[发明专利]一种表面接枝改性芳香聚酰胺复合纳滤膜及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种表面接枝改性的芳香聚酰胺复合纳滤膜及制备方法，属于复合纳滤膜制备领域。

背景技术

膜污染因一直是制约膜技术发展和应用的关键问题而备受关注，而在膜污染过程中膜生物污染是最为严重的。

膜生物污染的形成过程主要为微生物在膜表面的粘附、沉积及生长、增殖过程。目前的抗生物污染纳滤膜的研究主要是制备阻止微生物粘附的抗粘附型纳滤膜或阻止微生物生长繁殖的杀菌型纳滤膜。两性离子聚合物的结构特点是侧链同时含有带正电和带负电的基团并且整体呈电中性，因具有很好的抗污染性能而备受关注。Chen等报道了两性离子聚合物由于其很强的水合作用而具有优异的抗蛋白质与微生物粘附的性能，并成为了新一代的抗生物污染材料(S.Chen,S.Y.Jiang,A new avenue to nonfouling materials,Adv.Mater.20(2008)335-338.)。Chen等报道了包含季铵盐基团的两性离子聚合物可抑制微生物的新陈代谢从而抑制细菌的繁殖，可作为抑菌材料(S.S.Chen,S.J.Chen,S.Jiang,Y.M.Mo,J.X.Luo,J.N.Tang,Z.C.Ge,Study of zwitterionic sulfopropylbetaine containing reactive siloxanes for application in antibacterial materials,Colloids Surf.B.85(2011)323-329.)。但是单独实现阻止微生物在膜表面的粘附或生长都不能彻底解决膜微生物污染问题，需要使膜表面同时具有抗微生物粘附与抑制微生物生长的性能以解决膜微生物污染问题。

将改性物质引入膜表面方法的选择也尤为重要，在达到效果的同时，最大程度的减小对膜有效分离结构的损伤。目前，通过接枝改性的方式提高膜抗生物污染性能的研究中，多数改性过程会牺牲膜的选择透过性能，而降低了选择透过性能将会增加纳滤膜使用中的能耗或成本。因此，在不牺牲膜的选择透过性能前提下，需要制备高抗生物污染性能与高抗粘附性能易清洗的复合纳滤膜。

发明内容

本发明的目的在于提供一种两性离子聚合物表面接枝改性的芳香聚酰胺复合纳滤膜及制备方法。该复合纳滤膜具有良好的选择透过性能、抗生物污染性能和抗粘附性能。其制备方法简单，易于操作。

本发明是通过下述技术方案加以实现的：

一种两性离子聚合物表面接枝改性的芳香聚酰胺复合纳滤膜，由芳香聚酰胺复合纳滤膜表面的氨基或羧基与聚甲基丙烯酸羧基甜菜碱加成构成；结构式示意如下：

本发明的一种表面接枝改性的芳香聚酰胺复合纳滤膜的制备方法，包括以下过程：

1)配制甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、过硫酸钾和焦亚硫酸钠的混合水溶液；将芳香聚酰胺复合纳滤膜表面浸没在上述混合水溶液中反应，反应制得接枝聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的芳香聚酰胺复合纳滤膜；

2)将步骤1)制得的接枝聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的芳香聚酰胺复合纳滤膜表面浸没在3-溴丙酸溶液中，3-溴丙酸将聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯季胺化反应，形成两性离子聚合物聚甲基丙烯酸羧基甜菜碱；用去离子水冲洗膜表面至无反应残留物，制得表面接枝聚甲基丙烯酸羧基甜菜碱的芳香聚酰胺复合纳滤膜。

所述的芳香聚酰胺复合纳滤膜先用去离子水清洗。

所述的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、过硫酸钾和焦亚硫酸钠的混合水溶液的浓度优选为含有摩尔浓度为0.05～0.2mol/L的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、浓度为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯浓度5％的过硫酸钾和浓度为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯浓度5％的焦亚硫酸钠的混合水溶液。

所述的步骤1)的反应条件优选为：静置避光反应0.5～2h；反应后，用去离子水冲洗芳香聚酰胺复合纳滤膜表面至无反应残留物。

所述的步骤2)的反应条件优选为：静置避光反应12～48h后，用去离子水冲洗膜表面至无反应残留物。

所述的3-溴丙酸水溶液摩尔浓度优选为0.05～0.2mol/L。