申请日2018.03.09
公开(公告)日2018.07.31
IPC分类号B01D71/68; B01D61/02; B01D67/00; B01D69/12; C02F1/44
摘要
本发明涉及水处理材料领域，公开了一种用于高效水处理的抗菌复合反渗透膜及制备方法。包括如下制备过程：(1)将多孔聚砜支撑膜先后浸入哌嗪水溶液、均苯三甲酰氯的正己烷溶液和含甲醛的甘油水溶液中，取出后在多孔聚砜支撑膜表面制备出聚酰胺脱盐层;(2)按照以下重量份制成分散液：纳豆菌抗菌蛋白25~30份、鱼精蛋白22~25份、乳酸钠5~8份、水37~48份;(3)将分散液与谷氨酰胺转氨酶混合后涂覆于聚酰胺脱盐层的单面，干燥后制得抗菌复合反渗透膜。本发明制得抗菌复合反渗透膜与传统抗菌反渗透膜相比，抗菌层牢固，不易脱落，并可对多种菌种产生抑菌作用，抑菌效果好，抑菌性能稳定，使用寿命长。
权利要求书
1.一种用于高效水处理的抗菌复合反渗透膜的制备方法，其特征在于，制备的具体过程为：
(1)先将多孔聚砜支撑膜浸入哌嗪水溶液中，8~10min后取出，然后浸入均苯三甲酰氯的正己烷溶液中，1~2min后取出，再浸入含甲醛的甘油水溶液中，24~36h后取出，在多孔聚砜支撑膜表面制备出聚酰胺脱盐层;
(2)将纳豆菌抗菌蛋白、鱼精蛋白、乳酸钠加入水中，制成分散液;
(3)先将步骤(2)制得的分散液与谷氨酰胺转氨酶混合成浆料，然后涂覆于步骤(1)制得的聚酰胺脱盐层的单面，在谷氨酰胺转氨酶的催化下，蛋白质发生交联，形成牢固附着的抗菌层，再将材料进行真空干燥，制得抗菌复合反渗透膜。
2.根据权利要求1所述一种用于高效水处理的抗菌复合反渗透膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述多孔聚砜支撑膜的厚度为1~3mm，孔隙率为50~60%，孔径为50~200μm。
3.根据权利要求1所述一种用于高效水处理的抗菌复合反渗透膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述哌嗪水溶液中，按重量份计，其中：哌嗪1~3份、水97~99份。
4.根据权利要求1所述一种用于高效水处理的抗菌复合反渗透膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述均苯三甲酰氯的正己烷溶液中，按重量份计，其中：均苯三甲酰氯0.5~1.5份、正己烷98.5~99.5份。
5.根据权利要求1所述一种用于高效水处理的抗菌复合反渗透膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述含甲醛的甘油水溶液中，按重量份计，其中：甲醛2~4份、甘油30~35份、水61~68份。
6.根据权利要求1所述一种用于高效水处理的抗菌复合反渗透膜的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述分散液中，按重量份计，其中：纳豆菌抗菌蛋白25~30份、鱼精蛋白22~25份、乳酸钠5~8份、水37~48份。
7.根据权利要求1所述一种用于高效水处理的抗菌复合反渗透膜的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述浆料中，按重量份计，其中：分散液95~98份、谷氨酰胺转氨酶2~5份。
8.根据权利要求1所述一种用于高效水 处理的抗菌复合反渗透膜的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述涂覆层的厚度为100~300μm。
9.根据权利要求1所述一种用于高效水处理的抗菌复合反渗透膜的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述真空干燥的温度为70~80℃，干燥时间为5~8h。
10.权利要求1~9任一项所述方法制备得到的一种用于高效水处理的抗菌复合反渗透膜。
说明书
一种用于高效水处理的抗菌复合反渗透膜及制备方法
技术领域
本发明涉及水处理材料领域，公开了一种用于高效水处理的抗菌复合反渗透膜及制备方法。
背景技术
反渗透技术是一种高效、节能的绿色新型分离技术，具有设备简单、操作条件温和、处理量大、分离效率高等突出特点，已在海水和苦咸水淡化、废水处理与资源化、生物制品分离、环境工程、食品、医药等领域得到广泛应用，并已取得了很好的经济和社会效益;近年来，随着全球水资源短缺日益严重、水污染日益加重，反渗透技术在海水淡化和水回用领域得到了更广泛的应用和重视。
但是反渗透膜分离技术的应用瓶颈之一是膜污染，尤其是膜表面的生化污染，已严重制约了反渗透技术在高污染水处理、水回用以及化工分离等领域中的应用。膜污染是指与膜接触的料液中微粒、胶体粒子或溶质大分子由于与膜发生物理、化学作用或因浓差极化使某些溶质在膜表面浓度超过其溶解度及机械作用而引起的在膜面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞，使膜通量与分离特性明显下降的不可逆变化现象。
