CN108057348B - 一种亲水性杀菌抗污染反渗透膜及其制法 - Google Patents

一种亲水性杀菌抗污染反渗透膜及其制法 Download PDF

Info

Publication number
CN108057348B
CN108057348B CN201711310517.0A CN201711310517A CN108057348B CN 108057348 B CN108057348 B CN 108057348B CN 201711310517 A CN201711310517 A CN 201711310517A CN 108057348 B CN108057348 B CN 108057348B
Authority
CN
China
Prior art keywords
membrane
reverse osmosis
monomer
photoinitiator
osmosis membrane
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
Application number
CN201711310517.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108057348A (zh
Inventor
章冰洁
张慧林
康燕
梁松苗
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wharton Technology Co Ltd
Original Assignee
Vontron Technology Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vontron Technology Co Ltd filed Critical Vontron Technology Co Ltd
Priority to CN201711310517.0A priority Critical patent/CN108057348B/zh
Publication of CN108057348A publication Critical patent/CN108057348A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108057348B publication Critical patent/CN108057348B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06Organic material
    • B01D71/76Macromolecular material not specifically provided for in a single one of groups B01D71/08 - B01D71/74
    • B01D71/78Graft polymers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/025Reverse osmosis; Hyperfiltration
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D67/00Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0002Organic membrane manufacture
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/02Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor characterised by their properties
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/441Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by reverse osmosis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/50Treatment of water, waste water, or sewage by addition or application of a germicide or by oligodynamic treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J7/00Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/12Chemical modification
    • C08J7/16Chemical modification with polymerisable compounds
    • C08J7/18Chemical modification with polymerisable compounds using wave energy or particle radiation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2311/00Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/26Further operations combined with membrane separation processes
    • B01D2311/2692Sterilization
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2325/00Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/36Hydrophilic membranes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2325/00Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/48Antimicrobial properties
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2377/00Characterised by the use of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Derivatives of such polymers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

本发明提供一种亲水性杀菌抗污染反渗透膜及其制法,通过可逆加成‑断裂链转移聚合(RAFT)活性聚合方法在反渗透膜表面接枝杀菌高分子聚合物和抗菌聚合物而得,该方法是利用聚酰胺功能层表面上的游离氨基经酰胺缩合反应原位接入一种RAFT链转移剂,可控接枝不同厚度与不同分子量的功能层,如具有亲水性能的两性离子功能层和具有杀菌性能的季铵盐类功能层。本发明所制备的抗污染反渗透膜在不牺牲原有膜性能的前提下仍具有优良的抗污染特性,不仅改善了原有膜在复杂运行环境下的长期抗污染能力,还能达到抑制细菌生长和减少微生物在膜上附着的目的。

