[发明专利]一种酶诱导制备有机无机杂化膜的方法

说明书

一种酶诱导制备有机无机杂化膜的方法，属于膜分离技术领域。首先在处理后的基膜表面交替组装数层阳离子聚电解质和阴离子聚电解质，然后在此膜表面交替组装数层阳离子聚电解质+钙盐和阴离子聚电解质+尿素酶，最后将膜浸入尿素溶液中，溶液中的尿素在膜中尿素酶的催化下生成二氧化碳，进而与膜表面钙盐反应生成碳酸钙颗粒。所生成的碳酸钙颗粒可有效增强膜表面的亲水性，从而提高膜通量。

技术领域

本发明涉及一种酶诱导制备有机无机杂化膜的方法，属于膜分离技术领域。

背景技术

近年来，由于我国经济的高速发展、城市化和工业化进程的加快，大量的工业和生活废水排入水体，使得饮用水水源受到污染。由于水源的不断恶化，传统的混凝、沉淀、过滤及消毒处理工艺已经难以满足人民对水质的要求。在饮用水处理工艺的更新换代中，与传统水处理工艺相比，膜分离技术已经逐渐凸显出自身优势，其中纳滤膜已经被广泛认为是21世纪最有前途的饮用水处理技术。

对于纳滤膜来说，膜表面的亲水性是影响其水通量、抗污染性能、长时间运行稳定性的关键因素。向传统的有机膜中引入亲水性无机纳米粒子材料是改善有机膜润湿性的重要途径之一。目前已经有许多亲水性粒子用于此方面研究，如：专利号为CN 102430352A的专利公开了向聚偏氟乙烯铸膜液中添加SiO₂纳米粒子，提高了PVDF膜的亲水性。专利号为CN 104785124A的专利将TiO₂粒子添加到聚电解质膜中，并通过紫外光照使其达到超亲水状态。专利号为CN104307379A的专利则通过喷涂的方法在聚电解质膜上原位生成碳酸钙粒子，从而增强膜表面亲水性。在这众多的亲水性无机粒子中，碳酸钙作为分布最广的仿生矿化材料，具有优异的机械性能，良好的相容性和物理化学性能，应用前景广阔。因此基于碳酸钙材料的生物矿化已经被广泛应用于亲水的有机-无机复合材料的制备中。碳酸钙作为一种仿生材料，其制备的关键就在于对其生长过程的精确调控。目前调控碳酸钙生长过程的方法包括聚合物诱导法，喷涂辅助法(如专利CN 104307379 A)，气相扩散法(如专利CN103263859 A)等。生物酶作为一种活性物质，具有反应灵敏，针对性强等优点，对反应具有极高的控制能力。将生物酶用于碳酸钙生长过程的调控，可大大提高反应的可控性和精准性。然而目前尚没有使用生物酶调控碳酸钙生长，从而制备有机无机杂化膜的报道。

发明内容

本发明提出一种酶诱导制备有机无机杂化膜的方法，增强了膜表面的亲水性，并将其应用于纳滤领域，有效提高了膜通量。

该方法包括以下步骤：

(1)将阳离子、阴离子聚电解质分别溶解在溶剂中，经搅拌、脱泡处理，配制成膜液；

(2)将多孔支撑体首先在阳离子聚电解质溶液中浸泡一段时间后取出，用去离子水冲洗数次；

(3)将步骤(2)中所得的膜在阴离子聚电解质溶液中浸泡一段时间后取出，用去离子水冲洗数次；

(4)混合溶液的制备

(a)分别将阳离子、阴离子聚电解质分别溶解在溶剂中，搅拌均匀待用；

(b)将制备仿生矿化材料所用的钙盐加入到阳离子聚电解质溶液中，搅拌均匀，制备出由阳离子聚电解质+钙盐的混合溶液待用；

(c)将尿素酶加入到阴离子聚电解质溶液中，搅拌均匀，制备出由阴离子聚电解质+尿素酶的混合溶液待用；

(d)将尿素和碳酸氢钠溶解在溶剂中，搅拌均匀待用；

(5)将步骤(3)制得的膜在步骤(4)的(b)中制备的混合液中浸泡一段时间后取出，用去离子水冲洗数次；

(6)将步骤(5)制得的膜在步骤(4)的(c)中制备的混合液中浸泡一段时间后取出，用去离子水冲洗数次；