[发明专利]一种抗菌抗生物污染聚合物分离膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种抗菌抗生物污染聚合物分离膜的制备方法，可广泛适用于水处理中，属于水处理科学与技术领域。所述改性方法包括如下步骤：将聚合物分离膜浸泡于多酚类化合物溶液中，使其表面形成一层多酚类化合物；再将分离膜浸泡在硅源溶液中通过硅化作用在聚合分离膜表面原位生长纳米二氧化硅载体；膜表面的纳米二氧化硅载体与季铵盐溶液交联偶合制得具有抗菌抗生物污染性能的聚合物分离膜。改性后的聚合物分离膜抗菌能力和抗污染能力显著提高，对细菌和微生物的繁殖有明显的抑制作用，可以延长膜的使用寿命。本发明采用化学方法进行改性，反应均匀，工艺简单，易于操作，不需要昂贵的仪器，易于推广，所制备的季铵盐改性聚合物分离膜改性层牢固，具有良好抗菌抗污染性能，在水处理领域具有潜在的广泛应用价值。

技术领域

本发明涉及一种抗菌抗生物污染聚合物分离膜的制备方法，属于水处理科学与技术领域。

背景技术

随着膜分离技术的迅速发展，品种日益丰富，应用领域也不断扩大，其中微滤、超滤、纳滤和反渗透等膜分离技术都具有广阔的工业应用和市场，在水处理、化学、食品、生物医药等领域发挥越来越重要的作用。但是在膜分离技术应用过程中，膜污染依然是最大的问题。尤其是由于微生物在膜表面的粘附或者滋生所造成的生物污染成为降低膜过滤性能的关键因素之一。因此，研究制备具有抗菌抗污染性能分离膜，提升分离膜的抗菌抗污染性能已经成为膜制备领域的热点。

目前已有大量关于聚合物分离膜抗菌抗污染改性的相关报道。例如，发明专利CN102205209 A通过向高分子制膜液中加入无机载体和具有长期释放作用的抗菌剂颗粒采用干-湿非溶剂致相分离法制得具有抗菌性能的高分子超滤膜。发明专利CN104190274A以聚偏氟乙烯、银离子及两性离子单体为主要原料制得银纳米颗粒两性离子聚合物刷，接枝于聚偏氟乙烯膜表面，达到抗菌的目的。以上改性方法具有步骤复杂，效率低下，不利于商业化生产等缺点。另外，抗菌剂易释放或改性层容易脱附而导致抗污染能力的丧失。

季铵盐作为一种广谱高效、安全低毒的杀菌剂，在水处理、医疗、采矿业等领域被广泛使用。本发明利用硅化作用，在聚合物分离膜表面原位生长形成纳米二氧化硅载体，从而使季铵盐抗菌剂更牢固地固定在聚合物分离膜表面，形成具有抗菌抗生物污染效果的聚合物分离膜。本发明工艺简单，易于操作控制，制备得到的抗菌涂层牢固高效，能有效地解决膜分离技术使用过程中的生物污染问题，为膜材料在水处理等领域的应用提供技术支持。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗菌抗生物污染聚合物分离膜的制备方法。

本发明提出的聚合物分离膜表面进行抗菌抗生物污染改性的方法，经改性后的分离膜表面能够抑制细菌、微生物的生长和粘附，具有显著地持久抗污染效果。

为实现上述目的，本发明提出的一种抗菌抗生物污染聚合物分离膜的制备方法，所述抗菌膜利用硅化作用在分离膜表面，原位生长纳米二氧化硅载体，交联固定季铵盐抗菌剂，进行表面改性制备得到，具体步骤如下：

（1）以聚合物分离膜为基膜，将基膜单面浸泡在多酚类化合物溶液中，在200~300rmp，20~30^oC条件下反应3~5h，使其表面形成多酚类化合物层，得到活化后的聚合物分离膜，洗干净后待用；所用多酚类化合物溶液溶液质量浓度为0.1~0.3%；

（2）将步骤（1）得到的活化后的聚合物分离膜浸泡于硅源溶液中，在20~25^oC下反应5~7 h，通过硅化作用在聚合物分离膜表面原位生长纳米二氧化硅载体，用去离子水洗干净后待用；所述硅源溶液质量浓度为1.0%~2.0%；

（3）将季铵盐溶液与步骤（2）中所得表面原位生长纳米二氧化硅载体的聚合物分离膜在20~25^oC下反应3~5h，使季铵盐交联耦合到聚合物分离膜表面，形成聚合物分离膜表面交联季铵盐的抗菌抗生物污染性膜材料；季铵盐质量分数为0.1%~5%；