[发明专利]一种铜离子掺杂海藻酸盐水凝胶抗菌过滤膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种铜离子掺杂海藻酸盐水凝胶抗菌过滤膜的制备方法。将海藻酸钠和高分子增强剂一起溶解于水中，静置脱泡得到铸膜液，将该铸膜液刮成膜并浸泡于戊二醛水溶液中，戊二醛同时交联高分子增强剂上的羟基和海藻酸盐上的羟基，起到增强海藻酸盐水凝胶的作用。用水充分洗涤去除残余的戊二醛，将戊二醛交联后的海藻酸盐水凝胶膜浸泡到过量的可溶性钙盐水溶液中交联，得到一种含高分子增强剂的海藻酸钙水凝胶过滤膜。为使膜具有抗菌功能，将膜浸泡在可溶性铜盐水溶液中交联，得到铜离子掺杂海藻酸盐水凝胶抗菌过滤膜，该膜机械强度大、溶胀率低，可应用在染料脱盐、乳化油过滤、废水处理等领域。

技术领域

本发明涉及一种铜离子掺杂海藻酸盐水凝胶抗菌过滤膜的制备方法，属于功能材料和膜分离领域。

本发明涉及抗菌、过滤膜、水凝胶等技术领域。具体涉及一种铜离子掺杂海藻酸盐水凝胶抗菌过滤膜的制备方法。

背景技术

膜分离技术是一种环境友好型的新技术，与传统的废水处理方法相比，不产生二次污染、能量消耗低、操作简单，是目前最具有前景的水处理技术之一【J.Hazard.Mater，2016，308：75-83】。传统高分子过滤膜制备时先把聚合物溶于有机溶剂，然后在水相凝固浴中发生相转变成膜，常形成表面为致密层，内部含有大量指状孔的膜结构。

传统膜通常由无机材料(陶瓷)、有机高分子材料或无机有机复合材料制成，其结构分为多种；不同的材料和结构决定了膜的应用方向和分离程度，从而对应不同的用途。与无机膜相比聚合物膜具有尺寸小，能耗低，制备简单，价格便宜等的优势，但是也存在着一定的弊端，分离膜的耐酸碱性，耐有机溶剂以及应用过程中膜容易滋生细菌、机械强度差、热稳定性差严重等问题。

高分子凝胶是由高分子三维网络与溶剂组成的多元体系，水凝胶因其含有80％以上的水而具有良好的亲水性。海藻酸钠是一种可从海带或褐藻中提取的天然高分子物质，不仅来源广泛，而且价格低廉，目前已经广泛应用于食品、生物医药和废水处理等领域。海藻酸钠与钙离子可通过离子交联形成水凝胶。在我们之前的研究中制备了一系列的海藻酸钙基水凝胶过滤膜【发明专利ZL201310424398.7，ZL201310424399.1，ZL201310424397.2】，这些海藻酸钙基过滤膜具有良好的抗污染性能，但存在力学性能差、机械强度低且易被细菌降解的缺点，进而在膜分离过程中造成很多难题。

铜具有很好的抗菌活性，与银和锌相比，铜的抗菌活动强、价格低廉，环境安全性较高。Malagurski I.等人采用简单的工艺制备了两种双金属(Zn/Cu)海藻酸钠基纳米复合材料，含铜的海藻酸钠基纳米复合材料，对微生物的去除效率比非矿化样品更高。铜矿化海藻酸盐可以作为一种价格低廉、易于生产的抗菌材料【Materials Letters。，2018，212，32-36】。目前以羟基磷灰石为载体的抗菌剂制备方法以离子交换法为主，该方法的缺点是铜离子与载体的结合较弱，导致铜离子快速游离而不能保持制品长久的抗菌性。但是SalehiRobati M.等人的研究表明，以海藻酸钙为载体，固定化海藻海藻为载体，研究了海藻酸钙对水体中铜的去除效果。

本发明公开了一种铜离子掺杂海藻酸盐水凝胶抗菌过滤膜的制备方法。将海藻酸钠和高分子增强剂一起溶解于水中，静置脱泡得到铸膜液，将该铸膜液刮成膜并浸泡于戊二醛水溶液中，戊二醛同时交联高分子增强剂上的羟基和海藻酸盐上的羟基，起到增强海藻酸盐水凝胶的作用。用水充分洗涤去除残余的戊二醛，将戊二醛交联后的海藻酸盐水凝胶膜浸泡到过量的可溶性钙盐水溶液中交联，得到一种含高分子增强剂的海藻酸钙水凝胶过滤膜。为使膜具有抗菌功能，将膜浸泡在可溶性铜盐水溶液中交联，得到铜离子掺杂海藻酸盐水凝胶抗菌过滤膜，该膜机械强度大、溶胀率低，可应用在染料脱盐、乳化油过滤、废水处理等领域

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是传统膜不耐污染、亲水性差、海藻酸钙水凝胶过滤膜强度低、易被细菌降解等问题。