[发明专利]一种表面改性制备抗粘附抗生物污染反渗透膜及制备方法

说明书

本发明涉及一种表面改性制备抗粘附抗生物污染反渗透膜及制备方法；配制含有双胍基化壳寡糖水溶液；将初生反渗透膜表面浸没在溶液中反应；然后将膜片烘干，制得抗粘附抗生物污染反渗透膜；反渗透膜是由芳香聚酰胺复合反渗透膜表面剩余的酰氯基团与双胍基化壳寡糖连接构成；本发明制备过程简单，抗粘附和抗生物污染实验结果表明改性膜具有良好的抗粘附和抗生物污染性能。本发明不仅限于对芳香聚酰胺复合反渗透膜的接枝改性，而且对其他表面含有酰氯基团的聚合物膜也可通过膜表面改性，得到抗粘附和抗生物污染性能的表面改性聚合物膜。

技术领域

本发明涉及一种表面改性制备抗粘附抗生物污染反渗透膜及制备方法，属于复合反渗透膜制备领域。

背景技术

作为一种经济的脱盐技术，反渗透膜技术已经广泛应用于诸多领域。然而，膜污染始终阻碍着反渗透膜技术的进一步发展和应用。膜表面的污染层会产生诸多不良的影响，例如增加操作压力，降低膜性能，增加能耗以及减少膜的使用寿命。

为了减轻膜污染，研究者们提出了一系列方法，如前处理，膜监控，膜清洗以及开发新型反渗透膜等。通过合理的前处理、膜监控和膜清洗，可以有效缓解污染，但完全去除微生物是很难实现的，且膜也会受到不同程度的损害。

因此，在实际应用中开发出一种抗粘附抗生物污染的反渗透膜是非常有必要的。目前，通过表面接枝的方法制备抗菌膜已经有所报导。在反渗透膜表面接枝具有抗菌性的化合物是一种能提升反渗透膜抗菌性能的有效方法。半个多世纪以来，阳离子杀菌剂已经广泛的应用于人类的生活当中，例如无毒的消毒剂或添加剂。抗菌物质能够通过干扰细菌间的联系或胞外聚合物的产生来抑制生物膜的形成，甚至能直接杀死细菌。

作为一种阳离子杀菌剂，双胍型杀菌剂已长期应用于医药、食品、工业生产等领域。总的来说，细菌的外表面带有负电荷并且能够在正二价离子，如镁离子和钙离子的存在下稳定存在。双胍型杀菌剂中的胍基可与细菌表面的负电位点稳定结合，改变微生物细胞膜的通透性和渗透平衡，导致胞内物质泄漏，使微生物丧失生物活性。

最近，双胍类聚合物被用来增强膜的抗菌性能。Li等人(X Li,Y Cao,HYu,G Kang,X Jie,A novel composite nanofiltration membrane prepared with PHGH and TMC byinterfacial polymerization,Journal of Membrane science,2014,466(18),82-91)在聚砜超滤膜上使用合成的盐酸聚六亚甲基胍盐酸盐(PHGH)和均苯三甲酰氯(TMC)通过界面聚合的方法制备了一种新型的纳滤膜。改性后的纳滤膜对大肠杆菌展现出了极好的抗菌性能。然而，随着PHGH的浓度从0.5增加到2.0wt％之后，膜的水通量从49.0降低到21.0LMH。Nikkola等人(JNikkola,X Liu,Y Li,M Raulio,HL Alakomi,Surface modification ofthin film composite RO membrane for enhanced anti-biofouling performance,Journal of Membrane Science,2013,444,192-200)利用PVA-PHMG涂敷在反渗透膜表面来增强膜的抗粘附和抗菌性能。随着PHMG浓度的升高，膜的抗菌性能增强。但是高浓度的PHMG会降低膜的选择透过性能。PVA-PHMG(95:5)的涂敷导致了水通量降低58％。此外，PHMG的涂敷会导致膜截留率降低。

发明内容

为了解决现有技术的问题，我们开发了一种双胍基化壳寡糖材料。该共聚材料为水溶性材料。由以上分析可知：利用含有活泼基团的双胍基化壳寡糖改性反渗透膜有望在不牺牲膜渗透选择性能的基础上，显著提高膜的抗粘附和抗生物污染性能。目前，尚未有利用含有活泼氨基的双胍基化壳寡糖材料改性反渗透膜的报道。

本发明提供一种表面改性制备抗粘附抗生物污染反渗透膜及制备方法。该复合反渗透膜具有良好的渗透选择性能、抗粘附和抗生物污染性能。其制备方法简单，易于操作。