Description

一种亲水性杀菌抗污染反渗透膜及其制法
技术领域
本发明属于水处理技术领域,具体涉及一种亲水性杀菌抗污染反渗透膜及其制法。
背景技术
随着现代工业的发展,水体污染越来越严重,因此而衍生的水处理技术对于人体健康和环境保护来说越发重要。反渗透膜分离技术具有高效率、低能耗、高选择性等分离特性,已被广泛用于饮用水纯化、废水资源化、海水淡化等领域。其中,聚酰胺复合反渗透膜具有截留率高、通量大、化学稳定性好以及操作压力低等优点,因而成为全球水处理行业中应用最为广泛的一种分离技术。应用反渗透膜分离技术面临最大的挑战是生物污染,由于生物高分子和微生物的附着、生长和繁殖,从而导致膜元件通量显著下降,运行成本和能耗增加,进而导致产水水质恶化、膜的使用周期降低、系统的频繁清洗以及膜的频繁更换,因此与该行业相关的研究人员一直致力于开发出具有优秀抗生物污染性能的反渗透膜。
近十几年来,抗污染聚酰胺反渗透膜研究与开发主要通过膜表面涂敷(例如US6177011,CN105833743)、表面化学改性(CN104785131)、表面接枝(CN104815567,CN106669439)等物理化学方法,以通过改变反渗透膜的表面亲水性、表面粗糙度和表面电荷等来提高反渗透复合膜的抗污染性能。表面化学改性可分为两种机理,一种是防止微生物的附着生长(防卫型),主要是引入亲水性物质如聚乙二醇(PEG)改变膜表面的亲水性,但是PEG在复杂的应用环境中容易被氧化,不适宜长时间使用(G.Cheng etal,Angew.Chem.,Int.Ed.2008,47,8831-8834),已被证明不能有效阻止生物膜的附着和生长,因此可引入稳定性更好、设计能力更强的两性离子聚合物。两性离子呈电中性,由于静电作用极易溶于水,是一种很好的亲水性物质。另一种机理则是引入有杀菌能力的物质使微生物降解(攻击性),如银纳米离子、抗生素、氧化石墨烯、季铵盐等,这些物质的引进可以使细胞失活并抑制生物膜的生长。但是攻击型反渗透膜虽然具有杀菌效果,但死后的细菌黏附在膜上反而为新细菌的生长提供了营养物和附着点。
反渗透膜的生产通常使用多胺单体和均苯三甲酰氯单体,造成聚酰胺层表面具备部分羧基、氨基和羟基等化学基团,其中羧基和氨基的存在对膜面的电荷性和吸附性会有不利的影响,因此充分利用这些基团,将有效提高抗污染层的结合强度和弥补膜面缺陷(CN101439270,CN 102553458)。表面接枝的手段多种多样,其中,活性自由基聚合方法具有强大的分子设计能力,其适用面广、聚合物末端功能化度高、聚合方式多样、并能得到分子量和结构可控的高分子材料,是高分子材料设计的一种有效工具。活性自由基聚合方法包括原子转移自由基聚合(ATRP),可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT),引发、转移、终止剂聚合(Iniferter),单电子转移自由基聚合(SET-LRP)等方法。
发明内容
为克服现有技术的不足,本发明旨在提供一种亲水性杀菌抗污染反渗透膜及其制法。聚酰胺表面大量游离氨基和羧基提供了接枝RAFT引发剂的活性位点,通过RAFT方法原位接枝亲水性和杀菌性的高分子链段,可精确调控得到不同分子量与不同厚度的膜,在不改变原有膜性能的前提下可得到具有亲水性和杀菌性的抗污染反渗透膜。其制备方法成分简单,易于操作。
为达到上述发明目的,本发明提供了一种抗污染反渗透膜,由反渗透膜由亲水层和杀菌层构成,亲水层和杀菌层通过RAFT方法连接在芳香聚酰胺复合反渗透膜表面上。
所述亲水性层是由两性离子聚合物聚甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱构成;所述杀菌层是由季铵盐聚合物聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵构成。
本发明所述抗污染反渗透膜的制备方法,包括以下步骤:
(1)将反渗透膜浸入25%的异丙醇溶液里浸泡24~36min,取出,用纯乙醇溶剂冲洗干净,烘干;
(2)反渗透膜上接枝RAFT链转移试剂:将2-(乙基三硫代碳酸酯基)-2-甲基丙酸(ACPA)和二环己基碳二亚胺(DCC)加入乙腈溶剂中,摇匀混合,反渗透膜放入上述溶液中,反应18~28h,取出,膜片用纯乙腈溶剂冲洗4~7次,得到带有RAFT链转移剂的聚酰胺膜片(ACPA-TFC);其中,其中ACPA与DCC的摩尔比为1:2;
(3)SBMA的RAFT反应:常温下,将单体1和光引发剂加入乙腈溶剂中,搅拌至完全溶解,通氮气除氧5~8min,将膜片放入上述乙腈溶液中,在LED灯光照下反应4~8h;反应结束后,膜片用乙腈溶剂清洗4~8min;其中ACPA-TFC、单体1、光引发剂的摩尔比为1:20~200:0.2;
(4)MTAC的RAFT反应:常温下,单体2和光引发剂加入乙腈溶液中,搅拌至完全溶解,通氮气除氧5~8min;将膜片放进上述乙腈溶液,在LED灯光照下反应4~6h;其中ACPA-TFC、单体2、光引发剂的摩尔比为1:20~200:0.2;
(5)反应结束后,常温下,取出膜片,用含醋酸和磷酸盐(PBS)的缓冲液冲洗膜片1~3h,再用去离子水清洗膜片8~12min,在烘箱中烘干得到抗污染反渗透膜。
