巴胺，在25℃下磁力搅拌24h，然后去离子水清洗、真空干燥箱中45℃下真空干燥，制得酸改性埃洛石-多巴胺纳米复合材料。
(3)埃洛石-多巴胺-D-酪氨酸纳米复合材料的合成
配制0.2g/L D-酪氨酸溶液，加入0.5g的酸改性埃洛石-多巴胺复合材料，25℃下磁力搅拌12h，去离子水冲洗，制得埃洛石-多巴胺-D-酪氨酸(HDD)复合材料。
(4)D-酪氨酸改性PVDF超滤膜的制备
将2wt％HDD(材料与PVDF质量比)加入到80g二甲基乙酰胺中，超声分散处理0.5h，然后加入18g PVDF、2g聚乙烯吡咯烷酮，45℃下恒温搅拌12h，得到均匀稳定的铸膜液，真空脱气泡6h，用刮膜刀快速均匀地在玻璃板上刮膜，在玻璃板上形成厚度为250μm的湿膜，室温下静置30s后，将平板玻璃迅速浸没在30℃的水中进行凝固浴，待膜从玻璃板上脱落后转移到去离子水中浸泡，每12h更换一次水，以去除残留的二甲基乙酰胺，制得D-酪氨酸改性的PVDF超滤膜。
以上制得的埃洛石-多巴胺-D-酪氨酸改性的PVDF超滤膜，膜孔孔径在30-100nm，膜孔隙率在70％-85％，0.1MPa下纯水通量相较于PVDF基膜提高了2-4倍，具有良好的亲水性，对牛血清蛋白具有良好的分离性能，并且纳米材料的添加，使膜的机械性能也得到了提高。经过两个星期的膜生物污染控制实验，埃洛石-多巴胺-D-酪氨酸改性膜的抑菌率依旧保持在50％以上，证明D-氨基酸纳米复合物改性的超滤膜的抗污染能力最为持久。
以上实例进一步证明D-氨基酸纳米复合物改性的超滤膜抗污染方法是一种有效、长效的D-氨基酸控制膜污染的方法。
Claims (1)
1.一种D-氨基酸控制膜污染的方法，其特征在于：
(1)埃洛石的选取及酸改性
选取天然纳米材料埃洛石，采用3M浓度的硫酸，在50℃下处理埃洛石5h，然后去离子水清洗、过滤烘干，得到酸改性的埃洛石；
(2)酸改性埃洛石-多巴胺复合材料的制备
将1g酸改性的埃洛石粉末分散在pH＝8.5的10mM Tris-HCl缓冲溶液中制得埃洛石混合液，加入0.5g多巴胺，在25℃下磁力搅拌24h，然后去离子水清洗、真空干燥箱中45℃条件下真空干燥，制得酸改性埃洛石-多巴胺纳米复合材料；
(3)埃洛石-多巴胺-D-酪氨酸纳米复合材料的合成
配制0.2g/L D-酪氨酸溶液，加入0.5g的酸改性埃洛石-多巴胺复合材料，25℃下磁力搅拌12h，去离子水冲洗，制得埃洛石-多巴胺-D-酪氨酸复合材料；
(4)D-酪氨酸改性PVDF超滤膜的制备
将占PVDF粉末质量2wt％的埃洛石-多巴胺-D-酪氨酸复合材料加入到80g二甲基乙酰胺中，超声分散处理0.5h，然后加入18g PVDF、2g聚乙烯吡咯烷酮，45℃下恒温搅拌12h，得到均匀稳定的铸膜液，真空脱气泡6h，用刮膜刀快速均匀地在玻璃板上刮膜，在玻璃板上形成厚度为250μm的湿膜，室温下静置30s后，将平板玻璃迅速浸没在30℃的水中进行凝固浴，待膜从玻璃板上脱落后转移到去离子水中浸泡，每12h更换一次水，以去除残留的二甲基乙酰胺，制得D-酪氨酸改性的PVDF超滤膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710251011.0A CN106943885B (zh) | 2017-04-13 | 2017-04-13 | 一种控制膜污染的膜改性方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710251011.0A CN106943885B (zh) | 2017-04-13 | 2017-04-13 | 一种控制膜污染的膜改性方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106943885A CN106943885A (zh) | 2017-07-14 |
| CN106943885B true CN106943885B (zh) | 2020-03-31 |
Family
ID=59477130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710251011.0A Active CN106943885B (zh) | 2017-04-13 | 2017-04-13 | 一种控制膜污染的膜改性方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106943885B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109704868B (zh) * | 2019-02-28 | 2021-11-30 | 南开大学 | 一种新型生物膜抑制分子的可持续缓释方法 |
| CN109717186B (zh) * | 2019-02-28 | 2021-06-18 | 南开大学 | 一种环境友好型生物膜抑制分子的精准控释方法 |
| CN112619428B (zh) * | 2019-09-24 | 2023-02-17 | 南开大学 | 一种用于膜复合污染控制的基于纳米材料协同作用的膜制备方法 |
| CN112661262B (zh) * | 2019-10-16 | 2022-09-27 | 南开大学 | 一种智能动态抗污染厌氧膜生物反应器 |
