[发明专利]耐污染抗菌聚酰胺纳米复合膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种耐污染抗菌聚酰胺纳米复合膜及其制备方法，该耐污染抗菌聚酰胺纳米复合膜包括基膜和聚酰胺分离层；其中，核壳结构抗菌纳米粒子添加在聚酰胺层；在界面聚合过程有机相中加入银@金属氧化物核壳结构抗菌纳米粒子，该纳米粒子纳米银为核，金属氧化物为壳，纳米粒子表面包裹一层单不饱和脂肪酸，单不饱和脂肪酸上的碳碳双键与有机相单体酰氯反应生成羰基，有效增加聚酰胺层与无机纳米粒子之间的结合强度，提高膜的抗污和抗菌性能，极大的延长了聚酰胺复合膜的使用寿命。制备方法简单，具有工业化前景。

技术领域

本发明涉及聚酰胺膜制备领域，具体涉及一种耐污染抗菌聚酰胺纳米复合膜及其制备方法。

背景技术

聚酰胺复合膜一般由支撑层和聚酰胺分离层组成，通常以聚砜或聚醚砜为基膜，聚酰胺层使用反应单体脂肪族/芳香族胺和酰氯进行界面聚合反应合成。因其良好亲水性、化学稳定性和分离性能而广泛应用于污水处理、海水淡化和生化等领域，但缺乏抗污、抗菌能力阻碍其进一步发展。现有文献中将无机纳米粒子引入聚酰胺层，可引入先进的化学、物理和生物特性，有效提高膜的性能。

大多数文献选择将无机纳米粒子加入水相溶液制备聚酰胺复合纳滤膜，但在界面聚合过程中，去除多余水相溶液时，大量的纳米粒子也会随之被带走，真正引入聚酰胺层中的纳米粒子少之又少。同时，纳米粒子容易团聚，亲水性粒子在疏水聚合物基体中分散性差，因此更倾向于对无机纳米粒子进行改性加入有机相中。CN201610624010.1公开了“一种超疏水纳米粒子-聚酰胺纳米复合反渗透膜及其制备方法”，该方法在界面聚合制备聚酰胺反渗透膜的有机相中引入均一分散的超疏水纳米粒子，得到纳米粒子均一分散的超疏水纳米粒子-聚酰胺纳米复合反渗透膜。

然而，将无机纳米粒子以共混方式嵌入聚酰胺层中，纳米粒子并没有参与界面聚合反应过程，在受到强剪切力下可能发生脱落，导致膜性能及使用寿命降低。因此，需要设计一种新型无机抗菌纳米粒子，该无机纳米粒子在有机相中可均匀分散，且具有反应功能性，表面存在特定基团可参与界面聚合反应，以化学键连接的形式代替单纯的物理共混引入聚酰胺层中，制备出一种耐污染抗菌聚酰胺纳米复合膜，延长聚酰胺膜的使用寿命，促进聚酰胺膜在水处理领域的进一步发展。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种耐污染抗菌聚酰胺纳米复合膜及其制备方法，其包括基膜和聚酰胺分离层；其中，核壳结构无机抗菌纳米粒子添加在聚酰胺层；在界面聚合过程有机相中加入新型核壳结构无机抗菌纳米粒子，以纳米银为核，金属氧化物为壳，纳米粒子表面包裹一层单不饱和脂肪酸，单不饱和脂肪酸上的碳碳双键可与有机相单体酰氯反应生成羰基，有效增加聚酰胺层与无机纳米粒子之间的结合强度，提高膜的抗污和抗菌性能，极大的延长了聚酰胺复合膜的使用寿命。

为此，本发明的技术方案如下：

一种耐污染抗菌聚酰胺纳米复合膜，包括基膜和聚酰胺分离层，所述聚酰胺分离层内分散有银@金属氧化物核壳结构抗菌纳米粒子，所述银@金属氧化物核壳结构抗菌纳米粒子的核为纳米银晶体、壳为无定形金属氧化物、表面包裹着单不饱和脂肪酸；所述壳的厚度为0.5～2nm；所述亲油性核壳结构抗菌纳米粒子的直径为3～20nm；所述单不饱和脂肪酸与金属氧化物表层以化学键酯基或二齿羧基连接；所述的单不饱和脂肪酸的碳碳双键可与酰氯反应生成羰基。优选，所述金属氧化物为氧化锌、氧化铜、氧化铁和氧化铝中的任意一种。

一种耐污染抗菌聚酰胺纳米复合膜的制备方法，包括如下步骤：