CN109821428A

CN109821428A - 一种高通量抗菌超滤膜及其制备工艺

Info

Publication number: CN109821428A
Application number: CN201711182817.5A
Authority: CN
Inventors: 王开江
Original assignee: Shanghai Jiangzhe Environment Engineering Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Jiangzhe Environment Engineering Technology Co Ltd
Priority date: 2017-11-23
Filing date: 2017-11-23
Publication date: 2019-05-31

Abstract

本发明公开了一种高通量抗菌超滤膜，包括以下重量份的各组分：有机溶剂50～70份、聚醚砜10～20份、聚乙二醇2～10份、纳米碳酸钙1～5份、二氧化钛2～5份、大蒜素0.5～2份、硝酸银0.05～0.1份。本发明的高通量抗菌超滤膜，通过在铸膜液中添加二氧化钛、银离子及大蒜素，提高了膜的抗污染及自净性能，延长了膜的使用寿命，同时，无机粒子与大蒜素均能增加膜的成孔性，提高膜的水通量。通过在铸膜液中加入纳米碳酸钙，避免了粒子的团聚，提高了膜的成孔性能及膜的机械强度。

Description

一种高通量抗菌超滤膜及其制备工艺

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种高通量抗菌超滤膜及其制备工艺。

背景技术

超滤是指溶液在静压差的推动作用下进行的液相分离的过程，其分离机理是物理筛选作用。超滤技术可以去除生化处理过程中所不能去除的微细颗粒，一般用于污水二级生化处理后的进一步深度处理。超滤技术的应用，克服了传统污水深度处理技术效果不稳定及运行费用高的问题。根据工程使用经验，超滤膜透过量受到料液的速度、操作压力等一系列因素的影响，通过技术参数的合理选取，可以保证出水水质的稳定及可靠。

超滤膜主要是由高分子材料制得，评价超滤膜关键的关键因素有水通量、抗污能力及截留率，在超滤膜的水通量提升时，往往会导致其截留率下降，向铸膜液中添加亲水剂是行业内常用的一种提高超滤膜水通量的方法，亲水剂的优点是能够提高膜的空隙率，在截留率下降不明显的情况下，提高膜的水通量。但是亲水剂的团聚，导致膜的缺陷多，降低超滤膜的强度，随着膜使用时间的延长，亲水剂很容易从超滤膜中脱落，导致膜的亲水性能下降，降低膜的使用寿命。膜污染会缩短超滤膜的使用寿命，降低出水水质，现有技术中主要是通过向待处理水中加入杀菌剂，对超滤膜进行杀菌处理，此种杀菌方式不但处理成本高，同时会导致水体的二次污染。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高通量抗菌超滤膜，它可以解决现有技术中超滤膜水通量低，抗污染性能差的问题，为此，本发明还要提供一种高通量抗菌超滤膜的制备方法。

为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

本发明的第一方面，提供一种高通量抗菌超滤膜，包括以下重量份的各组分：有机溶剂50～70份、聚醚砜10～20份、聚乙二醇2～10份、纳米碳酸钙1～5份、二氧化钛2～5份、大蒜素0.5～2份、硝酸银0.05～0.1份。

优选的技术方案，包括以下重量份的各组分：有机溶剂55～65份、聚醚砜15～20份、聚乙二醇3～8份、纳米碳酸钙2～4份、二氧化钛3～4份、大蒜素1～1.5份、硝酸银0.05～0.8份。

优选的技术方案，所述有机溶剂N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或它们的任意混合。

优选的技术方案，所述聚乙二醇与有机溶剂的重量比为1：（10～20）

优选的技术方案，所述纳米碳酸钙的粒径为50mm～80mm。

优选的技术方案，所述聚乙二醇的聚合度为400～2000。

聚乙二醇会影响膜铸膜液的浓度，随着聚乙二醇浓度的升高，铸膜液的浓度升高。铸膜液的浓度过低，膜的机械强度差，铸膜液的浓度过高，膜的孔隙率和孔间互联度减小，膜的表层增厚，膜孔趋向于小孔分布，大大增加了膜孔内的阻力，导致水通量下降。

