[发明专利]一种控制膜污染的膜改性方法

说明书

本发明涉及一种D‑氨基酸控制膜污染的方法，所述方法采用一种天然纳米材料埃洛石，表面涂敷多巴胺，在其上黏附D‑氨基酸，合成一种保持D‑氨基酸活性的纳米复合材料，然后添加在超滤膜的铸膜液中，制备D‑氨基酸改性的抗污染的超滤膜。本发明高效利用了D‑氨基酸控制膜生物污染的潜力及复合材料的亲水性，使膜抗污染能力显著提高，为D‑氨基酸控制膜污染提供了一种有效、长效的策略，从而促进膜技术在水处理领域的广泛应用。

技术领域

本发明属于膜法水处理领域，具体涉及一种控制膜污染的膜改性方法。

背景技术

膜分离技术在水处理领域具有非常大的潜力，但是膜污染是制约膜技术发展的主要瓶颈问题。目前膜污染的控制方法有膜表面改性、预处理、物理化学清洗方法等，其中膜改性是控制膜污染最根本的方法。

D-氨基酸是近年发现的新型环境友好型生物膜抑制分子，近来在膜生物污染控制领域显现出了很大的潜力。目前D-氨基酸用于膜生物污染的控制方式有直接向系统中添加，或直接在膜表面进行化学改性，以上方法均显示了较好的抗污染特性，但是D-氨基酸投加方式简单、利用率低下、成本高昂，不利于长期控制；直接在膜表面化学改性，D-氨基酸成分破坏，D-氨基酸的有效利用性降低。因此，本发明拟开发一种使D-氨基酸有效控制膜生物污染的方法。

发明内容

本发明的目的在于针对现有D-氨基酸控制膜生物污染方式存在的问题，提出一种有效、长效的D-氨基酸控制膜污染的方法。即选取一种天然纳米材料埃洛石，也可采用酸或碱进行改性，增加其表面积，然后在其表面涂敷多巴胺，再选用D-氨基酸黏附在多巴胺上，合成保持D-氨基酸活性的纳米复合材料。将以上合成的一种D-氨基酸纳米材料添加到超滤膜的铸膜液中，通过相转化法合成D-氨基酸改性的抗污染超滤膜，为膜污染问题的解决提供新型、有效的控制策略，从而促进膜技术在水处理领域的广泛应用。

本发明通过以下技术方案来实现其目的。

(1)埃洛石的选取及改性

选取天然纳米材料埃洛石，采用1M-3M浓度的硫酸、盐酸或氢氧化钠，在50-80℃下处理埃洛石1h-5h，然后清洗、过滤烘干，得到改性的埃洛石。

(2)埃洛石-多巴胺纳米复合材料的制备

将1-3g改性的埃洛石粉末分散在Tris-HCl(pH＝8.5)缓冲溶液中，制得埃洛石混合液，加入0.3-1g多巴胺，在25℃下磁力搅拌12-24h，然后清洗、真空干燥，制得埃洛石-多巴胺纳米复合材料。

(3)埃洛石-多巴胺-D-氨基酸纳米复合材料的合成

配制0.1-0.5g/L D-氨基酸(D-酪氨酸、D-亮氨酸、D-蛋氨酸、D-色氨酸或其混合物)溶液，加入0.3-1g的埃洛石-多巴胺复合材料，25℃下磁力搅拌12-24h，制得埃洛石-多巴胺-D-氨基酸(HDD)复合材料。

(4)D-氨基酸改性超滤膜的制备

将1-3wt％HDD加入到60-90g二甲基乙酰胺中，超声分散处理0.5-1h，然后加入15-20g PVDF(PS或PAN)、1.5-3g聚乙烯吡咯烷酮，45℃下恒温搅拌12-24h，得到均匀稳定的超滤膜铸膜液，真空脱气泡6-8h，用刮膜刀快速均匀地在玻璃板上刮膜，然后浸没在30℃的水中进行凝固浴，制得D-氨基酸改性的超滤膜。

以上制得的D-氨基酸改性的超滤膜，其中D-氨基酸控制膜污染的特性体现在：一方面保持活性的D-氨基酸能有效控制膜的生物污染；另一方面D-氨基酸的两性亲水性，也提高了膜的抗污染能力；再者，D-氨基酸不易流失。因此，以上膜污染的改性方法是一种D-氨基酸控制膜污染的有效、长效的方法。

附图说明