[发明专利]一步原位反应制备抗菌醋酸纤维素反渗透膜的方法

说明书

本发明公开了一种一步原位反应制备抗菌醋酸纤维素反渗透膜的方法，包括如下步骤：将醋酸纤维素溶解在1,4二氧六环/丙酮组成的混合溶剂中，配制成反应溶液；在搅拌条件下滴加溴乙酰溴，保证在滴加过程中反应溶液的温度为0～5℃；滴加完成后，升温至20～30℃，在搅拌条件下继续反应，得到接枝溴乙酰溴醋酸纤维素溶液；加入非溶剂添加剂，继续搅拌使非溶剂添加剂充分溶解混合均匀，静置脱泡后，得到铸膜液；将铸膜液刮制成平板膜，在空气中静置，水浴固化，后进行热处理，得到抗菌醋酸纤维素反渗透膜。该方法通过一步法制得表面带有溴代烷基抗菌基团的醋酸纤维素反渗透膜，操作简单，易于实现。

技术领域

本发明属于抗菌反渗透膜制备领域，特别是涉及一种一步原位反应制备抗菌醋酸纤维素反渗透膜的方法。

背景技术

我国是世界上水资源短缺的国家之一，人均水资源占有率仅为国际平均水平的四分之一。特别是近几十年，随着我国工业化进程的加快，水资源短缺已成为我国经济和社会发展的主要制约因素之一。针对这一危机，通过海水淡化解决用水问题，对于我国这样的海洋资源大国具有重要的战略意义。

在众多的海水淡化技术中，反渗透膜法技术由于稳定性好、能耗低、成本少，且具有环境友好等特点，已成为当前最成功的海水淡化技术。其中研究最多、应用最广的是聚酰胺和醋酸纤维素反渗透膜。醋酸纤维素反渗透膜由于原料来源广、易加工、亲水性优异以及耐氯性好等特点而备受关注。但是，由于醋酸纤维素的耐生物降解性差，其反渗透膜在使用过程中极易被复杂水体中的微生物(包括细菌、真菌和藻类等)侵蚀和降解，这不仅缩短了膜产品的使用寿命，而且会严重破坏膜结构。因此，研究和开发具有抗菌功能的醋酸纤维素反渗透膜对于膜法海水淡化技术的应用至关重要。

近年来，针对醋酸纤维素膜耐生物降解性差的缺点，科研人员在该领域进行了大量的改进工作，根据技术工艺阶段的不同，主要包括成膜后抗菌改性和成膜过程抗菌改性。前者主要是在成型的醋酸纤维素膜产品表面通过涂覆或接枝等手段引入抗菌物质或基团，但是该方法易导致膜表面结构受损，或膜孔道堵塞等问题，并且抗菌性能可能会随着膜产品的长时间的运行而降低；成膜过程抗菌改性主要是指在铸膜液配制阶段，将一些抗菌粒子均匀分散到铸膜液中，再通过一定技术手段得到目标产品，然而，通过这种共混技术制得的膜产品，抗菌粒子也会随着膜产品的长时间运行而不断流失进而失去抗菌效率，并且，粒子流失后的缺陷会直接影响膜的过滤效率。因此，亟需要开发一种结合牢靠、抗菌性能持久稳定且工艺过程简单的新路线和新方法，以有效克服上述技术存在的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种一步原位反应制备抗菌醋酸纤维素反渗透膜的方法，该方法通过一步法制得表面带有溴代烷基抗菌基团的醋酸纤维素反渗透膜，操作简单，易于实现。

为此，本发明的技术方案如下：

一种一步原位反应制备抗菌醋酸纤维素反渗透膜的方法，包括如下步骤：

1)将醋酸纤维素溶解在1,4二氧六环/丙酮组成的混合溶剂中，配制成反应溶液；

其中，所述醋酸纤维素占所述反应溶液的质量分数为11～15％；

所述1,4二氧六环和丙酮的质量比为2.0～3.0：1；

2)在搅拌条件下，向所述反应溶液中逐滴滴加溴乙酰溴，控制滴加、搅拌速度，保证在滴加过程中所述反应溶液的温度为0～5℃；

其中，加入的溴乙酰溴的物质的量与醋酸纤维素中羟基的物质的量之比为1.0～1.2：1；

3)滴加完成后，升温至20～30℃，在搅拌条件下继续反应至反应完成，得到接枝溴乙酰溴醋酸纤维素溶液；

4)向所述接枝溴乙酰溴醋酸纤维素溶液中加入非溶剂添加剂，继续搅拌使所述非溶剂添加剂充分溶解混合均匀，静置脱泡后，得到铸膜液；

所述非溶剂添加剂占所述铸膜液的质量分数为6～11％；