CN113069935A - 一种基于银离子抑菌功能的过滤膜及其制备方法 - Google Patents
一种基于银离子抑菌功能的过滤膜及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113069935A CN113069935A CN202110525101.0A CN202110525101A CN113069935A CN 113069935 A CN113069935 A CN 113069935A CN 202110525101 A CN202110525101 A CN 202110525101A CN 113069935 A CN113069935 A CN 113069935A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- solution
- silver
- functional layer
- filtering membrane
- silver ion
- 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.)
- Pending
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 58
- 238000001914 filtration Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 title claims abstract description 19
- FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N Silver ion Chemical compound [Ag+] FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 15
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 claims abstract description 31
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 28
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 19
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims abstract description 15
- 238000010041 electrostatic spinning Methods 0.000 claims abstract description 13
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 claims abstract description 10
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000013329 compounding Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims abstract description 7
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 50
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical group CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 claims description 9
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 9
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 9
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims description 8
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 claims description 8
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims description 8
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 5
- 238000009987 spinning Methods 0.000 claims description 5
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 4
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 4
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 4
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 4
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims description 4
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 3
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 claims description 3
- RBWNDBNSJFCLBZ-UHFFFAOYSA-N 7-methyl-5,6,7,8-tetrahydro-3h-[1]benzothiolo[2,3-d]pyrimidine-4-thione Chemical compound N1=CNC(=S)C2=C1SC1=C2CCC(C)C1 RBWNDBNSJFCLBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 claims description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 2
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 2
- 239000001509 sodium citrate Substances 0.000 claims description 2
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims description 2
- HRXKRNGNAMMEHJ-UHFFFAOYSA-K trisodium citrate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O HRXKRNGNAMMEHJ-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- 229940038773 trisodium citrate Drugs 0.000 claims description 2
- 235000019333 sodium laurylsulphate Nutrition 0.000 claims 2
- GGCZERPQGJTIQP-UHFFFAOYSA-N sodium;9,10-dioxoanthracene-2-sulfonic acid Chemical compound [Na+].C1=CC=C2C(=O)C3=CC(S(=O)(=O)O)=CC=C3C(=O)C2=C1 GGCZERPQGJTIQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 21
- 230000003385 bacteriostatic effect Effects 0.000 abstract description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 8
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 abstract description 8
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 abstract description 8
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 abstract description 5
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 abstract description 5
- 235000015203 fruit juice Nutrition 0.000 abstract description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 2
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 4
- 238000001523 electrospinning Methods 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 4
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 2
- 150000003378 silver Chemical class 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- RCEAADKTGXTDOA-UHFFFAOYSA-N OS(O)(=O)=O.CCCCCCCCCCCC[Na] Chemical compound OS(O)(=O)=O.CCCCCCCCCCCC[Na] RCEAADKTGXTDOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 239000000022 bacteriostatic agent Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000035622 drinking Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000005374 membrane filtration Methods 0.000 description 1
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000001728 nano-filtration Methods 0.000 description 1
- 231100000956 nontoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
-
- 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
- B01D67/0079—Manufacture of membranes comprising organic and inorganic components