优选地,本发明所述抗污染反渗透膜的制备方法,包括以下步骤:
(1)将反渗透膜浸入25%的异丙醇溶液里浸泡30min,取出,用纯乙醇溶剂冲洗干净,烘干;
(2)反渗透膜上接枝RAFT链转移试剂:将2-(乙基三硫代碳酸酯基)-2-甲基丙酸(ACPA)和二环己基碳二亚胺(DCC)加入乙腈溶剂中,摇匀混合,反渗透膜放入上述溶液中,反应24h,取出,膜片用纯乙腈溶剂冲洗5次,得到带有RAFT链转移剂的聚酰胺膜片(ACPA-TFC);其中,其中ACPA与DCC的摩尔比为1:2;
(3)SBMA的RAFT反应:常温下,将单体1和光引发剂加入乙腈溶剂中,搅拌至完全溶解,通氮气除氧6min,将膜片放入上述乙腈溶液中,在LED灯光照下反应6h;反应结束后,膜片用乙腈溶剂清洗6min;其中ACPA-TFC、单体1、光引发剂的摩尔比为1:100:0.2;
(4)MTAC的RAFT反应:常温下,单体2和光引发剂加入乙腈溶液中,搅拌至完全溶解,通氮气除氧6min;将膜片放进上述乙腈溶液,在LED灯光照下反应5h;其中ACPA-TFC、单体2、光引发剂的摩尔比为1:100:0.2;
(5)反应结束后,常温下,取出膜片,用含醋酸和磷酸盐(PBS)的缓冲液冲洗膜片2h,再用去离子水清洗膜片10min,在烘箱中烘干得到抗污染反渗透膜。
上述制备方法,步骤(3)所述单体1为两性离子单体甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱(SBMA);步骤(4)所述的单体2为杀菌效果的单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(MTAC);步骤(3)和(4)所述的光引发剂为过氧化二苯甲酰(BPO),单体1的引入目的在于为反渗透膜提供亲水性片段,可以减少微生物在反渗透膜上的附着;单体2的引入目的在于为反渗透膜提供具有杀菌效果的聚合物链段,可以抑制微生物在反渗透上的繁殖生长;光引发剂BPO作用为在特定波长LED光照下受激发,与RAFT试剂进行作用,使RAFT试剂碳硫键断裂,生成R·自由基。
上述制备方法中,步骤(3)和(4)所述LED灯波长为350~400nm。
上述制备方法中,步骤(5)所述含醋酸和PBS缓冲液pH为7.0~7.6,其中醋酸和PBS的体积比为1:9。
上述制备方法中,步骤(5)所述缓冲液冲洗速度为1~3mL/min。
上述制备方法中,步骤(1)所述异丙醇与水的体积比为1:9。
上述制备方法中,步骤1所述的ACPA-TFC为表面接枝RAFT链转移剂的聚酰胺膜,其作用在于引入链转移剂从而建立活性种与休眠种的动态平衡,由三硫代酯的中间体自由基断裂生成R·自由基可以与单体进行加成,同时也能与大分子RAFT试剂进行反应。
与现有技术相比,本发明的技术优势在于:在反渗透膜上原位接枝亲水性和杀菌性的高分子链段,即可抑制微生物的生长,也可减少微生物在膜上的附着,在不影响原反渗透膜性能的前提下大大提升膜的抗污染性能,改善了抗污染膜在复杂环境下长期性能不稳定的缺点。此外,本发明还提供了一种RAFT接枝聚合的方法,组分简单,操作方便,并且可以调控改变接枝功能层的分子量和厚度,是一种高效简便的接枝方法。
具体实施方式
实施例1
(1)将本公司生产的芳香聚酰胺复合反渗透膜(ULP11,通量为35.2gfd,脱盐率为99.4%,尺寸为15×13厘米)固定在两块有机玻璃框和矩形中空硅胶垫之间,矩形中空硅胶垫尺寸与有机玻璃框相同,浸入25%的异丙醇溶液里30min,用纯乙醇溶剂冲洗干净,在N2保护下烘干。
(2)配制40mL乙腈溶液,在搅拌状态加入2-(乙基三硫代碳酸酯基)-2-甲基丙酸ACPA(0.246g,1.1mmol),二环己基碳二亚胺DCC(0.454g,2.2mmol),反渗透膜放置在乙腈溶液中在反应24h。膜片用乙腈反复冲洗,得到带有RAFT链转移剂的聚酰胺反渗透膜ACPA-TFC。
(3)常温下,在带有橡胶塞的瓶子里加入甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱SBMA(8.37g,30mmol)和过氧化二苯甲酰BPO(0.049g,0.2mmol),并加入100mL乙腈,通氮气除氧6min,得到完全溶解的乙腈溶液;
将膜片放进250mL透明瓶子里,注入上述乙腈溶液,氮气保护下注入上述乙腈溶液,在350-400nm波长的LED灯光照下反应6h;移除LED灯照,打开瓶子取出膜片,膜片用乙腈连续清洗6min,N2保护下烘干,得到SBMA接枝的聚酰胺反渗透膜。
(4)常温下,在带有橡胶塞的瓶子里加入甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵MTAC(6.23g,30mmol)和过氧化二苯甲酰BPO(0.049g,0.2mmol),并加入100mL乙腈,通氮气除氧6min,得到溶解均匀的乙腈溶液;
将膜片放进250mL透明瓶子里,注入上述乙腈溶液,氮气保护下注入上述乙腈溶液,在350-400nm波长的LED灯光照下反应24h;移除LED灯照,打开瓶子取出膜片,膜片用乙腈连续清洗6min,得到SBMA与MTAC接枝的聚酰胺反渗透膜。