二氧化钛具有抗菌、抗老化、自洁的性能。

纳米碳酸钠避免了在成膜过程中粒子的团聚，提高了膜的孔隙率。

硝酸银在膜使用的过程中，缓慢的释放银离子，吸附到带负电荷的细胞膜上，并与胞体内部的组分发生反应，银离子能够与细胞内的核酸、蛋白质中的含硫、氨等官能团反应，使蛋白质凝固，破坏细胞合成酶的活性，使细胞丧失分裂能力而死亡。

大蒜素是从大蒜中提取出的强效杀菌物质，其中的主要成分为亚砜和砜类化合物，能够有效杀死膜内积聚的细菌，增强膜的抗菌能力，同时，大蒜素能够提高膜的成孔性能，增强膜的水通量。

本发明的第二方面，提供一种高通量抗菌超滤膜的制备方法，用于制备权利要求1～5任一项所述的超滤膜，其特征在于，包括以下步骤，

步骤一、称取聚醚砜10～20份、聚乙二醇2～10份、纳米碳酸钙1～5份、二氧化钛2～5份、大蒜素0.5～2份、硝酸银0.05～0.1份，将上述组分溶于50～70份的有机溶剂中，于65～75℃下搅拌10h，负压70～75KPa下脱泡5h，得到铸膜液；

步骤二、将步骤一得到的铸膜液通过中空纤维纺丝机，挤出得到管状液膜，将管状液膜于超滤水中水冷凝固，水洗、晾干后制得高通量抗菌超滤膜。

优选的技术方案，所述超滤水的温度为15～30℃。

本发明的高通量抗菌超滤膜，通过在铸膜液中添加二氧化钛、银离子及大蒜素，提高了膜的抗污染及自净性能，延长了膜的使用寿命，同时，无机粒子与大蒜素均能增加膜的成孔性，提高膜的水通量。通过在铸膜液中加入纳米碳酸钙，避免了粒子的团聚，提高了膜的成孔性能及膜的机械强度。

具体实施方式

实施例1

一种高通量抗菌超滤膜，制备工艺如下：

步骤一、称取聚醚砜15Kg、聚乙二醇5Kg、纳米碳酸钙（平均粒径50mm）3Kg、二氧化钛3Kg、大蒜素1Kg、硝酸银0.08Kg，将上述组分溶于65Kg的N,N-二甲基甲酰胺中，于70℃下搅拌10h，负压70KPa下脱泡5h，得到铸膜液；

步骤二、将步骤一得到的铸膜液通过中空纤维纺丝机，挤出得到管状液膜，将管状液膜于20℃的超滤水中水冷凝固，水洗、晾干后制得高通量抗菌超滤膜。

根据GB/T 23763-2009测定膜的抗菌性；对大肠杆菌的抗菌性为99.94%

在0.1MPa下，牛血清蛋白的浓度为1g/L,纯水通量为350LMH，牛血清蛋白截留率98.2%。

实施例2

一种高通量抗菌超滤膜，制备工艺如下：

步骤一、称取聚醚砜20Kg、聚乙二醇10Kg、纳米碳酸钙（平均粒径60mm）5Kg、二氧化钛5Kg、大蒜素2Kg、硝酸银0.1Kg，将上述组分溶于70 Kg的N,N-二甲基乙酰胺中，于75℃下搅拌10h，负压70KPa下脱泡5h，得到铸膜液；

步骤二、将步骤一得到的铸膜液通过中空纤维纺丝机，挤出得到管状液膜，将管状液膜于15℃的超滤水中水冷凝固，水洗、晾干后制得高通量抗菌超滤膜。

根据GB/T 23763-2009测定膜的抗菌性；对大肠杆菌的抗菌性为99.77%

在0.1MPa下，牛血清蛋白的浓度为1g/L,纯水通量为362LMH，牛血清蛋白截留率98.1%。

实施例3

一种高通量抗菌超滤膜，制备工艺如下：

步骤一、称取聚醚砜10Kg、聚乙二醇2Kg、纳米碳酸钙（平均粒径80mm）1Kg、二氧化钛2Kg、大蒜素0.5Kg、硝酸银0.05Kg，将上述组分溶于50Kg的N,N-二甲基甲酰胺中，于65℃下搅拌10h，负压70KPa下脱泡5h，得到铸膜液；