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/50—Treatment of water, waste water, or sewage by addition or application of a germicide or by oligodynamic treatment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
- B01D2325/48—Antimicrobial properties
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
本发明属于水处理领域，涉及到一种基于银离子抑菌功能的过滤膜及其制备方法。本发明提出的抑菌过滤膜由两个支撑层和一个功能层复合而成。支撑层为聚丙烯材质为主的无纺布，功能层主体为静电纺丝制备的聚丙烯腈纤维膜。通过在静电纺丝溶液中添加纳米银颗粒和分散剂进行混纺，或者在静电纺丝过程中喷洒硝酸银和还原剂，硝酸银发生还原反应使纤维丝表面附着大量的纳米银颗粒。所制备的含有纳米银颗粒的功能层在过滤时会释放具有杀菌作用的银离子，起到杀菌抑菌的作用。本发明提出的抑菌过滤膜还具有可直接使用，便于携带替换的优点，可广泛用于家庭饮水、野外探险、果汁杀菌浓缩等领域。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域，涉及到一种基于银离子抑菌功能的复合过滤膜及其制备方法。
背景技术
薄膜过滤在水处理领域是一种重要的过滤方式。根据处理的尺度可分为微滤、超滤、纳滤膜等；根据膜的种类又分为平板膜、中空纤维膜等。尽管不同的过滤膜种类对应着不同的处理对象及处理方式，但是更多的过滤膜还是用于工业污水浓缩、海水淡化等领域，起到宏观上的隔离、浓缩过滤作用，且通常需要配备外置设备。在过滤应用过程中，还经常出现滤膜表面富集大量细菌、污染物，造成堵塞的现象，使过滤速率下降，同时影响饮用安全。而随着社会对饮用水质要求的提高，以及食品行业安全性要求，需要一种使用方便、产水水质更安全的过滤膜。因此基于银的广谱抑菌性，人们通过添加纳米银释放银离子来破坏细菌细胞膜中蛋白质，造成细菌内外的营养交换紊乱，还会进入细菌内部使部分酶和蛋白质失活，甚至干扰DNA的表达，实现抑菌。但现有的抑菌过滤膜大多采用涂覆法，或者随意的添加抑菌剂，导致其在实际应用中杀菌效果和过滤效果受制于涂覆结构和膜材料的机械性能、过滤性能，因此效果并不明显；且难以批量生产、使用不便。因此，本发明引入静电纺丝技术，提出了一种利用银离子的杀菌性实现抑菌作用的复合过滤膜及其制备方法。这种抑菌复合过滤膜可广泛用于家庭饮水、野外探险、果汁杀菌浓缩等领域。
发明内容
为了克服现有技术中存在的问题，本发明的目的是提出一种基于银离子抑菌功能的过滤膜及其制备方法。
本发明的技术方案为：
一种基于银离子抑菌功能的过滤膜，包括两个支撑层以及中间的功能层；功能层为在纤维上附着有纳米银颗粒的纤维膜，可多层彼此叠加复合，所述支撑层为起到支撑保护作用的无纺布或多种类的纤维膜。
只含有单层功能层的所述基于银离子抑菌功能的过滤膜，定量45±3g/m2；流量大于25L/m2/h，过滤膜厚度为200～300μm；
所述功能层纤维膜包括聚丙烯腈、聚丙烯、多羟基聚合物、聚酰胺、聚偏氟乙烯及其亲水改性材料中的一种制成的纤维膜，具有耐化学试剂的性质；纤维膜的纤维直径在0.01～1μm，孔径在0.11～10μm，单层厚度在10～100μm，孔隙率大于20％；
所述在功能层纤维膜上附着的纳米银颗粒直径为50nm～5μm。
进一步地，在纤维膜上附着有纳米银颗粒和直径在50nm～50μm的二氧化钛、二氧化硅颗粒，进一步提高抗菌性能和白度。
所述支撑层的材料包括聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚偏氟乙烯中的一种或两种以上制备的纤维膜，或者成品的无纺布；具有良好力学性能、耐酸耐碱，化学性质稳定且无毒的材质。易于冲洗，可以折叠，不易吸附空气中的悬浮颗粒。所述支撑层孔径大于功能层孔径，孔径范围在1～50μm，孔隙率大于20％，表观接触角在80～160°，单层厚度小于200μm，水力穿透压小。
上述的基于银离子抑菌功能的过滤膜的制备方法，方案一，包括步骤如下：
步骤1，溶液配制；
纺丝液的溶质包括8～18wt％的聚丙烯腈，8～18wt％的分散剂聚乙烯吡咯烷酮，2～8wt％的纳米银颗粒，粒径小于500nm，溶剂为二甲基甲酰胺溶液或二甲基乙酰胺溶液和丙酮混合溶液；聚丙烯腈为纤维丝主要成分，聚乙烯吡咯烷酮作为分散剂可以使纳米银分散均匀；
步骤2，静电纺丝；
施加的正电压为+12～20kV，负电压为-3～-5kV，接收距离10～50cm，支撑层传递速度为0.5～5m/min；
步骤3，多层复合：采用热压法使功能层包裹在两层支撑层间。
进一步地，步骤1溶质中分散剂为聚乙二醇、十二烷基硫酸钠中的一种。
所述的溶液需要在装在密闭的瓶中，隔绝空气和水，然后将磁力驱动的搅拌子放入装有溶液的密闭瓶中，在水浴加热条件下进行搅拌，直到溶液澄清透明。优选的，加热温度55～65℃、搅拌时长大于12小时。
上述的基于银离子抑菌功能的过滤膜的制备方法，方案二，包括步骤如下：
步骤1，溶液配制；
纺丝液仅含有聚丙烯腈和溶剂，溶剂为二甲基甲酰胺溶液或二甲基乙酰胺溶液和丙酮混合溶液；
步骤2，静电纺丝，
施加的正电压为+12～20kV，负电压为-3～-5kV，接收距离10～50cm，支撑层传递速度为0.5～5m/min；
在静电纺丝过程中喷洒含有纳米银颗粒或硝酸银、高氯酸银的含银盐溶液及其还原剂和分散剂；所述喷洒溶液为0.001～1mol/L的硝酸银溶液、还原剂为0.001～1mol/L的柠檬酸三钠溶液、过氧化氢和氨水混合溶液、二甲基甲酰胺中的一种；分散剂包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、十二烷基硫酸钠中的一种或两种以上，浓度在0.01～1mol/L。所述喷洒过程在波长大于365nm的紫外线照射下进行，辅助硝酸银等含银盐的还原；