(5)完成SBMA和MTAC接枝的聚酰胺反渗透膜在常温下用含醋酸和磷酸盐(PBS)的缓冲液(V(PBS)=90mL,V(乙酸)=10mL,pH=7.4)冲洗1h,冲洗速率为1mL/min,用去离子水清洗膜10min,在烘箱中以80℃的温度条件烘干即可得到最终的亲水性杀菌抗污染反渗透膜。
实施例2
(1)将反渗透膜浸入25%的异丙醇溶液里浸泡30min,取出,用纯乙醇溶剂冲洗干净,烘干;
(2)反渗透膜上接枝RAFT链转移试剂:将2-(乙基三硫代碳酸酯基)-2-甲基丙酸(ACPA)和二环己基碳二亚胺(DCC)加入乙腈溶剂中,摇匀混合,反渗透膜放入上述溶液中,反应24h,取出,膜片用纯乙腈溶剂冲洗5次,得到带有RAFT链转移剂的聚酰胺膜片(ACPA-TFC);其中,其中ACPA与DCC的摩尔比为1:2;
(3)SBMA的RAFT反应:常温下,将单体1和光引发剂加入乙腈溶剂中,搅拌至完全溶解,通氮气除氧6min,将膜片放入上述乙腈溶液中,在LED灯光照下反应6h;反应结束后,膜片用乙腈溶剂清洗6min;其中ACPA-TFC、单体1、光引发剂的摩尔比为1:100:0.2;
(4)MTAC的RAFT反应:常温下,单体2和光引发剂加入乙腈溶液中,搅拌至完全溶解,通氮气除氧6min;将膜片放进上述乙腈溶液,在LED灯光照下反应5h;其中ACPA-TFC、单体2、光引发剂的摩尔比为1:100:0.2;
(5)反应结束后,常温下,取出膜片,用含醋酸和磷酸盐(PBS)的缓冲液冲洗膜片2h,再用去离子水清洗膜片10min,在烘箱中烘干得到抗污染反渗透膜。
实施例3
(1)将反渗透膜浸入25%的异丙醇溶液里浸泡24min,取出,用纯乙醇溶剂冲洗干净,烘干;
(2)反渗透膜上接枝RAFT链转移试剂:将2-(乙基三硫代碳酸酯基)-2-甲基丙酸(ACPA)和二环己基碳二亚胺(DCC)加入乙腈溶剂中,摇匀混合,反渗透膜放入上述溶液中,反应18h,取出,膜片用纯乙腈溶剂冲洗4次,得到带有RAFT链转移剂的聚酰胺膜片(ACPA-TFC);其中,其中ACPA与DCC的摩尔比为1:2;
(3)SBMA的RAFT反应:常温下,将单体1和光引发剂加入乙腈溶剂中,搅拌至完全溶解,通氮气除氧5min,将膜片放入上述乙腈溶液中,在LED灯光照下反应4h;反应结束后,膜片用乙腈溶剂清洗4min;其中ACPA-TFC、单体1、光引发剂的摩尔比为1:20:0.2;
(4)MTAC的RAFT反应:常温下,单体2和光引发剂加入乙腈溶液中,搅拌至完全溶解,通氮气除氧5min;将膜片放进上述乙腈溶液,在LED灯光照下反应4h;其中ACPA-TFC、单体2、光引发剂的摩尔比为1:20:0.2;
(5)反应结束后,常温下,取出膜片,用含醋酸和磷酸盐(PBS)的缓冲液冲洗膜片1h,再用去离子水清洗膜片8min,在烘箱中烘干得到抗污染反渗透膜。
实施例4
(1)将反渗透膜浸入25%的异丙醇溶液里浸泡36min,取出,用纯乙醇溶剂冲洗干净,烘干;
(2)反渗透膜上接枝RAFT链转移试剂:将2-(乙基三硫代碳酸酯基)-2-甲基丙酸(ACPA)和二环己基碳二亚胺(DCC)加入乙腈溶剂中,摇匀混合,反渗透膜放入上述溶液中,反应28h,取出,膜片用纯乙腈溶剂冲洗7次,得到带有RAFT链转移剂的聚酰胺膜片(ACPA-TFC);其中,其中ACPA与DCC的摩尔比为1:2;
(3)SBMA的RAFT反应:常温下,将单体1和光引发剂加入乙腈溶剂中,搅拌至完全溶解,通氮气除氧8min,将膜片放入上述乙腈溶液中,在LED灯光照下反应8h;反应结束后,膜片用乙腈溶剂清洗8min;其中ACPA-TFC、单体1、光引发剂的摩尔比为1:200:0.2;
(4)MTAC的RAFT反应:常温下,单体2和光引发剂加入乙腈溶液中,搅拌至完全溶解,通氮气除氧5~8min;将膜片放进上述乙腈溶液,在LED灯光照下反应4~6h;其中ACPA-TFC、单体2、光引发剂的摩尔比为1:200:0.2;
(5)反应结束后,常温下,取出膜片,用含醋酸和磷酸盐(PBS)的缓冲液冲洗膜片3h,再用去离子水清洗膜片12min,在烘箱中烘干得到抗污染反渗透膜。
实施例5
(1)将反渗透膜浸入25%的异丙醇溶液里浸泡24min,取出,用纯乙醇溶剂冲洗干净,烘干;
(2)反渗透膜上接枝RAFT链转移试剂:将2-(乙基三硫代碳酸酯基)-2-甲基丙酸(ACPA)和二环己基碳二亚胺(DCC)加入乙腈溶剂中,摇匀混合,反渗透膜放入上述溶液中,反应28h,取出,膜片用纯乙腈溶剂冲洗4次,得到带有RAFT链转移剂的聚酰胺膜片(ACPA-TFC);其中,其中ACPA与DCC的摩尔比为1:2;
(3)SBMA的RAFT反应:常温下,将单体1和光引发剂加入乙腈溶剂中,搅拌至完全溶解,通氮气除氧8min,将膜片放入上述乙腈溶液中,在LED灯光照下反应4h;反应结束后,膜片用乙腈溶剂清洗8min;其中ACPA-TFC、单体1、光引发剂的摩尔比为1:20:0.2;
(4)MTAC的RAFT反应:常温下,单体2和光引发剂加入乙腈溶液中,搅拌至完全溶解,通氮气除氧5min;将膜片放进上述乙腈溶液,在LED灯光照下反应6h;其中ACPA-TFC、单体2、光引发剂的摩尔比为1:200:0.2;
