一種聚多巴胺/銀改性聚合物分離膜及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種聚多巴胺/銀改性聚合物分離膜及制備方法，屬于膜分離技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]膜分離技術(shù)已成為新型化工單元操作之一，廣泛應(yīng)用于工業(yè)界的分離、濃縮和純化過(guò)程。比如，多孔超濾膜在生物制品、醫(yī)藥制品、食品制品和廢水回收等領(lǐng)域都有工程應(yīng)用。復(fù)合納濾膜和反滲透膜在食品工業(yè)和海水淡化等領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。然而，長(zhǎng)期以來(lái)，膜污染問(wèn)題導(dǎo)致膜分離系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中需要頻繁清洗，降低膜元件的使用壽命，增加運(yùn)行成本，嚴(yán)重影響著分離膜的進(jìn)一步應(yīng)用。
[0003]膜污染的來(lái)源主要包括無(wú)機(jī)污染、有機(jī)污染和生物污染。有機(jī)物(腐殖酸、蛋白質(zhì))和生物質(zhì)(細(xì)菌、真菌)對(duì)膜的污染較為嚴(yán)重。蛋白質(zhì)在聚合物膜表面和孔道內(nèi)的吸附會(huì)造成不可逆污染，細(xì)菌和藻類容易在膜表面形成一層生物膜，難以清洗。有機(jī)污染和生物污染大幅降低膜通量，嚴(yán)重影響膜的使用效率。
[0004]為改善膜的抗污染和抗菌性能，研宄者們通過(guò)采用表面或共混改性聚合物膜，構(gòu)建親水膜或抗菌膜以形成良好的表面防護(hù)層，抵抗有機(jī)物和微生物對(duì)膜的污染或損害。比如，研宄者們通過(guò)在膜表面接枝聚乙二醇或兩性離子聚合物，提高膜表面的親水性，形成親水防護(hù)層，抵抗有機(jī)污染物在膜表面的吸附。研宄者們通過(guò)在膜表面或膜內(nèi)部引入納米抗菌材料，賦予聚合物膜的抗菌功能。然而，聚合物分離膜由于其疏水性較強(qiáng)(商品超濾膜的接觸角約為80°，商品納濾膜或反滲透膜的接觸角約為50° )，對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和枯草桿菌不具備抑菌殺菌能力，在實(shí)際使用過(guò)程中往往會(huì)同時(shí)遭受到有機(jī)物和微生物的污染。因此，尋找一種簡(jiǎn)單通用、改善膜表面親水性、賦予膜抗污染和抗菌性能的改性方法對(duì)聚合物分離膜的應(yīng)用至關(guān)重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的一些不足，提供一種聚多巴胺/銀改性聚合物分離膜的方法。聚多巴胺是一種環(huán)境友好的生物大分子，它可以通過(guò)多巴胺的自聚合粘附多種有機(jī)和無(wú)機(jī)基體，且聚多巴胺具有良好的親水性，有利于聚合物分離膜抗污染性能的提尚。納米銀是一種尚效、安全、環(huán)保的天然殺菌劑，對(duì)大腸桿菌、枯草桿菌等微生物都有持久的抗菌作用。因此，本發(fā)明借助聚多巴胺的粘合作用，將納米銀結(jié)合在膜表面和膜內(nèi)部，制備的改性聚合物分離膜滲透通量不變或提高，抗菌組分不易流失，制備工藝簡(jiǎn)單，易于操作和推廣，具有良好的抗污染性能和抗菌性能。
[0006]本發(fā)明的一種聚多巴胺/銀改性聚合物分離膜的方法，是通過(guò)下述技術(shù)方案加以實(shí)現(xiàn)的:
[0007]I)制備聚多巴胺改性聚合物分離膜:
[0008]配制三羥甲基氨基甲烷、鹽酸多巴胺和水的混合溶液；將聚合物分離膜置于混合溶液中，振蕩反應(yīng)0.2h?5h，之后倒掉反應(yīng)液，并用水清洗膜表面，得到聚多巴胺改性聚合物分離膜；
