[发明专利]一种定向诱导负载纳米银抗菌分离膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于膜材料制备技术领域，具体涉及一种定向诱导负载纳米银抗菌 分离膜及其制备方法。

背景技术

膜分离技术在水处理的应用中得到了很大的发展，其中超滤技术因其能耗 相对较低，绿色环保，在分离浓缩中有着广泛的应用。目前常用的膜材料中， 聚砜、聚醚砜、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯等高分子材料有着良好的机械性能，热 稳定性，耐酸碱性，良好的成膜特性，价格便宜，是膜材料制备中常用的成膜 材料。

细菌及微生物对膜的污染是造成膜污染的主要原因之一，具有污染前难预 防、污染后难清洗的特点。即使预处理中大部分微生物被杀灭，剩余的活的微 生物可以迅速的在膜表面形成生物膜，生物膜的特点是粘附力强，不容易被清 除，当膜生物污染达到一定程度时，膜将难以继续运行，必须对膜进行清洗才 能使膜的过滤性能得到恢复。膜生物污染不仅导致出水通量的降低、出水水质 的劣化、能耗的增加，还减短了膜的使用寿命，所以防止细菌及微生物对膜的 污染及损伤仍是一个难以解决却至关重要的问题。

目前，抗菌超滤膜的研究取得一定进展。很多研究人员通过膜表面改性和共 混改性，制备不同性能的抗菌超滤膜。Basri等通过AgNO₃、聚乙烯吡咯烷酮

(PVP)、聚醚砜(PES)共混将AgNO₃负载在超滤膜上，通过Ag的抗菌能力 使膜具备很强的抗菌性。Yao等利用紫外光的引发在等离子体预处理过的膜表 面接枝4－乙烯基吡啶，并对接枝的吡啶基团进行季铵化而获得抗菌超滤膜。高 学理等通过紫外辐射将辣素衍生物接枝在PES超滤膜膜表面，研究证明超滤膜 具备较好的抑菌性，有机物杀菌见效快、杀菌率高，且不容易失去。

我国在抗菌超滤膜的研究也取得较大进展，主要研究集中表面接枝和共混改 性等方面。尽管如此，对抗菌PES超滤膜的研究尚处于起步阶段，通过等离子体、 紫外接枝等方法对膜表面进行处理，对原膜造成一定程度的破坏，活性基团在 膜表面分布不均匀，并且容易脱落。而膜材料的共混改性，在膜中共混抗菌剂， 能影响膜的亲水性、机械强度和热稳定性。因此，如何将膜材料的优势和抗菌 剂的牢固结合起来，即通过添加抗菌剂改性高分子膜材料来降低膜污染的同时， 使膜具有良好的抗流失性和抗污染性是今后研究的重点。

发明内容

为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一 种定向诱导负载纳米银抗菌分离膜的制备方法。该方法以两亲性嵌段聚合物的 含聚羧酸、磺酸基团等为种子，诱导在膜表面附近生成牢固结合的悬浮纳米银。

本发明的另一目的再于提供一种通过下述方法制备得到的定向诱导负载纳 米银抗菌分离膜。

本发明通过以下技术方案实现：

一种定向诱导负载纳米银抗菌分离膜的制备方法，包括以下制备步骤：

(1)将高分子成膜材料、两亲性嵌段聚合物和成孔剂溶解在溶剂中， 50～80℃下搅拌混合均匀并脱泡，配成铸膜液；

(2)将步骤(1)所得铸膜液刮膜或进行纺丝成膜，随后浸没到蒸馏水中 固化，晾干后得到超滤膜；

(3)定点诱导结合银离子：将步骤(2)所得超滤膜浸泡在Ag[(NH₃)₂]⁺溶 液中，反应0.5～1h后取出晾干；

(4)室温下将步骤(3)所得超滤膜加入到分散剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP) 水溶液中，然后滴加还原剂溶液搅拌反应；

(5)纳米银分离膜的制备：将步骤(4)所得超滤膜经洗涤干燥，即可得 到定向诱导负载纳米银抗菌分离膜。

优选地，所述的高分子成膜材料为聚砜、聚醚砜、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯 等高分子材料。

所述两亲性嵌段聚合物优选为聚丙烯酸-聚苯乙烯(PAA-b-PS)嵌段共聚物、 聚甲基丙烯酸甲酯-聚丙烯酸(PMMA-b-PAA)嵌段共聚物、磺酸基苯乙烯-二乙 烯基苯聚合物；所述两亲性嵌段聚合物中亲水性基团(聚丙烯酸或磺酸基)摩 尔含量不少于50％。

所述成孔剂优选为聚乙烯醇或聚吡咯烷酮；所述溶剂优选为N-甲基吡咯烷 酮(NMP)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)或N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)。

优选地，步骤(1)中所述铸膜液中各组分质量百分含量为：高分子成膜材 料20％～25％，两亲性嵌段聚合物3％～5％，成孔剂5％～10％，其余为溶剂。