[发明专利]DNA /ZIF-8改性聚砜纳滤膜的方法及所得膜

说明书

本发明提供了一种DNA/ZIF‑8改性聚砜纳滤膜的方法及所得膜,包括以下步骤：利用左旋多巴的自聚合性能改性聚砜基底膜得到的改性膜；将改性膜置于DNA+ZIF‑8母液中进行反应，利用Zn²⁺与氨基和羧基的配位作用，在膜表面得到连续致密的DNA/ZIF‑8膜层。通过本发明的技术方案，将DNA引入到ZIF‑8晶体中，改进ZIF‑8的水稳定性差的问题，DNA/ZIF‑8@L‑DOPA/PS复合膜在长时间在水中浸泡后没有结构坍塌，说明引入DNA后的稳定性明显提高。采用膜表面改性的方式在膜表面形成一层致密连续的DNA/ZIF‑8晶体层，能有效提高膜的水通量和截留性能。L‑DOPA中的氨基和羧基基团在为ZIF‑8提供配位键的同时将羧基引入到ZIF‑8晶体中，可以有效的增加ZIF‑8层与基膜的稳定性，同时大量羧基官能团的引入能够有效提高复合膜的亲水性从而增加水通量。

技术领域

本发明涉及水处理领域，具体而言，特别涉及一种DNA /ZIF-8改性聚砜纳滤膜的方法及所得膜。

背景技术

由于气候变化，人口增加和经济增长等原因，世界的水资源短缺问题变得更加严重。由于气候变化的影响，到2025年将有2亿人面临缺水，而由于经济增长，从2008年到2025年，发展中国家对水的需求将增长150％。此外，世界卫生组织报道称，时至2025年将仍有近25亿人无法使用到安全卫生的水饮用设备。因而清洁水的缺乏成为世界范围内即将面临的巨大挑战。面对这一挑战各国正努力采取措施改变这一趋势，在众多的研究方向中膜技术其以在水清洁和污水处理方面的应该而备受瞩目。

膜分离技术是一门涉及化学分离工程、材料科学和生物工程等诸多学科的新兴技术。近年来，膜分离技术在水处理和脱盐等领域得到了广泛的应用。纳滤膜具有超滤（UF）和反渗透（RO）之间的特性，其孔径通常为1 nm，对应于分子量截留值（MWCO）为300-500 Da。由于表面官能团的解离或电荷溶质的吸附，与水溶液接触的NF膜也带少许电荷。例如，聚合NF膜包含可电离的基团，例如羧基和磺酸基，其在进料溶液的存在下导致带电荷的表面。与RO膜类似，NF膜在分离无机盐和有机小分子方面也很有效。与RO膜相比，NF膜的主要区别特征是单价离子的低排斥性，二价离子的高排斥性和更高的通量。这些特性使NF可以在许多领域中得到应用，特别是在水和废水处理，制药和生物技术以及食品工程中。纳滤的核心技术就是纳滤膜制备和使用。ZIF-8是一种类似沸石的大分子多孔物质，通常被认为具有平均孔径为0.34 nm的多空间结构，对于分离具有得天独厚的优势。ZIF-8早些年间通常被用作气体分离方向，近年来人们更加倾向于将其应用在水处理分离领域，例如生物醇和水,油/水的分离，海水淡化以及有毒金属的去除等。

左旋多巴（L-DOPA，3-羟基-L-酪氨酸）因具有邻苯二酚、氨基和羧基官能团，在水溶液中左旋多巴的邻苯二酚基团容易被氧化成邻苯二醌基结构，该结构导致其与其他的左旋多巴发生歧化反应形成聚左旋多巴层。同时氧化形成的邻苯二醌基结构与含有氨基、亚氨基和硫醇的有机分子发生席夫碱反应和迈克尔加成反应，从而极易附着在膜材料的表面。此外左旋多巴的氨基、羧基和羟基容易与其他物质反应，使得聚左旋多巴具有作为中间层的独特优势。左旋多巴的反应过程均在水中进行，无有机溶剂，反应条件温和、环保。

发明内容

本发明为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种DNA /ZIF-8改性聚砜纳滤膜的方法及所得膜。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种DNA /ZIF-8改性聚砜纳滤膜的方法及所得膜，包括以下步骤：

步骤（1）：利用左旋多巴的自聚合性能改性聚砜基底膜得到的改性膜；

步骤（2）：将改性膜置于DNA+ZIF-8母液中进行反应，利用Zn²⁺与氨基和羧基的配位作用，在膜表面得到连续致密的DNA/ZIF-8膜层，即得。

作为优选方案，步骤（1）中，将聚砜基底膜置于盐酸多巴胺Tris缓冲溶液中，在温度为50℃的条件下摇床浸泡24h。