(5)反应结束后,常温下,取出膜片,用含醋酸和磷酸盐(PBS)的缓冲液冲洗膜片3h,再用去离子水清洗膜片8min,在烘箱中烘干得到抗污染反渗透膜。
对比实施例1
(1)将反渗透膜浸入25%的异丙醇溶液里浸泡20min,取出,用纯乙醇溶剂冲洗干净,烘干;
(2)反渗透膜上接枝RAFT链转移试剂:将2-(乙基三硫代碳酸酯基)-2-甲基丙酸(ACPA)和二环己基碳二亚胺(DCC)加入乙腈溶剂中,摇匀混合,反渗透膜放入上述溶液中,反应15h,取出,膜片用纯乙腈溶剂冲洗5次,得到带有RAFT链转移剂的聚酰胺膜片(ACPA-TFC);其中,其中ACPA与DCC的摩尔比为1:1;
(3)SBMA的RAFT反应:常温下,将单体1和光引发剂加入乙腈溶剂中,搅拌至完全溶解,通氮气除氧5min,将膜片放入上述乙腈溶液中,在LED灯光照下反应10h;反应结束后,膜片用乙腈溶剂清洗3min;其中ACPA-TFC、单体1、光引发剂的摩尔比为2:210:0.1;
(4)MTAC的RAFT反应:常温下,单体2和光引发剂加入乙腈溶液中,搅拌至完全溶解,通氮气除氧5min;将膜片放进上述乙腈溶液,在LED灯光照下反应6h;其中ACPA-TFC、单体2、光引发剂的摩尔比为2:20:0.2;
(5)反应结束后,常温下,取出膜片,用含醋酸和磷酸盐(PBS)的缓冲液冲洗膜片1h,再用去离子水清洗膜片8min,在烘箱中烘干得到抗污染反渗透膜。
对比实施例2
(1)将反渗透膜浸入20%的异丙醇溶液里浸泡36min,取出,用纯乙醇溶剂冲洗干净,烘干;
(2)反渗透膜上接枝RAFT链转移试剂:将2-(乙基三硫代碳酸酯基)-2-甲基丙酸(ACPA)和二环己基碳二亚胺(DCC)加入乙腈溶剂中,摇匀混合,反渗透膜放入上述溶液中,反应30h,取出,膜片用纯乙腈溶剂冲洗7次,得到带有RAFT链转移剂的聚酰胺膜片(ACPA-TFC);其中,其中ACPA与DCC的摩尔比为2:1;
(3)SBMA的RAFT反应:常温下,将单体1和光引发剂加入乙腈溶剂中,搅拌至完全溶解,通氮气除氧8min,将膜片放入上述乙腈溶液中,在LED灯光照下反应8h;反应结束后,膜片用乙腈溶剂清洗8min;其中ACPA-TFC、单体1、光引发剂的摩尔比为1:15:0.2;
(4)MTAC的RAFT反应:常温下,单体2和光引发剂加入乙腈溶液中,搅拌至完全溶解,通氮气除氧8min;将膜片放进上述乙腈溶液,在LED灯光照下反应6h;其中ACPA-TFC、单体2、光引发剂的摩尔比为1:15:0.2;
(5)反应结束后,常温下,取出膜片,用含醋酸和磷酸盐(PBS)的缓冲液冲洗膜片1h,再用去离子水清洗膜片10min,在烘箱中烘干得到抗污染反渗透膜。
试验例
1.膜的性能测试方法
将制得的亲水性杀菌抗污染聚酰胺反渗透膜在错流式检验台上测试,测试条件为2000ppm氯化钠水溶液,150Psi操作压力,原水温度为25℃,pH=7,每次测试时间为30min。测试其初始渗透通量和脱盐率;将膜片浸入金葡萄球菌培养液(CFU=105/mL)中,在37℃下培养24h,并测量污染后的渗透通量和脱盐率;用纯水冲洗30min,在同一测试条件下测试其清洗后的渗透通量和脱盐率。计算器污染后的通量下降率和清洗后的通量恢复率,以及细菌数目减少百分比R,其计算公式如下所示:
通量下降率=1-(污染后渗透通量/初始渗透通量)
通量恢复率=清洗后渗透通量/初始渗透通量
R%=100×(A-B)/A
其中A为0时刻的细菌数目,B为24h后的细菌数目;
在1.55MPa操作压力下过滤浓度为2000ppm的氯化钠水溶液(原水温度为25℃,体积为6L)测试得到亲水性杀菌抗污染反渗透膜的初始渗透通量和盐截留率,经生物污染后的通量下降率和清洗后通量恢复率、24h后细菌减少百分比见下表。
Figure BDA0001502897180000121
Figure BDA0001502897180000131
通过对实施例制备而得的膜的性能测试,测试得到亲水性杀菌抗污染反渗透膜的初始渗透通量和盐截留率均高于对比实施例。经生物污染后的通量下降率小于对比实施例,清洗后通量恢复率和24h后细菌减少百分比均优于对比实施例,由此可见,本发明方法制备而得的亲水性杀菌抗污染反渗透膜性能较好。
虽然,上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验,对本发明作了详尽的描述,但在本发明基础上,可以对之作出一些修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此,在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种亲水性杀菌抗污染反渗透膜的制备方法,其特征在于,所述反渗透膜功能层由芳香聚酰胺层、亲水层和杀菌层构成,其中亲水层和杀菌层通过RAFT方法连接在芳香聚酰胺复合反渗透膜表面上,制备方法如下:
(1)将反渗透膜浸入25%的异丙醇溶液里浸泡24~36 min,取出,用纯乙醇溶剂冲洗干净,烘干;