步骤3，多层复合：采用热压法使功能层包裹在两层支撑层间。
优选的，热压温度60～80℃，压力0.4～0.8MPa。所述功能层包括但不限于多层功能层相叠加或引入棉花、尼龙材质的薄膜进行进一步的复合。
这种抑菌复合过滤膜可广泛用于家庭饮水、野外探险、果汁杀菌浓缩等领域。
本发明的效果为：
1、本发明使用纳米银颗粒混纺、纳米银颗粒喷雾、还原硝酸银溶液的方法在过滤功能层的纤维上附加了可释放银离子的纳米银颗粒，可以在水过滤环节中释放银离子杀菌从而实现抑菌作用，得到更有利人体健康的饮用水。
2、本发明定量轻，便于携带、更换，可广泛应用于家庭净水、野外探险获取淡水。
3、本发明在创新性的增加了过滤膜的抗菌抑菌性的同时，也保留了产水量大，对水中部分可溶物、悬浮物等优良的过滤效率。由于具有好的力学性能，可折叠、复合，能和大部分现有净水装置兼容，对其中过滤膜实现高效替换。
附图说明
图1是高效抑菌过滤膜整体结构图。
图2是表面添加了纳米银颗粒的功能层的电子显微镜图。
图3是静电纺丝法制备功能层的示意图。
图中：1溶液槽；2无针纺转轴；3高压静电发生器正极；4功能层纤维丝；5含银盐溶液及还原剂；6紫外线灯；7热压装置；8高压静电发生器负极；9负极板；10支撑层。
图4是家庭净水器多层过滤膜组装示意图。
图5是过滤膜野外直接使用示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明的目的、技术方案及有益效果，以下结合具体实施例进一步详细叙述本发明。应理解，所述的实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1(制备)
首先需要配置静电纺丝所用溶液：所述溶液的溶质包括12wt％的聚丙烯腈，12wt％的聚乙烯吡咯烷酮，8wt％粒径50nm的纳米银颗粒，溶剂为质量比95:5的二甲基甲酰胺溶液和丙酮溶液。聚乙烯吡咯烷酮作为分散剂可以使纳米银在溶液中分散均匀。配置的溶液需要装在密闭的瓶中，隔绝空气和水，然后将磁力驱动的搅拌子放入装有溶液的密闭瓶内，在60℃水浴加热下搅拌12个小时以上，直到溶液澄清透明。静电纺丝时将溶液取出倒入溶液槽1中。
转轴2在受到高压静电发生器3提供的+15kV的高压静电下高速转动，溶液在转轴表面形成液膜，液滴在离心力下甩出，受到由高压静电发生器8提供-4kV静电的负极板9的吸引，液滴中的溶剂在空中蒸发，溶质形成纤维丝落在聚丙烯材质的无纺布支撑层10上。支撑层的接收距离为20cm，传递速度为1m/min。附着在支撑层上的功能层纤维丝直径在0.01～1μm，在支撑层表面互相交织，形成厚度30μm，孔径1～10μm，孔隙率大于80％的纤维膜。
装置7处通过两个加热滚筒进行热压，在热压温度70℃，压力0.6MPa下将另一层聚丙烯材质的无纺布支撑层覆盖在之前形成的含纳米银颗粒的功能层上，实现两层支撑层对功能层的紧密贴合。
实施例2
所述静电纺丝溶液也可以仅含有12wt％的聚丙烯腈和质量比为95:5的二甲基甲酰胺和丙酮组成的溶剂，溶液配制方法和静电纺丝参数同实施例1。在静电纺丝环节中增加一道程序：
在静电纺丝过程中由装置5喷洒含有纳米银颗粒或硝酸银等含银盐的溶液。所述喷洒溶液为0.1mol/L的硝酸银溶液、氨水、过氧化氢溶液的混合物。
装置5喷洒的硝酸银溶液在氨水和过氧化氢溶液的辅助下形成的功能层表面发生还原，形成粒径50nm～5μm的纳米银颗粒。紫外线灯6释放紫外线加快硝酸银溶液的还原。热压复合过程同实施例1。
实施例3
实施例2中喷洒溶液为0.1mol/L的硝酸银、等质量的聚乙烯吡咯烷酮、以及二甲基甲酰胺的混合溶液，其他步骤同实施例2。
实施例4(应用)
制备的高效抑菌过滤膜可广泛应用于多种场景。将高效抑菌过滤膜进行裁剪叠加，装入只留下进出水口的容器中，即可构成一个简易过滤器，如图4所示。多重过滤膜叠加会减缓过滤速度，但是会大大提高过滤效果，水在过滤器中运动时间长，水中微生物和膜中纳米银颗粒释放的银离子接触时间更久，可以更好过滤水中杂质和起到杀菌作用。
如图5所示，单张高效抑菌过滤膜可以在野外对自然界中的水进行过滤，杀菌，得到可以直接饮用的水。单张高效抑菌过滤膜定量仅为45±3g/m2，便于野外携带使用。如需提高产水品质，也可将大张过滤膜折叠使用，增加过滤膜厚度，更好的发挥过滤膜的杀菌抑菌效果。
Claims (9)
1.一种基于银离子抑菌功能的过滤膜，其特征在于，包括两个支撑层以及中间的功能层；所述支撑层为起到支撑保护作用的无纺布；功能层为在纤维上附着有纳米银颗粒的纤维膜；
含有单层功能层的所述基于银离子抑菌功能的过滤膜，定量45±3g/m2；流量大于25L/m2/h，过滤膜厚度为200～300μm；
所述功能层纤维膜包括聚丙烯腈、聚丙烯、多羟基聚合物、聚酰胺、聚偏氟乙烯及其亲水改性材料中的一种制成的纤维膜；纤维膜的纤维直径在0.01～1μm，孔径在0.11～10μm，单层厚度在10～100μm，孔隙率大于20％；
所述在纤维膜上附着的纳米银颗粒直径为50nm～5μm。
2.根据权利要求1所述的基于银离子抑菌功能的过滤膜，其特征在于，在纤维膜上附着有纳米银颗粒和直径在50nm～50μm的二氧化钛、二氧化硅颗粒，进一步提高抗菌性能。
3.根据权利要求1所述的基于银离子抑菌功能的过滤膜，其特征在于，所述支撑层的材料包括聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚偏氟乙烯中的一种或两种以上；所述支撑层孔径大于功能层孔径，孔径范围在1～50μm，孔隙率大于20％，表观接触角在80～160°，单层厚度小于200μm。
4.权利要求1或2或3所述的基于银离子抑菌功能的过滤膜的制备方法，其特征在于，包括步骤如下：
步骤1，溶液配制；
纺丝液的溶质包括8～18wt％的聚丙烯腈，8～18wt％的分散剂聚乙烯吡咯烷酮，2～8wt％的纳米银颗粒，溶剂为二甲基甲酰胺溶液或二甲基乙酰胺溶液和丙酮溶液；
步骤2，静电纺丝；
