[发明专利]抗菌聚砜平板超滤膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型抗菌聚砜平板超滤膜及其制备工艺，尤其涉及一种以聚砜为成膜材料，以液相还原硝酸银法制得的纳米银粒子为抗菌添加剂的复合平板超滤膜及其制备方法。

背景技术

当前，影响超滤技术进一步应用的瓶颈问题之一是膜的污染，即溶液中的生物大分子吸附或沉积在膜表面，造成膜孔的堵塞和孔径的减小，导致超滤性能的持续下降现象。因此，国内外目前的研究热点大部分都集中在膜的抗污染性能上。

众所周知，银具有天然的杀菌性能，对大肠杆菌、淋球菌、沙眼衣原体等数十种致病微生物都有强烈的抑制和杀灭作用，而且不会产生耐药性。极少的纳米银就可产生强大的杀菌作用，可在数分钟内杀死650多种细菌。因此如果能将纳米银粒子引入到超滤膜中，将使超滤膜具有杀菌功能，同时还会提高膜的耐污染性能。

《Polymers for advanced technologies》16(2005)600-607发表了以液相还原硝酸银法制备纳米银，并成功的制备出了应用于水处理领域的银复合醋酸纤维素中空纤维膜。结果表明，复合中空纤维膜对大肠杆菌产生了明显的抗菌活性。

聚砜(PSF)具有刚性强、强度高、抗蠕变、尺寸稳定、耐热、耐酸碱、耐氯性好及抗氧化等优点。聚砜能被制成多种形状的分离膜，如平板式、管状和中空纤维膜，被广泛应用于工业废水回用及饮用水处理等领域。

ZL200510051363.9中记载了一种纳米抗菌材料——聚砜复合微孔滤膜的制备方法。该方法利用纳米材料具有的独特性能将材料进行改性，将纳米二氧化钛、纳米银、纳米锌和纳米铜其中的一种或几种进行混合添加，增强了膜的亲水性和透水率，增强了膜抗污染的能力。但其缺点是纳米材料难以分散均匀，且需要将纳米材料预先在一定溶剂中超声波分散好且在超声波作用下逐步加入聚合物溶液中继续搅拌。

发明内容

针对现有方法存在纳米材料难以分散均匀，且需要将纳米材料进行预处理的缺点，本发明提供一种抗菌聚砜平板超滤膜及其制备方法。

本发明的抗菌聚砜平板超滤膜为：以聚砜为成膜材料，以液相还原硝酸银法制得的纳米银粒子为抗菌添加剂，采用浸没沉淀相转化法制备的纳米银-聚砜复合平板超滤膜，其中聚砜在混合物中的质量百分比为8％～26％，硝酸银占总质量的0.1％～1％，还原剂占总质量的5～20％，致孔剂占总质量的3％～10％，其余为溶剂。制备方法包括以下步骤：

1)纳米银的还原：采用液相还原法还原硝酸银以得到纳米银，其中硝酸银占总质量的0.1％～1％，还原剂占总质量的5～20％；

2)同时，将烘干的聚砜溶解于一定量的溶剂中，并加入致孔剂，搅拌，待得到均一透明的溶液，将步骤1)制得的纳米银溶胶加入其中，继续搅拌，静置脱泡，其中聚砜在混合物中的质量百分比为8％～26％，致孔剂占总质量的3％～10％；

3)采用浸没沉淀相转化法制备超滤膜，刮好膜后，浸入凝固浴中成膜；

4)膜在水中浸泡，更换蒸馏水直至溶剂与致孔剂除尽。

本发明制备的纳米银-聚砜复合平板超滤膜在过滤的同时，起到杀菌消毒的作用，同时达到防止膜面污染，提高产水质量。采用上述方法制备出的抗菌聚砜平板超滤膜具有以下优势：

1)用此方法还原出的纳米银分散会比较均匀，而且简单易行。

2)将同一实验条件下制备出的聚砜滤膜与银粒子复合的聚砜滤膜的外观形貌进行对比，可以看到，复合了银粒子的滤膜颜色有了明显的变化(见图1)。图2是两种膜的断面结构对比图，加入了银粒子的复合膜结构较纯膜并没有明显的变化。

3)实验发现，银粒子的加入对纯聚砜膜的性质影响也较小，对比纯水通量和截留率(截留68kDa的牛血清蛋白溶液)，纳米银修饰的聚砜超滤膜的纯水通量略有下降，但是截留率相对升高了。

4)测试制备出的复合膜，对比纯聚砜膜，发现添加了纳米银对膜的形成也发生了一定的影响，具体表现在膜的孔径及孔隙率发生了变化。按照本方法制备出的超滤膜的平均孔径在10～50nm之间，孔隙率在70％～75％，水通量的变化范围为70～180L/m²·h，截留率数值(截留68kDa的牛血清蛋白溶液)范围为65％～95％。