(2)反渗透膜上接枝RAFT链转移试剂:将2-(乙基三硫代碳酸酯基)-2-甲基丙酸(ACPA)和二环己基碳二亚胺(DCC)加入乙腈溶剂中,摇匀混合,反渗透膜放入上述溶液中,反应18~28 h,取出,膜片用纯乙腈溶剂冲洗4~7次,得到带有RAFT链转移剂的聚酰胺膜片(ACPA-TFC);其中,ACPA与DCC的摩尔比为1:2;
(3)SBMA的RAFT反应:常温下,将单体1和光引发剂加入乙腈溶剂中,搅拌至完全溶解,通氮气除氧5~8 min,将膜片放入上述含有单体1与光引发剂的乙腈溶液中,在LED灯光照下反应4~8 h;反应结束后,膜片用乙腈溶剂清洗4~8 min;其中ACPA-TFC、单体1、光引发剂的摩尔比为1:20~200:0.2;所述单体1为两性离子单体甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱即SBMA;
(4)MTAC的RAFT反应:常温下,单体2和光引发剂加入乙腈溶液中,搅拌至完全溶解,通氮气除氧5~8 min;将膜片放进上述含有单体2与光引发剂的乙腈溶液中,在LED灯光照下反应4~6h;其中ACPA-TFC、单体2、光引发剂的摩尔比为1:20~200:0.2;所述的单体2为杀菌效果的单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵即MTAC;
(5)反应结束后,常温下,取出膜片,用含醋酸和磷酸盐(PBS)的缓冲液冲洗膜片1~3h,再用去离子水清洗膜片8~12min,在烘箱中烘干得到抗污染反渗透膜。
2.根据权利要求1所述的反渗透膜的制备方法,其特征在于,所述亲水性层是由两性离子聚合物聚甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱构成;所述杀菌层是由季铵盐聚合物聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵构成。
3.根据权利要求1所述的反渗透膜的制备方法,其特征在于,步骤(3)和(4)所述的光引发剂为过氧化二苯甲酰即BPO。
4.根据权利要求1所述的反渗透膜的制备方法,其特征在于:制备方法步骤(3)和(4)所述LED灯波长为350~400 nm。
5.根据权利要求1所述的反渗透膜的制备方法,其特征在于:制备方法步骤(5)所述含醋酸和PBS缓冲液pH 为7.0~7.6,其中醋酸和PBS的体积比为1:9。
6.根据权利要求1所述的反渗透膜的制备方法,其特征在于:制备方法步骤(5)所述缓冲液冲洗速度为1 ~3mL/min。
7.根据权利要求1所述的反渗透膜的制备方法,其特征在于:制备方法步骤(1)所述异丙醇与水的体积比为1:9。
8.根据权利要求1-7任一项所述的反渗透膜的制备方法,其特征在于:制备方法步骤如下:
(1)将反渗透膜浸入25%的异丙醇溶液里浸泡30 min,取出,用纯乙醇溶剂冲洗干净,烘干;
(2)反渗透膜上接枝RAFT链转移试剂:将2-(乙基三硫代碳酸酯基)-2-甲基丙酸(ACPA)和二环己基碳二亚胺(DCC)加入乙腈溶剂中,摇匀混合,反渗透膜放入上述溶液中,反应24h,取出,膜片用纯乙腈溶剂冲洗5次,得到带有RAFT链转移剂的聚酰胺膜片(ACPA-TFC);其中,ACPA与DCC的摩尔比为1:2;
(3)SBMA的RAFT反应:常温下,将单体1和光引发剂加入乙腈溶剂中,搅拌至完全溶解,通氮气除氧6 min,将膜片放入上述含有单体1与光引发剂的乙腈溶液中,在LED灯光照下反应6h;反应结束后,膜片用乙腈溶剂清洗6min;其中ACPA-TFC、单体1、光引发剂的摩尔比为1:100:0.2;
(4)MTAC的RAFT反应:常温下,单体2和光引发剂加入乙腈溶液中,搅拌至完全溶解,通氮气除氧6min;将膜片放进上述含有单体2与光引发剂的乙腈溶液中,在LED灯光照下反应5h;其中ACPA-TFC、单体2、光引发剂的摩尔比为1:100:0.2;
(5)反应结束后,常温下,取出膜片,用含醋酸和磷酸盐(PBS)的缓冲液冲洗膜片2h,再用去离子水清洗膜片10min,在烘箱中烘干得到抗污染反渗透膜。
CN201711310517.0A 2017-12-11 2017-12-11 一种亲水性杀菌抗污染反渗透膜及其制法 Active CN108057348B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711310517.0A CN108057348B (zh) 2017-12-11 2017-12-11 一种亲水性杀菌抗污染反渗透膜及其制法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711310517.0A CN108057348B (zh) 2017-12-11 2017-12-11 一种亲水性杀菌抗污染反渗透膜及其制法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108057348A CN108057348A (zh) 2018-05-22
CN108057348B true CN108057348B (zh) 2020-08-11

