[发明专利]一种表面改性制备抗菌性阴离子交换膜的方法

说明书

本申请提供了一种表面改性制备抗菌性阴离子交换膜的方法，包括：阴离子交换膜表面预处理；在膜表面吸附左旋多巴；再将膜与庆大霉素、EDC、NHS的混合溶液接触进行酰胺反应；然后与含有次氯酸钠的磷酸缓冲溶液接触进行取代反应；最后经洗涤、干燥即得抗菌性阴离子交换膜；本发明利用酰胺反应及取代反应在膜表面组建了具有广谱抗菌性能的卤胺官能团以及庆大霉素单体层，从而实现同时具有抗菌性及单价选择性的阴离子交换膜的制备；本发明制备的改性阴离子交换膜具有较好的脱盐效果及抗菌性能。

技术领域

本发明涉及膜材料制备及分离技术领域，具体涉及一种具有良好抗菌性能的阴离子交换膜的制备方法。

背景技术

水是万物之本源，万物终归于水。根据世界水资源研究所发布的报告，目前全球有超过10亿人生活在缺水地区，权威预测到2025年将有35亿人面临缺水。我国沿海地区水资源短缺，随着国民经济和社会发展，沿海地区对淡水资源的需求日趋迫切，仅靠长距离调水难以彻底解决。而海水占全球水总储量的96.5％，海水淡化作为水资源增量技术，是解决淡水资源短缺的重大选择之一。

膜分离技术是二十一世纪最先进的分离技术之一，离子交换膜作为二十一世纪最为先进的分离膜之一，电渗析是利用离子交换膜对离子的选择透过性能，在外加直流电场力的推动下，使得离子定向迁移，从而达到电解质溶液的分离、提纯和浓缩的一门技术，在海水淡化、能源、食品、医药、生物、冶金、化工、环保和饮用水等诸多领域拥有着很广泛的运用。近年来，由于电渗析工艺具有经济、环保和高效的优点，受到了人们的广泛关注。

虽说电渗析工艺有如此多的优势，但是常见的制膜原材料如聚砜、聚苯醚、聚醚醚砜均无法阻止膜污染的发生。污染物在膜表面形成的沉淀、凝胶甚至生物膜将会堵塞离子通道，阻碍离子传输；增大膜的厚度，提高膜面电阻及离子传输阻力。长此以往膜的性能和寿命的降低在所难免。通过对膜进行亲水改性来达到抑制蛋白质和细菌在膜表面的粘附的目的。另一种被广泛采用的方法是在制备过程中掺杂可以抑制细菌等微生物生长的抗菌材料。尽管这两种方法在一定程度上都很有效，但是也都存在明显的缺点。对膜的亲水改性不能抑制微生物的生长和繁殖，而仅通过掺杂抗菌材料无法简单、高效地将死菌从膜表面去除。所以要在亲水改性的同时掺杂/接枝抗菌物质，开发既能抵抗微生物附着又能抑制微生物繁殖的抗菌和防污的膜至关重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种化学接枝制备抗菌性阴离子交换膜的方法，该方法简单有效且无毒环保，更利于商业化，所制得的阴离子交换膜具有较好的脱盐效果，且对大肠杆菌和金色葡萄球杆菌有良好的抗菌性。

本发明的技术方案如下：

一种表面改性制备抗菌性阴离子交换膜的方法，包括如下步骤：

(1)以商业阴离子交换膜为基膜，将基膜依次置于去离子水、氢氧化钠水溶液、氯化钠水溶液中各浸泡15～120min，之后用去离子水清洗至表面为中性，完成预处理；

所述氢氧化钠水溶液、氯化钠水溶液的浓度均为0.2～0.4mol/L，优选0.2～0.3mol/L，最优选0.25mol/L；

所述浸泡的时间优选15～60min，最优选40min；

(2)室温(20～30℃)下，将左旋多巴溶解于三(羟甲基)氨基甲烷盐酸盐缓冲液中，得到左旋多巴溶液，将经过步骤(1)预处理的阴离子交换膜的单面与左旋多巴溶液接触，之后取出用去离子水冲洗，备用；

所述左旋多巴的质量用量以三(羟甲基)氨基甲烷盐酸盐缓冲液的体积计为1～20g/L，优选2.5g/L；

所述三(羟甲基)氨基甲烷盐酸盐缓冲液的pH＝7～9；

在膜与左旋多巴溶液接触的过程中，对左旋多巴溶液进行搅拌，接触时间控制在12～24h，优选24h；