[发明专利]一种抗微生物污染聚偏氟乙烯分离膜的制备方法

说明书

本发明属于膜技术领域，具体涉及一种抗微生物污染聚偏氟乙烯分离膜的制备方法，将甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酰吗啉（ACMO）及8‑甲基‑N‑香草基‑6‑壬烯酰胺（Capsaicin）溶解于N—二甲基甲酰胺（DMF）溶剂中，充入氮气后加入引发剂偶氮二异丁腈（AIBN），再继续充入氮气后，密封反应容器。反应结束后，通过沉淀、抽滤、洗涤及烘干获得辣素衍生物（PMMA‑PACMO‑Capsaicin）。以辣素衍生物（PMMA‑PACMO‑Capsaicin）为改性剂，聚乙二醇（PEG）为添加剂，通过将辣素衍生物（PMMA‑PACMO‑Capsaicin）与聚偏氟乙烯（PVDF）共混，制备分离膜。

技术领域

本发明属于膜技术领域，具体涉及一种抗微生物污染聚偏氟乙烯分离膜的制备方法。

背景技术

膜分离技术可以广泛运用于污水处理、海水淡化、食品加工及生物医学领域，是近些年发展起来的一项高效的、绿色的分离技术。但膜污染是限制其深度应用的因素之一。膜污染是分离膜在运行过程中一系列增加膜渗透阻力因素的总称。它是指与膜接触的料液中微粒、胶体粒子、溶质大分子或碳氢化合物等与分离膜之间存在物理、化学、生化或机械作用，引起污染物在膜表面或膜孔内吸附、沉积，造成膜孔径变小或堵塞，使膜产生透过通量与分离特性大幅度降低的现象。微生物污染是膜污染的主要形式之一，如在膜法水处理过程中，微生物极易在分离膜黏附和生长，最终在分离膜表面形成微生物薄膜，严重影响分离膜的性能。

聚偏氟乙烯（PVDF）是常用的有机高分子类膜材料，其强的疏水性，使微生物极易在膜表面黏附生长，产生严重的膜污染。聚偏氟乙烯（PVDF）膜的亲水化和抗菌化改性是提高其抗微生物污染性能的途径。亲水化改性的原理在于通过在膜结构中引入亲水性的材料，得到具有一定水合能力的分离膜表面。由于亲水材料能结合大量的水分子，膜表面形成的水化层能阻止污染物的吸附或沉积，进而抗污染能力得以提高。而抗菌化改性为在分离膜中引入抗菌材料，使分离膜本身具有杀菌作用。

聚丙烯酰吗啉（PACMO）是一种N-取代丙烯酰胺类高分子聚合物，它可以溶于许多极性或弱极性的溶剂中。同时，聚丙烯酰吗啉（PACMO）还具有亲水性、低毒性、免疫原性低等特点。如果能将丙烯酰吗啉（ACMO）引入到聚偏氟乙烯（PVDF）膜中，膜的亲水性可提高，在水环境中，聚丙烯酰吗啉（PACMO）链段能吸附大量的水分子，这些高度定向的水分子围绕聚丙烯酰吗啉（PACMO）链段形成一层水化层，阻止污染物与膜表面接触，缓解膜孔堵塞等膜污染现象，这为构建抗微生物污染的膜表面提供了可靠的候选材料。天然辣素是一种香草酰胺类生物碱，因其具有优良的镇痛、消炎、杀菌、防腐等作用，广泛用于医药、涂料、生物农药、饮食保健、化工以及军事领域。辣素作为一种天然的抗菌性物质，对大肠杆菌类的革兰氏阴性菌，金黄色葡萄球菌类的革兰氏阳性菌以及多种酵母菌和海洋藻类等都具有非常好的抑菌作用，可作为制备抗微生物污染膜的潜在候选。

发明内容

本发明的目的是鉴于现有聚偏氟乙烯（PVDF）分离膜材料抗微生物污染性能的不足，提供一种抗微生物污染聚偏氟乙烯分离膜的制备方法。

一种抗微生物污染聚偏氟乙烯分离膜的制备方法，包括以下步骤。

步骤一 合成辣素衍生物（PMMA-PACMO-Capsaicin）：按反应液总重量百分比计，称取10%~30%甲基丙烯酸甲酯（MMA）、5%~15%丙烯酰吗啉（ACMO）和1%~3% 8-甲基-N-香草基-6-壬烯酰胺（Capsaicin）共同溶解于65%~75%二甲基甲酰胺（DMF）中。充氮气15 min后，加入0.1%~0.5%引发剂偶氮二异丁腈（AIBN），再继续充氮气10min后，密封反应容器，并迅速转移到60 ℃的油浴锅中反应6 h后将产物用无水乙醇沉淀，并用纯水洗涤，以除去未反应的单体。最后，将产物放入烘箱中干燥待用。