Family

ID=62136385

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711310517.0A Active CN108057348B (zh) 2017-12-11 2017-12-11 一种亲水性杀菌抗污染反渗透膜及其制法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108057348B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109260968B (zh) * 2018-10-24 2021-02-02 浙江工业大学 一种两性离子纳米胶囊改性聚酰胺纳滤膜的制备方法
CN111454395A (zh) * 2020-04-02 2020-07-28 安徽启威生物科技有限公司 一种抗菌高分子及其制备方法
CN111871223B (zh) * 2020-07-23 2021-10-08 华中科技大学 一种高通量抗菌纳滤膜及其制备方法
CN114432900B (zh) * 2020-11-04 2023-03-21 沃顿科技股份有限公司 抗污染复合反渗透膜的制备方法和由此制得的抗污染复合反渗透膜
CN114377563B (zh) * 2022-01-24 2022-12-30 中国科学技术大学 一种聚离子液体刷表面接枝改性的抗生物污染pvdf超滤膜的制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102112214A (zh) * 2008-08-05 2011-06-29 聚合物华润有限公司 官能化薄膜聚酰胺膜
CN105833749A (zh) * 2016-01-22 2016-08-10 国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所 一种新型抗生物污染的聚酰胺反渗透复合膜及其制备方法
WO2017153663A1 (fr) * 2016-03-08 2017-09-14 Arkema France Films poreux obtenus a partir de latex de polymeres
CN107286355A (zh) * 2017-07-21 2017-10-24 天津大学 阳离子‑两性离子共聚物与聚己内酯共混膜及其制备方法和应用

