CN107970785A - 一种耐菌性纳滤膜 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种耐菌性纳滤膜，包括按照重量份计的如下组份：树脂20‑40份、溶剂16‑39份、制孔剂10‑30份、纳米银粉5‑15份、哌嗪5‑26份、十二烷基苯磺酸钠1‑5份、多元酰氯3‑15份。本发明提出的一种耐菌性纳滤膜，该纳滤膜在膜材料中添加了纳米银粉，银粉均匀附着在纤维上，使得纳滤膜在工作过程中能有效起到抗菌的作用。本发明制得的纳滤膜的膜丝的外径为0.5‑2.0mm，其机械强度在10MPa以上，其使用寿命可延长至4‑6年；本发明制备出的耐菌性纳滤膜，每天运行8小时，持续运行三个月，细菌微生物的截留在99.9%以上。

Description

一种耐菌性纳滤膜
技术领域
本发明属于反渗透膜清洗技术领域，具体涉及一种耐菌性纳滤膜。
背景技术
纳滤膜(NF)是一种利用膜分离技术的筛分过程，以膜两侧的压力差为驱动力，以纳滤膜为过滤介质，在一定压力下，当原液流过膜表面时，纳滤膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及细小分子物质通过而成为半透过液，而原液中体积大于膜表面的微孔径物质则被截留在膜的进液侧，成为浓缩液，因而实现对原液的净化、分离和浓缩的目的。纳滤膜(NF)截留分子量为200-1000，介于反渗透膜(RO)与超滤膜(UF)之间，纳滤膜对一价离子、高价离子、分子量为150-500的有机物具有良好的脱除率，因此纳滤膜被广泛应用于医药、食品、化工等行业，尤其对硬水软化及去除地表水中有毒有害离子的应用得到广泛的关注。
但纳滤膜在使用过程中极易受到污染，污染后膜的性能会有很大的影响，最直观的就是膜通量降低，极大地降低了膜的使用。有机蛋白质的污染、细菌生物的对膜的微生物污染、固体悬浮物及溶质对膜的结垢污染，这些都是膜污染的主要原因，尤其微生物对膜的污染不容忽视。纳滤膜在分离技术的应用中，水中的细菌微生物等污染物附着在膜表面，生长繁殖，导致膜污染，极大地降低了纳滤膜的使用寿命。
为了提高膜的耐菌性，人们在膜的制备过程中添加一些耐菌材料，例如多巴胺、壳聚糖、季铵盐等等。尽管目前在耐微生物复合膜领域的研究方面取得了较大的进展，但制备具有耐菌性膜，仍是膜学术界及膜工业届追求的目标之一。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供一种耐菌性纳滤膜，该纳滤膜上负载纳米银粉，能够起到抑菌的作用。
本发明提出的一种耐菌性纳滤膜，包括按照重量份计的如下组份：树脂20-40份、溶剂16-39份、制孔剂10-30份、纳米银粉5-15份、哌嗪5-26份、十二烷基苯磺酸钠1-5份、多元酰氯3-15份。
优选地，所述树脂为聚醚砜、聚砜、聚偏氟乙烯中的一种或几种。
优选地，所述溶剂为N,N二甲基乙酰胺。
优选地，所述制孔剂为甲醇。
优选地，所述纳米银粉的粒径为300-800nm。
一种耐菌性纳滤膜的制备方法，方法步骤如下：
S1：将各组份放入反应釜中搅拌3-5h，混合均匀；
S2：将S1制得的料液放入增压泵，通过管线打入喷丝板出丝，膜丝经过两个凝胶槽凝固，获得耐菌性纳滤膜。
进一步的，所述S1的搅拌速度为800-1200rpm，反应釜的温度为70-85℃。
进一步的，所述S2中增压泵的工作频率35-45Hz，压力在5.5-6.0bar。
进一步的，制备出的膜丝的外径为0.5-2.0mm。
本发明制得的耐菌性纳滤膜应用于水处理。
本发明中的作用原理：
