[发明专利]一种抗菌抗污染聚合物分离膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种具有持久抗菌抗污染效果的聚合物分离膜及其制备方法，可广泛适用于水处理中，属于水处理和膜分离科学与技术领域。将季铵盐共混于成膜聚合物及添加剂中，通过浸没沉淀相转化法制膜，即可得到含季铵盐改性聚合物分离膜。用此法改性后，聚合物分离膜引入季铵盐抑菌剂，有效地改善分离膜的抗菌能力和抗污染能力，延长了膜的使用寿命，对细菌和微生物的繁殖有明显的抑制作用。本发明工艺简单，易于操作，不需要昂贵的设备，易于推广，所制备的季铵盐改性聚合物分离膜具有良好抗菌抗污染性能，在水处理领域具有潜在的广泛应用价值。

技术领域

本发明涉及一种具有持久抗菌抗污染效果的聚合物分离膜及其制备方法，属于水处理和膜分离科学与技术领域。

背景技术

随着膜分离技术的逐步深入与推广，人们对膜性能要求越来越高。一些高分子聚合物因具有良好的热稳定性、化学稳定性，耐酸、碱、微生物侵蚀和耐氧化等优异性能，成为膜材料选择的重要组成之一。但是膜的污染问题仍然是困扰聚合物膜分离技术发展的主要问题，尤其是分离料液中的细菌在膜表面的粘附和生长，易造成膜污染，使膜的分离性能变差，膜通量急剧下降，限制了其在许多方面的应用。因此，研究制备新型膜材料并通过膜材料的物化性质改性，提升分离膜的抗菌抗污染性能已经成为膜制备领域的热点。

目前已有大量关于聚合物分离膜抗菌抗污染改性的相关报道。例如，发明专利CN104524986A将基膜浸泡在多巴胺溶液中，利用多巴胺的自聚在基膜表面形成一层聚多巴胺层，然后与聚乙烯亚胺水溶液进行反应，最后经过阳离子化反应，得到亲水抗菌膜。发明专利CN104190274A以聚偏氟乙烯、银离子及两性离子单体为主要原料制得银纳米颗粒两性离子聚合物刷，接枝于聚偏氟乙烯膜表面，达到抗菌的目的。但以上改性多是通过表面沉积或接枝、层层自组装或交联等手段将无机小分子或者有机高分子抗菌剂与具有分离功能的膜基材结合起来，改性方法复杂，不利于商业化生产。另外，改性层容易脱附而导致抗污染能力的丧失，改性膜的抑菌效果也未经过长期实验的检验，是否具有长期的抗菌抗污染效果还有待进一步考证。

季铵盐作为一类广谱杀菌剂，广泛应用于水处理、石油采矿业的杀菌消毒。这类杀菌剂的作用机理主要是接触杀菌，即杀菌剂作为阳离子单体通过静电力、氢键力以及表面活性剂分子与蛋白质分子间的相互作用，吸附带负电的细菌体，聚集在细胞壁上，产生位阻效应，导致细菌生长受抑而死亡。因此，这类杀菌剂具有高效、低毒、不易受pH值变化的影响、使用方便、化学性能稳定等特点，适用于抵抗微生物在膜表面的粘附，从而达到预防膜表面被微生物及其分泌物污染的目的。

本发明将季铵盐共混于膜基体中，获得了持久抗菌抗污染的膜材料，改性聚合物分离膜成本低、抗菌、抗污染效果好。本发明工艺简单，易于操作，不需要昂贵的设备，易于推广，为抗菌、抗污染分离膜材料在水处理领域的商业化应用提供技术支持。到目前为止，利用季铵盐的特性对聚合物膜材料进行改性，制备具有抗菌污染性能的聚合物分离膜的相关研究和报道还极为少见。

发明内容

为克服现有膜分离技术中的一些缺陷，本发明通过将季铵盐加入铸膜液中进行共混，开发出具有持久抗菌抗污染性能的聚合物分离膜。

因此，本发明的目的之一在于制备一种具有持久抗菌抗污染性能的聚合物分离膜。经改性后的分离膜表面能够抑制细菌、微生物的生长和粘附，具有显著地持久抗污染效果。

本发明的另一目的在于提供一种制备具有持久抗菌抗污染性能的聚合物分离膜的方法，工艺简单，易于操作，便于工业化实施。