[0009]2)制備聚多巴胺/銀改性聚合物分離膜:
[0010]配置含銀氨溶液、穩(wěn)定劑、還原劑和水的混合溶液；將聚多巴胺改性聚合物分離膜置于混合溶液中，振蕩反應(yīng)0.5h?5h，之后倒掉反應(yīng)液，并用水清洗膜表面，得到聚多巴胺/銀改性聚合物分離膜。
[0011]所述的三羥甲基氨基甲烷、鹽酸多巴胺和水的混合溶液中，以水(L)的體積為基準(zhǔn)，三羥甲基氨基甲烷的濃度為0.5g/L?2g/L，鹽酸多巴胺的濃度為0.5g/L?3g/L。
[0012]所述聚合物分離膜為聚砜多孔膜、聚醚砜多孔膜、聚丙烯腈多孔膜、聚偏氟乙烯多孔膜或聚酰胺復(fù)合膜。
[0013]所述的穩(wěn)定劑為聚乙烯吡咯烷酮、聚醚、聚乙二醇或羥乙基纖維素。
[0014]所述的還原劑為葡萄糖或硼氫化鈉。
[0015]所述銀氨溶液、穩(wěn)定劑、還原劑和水的混合溶液中，以水(L)的體積為基準(zhǔn)，硝酸銀濃度為0.5g/L?8g/L，穩(wěn)定劑濃度為0.5g/L?5g/L，還原劑濃度為0.5g/L?8g/L。
[0016]與未改性聚合物分離膜相比，本發(fā)明制備的聚多巴胺/銀改性聚合物分離膜具有以下優(yōu)點(diǎn):⑴良好的親水性；⑵良好的滲透選擇性能；⑶優(yōu)良的抗污染性能；⑷持久的抗菌性能；(5)操作簡(jiǎn)單，容易放大。相比未改性聚合物分離膜，聚多巴胺/銀改性聚合物分離膜的親水性得到改善(接觸角下降10?30° )，膜的純水通量提高10%?40%，對(duì)蛋白或鹽的截留率基本不變，對(duì)牛血清蛋白水溶液的抗污染能力得到提高，過(guò)濾蛋白溶液后膜的通量恢復(fù)率提高10%?50%，對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和枯草桿菌的殺菌率均達(dá)到90%以上。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為實(shí)施例1未改性聚砜多孔膜的掃描電鏡照片。
[0018]圖2為實(shí)施例1所制得的聚多巴胺/銀改性聚砜多孔膜的掃描電鏡照片。
【具體實(shí)施方式】
[0019]實(shí)施例1
[0020](I)配制三羥甲基氨基甲烷、鹽酸多巴胺和水的混合溶液。以水(L)的體積為基準(zhǔn)，三羥甲基氨基甲烷的濃度為1.5g/L，鹽酸多巴胺的濃度為lg/L。將聚砜多孔膜置于混合溶液中，振蕩反應(yīng)lh，之后倒掉反應(yīng)液，并用水清洗膜表面，得到聚多巴胺改性聚合物分離膜。配置含銀氨溶液、聚乙烯吡咯烷酮、葡萄糖和水的混合溶液。硝酸銀濃度為2g/L，聚乙烯吡咯烷酮的濃度為2g/L，葡萄糖濃度為lg/L。將聚多巴胺改性聚砜膜置于混合溶液中，振蕩反應(yīng)lh，之后倒掉反應(yīng)液，并用水清洗膜表面，得到聚多巴胺/銀改性聚砜多孔膜。未改性聚砜多孔膜的掃描電鏡照片見(jiàn)附圖1。聚多巴胺/銀改性聚砜多孔膜的掃描電鏡照片見(jiàn)附圖2。
[0021]經(jīng)測(cè)試，相比未改性聚砜多孔膜，聚多巴胺/銀改性聚砜多孔膜的親水性得到改善(接觸角下降18° )，膜的純水通量提高30%，對(duì)牛血清蛋白的截留率基本不變，牛血清蛋白水溶液過(guò)濾后膜的通量恢復(fù)率提高20%，對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和枯草桿菌的殺菌率均達(dá)到90%以上。
[0022]實(shí)施例2
[0023](I)配制三羥甲基氨基甲烷、鹽酸多巴胺和水的混合溶液。以水(L)的體積為基準(zhǔn)，三羥甲基氨基甲烷的濃度為0.5g/L，鹽酸多巴胺的濃度為0.5g/L。將聚醚砜多孔膜置于混合溶液中，振蕩反應(yīng)5h，之后倒掉反應(yīng)液，并用水清洗膜表面，得到聚多巴胺改性聚合物分離膜。配置含銀氨溶液、聚乙二醇、硼氫化鈉和水的混合溶液。硝酸