本发明制得的膜丝是中空纤维的纳滤膜，含菌水通过纳滤膜，流道，纳滤膜组成中有纳米银组分，含菌水与银组分接触，到达微生物细胞壁，带正电荷的纳米银吸附在带负电荷的细胞壁上，依靠库仑引力使两者牢固吸附，银离子穿透细胞壁进入细胞内，与-SH基反应，使蛋白质凝固,使微生物细胞发生破裂而死亡，从而达到耐菌的效果。
本发明所选的树脂具有较好的亲水性，哌嗪、十二烷基苯磺酸钠、多元酰氯的复配，使得纳滤膜的内外表面更加致密，制备出来的膜孔结构更加稳定，使得支撑层上的海绵状层更加均匀，同时与纳米银等其他组分具有更好的交联性。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果在于：
本发明提出的一种耐菌性纳滤膜，该纳滤膜在膜材料中添加了纳米银粉，银粉均匀附着在纤维上，使得纳滤膜在工作过程中能有效起到抗菌的作用。本发明制得的纳滤膜的膜丝的外径为0.5-2.0mm，其机械强度在10MPa以上，其使用寿命可延长至4-6年；本发明制备出的耐菌性纳滤膜，每天运行8小时，持续运行三个月，细菌微生物的截留在99.9％以上。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例1
一种耐菌性纳滤膜，包括按照重量份计的如下组份：树脂20份、溶剂16份、制孔剂10份、纳米银粉5份、哌嗪5份、十二烷基苯磺酸钠1份、多元酰氯3份。
树脂为聚醚砜；溶剂为N,N二甲基乙酰胺；制孔剂为甲醇；纳米银粉的粒径为300nm。
一种耐菌性纳滤膜的制备方法，方法步骤如下：
S1：将各组份放入反应釜中搅拌3h，搅拌速度为1200rpm，反应釜的温度为70℃，混合均匀；
S2：将S1制得的料液放入增压泵，增压泵的工作频率35Hz，压力在5.5bar通过管线打入喷丝板出丝，膜丝经过两个凝胶槽凝固，获得耐菌性纳滤膜。
制备出的膜丝的外径为0.5mm，其机械强度为10.2MPa。
实施例2
一种耐菌性纳滤膜，包括按照重量份计的如下组份：树脂40份、溶剂39份、制孔剂30份、纳米银粉15份、哌嗪26份、十二烷基苯磺酸钠5份、多元酰氯15份。
树脂为聚砜；溶剂为N,N二甲基乙酰胺；制孔剂为甲醇；纳米银粉的粒径为800nm。
一种耐菌性纳滤膜的制备方法，方法步骤如下：
S1：将各组份放入反应釜中搅拌5h，搅拌速度为800rpm，反应釜的温度为85℃，混合均匀；
S2：将S1制得的料液放入增压泵，增压泵的工作频率45Hz，压力在6.0bar，通过管线打入喷丝板出丝，膜丝经过两个凝胶槽凝固，获得耐菌性纳滤膜。
制备出的膜丝的外径为2.0mm，其机械强度为10.9MPa。
实施例3
一种耐菌性纳滤膜，包括按照重量份计的如下组份：树脂30份、溶剂25份、制孔剂20份、纳米银粉10份、哌嗪15份、十二烷基苯磺酸钠3份、多元酰氯8份。
树脂为聚偏氟乙烯；溶剂为N,N二甲基乙酰胺；制孔剂为甲醇；纳米银粉的粒径为500nm。
一种耐菌性纳滤膜的制备方法，方法步骤如下：
S1：将各组份放入反应釜中搅拌4h，搅拌速度为1000rpm，反应釜的温度为75℃，混合均匀；
S2：将S1制得的料液放入增压泵，增压泵的工作频率40Hz，压力在5.8bar，通过管线打入喷丝板出丝，膜丝经过两个凝胶槽凝固，获得耐菌性纳滤膜。
制备出的膜丝的外径为1.0mm，其机械强度为10.5MPa。
实施例4
一种耐菌性纳滤膜，包括按照重量份计的如下组份：树脂25份、溶剂20份、制孔剂15份、纳米银粉12份、哌嗪10份、十二烷基苯磺酸钠2份、多元酰氯5份。
树脂为聚醚砜；溶剂为N,N二甲基乙酰胺；制孔剂为甲醇；纳米银粉的粒径为600nm。
一种耐菌性纳滤膜的制备方法，方法步骤如下：
S1：将各组份放入反应釜中搅拌3.5h，搅拌速度为900rpm，反应釜的温度为80℃，混合均匀；
