[发明专利]基于荷电调控制备抗菌抗污染过滤膜的方法

说明书

本发明公开了一种基于荷电调控制备抗菌抗污染过滤膜的方法。所述的制备方法主要包括以下具体步骤：(1)将聚合物材料、荷负电两亲高分子和致孔剂溶于溶剂，得到均一稳定的制膜液；(2)将步骤(1)得到的制膜液经非溶剂诱导相分离，形成荷负电微孔底膜；(3)将步骤(2)得到的荷负电微孔底膜置于荷正电单体溶液中，并置于紫外灯下辐照，得到抗菌抗污染过滤膜。通过调控接枝条件，当过滤膜表面zeta电位在0.5～15.0mV时，过滤膜表现优异的抗菌抗污染性能。本方法具有操作简便、效果持久、表面性质可控的手段的改性手段。

技术领域

本发明属于膜技术领域，特别涉及一种基于荷电调控制备抗菌抗污染过滤膜的方法。

背景技术

膜分离技术是兼具有分离、纯化、浓缩和精制等功能，又具有高效、节能、环保、分离精度高、易于集成等特点，被广泛应用于水处理、化工、环保、食品、医药等领域。过滤膜在使用过中，容易被水中污染物，包括天然有机物、糖类、蛋白质等污染，造成污染物对过滤膜表面及其孔道的不可逆吸附，导致过滤膜使用性能的下降；另外，在处理过程中，水体中的细菌等微生物会粘附在过滤膜表面及其孔道，并由于水中或者粘附在膜上的有机物为微生物提供营养，促进微生物在过滤膜表面及其孔道生长，并最终形成生物膜。生物膜的形成会进一步促进污染物吸附和微生物的繁殖，极大的损害过滤膜的渗透性能并增加操作能耗。如果过滤膜表面仅具备抗污染性能，能有效避免污染物在过滤膜表面吸附；但是一旦发生少量的微生物吸附，会因为微生物的繁殖而彻底破坏抗污染表面。因此，实现过滤膜的抗菌和抗污染性能对过滤膜的高性能化具有重要意义。

在目前的抗菌抗污染过滤膜的制备手段中，聚合物共混、表面改性和表面接枝是过滤膜改性的常用手段。中国专利CN105056774B公开了一种基于微交联凝胶与膜基材共混和溶液相分离的方法制备具有抗菌抗污染的超滤膜的方法。中国专利CN201610119125/美国专利US10016729B2公开了一种将小分子季铵盐抗菌剂与聚合物膜材料共混，再经相转化制备具有抗菌抗污染聚合物过滤膜的方法。中国专利CN10435366B公开了一种具有防污抗菌功能的聚合物膜，该膜均匀分散有含银纳米粒子(纳米粒子包括二氧化硅纳米粒子、二氧化钛纳米粒子、羟基化碳纳米管或氧化石墨烯)。中国专利CN102698619A公开了一种在聚砜超滤膜上原位负载含辣素共聚物抗菌抗污染的方法。提高中国专利CN102974237A公开了一种利用异氰酸化处理的石墨烯共混改性超滤膜以增强其抗菌抗污染性能的方法。日本专利JP5190940B2公开了一种在薄膜表面接枝咪唑基并配位铜离子，从而赋予薄膜抗菌性能的方法。CN 109865438 A公开了一种采用紫外接枝将抗菌肽接枝到纳滤膜表面提高其抗菌稳定性的方法。WO2013114300A1和WO2013114297A1公开了一种在反渗透膜涂覆丙烯酸酯共聚物与银离子混合物，并经紫外灯固化，以提高反渗透膜抗菌抗污染性能的方法。CN106823865 A公开了一种在芳香聚酰胺复合反渗透膜表面紫外接枝碳氟类材料和氨基糖苷类抗生素的方法提高反渗透膜抗菌抗污染性能的方法。对现有技术方案分析，常用共混手段的不足之处在于，包括采用复杂手段制备微交联凝胶，小分子季铵盐抗菌剂在共混体系中容易流失。氧化石墨烯、银等材料会显著提高抗菌抗污染膜生产成本。JP5190940B2和CN109865438 A主要解决表面的抗菌性，而无法有效解决污染在表面的吸附问题。CN106823865 A则在聚合膜表面同时引入几种单体，由于单体间的竞聚率的差异，会极大影响各个单体在表面的接枝量，从而影响表面抗菌抗污染效果。

综上所述，现有技术中缺乏一种操作简便、效果持久、表面性质可控的手段的改性手段。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种操作简便、效果持久、表面性质可控的的抗菌抗污染过滤膜的制备方法，解决现有技术中抗菌抗污染过滤膜操作复杂、成本高、效果易流失、表面性质可控性差的问题。

本发明的目的在于制备一种兼具抗菌抗污染过滤膜。该过滤膜一方面实现长期抗污染效果，防止污染物吸附；另一方面，能有效杀灭细菌，抑制微生物生长和粘附，协同促进过滤膜抗污染性能。