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8062751B2 (en) * 2007-12-21 2011-11-22 Chung Yuan Christian University Low biofouling filtration membranes and their forming method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102112214A (zh) * 2008-08-05 2011-06-29 聚合物华润有限公司 官能化薄膜聚酰胺膜
CN105833749A (zh) * 2016-01-22 2016-08-10 国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所 一种新型抗生物污染的聚酰胺反渗透复合膜及其制备方法
WO2017153663A1 (fr) * 2016-03-08 2017-09-14 Arkema France Films poreux obtenus a partir de latex de polymeres
CN107286355A (zh) * 2017-07-21 2017-10-24 天津大学 阳离子‑两性离子共聚物与聚己内酯共混膜及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Controlled Architecture of Dual-Functional Block Copolymer Brushes on Thin-Film Composite Membranes for Integrated "Defending" and "Attacking" Strategies against Biofouling;Gang Ye等;《ACS Appl. Mater. Interfaces》;20150917;第7卷;23070-23071 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN108057348A (zh) 2018-05-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108057348B (zh) 一种亲水性杀菌抗污染反渗透膜及其制法
Aryanti1a et al. Modified membrane with antibacterial properties
Sawada et al. Development of a hydrophilic polymer membrane containing silver nanoparticles with both organic antifouling and antibacterial properties
CN109569331B (zh) 一种亲水性抗菌滤膜的制备方法
CN102698619B (zh) 一种抗菌性聚砜超滤膜的制备方法
Shen et al. New strategy of grafting hydroxyethyl acrylate (HEA) via γ ray radiation to modify polyvinylidene fluoride (PVDF) membrane: Thermodynamic mechanisms of the improved antifouling performance
Kim et al. Modification strategies of membranes with enhanced Anti-biofouling properties for wastewater Treatment: A review
CN103691328A (zh) 一种耐污染的复合反渗透膜的制备方法
CN103285742A (zh) 一种季铵盐型阳离子聚合物改性壳聚糖纳滤膜的制备方法
CN112552537A (zh) 一种TiO2-季铵化聚乙烯亚胺改性聚乳酸的抗菌膜及其制法
CN106268362B (zh) 一种抗菌复合膜的制备方法及其由该方法制备的抗菌复合膜以及其在水处理领域中的应用
CN113101815B (zh) 一种基于BILP-101x的复合膜及其制备方法和应用
CN110028614B (zh) 具有蛋白吸附功能的抗菌微纳米凝胶与纤维及其制备方法
CN106582326A (zh) 一种抗菌复合纳滤膜及其制备方法和应用
CN112237853B (zh) 一种抗菌抗污染微孔膜及其制备方法
CN114698641A (zh) 与聚乙烯亚胺接枝的胍类聚合物的用途
CN110773007A (zh) 一种含黑磷/氧化石墨烯的海藻酸钙水凝胶过滤膜及其制备方法
CN108849974A (zh) 氧化石墨烯-氯化壳聚糖复合抗菌材料的制备方法及应用
US20240139687A1 (en) Scaling-resistant and yellowing-resistant reverse osmosis composite membrane and preparation method thereof
Zhai et al. Modification of polyvinylidene fluoride membrane by quaternary ammonium compounds loaded on silica nanopollens for mitigating biofouling
CN111974231B (zh) 一种表面改性抗污染纳滤膜的制备方法
CN109603906B (zh) 一种蒽醌-2-磺酸钠/氧化石墨烯复合光催化杀菌剂及其制备方法和应用
CN110124537A (zh) 复合聚砜膜的制备方法及其在海水养殖废水处理中的用途
CN114917776A (zh) 一种高通量抗菌反渗透膜及其制备方法与应用
CN109647218B (zh) 具有高效抗污染与抑菌的改性聚偏氟乙烯膜及制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: 550000 1518 Li Yang Avenue, Guiyang national hi tech Industrial Development Zone, Guiyang, Guizhou

Applicant after: Time Walton Technology Co., Ltd.

Address before: 550018 206, 2 / F, office building, South Guizhou science and Technology Industrial Park, Wudang high tech Zone, Guiyang, China

Applicant before: Vontron Technology Co., Ltd.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20211110

Address after: 550000 No. 1518, Liyang Avenue, Guiyang National High tech Industrial Development Zone, Guiyang City, Guizhou Province

Patentee after: Wharton Technology Co., Ltd

Address before: 550000 No. 1518, Liyang Avenue, Guiyang National High tech Industrial Development Zone, Guiyang City, Guizhou Province

Patentee before: Time Wharton Technology Co., Ltd