施加的正电压为+12～20kV，负电压为-3～-5kV，接收距离10～50cm，支撑层传递速度为0.5～5m/min；
步骤3，多层复合：采用热压法使功能层包裹在两层支撑层间。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤1溶质中分散剂为聚乙二醇、十二烷基硫酸钠中的一种。
6.权利要求1或2或3所述的基于银离子抑菌功能的过滤膜的制备方法，其特征在于，包括步骤如下：
步骤1，溶液配制；
纺丝液仅含有聚丙烯腈和溶剂，溶剂为二甲基甲酰胺溶液或二甲基乙酰胺溶液和丙酮溶液；
步骤2，静电纺丝，
施加的正电压为+12～20kV，负电压为-3～-5kV，接收距离10～50cm，支撑层传递速度为0.5～5m/min；
在静电纺丝过程中喷洒含有纳米银颗粒或硝酸银、高氯酸银的含银盐溶液及其还原剂和分散剂；所述喷洒溶液为0.001～1mol/L的硝酸银溶液、还原剂为0.001～1mol/L的柠檬酸三钠溶液、过氧化氢和氨水混合溶液、二甲基甲酰胺中的一种；分散剂包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、十二烷基硫酸钠中的一种或多种，浓度在0.01～1mol/L；所述喷洒过程在波长大于365nm的紫外线照射下进行，辅助含银盐的还原；
步骤3，多层复合：采用热压法使功能层包裹在两层支撑层间。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，热压法参数为热压温度60～80℃，压力0.4～0.8MPa。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，热压法参数为热压温度60～80℃，压力0.4～0.8MPa。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述复合过程添加两层以上功能层相叠加，或加入棉花、尼龙材质的薄膜，对功能层进行进一步优化。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110525101.0A CN113069935A (zh) | 2021-05-14 | 2021-05-14 | 一种基于银离子抑菌功能的过滤膜及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110525101.0A CN113069935A (zh) | 2021-05-14 | 2021-05-14 | 一种基于银离子抑菌功能的过滤膜及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113069935A true CN113069935A (zh) | 2021-07-06 |
Family
ID=76616706
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110525101.0A Pending CN113069935A (zh) | 2021-05-14 | 2021-05-14 | 一种基于银离子抑菌功能的过滤膜及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113069935A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113634134A (zh) * | 2021-08-13 | 2021-11-12 | 江苏威久科技发展有限公司 | 一种污水处理用碳纤维复合过滤膜及其制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105332163A (zh) * | 2015-11-17 | 2016-02-17 | 北京理工大学 | 一种载有银纳米颗粒的cmc纳米纤维膜及其制备方法 |
| CN107497182A (zh) * | 2017-08-17 | 2017-12-22 | 东华大学 | 一种兼具光催化/抗菌功能的复合纳米纤维过滤材料及其制备方法 |
| CN108589054A (zh) * | 2018-05-08 | 2018-09-28 | 东华大学 | 一种聚丙烯腈/纳米银抗菌过滤复合材料的制备方法 |
| CN215138695U (zh) * | 2021-05-14 | 2021-12-14 | 大连理工大学 | 一种基于银离子抑菌功能的过滤膜 |
-
2021
- 2021-05-14 CN CN202110525101.0A patent/CN113069935A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105332163A (zh) * | 2015-11-17 | 2016-02-17 | 北京理工大学 | 一种载有银纳米颗粒的cmc纳米纤维膜及其制备方法 |
| CN107497182A (zh) * | 2017-08-17 | 2017-12-22 | 东华大学 | 一种兼具光催化/抗菌功能的复合纳米纤维过滤材料及其制备方法 |
| CN108589054A (zh) * | 2018-05-08 | 2018-09-28 | 东华大学 | 一种聚丙烯腈/纳米银抗菌过滤复合材料的制备方法 |
| CN215138695U (zh) * | 2021-05-14 | 2021-12-14 | 大连理工大学 | 一种基于银离子抑菌功能的过滤膜 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113634134A (zh) * | 2021-08-13 | 2021-11-12 | 江苏威久科技发展有限公司 | 一种污水处理用碳纤维复合过滤膜及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| HMTShirazi et al. | Electrospun nanofiber affinity membranes for water treatment applications: A review | |
