[发明专利]一种超亲水抗菌PVDF分离膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种超亲水抗菌PVDF分离膜的制备方法。首先用碱性溶液处理PVDF膜表面生成双键；将膜浸泡到含有漆酶和没食子酸的醋酸/醋酸钠缓冲溶液中，加热反应一段时间制备成PVDF‑g‑PGAL膜；再将PVDF‑g‑PGAL膜浸泡在饱和亚硫酸氢钠溶液中24h得到所述超亲水抗菌PVDF分离膜；改性后的膜表面含有大量的羟基、羧基和磺酸基团，使得膜表面的亲水性大大提高；表面接枝的聚没食子酸，使得膜具有很好的抗菌性能。本发明解决分离膜本身较强的疏水性，防止应用过程中膜表面污染物吸附、沉积以及菌落在膜表面的形成导致膜孔的堵塞，提高膜的抗污染能力和抗菌性能，延长膜的使用寿命。

技术领域

本发明属于超亲水抗菌分离膜领域，具体涉及一种超亲水抗菌PVDF分离膜的制备方法。

背景技术

近年来，随着海上原油泄漏和含油废水的任意排放，造成了严重的海洋生态破坏和巨大的经济损失，进一步加剧了环境污染。目前，已经报道了各种油水分离方法，如凝结，物理吸附，重力分离，但这些方法不适用于分离粒径小于20μm的水包油乳液，油水乳液的分离仍然是一个巨大的挑战。

采用传统的分离方法，膜分离方法具有效率高，成本低，操作简单的优点，已被证明是一种有效的油水乳液分离方法。膜的尺寸从纳米到微米级别不等，已广泛研究的聚合物膜主要使用PVDF，PTFE，PES，PP等。然而，这些聚合物膜具有高疏水性，膜的表面容易吸附油滴，导致膜容易被污染，水通量和分离效率降低，这限制了膜分离在油水分离领域的应用。构建一个良好的超亲水和水下超疏油表面可以有效地解决膜表面的油污染。专利CN107297157A使用衫木粉与PVDF粉末通过原位共混的方法制备PVDF亲水膜，虽说通量有所提高且对牛血清蛋白有85％的截留，但衫木粉与PVDF直接无任何作用力，在使用过程中衫木粉会释放出来，造成膜亲水性降低，且对水有二次污染。专利CN107441961A使用多巴胺和端巯基超支化丙烯酰吗啉对PVDF膜进行亲水改性，制备的膜虽然具有超亲水和水下超疏油性，但亲水层与PVDF之间的作用力仅仅是通过多巴胺自聚产物与PVDF膜表面的粘附力形成，在使用过程中亲水性会衰减，并且改性的亲水膜并不抗菌。专利CN109499393A使用等离子体和酸对PVDF膜进行处理后接枝氨基化改性的纳米粒子，在膜表面形成纳米结构亲水层，虽然制备的膜具有很好的亲水性，但等离子体设备较为昂贵，很难工业化生产。

现代技术中，通过接枝来提高PVDF膜的亲水性的方法很多，但通过接枝没食子酸来提高PVDF膜的亲水性很抗菌性方法至今未见报道。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明以PVDF和没食子酸为原料，提供一种超亲水抗菌PVDF分离膜的制备方法。本发明先用碱对PVDF膜进行处理，使得膜表面形成双键，后以没食子酸为亲水抗菌物，通过漆酶催化使得没食子酸自聚合接枝到PVDF膜表面，再将改性后膜浸泡在饱和亚硫酸氢钠溶液中，使得NaHSO₃充分与膜表面聚没食子酸中醌基反应，从而使得-SO₃Na引入膜表面到超亲水抗菌PVDF分离膜。

本发明采用的技术方案的步骤如下：

a)配置pH＝11的碱溶液，在碱溶液中加入相转移催化剂；

b)将PVDF膜浸泡于步骤a)得到的溶液中，升温反应一段时间；

c)配置pH＝4.5的缓冲溶液；

d)将没食子酸(GAL)和漆酶加入缓冲溶液中，搅拌溶解；

e)将步骤b)中碱处理后的PVDF膜浸泡到步骤d)得到的溶液中，升温反应一段时间，得到聚没食子酸接枝PVDF膜；

f)将步骤e)得到的聚没食子酸接枝PVDF膜浸泡到饱和亚硫酸氢钠溶液中24h后取出洗涤，40℃真空干燥，得到超亲水抗菌PVDF分离膜。

所述步骤a)中的碱溶液为氢氧化钠溶液，相转移催化剂为叔丁基溴化铵。