| CN111558300B (zh) * | 2020-04-07 | 2022-03-22 | 天津工业大学 | 一种小分子两性离子改性表面聚酰胺复合膜及其制备方法 |
| CN117530369B (zh) * | 2023-12-26 | 2024-04-12 | 山东晟迅康生物科技有限公司 | 一种易吸收的饲料添加剂及其制备方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102049204B (zh) * | 2011-01-17 | 2013-03-27 | 郑州大学 | 负载金属离子的埃洛石纳米管/聚醚砜杂化抗菌膜及其制备方法 |
| KR101435918B1 (ko) * | 2013-01-22 | 2014-09-01 | 한국기계연구원 | 다공성 점토 기반 세라믹 분리막 제조용 조성물, 이를 이용한 다공성 점토 기반 세라믹 분리막 제조방법, 이에 의해 제조된 다공성 점토 기반 세라믹 분리막, 및 이를 포함하는 기름에 오염된 수용액의 정화용 필터 |
| CN103241830A (zh) * | 2013-05-30 | 2013-08-14 | 南开大学 | 一种mbr膜生物污染的综合控制方法 |
| CN104772048B (zh) * | 2015-03-31 | 2017-07-25 | 浙江工业大学 | 一种无机填料与多巴胺复合的无机有机杂化膜及其制备方法和用途 |
| CN105126646B (zh) * | 2015-08-28 | 2017-06-16 | 西南石油大学 | 一种二氧化钛/埃洛石纳米管共混聚偏氟乙烯超滤膜及制备方法 |
| CN105727760B (zh) * | 2016-03-31 | 2018-08-03 | 北京理工大学 | 一种氨基酸接枝复合纤维素的抗污染超滤膜及其制备方法 |
-
2017
- 2017-04-13 CN CN201710251011.0A patent/CN106943885B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106943885A (zh) | 2017-07-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106943885B (zh) | 一种控制膜污染的膜改性方法 | |
| CN103446898B (zh) | 一种海藻酸盐基有机无机复合水凝胶过滤膜及其制备方法 | |
| CN102614783B (zh) | 一种多巴胺改性纳米材料制备高通量复合膜的方法 | |
| CN108905653B (zh) | 一种超支化两性离子改性聚偏氟乙烯油水乳液分离膜的制备方法及应用 | |
| CN108176255B (zh) | 一种聚偏氟乙烯-二氧化钛杂化膜及其制备方法和应用 | |
| CN107486037B (zh) | 一种具有超亲水性能的pvdf/pda复合膜 | |
| CN101381543A (zh) | 一种纳米负离子墙面漆 | |
| CN111804149A (zh) | 一种用于膜蒸馏的超疏水、耐润湿和耐结垢的杂化纳米纤维复合膜的生产方法 | |
| CN107012453B (zh) | 一种绿色低温快速制备磷化膜的方法 | |
| CN110813100B (zh) | 复合分离膜及其制备方法 | |
| CN107441946B (zh) | 一种酶诱导制备有机无机杂化膜的方法 | |
| CN107617342B (zh) | 一种用于海水淡化的双金属氢氧化物陶瓷膜及其制备方法 | |
| CN109092083A (zh) | 一种四氧化三铁/再生纤维素磁性正渗透膜的制备和应用 | |
| CN107879759A (zh) | 一种三氧化二铝/二氧化锡复合陶瓷膜的制备方法 | |
| CN103881120B (zh) | 一种仿荷叶超疏水自清洁表面的制备方法 | |
| CN108854595A (zh) | 一种纳米生物炭改性pvdf平板膜及其制备方法与应用 | |
| CN113880996B (zh) | 一种多功能海洋防污涂料树脂及其制备方法 | |
| CN1958135A (zh) | 络合金属催化中间界面层双极膜及其制备方法 | |
| CN112619428B (zh) | 一种用于膜复合污染控制的基于纳米材料协同作用的膜制备方法 | |
| CN101708461B (zh) | 一种固载稀土金属铈的吸附剂及其制备方法 | |
| CN108339418A (zh) | 一种用于高效水处理的抗菌复合反渗透膜及制备方法 | |
| CN111001307B (zh) | 一种可更换活性层的复合膜的制备方法 | |
| CN110540768B (zh) | 一种混凝土防腐涂层及其制备方法 | |
| CN109021780B (zh) | 一种可净化室内空气的防腐蚀涂料及制备方法 | |
| CN109304101B (zh) | 一种两性离子化高强度耐污染正渗透膜及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |