[发明专利]一种抗菌薄层复合膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种抗菌薄层复合膜及其制备方法。通过采用羧化壳聚糖涂覆液对薄层复合膜的功能层表面进行浸润处理，后经干燥处理，制得位于功能层表面的羧化壳聚糖膜，再用抗菌纳米粒子中的金属离子对应的盐溶液以及交联剂溶液对羧化壳聚糖膜进行浸润处理，后经热处理，制得具有交联结构的抗菌薄层复合膜。本发明提供的抗菌薄层复合膜的制备方法简单，生产成本低，制得的抗菌薄层复合膜水通量高、抗菌性能良好且抗菌持久性强，具有良好的工业化生产基础和广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于薄层复合膜技术领域，具体涉及一种抗菌薄层复合膜及其制备方法。

背景技术

膜分离技术是一种新型的分离技术，广泛应用于食品、生物、环保、医药等诸多领域，具有高效、节能、环保等优点。薄层复合膜是以微孔膜或超滤膜为支撑底膜，在其表面复合一层极薄致密的均质膜作为功能分离层的分离膜。极薄的表面致密层使得薄层复合膜具有较好的溶质分离率以及透水速率，因此薄层复合膜广泛应用于纳滤和反渗透分离过程中。薄层复合纳滤膜以及复合反渗透膜主要采用界面聚合的方式制备。美国专利US4277344公开了以界面聚合的方式制备薄层复合膜的方法：首先将聚砜溶液涂覆于聚酯无纺布上，通过相转化法制备支撑底膜，然后将支撑底膜浸入二胺或者多元胺水溶液中，在去除支撑底膜表面多余的胺溶液后再将其浸入多元酰氯的有机非极性溶液之中，胺与酰氯发生界面聚合反应，在支撑底膜上形成了一层致密的聚酰胺极薄活性层，最后经洗涤或者热固化即可制备得到薄层复合纳滤膜或者复合反渗透膜。

长期以来，膜污染问题是制约着薄层复合膜分离技术发展和进步的主要问题之一，膜污染大大降低了薄层复合膜的分离性能和使用寿命。为提高膜的抗污染性能，人们通常采用在膜表面吸附、接枝、涂覆等方法将功能单体固定在薄层复合膜的活性分离层表面上来制备抗污染薄层复合膜。中国专利CN101462024A通过在聚酰胺致密层表面上依次涂覆PVA溶液和含有交联剂及催化剂的溶液，然后再经高温交联在聚酰胺致密层表面形成高交联度的PVA抗污染层，从而提高反渗透膜的水通量和抗污染能力。专利CN101450289A在复合反渗透膜表面涂覆带有交联剂的壳聚糖醋酸水溶液，制备了一种超低压耐污染复合反渗透膜。专利CN103691328A在复合反渗透膜聚酰胺致密层表面应用化学处理方法接枝了壳聚糖，提高了膜表面的亲水性，进而提高了膜表面的抗污染性。

微生物污染(包括细菌、真菌)是导致膜污染的一个主要原因之一，如果单纯通过以上提高膜表面的亲水性以及改变膜表面的荷电性的工作并不能有效抑制细菌、真菌等在膜表面的生长，提高膜表面的抗菌性才是关键。一些无机纳米粒子诸如银、铜、锌及其相应化合物的纳米粒子等都有良好的抗菌性能，将其引入到薄层复合膜之中，能够提高膜表面的抗菌性能，从而提高薄层复合膜的耐污染性能，延长膜的使用寿命。中国专利CN101874989A首先在聚砜支撑层上通过界面聚合的方法制备出聚酰胺薄层复合膜，然后在此聚酰胺表层上加入含有银、铜、锌及相应化合物的无机纳米粒子的水相单体溶液制备含抗菌无机纳米粒子的第二层聚酰胺表层作为抗菌功能层。中国专利CN103480284A将纳米银颗粒与PVA溶液混合后涂覆于聚酰胺反渗透膜表面得到耐污染聚酰胺复合膜。

上述现有技术虽然可提高膜表面的抗菌性能，但其添加抗菌金属纳米粒子的方法均为直接将抗菌纳米粒子引入到薄层复合膜表面上形成抗菌复合层，没有原位在涂覆层上合成抗菌纳米粒子，因此，附着在膜表面的抗菌无机纳米粒子会随着膜的使用过程很可能很快流失，导致膜表面抗菌性能的持久性差。

因此，目前存在的问题是亟需研究开发一种抗菌性能持久性较好的抗菌薄层复合膜及其制备方法。

发明内容