[发明专利]抗生物污染的分离膜及其制备方法

说明书

本发明提出了抗生物污染的分离膜及其制备方法，该抗生物污染的分离膜包括：分离膜基膜；第一电解质层，覆盖分离膜基膜的表面；第二电解质层，覆盖第一电解质层的表面；第三电解质层，覆盖第二电解质层的表面；以及纳米银层，设置在第三电解质层的表面且由三角形纳米银组成。本发明所提出的抗生物污染的分离膜，其最外表面修饰并负载有三角形纳米银，具有高效杀菌性与抗生物污染性，可有效减少分离膜表面微生物的附着与生长，且其细菌杀灭率高达93％，并且三角形纳米银修饰的分离膜具有长期稳定性，长期使用后仍能保持90％以上的细菌杀灭率。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体的，本发明涉及抗生物污染的分离膜及其制备方法。

背景技术

膜法水处理技术，是高品质再生水回用的重要技术保障，也是解决水资源短缺的重要手段。然而，膜的生物污染依然是分离膜使用过程中面临的瓶颈问题，制约其进一步的广泛应用。

膜表面的生物污染不仅会直接堵塞膜孔、减小膜的有效孔径，而且其分泌的胞外聚合物能够紧密结合在膜的表面从而形成凝胶层污染，并为微生物提供营养物质，加速泥饼层的形成速率，减少膜的透水通量，进而增加操作压力和膜装置的运行能耗，导致水处理成本的上升。

基于所述膜生物污染的危害性，如何有效地降低膜的生物污染受到了国内外研究学者的广泛关注，并从膜污染过程解析、抗污染膜制备等方面开展了大量相关研究工作，目前，已有一些方法被相继开发并应用于实际工程中，如膜前预处理、化学清洗和膜改性等。其中，预处理通常是通过物理化学方法，对样品进行预处理，有一定效果，也得到了普遍应用，但是还是存在着一些问题，例如，容易形成对人体有毒的副产物，且只能短时间内抑制生物膜形成，长期使用可能破坏膜材料表面结构。膜化学清洗过程中，随着化学药品的使用量的增加和使用频率的上升，会极大缩短分离膜的使用寿命，从而增加运行成本。而膜改性方法，通常采用纳米材料修饰的方法可有效降低膜表面污染，近年来受到较多关注，但是现有膜改性方法的杀菌率或长期杀菌率存在不高的问题。

所以，现阶段的抗生物污染的分离膜的表面改性手段仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

本发明是基于发明人的下列发现而完成的：

本发明人在长期地研究过程中发现，纳米银是一种有效的杀菌剂，可以制备成多种形状，如球形、棒、国旗、纳米管、花形、长方体和三角形等，不同形状的纳米材料比表面积不同，其中，三角形纳米银在液相中的抗菌效果最好。目前，已经有研究将球形或类球形纳米银修饰在膜表面，并取得了较好的防治膜生物污染的效果，其中，球形银纳米颗粒修饰膜82％杀灭率。但是，对于三角形纳米银修饰分离膜及其抗菌效果尚无研究报道。

本发明的发明人经过深入研究，发现一种快速反应合成各向异性的三角形纳米银的方法，并且该合成方法的能耗低，而获得的三角形纳米银的颗粒分散效果较好，可进一步用于修饰分离膜表面。修饰过的分离膜的表面形貌完整且亲水性并未下降，细菌杀灭率达93％，远高于球形银纳米颗粒修饰膜的灭菌率，大大降低了污水的处理成本，并且其纳米银离子的浸出低于WHO标准(3μg L^-1)，使得三角形纳米银修饰的抗生物污染的分离膜具有长期稳定性，长期使用后仍能保持90％以上的细菌杀灭率。

有鉴于此，本发明的一个目的在于提出一种快速制备、成本低、细菌杀灭率达到90％以上且具有长期灭菌性的抗生物污染的分离膜。

在本发明的第一方面，本发明提出了一种抗生物污染的分离膜。

根据本发明的实施例，所述分离膜包括：分离膜基膜；第一电解质层，所述第一电解质层覆盖所述分离膜基膜的表面；第二电解质层，所述第二电解质层覆盖所述第一电解质层的表面；第三电解质层，所述第三电解质层覆盖所述第二电解质层的表面；以及纳米银层，所述纳米银层设置在所述第三电解质层的表面，且由三角形纳米银组成。