[发明专利]一种抗菌超滤膜及其制备方法和膜再生方法

说明书

技术领域

本发明涉及膜分离材料技术领域，尤其涉及一种抗菌超滤膜及其制备方法和膜再生方法。

背景技术

膜分离技术是当代新型分离技术，具有高效、操作方便、不污染环境、低能耗等突出优点，已广泛应用于水资源、环境、食品及生物医药等领域。膜依据其孔径的不同(或称为截留分子量)，可分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜。

超滤是近30年来崛起的膜分离技术，广泛应用于大分子组成和低分子质量物质的分离。超滤膜在使用过程中，随着使用时间的延长，都不可避免的会遇到膜污染的问题。超滤膜的污染大致可以分为：有机物和胶体在膜表面吸附产生的吸附污染和由微生物(如细菌)产生的微生物污染。其中，微生物污染是限制超滤膜广泛应用的主要因素。微生物在超滤膜表面吸附后会大量繁殖，造成膜通量和分离性能的大幅下降，增加使用成本。因此，急需开发具有抗菌性的分离膜，防止超滤膜的生物污染。

目前报道的文献主要以聚砜、聚偏氟乙烯为超滤膜材料，通过添加抗菌剂来实现，常见的抗菌剂包括金属及氧化金属纳米离子(如纳米Ag、TiO₂、铜等)、季铵盐。含有金属及氧化金属抑菌剂在使用过程中容易流失，抗菌性能下降且易对环境造成危害。含有季铵盐的抗菌膜长时间使用后易产生耐药性，降低其抗菌性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种抗菌超滤膜及其制备方法和膜再生方法，本发明提供的抗菌超滤膜具有优异的抗菌性。

本发明提供了一种抗菌超滤膜，由具有式I或式II所示的重复单元的超滤膜材料制备而成：

优选地，所述超滤膜材料的数均分子量为10万g/mol～25万g/mol。

优选地，所述抗菌超滤膜的厚度为50～500μm。

本发明提供了一种上述技术方案所述抗菌超滤膜的制备方法，包括以下步骤：

采用相转化方法制备超滤膜，制备超滤膜所用的材料包括聚芳醚酮或聚芳醚砜，所述聚芳醚酮具有式III所示的重复单元：

所述聚芳醚砜具有式IV所示的重复单元：

将所述超滤膜和含氯溶液接触，进行反应，得到抗菌超滤膜。

优选地，所述含氯溶液选自次氯酸钠溶液和/或含次氯酸钙的溶液。

优选地，所述次氯酸钠溶液的质量分数为0.01～10％；所述含次氯酸钙的溶液中次氯酸钙的质量分数为0.1～30％。

优选地，所述铸膜液中的溶剂选自二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、甲基吡咯烷酮和二甲基亚砜中的一种或多种。

优选地，所述反应的温度为5℃～35℃；

所述反应的时间为5min～24h。

本发明提供了一种抗菌超滤膜的再生方法，包括以下步骤：

将抗菌性能下降70％～100％的抗菌超滤膜和含氯溶液接触，进行反应，得到可再生的抗菌超滤膜；

所述抗菌超滤膜为上述技术方案所述抗菌超滤膜或上述技术方案所述制备方法制备的抗菌超滤膜。

本发明提供了一种抗菌超滤膜由具有式I或式II所示的重复单元的超滤膜材料制备而成，所述式I或式II所示的重复单元中包含N-Cl键，使具有上述式I或式II所示的重复单元的超滤膜材料制备的抗菌超滤膜具有较高的杀菌性。另外，该抗菌超滤膜具有良好的过滤分离性能；在空气和水中能够稳定存在；可循环再生；环境友好，无腐蚀性。实验结果表明：本发明提供的抗菌超滤膜对大肠杆菌或枯草芽孢杆菌的杀菌率为90～100％；在空气中放置6个月之后，对大肠杆菌或枯草芽孢杆菌的杀菌率为90～100％；对牛血清蛋白的截留率均在99.2％以上。

附图说明

图1为空白组1、实施例1、3和5制备的抗菌超滤膜的抗菌性测试图；

图2为空白组2、实施例2、4和6制备的抗菌超滤膜的抗菌性测试图。

具体实施方式

本发明提供了一种抗菌超滤膜，由具有式I或式II所示的重复单元的超滤膜材料制备而成：

在本发明中，所述超滤膜材料的数均分子量优选为10万g/mol～25万g/mol。

在本发明中，所述抗菌超滤膜的厚度优选为50～500μm。在本发明中，所述抗菌超滤膜的纯水通量为60～1000L/m²h；抗菌超滤膜对牛血清蛋白的截留率在99％以上。

本发明提供了一种上述技术方案所述抗菌超滤膜的制备方法，包括以下步骤：