[发明专利]抗菌醋酸纤维素纳滤膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳滤膜及其制备方法，尤其是一种用化学修饰的抗菌纳米粒子进行改性的抗菌醋酸纤维素纳滤膜及其制备方法，属于化学工业分离技术领域。

背景技术

纳滤膜技术是目前国际上最先进的膜分离与过滤技术之一，其特点是能耗低、适用范围广、耐压密性好、对一价离子截留率低而对二价离子及低分子有机物截留率高。作为饮用水处理膜，在去除饮用水中对人体有害的低分子有机物和重金属离子的同时，还可保留水中对人体有益的微量元素。因此，纳滤膜在提高饮用水水质，环保、化工和医药等行业得到越来越广泛的应用。现有技术中使用的纳滤膜材料主要有醋酸纤维素、芳香族聚酰胺和磺化聚醚砜等。与其它膜材料相比，醋酸纤维素由于其来源广泛，价格便宜，成膜性能好，耐游离氯，可生物降解，不易结垢和污染等而倍受青睐，是目前应用较多的纳滤膜材料。然而，作为纳滤膜材料，醋酸纤维素最大的不足是其抗菌性能差，易被许多微生物侵蚀而分解，从而缩短了其使用寿命，导致使用范围受限、使用成本升高。因此，开发抗菌醋酸纤维素纳滤膜已成为拓宽其应用范围、降低使用成本的关键。

发明内容

本发明的目的是提供一种抗菌醋酸纤维素纳滤膜。

本发明的另一目的是提供该纳滤膜的制备方法。

本发明的构思是这样的：抗菌纳米粒子是以纳米技术为基础研制而成的新型抗菌产品，由于量子效应、小尺寸效应和具有极大的比表面积，具有传统无机抗菌剂所无法比拟的优良抗菌效果，对包括细菌、真菌、滴虫、支原体在内的多种病原体都有很好的抑制或杀灭作用，且有极高的安全性和长效性。其抗菌机制包括两方面：一是接触反应，即抗菌纳米粒子与细菌接触反应，造成微生物固有成分破坏或产生功能障碍。当微量的纳米粒子到达微生物细胞时，因后者带负电荷，依靠库仑引力，使两者牢固吸附，纳米粒子穿透细胞壁进入细胞内，并与巯基(-SH)反应，使蛋白质凝固，破坏细胞合成酶的活性，细胞丧失分裂增殖能力而死亡，当菌体失去活性后，纳米粒子又会从菌体中游离出来，重复进行杀菌活动，固此，其抗菌效果持久。二是纳米结构的微粒能够吸收紫外线能量用来产生负氧离子，产生杀菌效果。显然，通过在纳滤膜中引入抗菌纳米粒子的方法，便可提高膜的抗微生物侵蚀性，延长膜的使用寿命。

本发明人在原有普通醋酸纤维素纳滤膜生产的基础上，采用抗微生物侵蚀性能良好的抗菌纳米粒子对醋酸纤维素纳滤膜进行改性，以实现本发明的目的。为了使抗菌纳米粒子在铸膜液中达到纳米级的分散效果，必须解决抗菌纳米粒子表面的极性与铸膜液的极性不相匹配这一技术难题.为此，本发明采用等离子体表面改性技术对抗菌纳米粒子的表面进行功能化处理，使其表面的极性与铸膜液的极性相匹配，提高了其在铸膜液中的分散效果，保证了抗菌纳米粒子能够快速、有效和均匀地分散于铸膜液中；同时本发明还解决了抗菌纳米粒子的用量和铸膜液制备工艺与醋酸纤维素纳滤膜工作性能(脱盐率、水通量)和抗菌效果之间关系等关键技术，成功制备了抗菌性良好的醋酸纤维素纳滤膜，实现了本发明的目的。

本发明所说的抗菌醋酸纤维素纳滤膜由基布和二醋酸纤维素、三醋酸纤维素、丙酮、二氧六环、马来酸、致孔剂以及化学修饰的抗菌纳米粒子组成的铸膜液形成；

其中，二醋酸纤维素、三醋酸纤维素、丙酮、二氧六环、马来酸、致孔剂的总量为100％，二醋酸纤维素的质量分数为5％～14％，优选的质量分数为8％～12％；三醋酸纤维素质量分数为3％～9％，优选的质量分数为5％～8％；丙酮与二氧六环混合溶剂质量分数为70％～80％，其中二氧六环与丙酮的质量比为(2.0～2.8)∶1，优选的质量比为2.2～2.4∶1；马来酸的质量分数为1％～5％，优选的质量分数为2％～4％；致孔剂为甲醇或乙醇，其含量为二醋酸纤维素和三醋酸纤维素混合物质量的20％～50％，优选的用量为30％～45％；抗菌纳米粒子采用二氧化钛、氧化锌、银粉、铜粉中的一种或一种以上，其含量为二醋酸纤维素和三醋酸纤维素混合物质量的(130～500)×10^-6，优选的用量为(250～450)×10^-6，抗菌纳米粒子的粒径为10～60nm。

所述的抗菌醋酸纤维素纳滤膜，所说的基布为聚酯无纺布。

本发明所用的原材料均可以从国内外市场上购得。

本发明的抗菌醋酸纤维素纳滤膜的制备方法包括如下步骤：