[发明专利]一种含水通道蛋白的复合纳滤膜及其制备方法

说明书

本发明提供了一种含水通道蛋白的复合纳滤膜及其制备方法。该制备方法包括：步骤S1，将水通道蛋白囊泡和多元胺水相单体溶液设置在多孔支撑层的表面上，得到表面处理多孔支撑层，多元胺水相单体溶液包括多元胺、表面活性剂、酸接受剂和水；步骤S2，利用多元酰氯油相单体溶液对表面处理多孔支撑层进行第二次表面处理，得到复合纳滤预备膜；以及步骤S3，对复合纳滤预备膜进行干燥处理，得到复合纳滤膜，复合纳滤膜包括多孔支撑层和聚合形成的聚酰胺层，水通道蛋白囊泡分散在聚酰胺层中，不仅能保护水通道蛋白活性，而且使该复合纳滤膜的强度得到保证，显著提高了膜的水通量，增强了膜片抗污染能力。

技术领域

本发明涉及复合膜材料领域，具体而言，涉及一种含水通道蛋白的复合纳滤膜及其制备方法。

背景技术

纳滤膜是介于超滤膜和反渗透膜的一种压力驱动膜，独特的孔径大小和表面荷电性能使其能够有效分离高价盐离子和分子量200Da以上的有机物，因此纳滤膜在水质软化、海水淡化、染料脱除、食品加工以及废水处理等领域，具有广阔的应用前景。但市场上纳滤产品普遍分盐性能差、通量较低，目前对纳滤膜的主要改性方法有在水相中添加助剂或纳米颗粒来增加膜面的亲水性及膜的有效面积，或在油相中添加与聚酰胺溶解度接近的非质子性溶剂增加分离层的疏松度，但这些添加剂的加入在一定程度上提高了纳滤膜的通量，却严重降低了纳滤膜的盐截留性能。

水通道蛋白是一种理想的水分子通道，其具有极强的水渗透性和单一选择透过性，它只允许水分子高速通过。目前，水通道蛋白复合膜主要为吸附在基膜表面的含水通道蛋白的磷脂双层膜，其中含水通道蛋白的磷脂与基膜之间仅依靠亲水作用力结合，复合膜强度极低，且蛋白易受到污染和外界影响而失活。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种含水通道蛋白的复合纳滤膜及其制备方法，以解决现有技术中的水通道蛋白复合膜强度低的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种含水通道蛋白的复合纳滤膜的制备方法，该制备方法包括：步骤S1，将水通道蛋白囊泡和多元胺水相单体溶液设置在多孔支撑层的表面上，得到表面处理多孔支撑层，多元胺水相单体溶液包括多元胺、表面活性剂、酸接受剂和水；步骤S2，利用多元酰氯油相单体溶液对表面处理多孔支撑层进行第二次表面处理，得到复合纳滤预备膜；以及步骤S3，对复合纳滤预备膜进行干燥处理，得到复合纳滤膜，复合纳滤膜包括多孔支撑层和聚合形成的聚酰胺层，水通道蛋白囊泡分散在聚酰胺层中。

进一步地，上述步骤S1包括：步骤S11，将水通道蛋白囊泡分散在多元胺水相单体溶液中，形成第一分散液；步骤S12，利用第一分散液对多孔支撑层进行第一次表面处理，得到表面处理多孔支撑层。

进一步地，上述水通道蛋白囊泡中的水通道蛋白为水通道蛋白Z、水通道蛋白1、水通道蛋白S、水通道蛋白TIP、水通道蛋白PIP、水通道蛋白Y和水通道蛋白NIP的一种或多种。

进一步地，上述多孔支撑层为聚砜膜、聚醚砜膜、磺化聚醚砜膜、磺化聚醚醚酮膜、聚酰胺-聚酰亚胺膜、聚偏氟乙烯膜或聚乙烯吡咯烷酮膜，优选多孔支撑层的厚度为30～60μm，聚酰胺层的厚度为100～200nm。

进一步地，上述复合纳滤膜为平板膜、中空纤维膜或卷式膜。

进一步地，上述多元胺水相单体溶液中，多元胺的质量含量为2％～6％，表面活性剂的质量含量为0.01％～0.5％；优选多元胺水相单体溶液的pH值大于7，优选为10～12.5。