S2：将S1制得的料液放入增压泵，增压泵的工作频率38Hz，压力在5.7bar，通过管线打入喷丝板出丝，膜丝经过两个凝胶槽凝固，获得耐菌性纳滤膜。
制备出的膜丝的外径为1.5mm，其机械强度为10.3MPa。
实施例5
一种耐菌性纳滤膜，包括按照重量份计的如下组份：树脂35份、溶剂35份、制孔剂25份、纳米银粉8份、哌嗪20份、十二烷基苯磺酸钠4份、多元酰氯12份。
树脂为聚醚砜和聚砜；溶剂为N,N二甲基乙酰胺；制孔剂为甲醇；纳米银粉的粒径为700nm。
一种耐菌性纳滤膜的制备方法，方法步骤如下：
S1：将各组份放入反应釜中搅拌4.5h，搅拌速度为1100rpm，反应釜的温度为75℃，混合均匀；
S2：将S1制得的料液放入增压泵，增压泵的工作频率42Hz，压力在5.9bar，通过管线打入喷丝板出丝，膜丝经过两个凝胶槽凝固，获得耐菌性纳滤膜。
制备出的膜丝的外径为1.8mm，其机械强度为10.6MPa。
产品性能测试
将实施例1-5制得的纳滤膜及市售纳滤膜放入细菌液中，细菌液的浓度为500ppm，检测纳滤膜的细菌截留率和细菌污染清洗次数，结果见表1。
表1产品性能测试结果
组别 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对比例
细菌截留率(％) 99.97 99.98 99.98 99.99 99.97 99.22
清洗次数(次) 1 0 0 0 1 2
由表1可以看出，市售的膜产品是我国某公司生产的中空纤维纳滤膜，在连续运行三个月内细菌截留率在99.22％，细菌污染清洗次数为2次，而本发明制得的耐菌性纳滤膜在连续运行三个月内细菌截留率在99.97-99.99％之间，说明开发的这种耐菌性纳滤膜，增强了纳滤膜的耐菌性，防止膜受微生物污染，增加了膜的使用寿命。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐菌性纳滤膜，其特征在于，包括按照重量份计的如下组份：树脂20-40份、溶剂16-39份、制孔剂10-30份、纳米银粉5-15份、哌嗪5-26份、十二烷基苯磺酸钠1-5份、多元酰氯3-15份。
2.根据权利要求1所述的一种耐菌性纳滤膜，其特征在于，所述树脂为聚醚砜、聚砜、聚偏氟乙烯中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种耐菌性纳滤膜，其特征在于，所述溶剂为N,N二甲基乙酰胺。
4.根据权利要求1所述的一种耐菌性纳滤膜，其特征在于，所述制孔剂为甲醇。
5.根据权利要求1所述的一种耐菌性纳滤膜，其特征在于，所述纳米银粉的粒径为300-800nm。
6.根据权利要求1所述的一种耐菌性纳滤膜的制备方法，其特征在于，方法步骤如下：
S1：将各组份放入反应釜中搅拌3-5h，混合均匀；
S2：将S1制得的料液放入增压泵，通过管线打入喷丝板出丝，膜丝经过两个凝胶槽凝固，获得耐菌性纳滤膜。
7.根据权利要求6所述的一种耐菌性纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述S1的搅拌速度为800-1200rpm，反应釜的温度为70-85℃。
8.根据权利要求6所述的一种耐菌性纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述S2中增压泵的工作频率35-45Hz，压力在5.5-6.0bar。
9.根据权利要求6所述的一种耐菌性纳滤膜的制备方法，其特征在于，制备出的膜丝的外径为0.5-2.0mm。
10.权利要求1-5任一项所述的耐菌性纳滤膜应用于水处理。
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