[发明专利]一种自组装固载金属离子制备抗污染聚砜类多孔膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及抗菌聚砜类多孔膜的制备工艺，具体说是一种自组装固载金属离子制备抗污染聚砜类多孔膜的方法。

背景技术

随着环境污染的加剧和资源的枯竭，人们对水的循环再利用以及深度处理的呼声和要求越来越高。膜分离技术被誉为21世纪的技术，在污水处理与回用、超纯水生产、锅炉水软化、城市污水处理、海水淡化、苦咸水淡化、市政供水等水处理领域得到了广泛应用。作为一种高效的分离技术，膜分离技术虽然已为人们普遍关注，但它应用于工业化生产时存在膜污染问题，膜污染问题不仅使膜的渗透率下降，而且使膜发生劣化、损伤膜，最终导致膜的使用寿命缩短。对于工业生产中常用的微滤和超滤过程来说，膜污染对后者的影响就更大了，有研究表明，超滤膜污染前后，纯水通量相比可降低20%有的甚至降低40%。

污染物的性质以及污染速度与给水条件有关，不同的污染物会对膜元件性能造成不同程度的损害。膜生物污染是膜法水处理中常常要面临的问题，地表水或废水中总是存在有大量的微生物，它们在适宜的条件下，能利用水体中的无机物质和有机物质进行自身的大量繁殖。由于生物污染是有生命的，故其特点是一旦在膜组件前端形成污染物，就很可能扩展到整个系统中，对整个膜系统都产生很恶劣的影响。

抑菌剂通过干扰、破坏与微生物细胞相关的生理、生化反应和代谢活动，使细胞壁受损或原生质体解体，达到抑制甚至杀死微生物的作用，抑菌剂分为有机抑菌剂和无机抑菌剂。有机抑菌剂(如聚吡啶盐和聚季铵盐等)一般是通过化学反应破坏细胞膜，使蛋白质变性、代谢受阻，从而起到杀菌、防腐及防霉等作用，有机抑菌剂灭菌速度快，但存在制备条件复杂、稳定性和相容性差、使用安全性较差、耐热性差、易水解、使用寿命短等缺点。无机抑菌剂包括金属离子成分（如含银、锌、铜等金属离子成分）和无机载体（如沸石、磷酸盐等），它们通过缓慢释放使抗菌的长效性得到提高，无机抑菌剂具有抗菌谱广、耐热性好、安全性高、长久不产生耐药性等优点，近年来获得了广泛应用，如果将含银（Ag⁺）、锌（Zn²⁺）、铜（Cu²⁺）等金属离子成分的无机抑菌剂引入到聚砜类多孔膜的制备过程中，制备的聚砜类多孔膜将获得抗菌功能，可使膜的耐污染性能得到提高。

聚砜类高分子材料（包括聚砜、聚醚砜、聚醚酮等）具有价廉易得、良好机械强度、抗蠕变、抗压密性好，及化学稳定性、耐热性、耐酸碱、耐氯性好及抗氧化等优点，是性能优异的成膜高聚物，聚砜类多孔膜超滤过程因分离系数大、操作温度在室温上下、设备和操作简单等特点，在水处理、污水治理和生物技术等领域的应用开发十分活跃。但聚砜是疏水性高聚物，易造成膜污染，使膜的使用寿命缩短、生产成本增加。

专利CN1683061公开了一种纳米抗菌材料-聚砜复合微孔滤膜及其制备方法，该方法将纳米二氧化钛、纳米银、纳米锌和纳米铜其中一种或几种进行混合添加，增强了膜的抗污染能力，并且使膜的亲水性和渗透性得到提高，但纳米材料难以在铸膜液中分散均匀，影响所制备膜的质量及性能。

专利CN201110442062.4记载了一种抗菌聚砜平板超滤膜及其制备方法，针对纳米材料难以分散均匀，且需要进行预处理的缺点，以聚砜为成膜材料，以液相还原硝酸银法制得的纳米银粒子为抗菌添加剂，采用浸没沉淀相转化法制备的纳米银-聚砜复合平板超滤膜，但需要外加其它还原剂对硝酸银进行还原以制得纳米银，而且需要重新调整制膜参数，增加了工艺过程的复杂性。

为了既要保持聚砜类制膜材料的耐热性、耐化学性和较好的机械强度等优点，又要克服其疏水、易造成膜污染的缺点，使膜表面具有一定的亲水性，还要考虑到制膜的成本问题，在聚砜类多孔膜的制备过程中对现有膜材料进行表面改性是一种简便易行的制膜方法，也是目前膜材料及制膜技术研究的热点。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种自组装固载金属离子制备抗污染聚砜类多孔膜的方法，制备得到的聚砜类多孔膜具有亲水抗菌性能，抗污染能力强，操作简单无需复杂的设备，适合于工业规模应用。所制备的多孔膜可广泛应用于环境、化工、食品、医药等领域的水处理过程。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：