根据GB/T 23763-2009测定膜的抗菌性；对大肠杆菌的抗菌性为99.43%

在0.1MPa下，牛血清蛋白的浓度为1g/L,纯水通量为358LMH，牛血清蛋白截留率97.8%。

实施例4

一种高通量抗菌超滤膜，制备工艺如下：

步骤一、称取聚醚砜10Kg、聚乙二醇10Kg、纳米碳酸钙（平均粒径50mm）1Kg、二氧化钛5Kg、大蒜素0.5Kg、硝酸银0.1Kg，将上述组分溶于50Kg的N-甲基吡咯烷酮中，于65℃下搅拌10h，负压75KPa下脱泡5h，得到铸膜液；

步骤二、将步骤一得到的铸膜液通过中空纤维纺丝机，挤出得到管状液膜，将管状液膜于30℃的超滤水中水冷凝固，水洗、晾干后制得高通量抗菌超滤膜。

根据GB/T 23763-2009测定膜的抗菌性；对大肠杆菌的抗菌性为99.32%

在0.1MPa下，牛血清蛋白的浓度为1g/L,纯水通量为363LMH，牛血清蛋白截留率98.4%。

实施例5

一种高通量抗菌超滤膜，制备工艺如下：

步骤一、称取聚醚砜20 Kg、聚乙二醇2 Kg、纳米碳酸钙（平均粒径50mm）5 Kg、二氧化钛2 Kg、大蒜素2 Kg、硝酸银0.05 Kg，将上述组分溶于70 Kg的N,N-二甲基乙酰胺中，于70℃下搅拌10h，负压70KPa下脱泡5h，得到铸膜液；

根据GB/T 23763-2009测定膜的抗菌性；对大肠杆菌的抗菌性为99.67%

在0.1MPa下，牛血清蛋白的浓度为1g/L,纯水通量为355LMH，牛血清蛋白截留率99.2%。

实施例6

一种高通量抗菌超滤膜，制备工艺如下：

步骤一、称取聚醚砜20 Kg、聚乙二醇3 Kg、纳米碳酸钙4 Kg、二氧化钛3 Kg、大蒜素1.5Kg、硝酸银0.05 Kg，将上述组分溶于65 Kg的N-甲基吡咯烷酮中，于70℃下搅拌10h，负压70KPa下脱泡5h，得到铸膜液；

根据GB/T 23763-2009测定膜的抗菌性；对大肠杆菌的抗菌性为99.66%

在0.1MPa下，牛血清蛋白的浓度为1g/L,纯水通量为348LMH，牛血清蛋白截留率98.0%。

实施例7

一种高通量抗菌超滤膜，制备工艺如下：

步骤一、称取聚醚砜15Kg、聚乙二醇8 Kg、纳米碳酸钙2 Kg、二氧化钛4 Kg、大蒜素1Kg、硝酸银0.8 Kg，将上述组分溶于55 Kg的N,N-二甲基甲酰胺中，于70℃下搅拌10h，负压75KPa下脱泡5h，得到铸膜液；

在0.1MPa下，牛血清蛋白的浓度为1g/L,纯水通量为363LMH，牛血清蛋白截留率97.9%。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims

1.一种高通量抗菌超滤膜，其特征在于，包括以下重量份的各组分：有机溶剂50～70份、聚醚砜10～20份、聚乙二醇2～10份、纳米碳酸钙1～5份、二氧化钛2～5份、大蒜素0.5～2份、硝酸银0.05～0.1份。

2.如权利要求1所述的一种高通量抗菌超滤膜，其特征在于，包括以下重量份的各组分：有机溶剂55～65份、聚醚砜15～20份、聚乙二醇3～8份、纳米碳酸钙2～4份、二氧化钛3～4份、大蒜素1～1.5份、硝酸银0.05～0.8份。

3.如权利要求1或2所述的一种高通量抗菌超滤膜，其特征在于，所述有机溶剂N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或它们的任意混合。

4.如权利要求1或2所述的一种高通量抗菌超滤膜，其特征在于，所述纳米碳酸钙的粒径为50mm～80mm。

5.如权利要求1或2所述的一种高通量抗菌超滤膜，其特征在于，所述聚乙二醇的聚合度为400～2000。

6.一种高通量抗菌超滤膜的制备方法，用于制备权利要求1～5任一项所述的超滤膜，其特征在于，包括以下步骤，

7.如权利要求6所述的一种高通量抗菌超滤膜的制备方法，其特征在于，所述超滤水的温度为15～30℃。