[发明专利]抑菌性聚砜类中空纤维超滤膜

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚砜类中空纤维超滤膜，尤其涉及一种抑菌性聚砜类超滤膜及其制造方法。本发明属于膜技术领域。

背景技术

细菌、霉菌等病原菌微生物会引起各种工业材料、医药、食品等变质、腐败，会影响人们的健康。因此，具有抑菌性能的产品越来越受到人们的青睐，人们也研制出了一系列的抗菌剂。抗菌剂按材料的不同可分为有机抗菌剂和无机抗菌剂两大类，其中无机抗菌剂以其持久性、光谱性、耐高温性、安全性及不产生二次污染等优良性能被越来越广泛的应用。无机抗菌剂主要利用银、铜、锌等金属的抗菌能力，通过物理吸附、离子交换等方法，将银、铜、锌等金属(或其离子)固定在氟石、硅胶等多孔材料的表面制成抗菌剂，然后将其加入到相应的制品中即获得具有抗菌能力的材料。

膜分离技术为新型分离技术，但膜污染是制约膜分离技术发展的重要因素。膜的污染大致可以分为水中难溶盐在膜表面结垢产生的沉淀污染、有机物和胶体在膜表面吸附产生的吸附污染、由微生物产生的生物污染。近年来，利用抗菌剂制备出具有抗菌性的分离膜，防止膜的生物污染也越来越受到重视。依文献报道可以将抗菌膜的研究分为以下几类：

①壳聚糖的应用

壳聚糖是具有天然抗菌性能的制膜材料，具有高效、广谱、安全抗菌等优良性能。例如，Int.J.Food Microbiol.(2005，97：237-245)认为壳聚糖对革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌具有明显的抑制效果。贵州工业大学学报(自然科学版，2005，34；52-55)报道了用不同方法处理后壳聚糖的抗菌性能，实验证明酸性条件下壳聚糖分子中的NH₃⁺能与带负电荷的细胞壁发生静电吸附作用，有利于壳聚糖分子与微生物相结合，从而增强其抗菌性能，对革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌、酵母和霉菌等典型菌种的抑制效果明显。

②纳米TiO₂的应用

目前，纳米TiO₂在膜的亲水改性中的应用较多，涉及抗菌性的还很少。例如，中国海洋大学王志义曾对纳米复合TiO₂粉体的相结构，耐热及抗菌性能进行了研究；Applied Surface Science(2005，249：76-84)将聚醚砜膜清洗干净后浸在纳米TiO₂溶液中进行改性；Electrochim.Acta(2006，51：5636-5644)制备了PVDF/TiO₂超滤膜；AppliedSurface Science(2008，254：7080-7086)把经γ-氨丙基三乙氧基硅烷(γ-aminopropyltriethoxysilane)改性的亲水性纳米TiO₂粒子引入聚醚砜膜；结果表明，随着纳米粒子加入，膜的机械强度、亲水性都明显改善。膜科学与技术(2008，28(6)：23-29)选用了聚醚酮、酚酞聚醚砜、聚醚砜等三种不同的高分子材料，并利用浸没沉淀相转化法制备了一系列不同纳米TiO₂含量的复合膜，实验表明由于TiO₂的加入不同程度地改善了膜的亲水性能，通过在牛血清白蛋白(BSA)溶液中的测试证明，复合TiO₂后通量衰减较小。

③铜、银的应用

功能高分子学报(2008，21：218-222)以聚醚砜为基膜，利用层层自组装技术制备银/聚电解质复合纳滤膜，结果表明，银离子均匀地分布在复合膜的表面，粒径在100nm左右，该膜具有良好的抗菌性能，对细菌含量较少的纯净水的抑菌率可达到100％。

Journal of Membrane Science(2009，336：109-117)用Ag-TiO₂、HAP、Al₂O₃混合制备出了陶瓷复合膜，通过表征对地下水和饮用水的抗菌具有一定的效果；Carbohydr.Res.(2008，343：230-237)制备了载入银离子的壳聚糖和尼龙 6 混合膜，认为银离子通过与壳聚糖中的胺基络合反应和物理吸附两种方式被载入到膜中。Journal of MembraneScience(2010，346：121-130)以壳聚糖(CS)/醋酸纤维素(CA)为膜材料，采用壳聚糖季铵化、引入肝素进行改性制膜，并将膜浸入AgNO₃溶液中载入Ag。实验结果表明膜对大肠杆菌有良好的抑菌效果。