[发明专利]一种抗菌反渗透复合膜、其制备方法及其应用

说明书

本发明涉及一种抗菌反渗透复合膜，包括反渗透膜和高分子交联涂层，所述高分子交联涂层中的抗菌剂为凹凸棒土/二氧化硅‑纳米银复合无机粉末，所述纳米银与凹凸棒土的质量比为10/100至100/100，所述二氧化硅与凹凸棒土的质量比为3/100至30/100。本发明还涉及上述抗菌反渗透复合膜的制备方法及引用。根据本发明的抗菌反渗透复合膜，抗菌性能好，结构稳定。

技术领域

本发明涉及膜技术领域，更进一步说，是涉及一种抗菌反渗透复合膜。本申请还涉及上述抗菌反渗透膜的制备方法及其应用。

背景技术

反渗透膜分离技术的先进性以及经济、环保和社会效益已被大量反渗透工程实际运行结果所证实。反渗透膜法分离技术的核心是高性能的复合反渗透膜。长期以来，膜污染问题都困扰着反渗透膜技术的发展。污染现象的产生导致了反渗透系统运行过程中需要频繁的对膜进行化学清洗，而频繁的清洗会造成反渗透膜元件使用寿命的降低，增加反渗透系统的运行成本。

反渗透膜的污染物主要包括四类物质：无机物(盐沉淀，例如金属氢氧化物和金属的碳酸盐等)、有机物(自然有机物，例如腐殖酸等)、胶体(悬浮颗粒，例如二氧化硅等)和生物物质(例如细菌、真菌等)。反渗透膜的污染常常是上述四类污染物在膜表面形成一层污染层所导致。为了有效地改善膜自身的抗微生物污染性能，研究者们采用了各种表面改性技术，如吸附、涂覆和接枝等方法将功能单体固定在膜面上。目前有部分研究工作围绕着提高膜面亲水性和改变膜表面荷电性以降低微生物在膜面的吸附来提高反渗透膜的抗微生物污染性能。另外，在反渗透膜面上自组装、原位生长或接枝抗菌型功能单体，以提高膜自身的抗菌性能已成为近些年的研究热点。

纳米银抗菌效果比常规抗菌剂好，且杀菌效力更持久，所以许多研究者制备出纳米银来作为抗菌剂。纳米银粉体的制备可分为物理方法、化学方法和生物方法。物理方法适用于对银粒子形状要求不高时使用，但是对设备要求很高，耗时长，生产成本也较高。生物法耗时长且产率低，生成的粒径和形貌不易控制，原材料的来源受到极大的限制。化学法是目前制备纳米银的最常用方法，但制得的纳米银易团聚，因此常需加入适量稳定剂，且此法工艺复杂，使用前需除去隔离剂，还存在环境污染。

目前微生物污染依然是反渗透复合膜应用中最常见的问题，严重影响了反渗透复合膜的应用和推广。因而，如何提高现有反渗透复合膜的抗菌性能是提高反渗透复合膜运行效率、延长其使用寿命的关键。尽管目前在抗菌复合膜领域的研究方面取得了较大的进展，但是制备具有抗菌功能的复合膜仍是膜学术界和膜工业界追求的目标之一。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明人通过大量实验发现，根据本发明提供的方法，能够制得具有良好抗菌性能及分离性能的抗菌复合膜。

本发明目的之一，是提供一种抗菌反渗透复合膜，包括反渗透膜和高分子交联涂层，所述高分子交联涂层中的抗菌剂为凹凸棒土/二氧化硅-纳米银复合无机粉末，所述纳米银与凹凸棒土的质量比为10/100至100/100，所述二氧化硅与凹凸棒土的质量比为3/100至30/100。

根据本发明，凹凸棒土具有呈棒状或纤维状结构并具有中空的纳米级孔道，凹凸棒土的棒晶直径一般在10至80nm之间；在凹凸棒土表面负载有纳米银颗粒(如粒径为3至100nm)，纳米银颗粒一般为球形。所述棒状的凹凸棒土晶体和二氧化硅粒子相互隔离，二氧化硅粒子起到了防止凹凸棒土晶体形成紧密平行聚集的棒晶束或者由棒晶束间相互聚集而形成的各种聚集体的作用。因为这种特殊的隔离状态，使得抗菌剂更容易在交联层均匀分散。进而，本申请中的抗菌反渗透复合膜，具有良好的抗菌效果。

在本发明所述的抗菌反渗透复合膜的一个优选实施方式中，所述纳米银与凹凸棒土的质量比为30/100至80/100；和/或所述二氧化硅与凹凸棒土的质量比为5/100至20/100。在一个具体实施例中，所述纳米银的粒径范围为3至100nm。在所述范围内，所得到的抗菌反渗透膜，具有更好的抗菌效果。