| Ul-Islam et al. | Recent advancement in cellulose based nanocomposite for addressing environmental challenges | |
| Uddin et al. | Recent trends in water purification using electrospun nanofibrous membranes | |
| Li et al. | A novel electro-cleanable PAN-ZnO nanofiber membrane with superior water flux and electrocatalytic properties for organic pollutant degradation | |
| US8033400B2 (en) | Non-woven polymeric fabric including agglomerates of aluminum hydroxide nano-fibers for filtering water | |
| CN102205209B (zh) | 抗菌高分子超滤膜和其制备方法 | |
| 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 | |
| Shi et al. | Enhancing antibacterial performances of PVDF hollow fibers by embedding Ag-loaded zeolites on the membrane outer layer via co-extruding technique | |
| Sekar et al. | Current trends of electrospun nanofibers in water and wastewater treatment | |
| Tang et al. | Leaf vein-inspired microfiltration membrane based on ultrathin nanonetworks | |
| CN215138695U (zh) | 一种基于银离子抑菌功能的过滤膜 | |
| CN104258738A (zh) | 正渗透有机-无机复合膜及其制备方法 | |
| Huang et al. | Preparation of a novel positively charged nanofiltration composite membrane incorporated with silver nanoparticles for pharmaceuticals and personal care product rejection and antibacterial properties | |
| Kumarage et al. | A comprehensive review on electrospun nanohybrid membranes for wastewater treatment | |
| Allaoui et al. | Recent developments in functionalized polymer NF membranes for biofouling control | |
| Bilici et al. | Fabrication and characterization of polyethersulfone membranes functionalized with zinc phthalocyanines embedding different substitute groups | |
| CN113069935A (zh) | 一种基于银离子抑菌功能的过滤膜及其制备方法 | |
| CN113491961B (zh) | 一种正渗透膜及其制备方法 | |
| Kamrani et al. | Fabrication of nanofiber filtration membranes using polyethylene terephthalate (PET): A review | |
| CN106310960A (zh) | 一种基于静电纺和自组装的聚赖氨酸纳滤膜及其制备方法 | |
| Padaki et al. | Electrospun nanofibers: role of nanofibers in water remediation and effect of experimental variables on their nano topography and application processes | |
| CN107803121B (zh) | 一种用于水质处理的纳米纤维复合过滤膜及其制备方法 | |
| Gayatri et al. | Polymer-Based Nanocomposite Membranes for Industrial Wastewater Treatment: A Review | |
| Zakria et al. | The use of PVDF membrane for wastewater treatment | |
| Thangaraju et al. | Biopolymer-based nanofibrous membrane for water purification treatment |
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 |