[发明专利]一种抑制中空纤维膜表面细菌的方法

说明书

技术领域

本发明属于膜材料改性领域，具体涉及一种表面辐照接枝制备，量子点自组装改性中空纤维膜的方法。本发明选用有特殊性质的功能性单体，通过表面辐照接枝，师功能性单体接枝到基膜表面，进而通过化学键将CdTe量子点自组装到中空纤维膜的表面，形成QDs-PHFM。

背景技术

以聚砜为材料的中空纤维膜是广泛应用的基膜之一，具有机械强度高、分离性能好、抗溶胀等优点，用其制备的中空纤维膜已广泛应用于浓缩、分离、提纯、精制、回收等领域。但由于聚砜膜较差的亲水性、易污染等缺点限制了其在生物工程和水处理工程领域的进一步广泛应用。尤其是抗生物污染性能低，从而导致聚砜膜的使用寿命减少，水处理效率变低，成本增加，限制了其使用范围。为了改善其表面性能，目前研究最多的就是利用物理或化学方法对膜表面进行改性，使其既保持材料本身固有的机械强度，又能使其具有必要的表面性能。

近年来，量子点作为一种重要材料已经在材料科学领域成为研究热点。在过去的15年中，量子点具有荧光效率高，宽的激发光谱范围，稳定性好等优点，在化学、医学、生物、电子等领域得到了广泛的应用。随着量子点的研究深入，量子点的潜在毒性，对人类和生态系统的危害，量子点能够吸附在细胞表面，进而发生内吞作用，在生物体内发生一系列氧化降解反应，破坏细胞膜，细胞机制，最终导致细胞死亡。量子点的毒性引起人们越来越多的关注和一些特殊的应用。

现有的中空纤维膜抗菌性技术都是掺杂具有抗菌性能的Ag纳米粒子，其制备工艺繁琐，制备成本提高，在一定程度上限制了其使用范围，因此本研究将量子点组装到中空纤维膜的表面，利用其生物毒性，抑制微生物的生长，解决中空纤维膜在使用过程中易受污染的问题，从而减少中空纤维膜的更换频率，提高使用寿命。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种工艺简单、反应可控的改善的PHFM中空纤维膜抗菌性的方法，使该膜具有良好的抗菌性和较长的使用寿命。

本发明解决PHFM中空纤维膜抗菌性问题的技术方案为：设计一种紫外辐照接枝，单体与基膜共辐照的接枝方法，从而将中空纤维膜进行初步改性，然后与预先合成的量子点通过共价键结合，自组装成QDs-PHFM。简单说明方法是：首先用超纯水对基膜进行清洗，清楚膜表面及膜孔内的无机添加剂，其次，将经过上一步处理过的基膜浸泡在单体溶液中，进行紫外辐照；最后将辐照接枝后的膜用超纯水洗去未反应的单体及均聚物，从而得到初步改性的中空纤维膜。将预先合成的MPA-CdTe量子点与初步改性的中空纤维膜放在聚四氟乙烯袋(PTFE)中，加入EDC／NHS为活化剂的条件下，反应24h，即得到具有抗菌性的中空纤维膜。

本发明解决所述制备方法技术问题的技术方案是，设QDs-PHFM制备方法，该制备方法包括：

1.MPA-CdTe量子点的合成

量子点合成方法为现有技术，根据文献Taniguchi M.，Belfort G..Low protein fouling synthetic membranes by UV-assisted surface grafting modification：varying monomer type[J].Journal ofMembrane Science，2004，231(1)：147-157.Taniguchi M.，KilduffJ.E.，Belfort G..Low fouling synthetic membranes by UV-assisted graft polymerization：monomer selection to mitigate fouling by natural organic matter[J].Journal of Membrane Science，2003，222(1)：59-70.等进行合成。

2.中空纤维膜的改性

2.1首先将基膜用超纯水浸泡震荡清洗3～5次至液体澄清。所述的基膜为平均孔径在0.15-0.45微米的聚砜中空纤维膜。

2.2向溶剂中加入亲水性的单体和一定量的阻聚剂和光敏剂，搅拌使其充分溶解，得到单体的体积比为1-10％，阻聚剂为1-8‰，光敏剂为0.1-10‰的溶液A，所述的溶剂为乙醇／水混合溶剂，醇与水的比例为1-10：2-30。将第1步处理过的基膜浸泡在溶液A中。通入氮气5-15min，然后在功率为1000-1500W，波长为300-600nm的紫外灯下辐照20-50min。所述的亲水性单体为甲基丙烯酸β羟乙酯，所述的阻聚剂为硫酸亚铁铵，光敏剂为二苯甲酮。