近十几年来，在抗污染反渗透膜研究与开发方面开展了大量的研究工作，主要通过膜表面涂敷、表面化学改性、表面接枝等化学物理方法，改变反渗透膜的化学物理性质如表面亲水性、表面粗糙度和表面电荷等，提高反渗透复合膜的抗污染性能。尽管目前在抗污染反渗透膜的研究开发方面已取得了很大的进展，但仍然无法抑制反渗透膜表面的生化污染，提高反渗透膜的抑菌性能成为进一步发展的关键。
中国发明专利申请号201210007030.6公开了一种具有抗菌功能的高分子复合反渗透膜。此发明的抗菌复合反渗透膜的特征在于多孔支撑膜上通过多元胺与多元酰氯界面缩聚复合有一层聚酰胺类高分子脱盐层，在高分子脱盐层上通过表面涂覆技术复合有一层具有抗菌功能的高分子材料。此发明通过在现有复合反渗透膜表面涂敷具有抗菌功能的丝胶蛋白，使得复合反渗透膜的亲水性和抑菌性能得到大大提高，具有很好的抗生物污染性能。此发明还具有易于制备，脱盐率高及水通量大的特点。本发明的反渗透膜具有广泛的用途。
中国发明专利申请号201710584210.3公开了一种抗菌反渗透复合膜及其制备方法和应用，抗菌反渗透复合膜的制备方法：步骤一将硅藻土提纯活化后制得硅藻土;步骤二将PVA溶于50~90℃的水溶液中，搅拌均匀后，制得PVA水溶液;然后向PVA水溶液中加入硅藻土，磁力搅拌并超声分散10~30min，制得含硅藻土的PVA水溶液;步骤三向含硅藻土的PVA水溶液中，加入交联剂和酸催化剂，磁力搅拌并超声分散10~30min，得含硅藻土的涂覆液;步骤四将含硅藻土的含硅藻土的涂覆液涂覆在反渗透膜片的表面后，放入60~120℃的烘箱内进行交联反应5~20min，得到抗菌反渗透复合膜。采用本发明方法制得的反渗透复合膜上抗菌性能稳定，且制造成本低。
根据上述，现有方案中抗污染反渗透膜抑菌能力差，无法抑制反渗透膜表面的生化污染，现有的抗菌反渗透膜具有环境易变性，抗菌涂层不稳定，抑菌率下降问题突出，抑菌性能差，使用寿命短，本发明提出了一种用于高效水处理的抗菌复合反渗透膜及制备方法，可有效解决上述技术问题。
发明内容
目前应用较广的抗污染反渗透膜抑菌能力差，无法抑制反渗透膜表面的生化污染，现有的抗菌反渗透膜具有环境易变性，抗菌涂层不稳定，抑菌率下降问题突出，抑菌性能差，使用寿命短。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种用于高效水处理的抗菌复合反渗透膜的制备方法，制备的具体过程为：
(1)先将多孔聚砜支撑膜浸入哌嗪水溶液中，8~10min后取出，然后浸入均苯三甲酰氯的正己烷溶液中，1~2min后取出，再浸入含甲醛的甘油水溶液中，24~36h后取出，在多孔聚砜支撑膜表面制备出聚酰胺脱盐层;
(2)将纳豆菌抗菌蛋白、鱼精蛋白、乳酸钠加入水中，制成分散液;
(3)先将步骤(2)制得的分散液与谷氨酰胺转氨酶混合成浆料，然后涂覆于步骤(1)制得的聚酰胺脱盐层的单面，在谷氨酰胺转氨酶的催化下，蛋白质发生交联，形成牢固附着的抗菌层，再将材料进行真空干燥，制得抗菌复合反渗透膜。
优选的，步骤(1)所述多孔聚砜支撑膜的厚度为1~3mm，孔隙率为50~60%，孔径为50~200μm。
优选的，步骤(1)所述哌嗪水溶液中，按重量份计，其中：哌嗪1~3份、水97~99份。
优选的，步骤(1)所述均苯三甲酰氯的正己烷溶液中，按重量份计，其中：均苯三甲酰氯0.5~1.5份、正己烷98.5~99.5份。
优选的，步骤(1)所述含甲醛的甘油水溶液中，按重量份计，其中：甲醛2~4份、甘油30~35份、水61~68份。
优选的，步骤(1)所述聚酰胺脱盐层采用直接涂布、聚合沉积、水油向界面聚合等常规技术手段得到。
优选的，步骤(2)所述分散液中，按重量份计，其中：纳豆菌抗菌蛋白25~30份、鱼精蛋白22~25份、乳酸钠5~8份、水37~48份。
优选的，步骤(3)所述浆料中，按重量份计，其中：分散液95~98份、谷氨酰胺转氨酶2~5份。
优选的，步骤(3)所述涂覆层的厚度为100~300μm。
优选的，步骤(3)所述真空干燥的温度为70~80℃，干燥时间为5~8h。
由上述方法制备得到的一种用于高效水处理的抗菌复合反渗透膜，先在多孔聚砜支撑膜表面制备出聚酰胺脱盐层，再将纳豆菌抗菌蛋白、鱼精蛋白以及乳酸钠配制成分散液，与谷氨酰胺转氨酶混合后涂布于聚酰胺脱盐层单面，由酶催化蛋白质发生交联，形成牢固附着的抗菌层，制得抗菌复合反渗透膜。通过将纳豆菌抗菌蛋白及鱼精蛋白复合体系经交联反应固定于脱盐层，不易脱落，抑菌效果较丝胶蛋白更稳定，能够延长反渗透膜的使用寿命;并且产生协同作用，能对多种菌种如霉菌、酵母菌、革兰氏阳性菌等均产生抑菌作用。