[发明专利]多孔纳米抗菌粒子和复合管式膜的制备方法及复合管式膜

说明书

本发明公开了多孔纳米抗菌粒子和复合管式膜的制备方法及复合管式膜。所述的复合管式膜的制备方法为：根据聚四氟乙烯粉料和助挤剂配比将两者加入机器，搅拌得粉料；将多孔铜包TiO₂纳米抗菌粒子粉碎，分批加入粉料中搅拌，得粉料混合物；将粉料混合物加入到模具中压制，得管式膜胚，之后将该管式膜胚拉伸成型，再烧结；将烧结好的管式膜胚置入5‑90℃水中冷却后，得多孔铜包TiO₂纳米抗菌粒子复合聚四氟乙烯管式膜，并在纯水中浸泡24h。本发明提供的多孔铜包TiO₂纳米抗菌粒子复合聚四氟乙烯管式膜水通量大、抗细菌污染、易清洗，可以广泛应用于污水处理，物料浓缩、垃圾渗滤液、酸性或者碱性高的废水等应用领域。

技术领域

本发明涉及膜分离技术领域，具体涉及一种多孔铜包二氧化钛纳米抗菌粒子和具有该粒子的复合聚四氟乙烯（PTFE）管式膜的制备方法及其复合管式膜。

背景技术

随着国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，对于环境尤其是水环境安全的要求越来越高。为了获得更稳定和更高水质的出水水质，污水处理和饮用水处理工艺中越来越多的采用了膜法水处理技术。废水尤其是工业废水的复杂性又不断的对膜提出了越来越高的要求，例如垃圾渗滤液的高盐强酸性，而且非常容易污染膜，严重的限制了膜在垃圾渗滤液的使用寿命。因此管式膜被用于难处理污水的处理，利用管内流体高速流动来减轻膜表面的污染，从而降低膜的清洗频率，延长膜的使用寿命。但是在一些酸性或者碱性较强的废液的处理，一般的膜材料都承受不了，因此，聚四氟乙烯膜由于其优异的抗酸抗碱性能也被应用于这些特殊性质的污水处理。综上所述，聚四氟乙烯管式膜在难处理污水以及一些特殊污水的处理方面具有非常广阔的潜在应用前景，目前，市场上还没有聚四氟乙烯管式膜产品。

聚四氟乙烯膜的亲水性差，本身也容易吸附污染物。这些缺点都限制了聚四氟乙烯膜的广泛应用。因此增加膜的抗污染性能，对于扩大膜的应用有着至关重要的意义。

增加膜表面的亲水性有利于减缓膜表面的抗污染性能，膜表面的化学改性，包括辐射接枝亲水性集团，在膜材料中引入纳米陶瓷粒子，在膜表面涂覆亲水性涂层等都可以增加膜表面的亲水性。

管式膜是通过压力过滤的模式，污染物容易在膜表面沉积，而其中细菌等微生物引起的膜污染成为水处理过程中膜污染的一个重要组成部分。因此，在膜表面加载抗菌性物质，构建具有抗菌性能的膜表面，提高膜表面的抗菌性能，从而有效减少生物污染也是提高膜抗污染性能的一个重要手段。

抗菌材料主要包括无机、有机和天然高分子抗菌剂。其中无机抗菌剂的纳米银系抗菌剂的研究和应用最为广泛，市场占有率高，但欧美国家已经发现纳米银对人体健康存在安全风险，因此开始限制纳米银材料的相关应用。铜是人体需要的微量元素，而且在2008年3月，美国环境保护署(EPA)确认了铜能够杀灭有害的和可能致命的病菌，铜是唯一获得美国环境保护署(EPA)认证的金属抑菌材料，因此采用具有生物安全性的纳米铜系抗菌剂成为一个更加安全的选择。这一点对于应用于饮用水处理的聚四氟乙烯管式膜尤其重要。铜包二氧化钛新型纳米抗菌粒子（如图1、3所示），由于具备长效金属离子释放效应，可以在无光条件下具备良好的抗菌防霉功能，是一种新型的具有生物安全性的纳米抗菌粒子。

因此，制备出具有优异化学稳定性，而且兼具良好亲水性和抗污染性能的聚四氟乙烯管式膜是业界急需解决的问题。

发明内容

本发明为了解决现有管式膜无法兼顾膜表面抗菌性能好又具有膜通量大的技术问题，提出一种水通量大、抗细菌污染、易清洗的多孔纳米抗菌粒子和复合聚四氟乙烯管式膜的制备方法及其制备的复合管式膜。

本发明提供的一种多孔铜包二氧化钛纳米抗菌粒子的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：将四氯化钛滴入冰水浴，同时搅拌，再滴加硫酸铵和浓盐酸的水溶液，并在第一设定温度以下搅拌得混合物；