[发明专利]一种含磷酸银的海藻酸钙抗菌水凝胶过滤膜的制备方法

说明书

针对海藻酸钙水凝胶强度低、易溶胀、易滋生细菌等造成海藻酸钙水凝胶过滤膜难以长期使用的问题，本发明公开了一种含磷酸银的海藻酸钙抗菌水凝胶过滤膜的制备方法。首先将过量可溶性磷酸盐与硝酸银反应，生成磷酸银和可溶性磷酸盐的混合物水溶液，然后溶解海藻酸钠，得到铸膜液。将该铸膜液用玻璃棒刮膜，并浸泡于过量可溶性钙盐水溶液中充分交联，在生成海藻酸钙水凝胶的同时，在水凝胶中原位生成磷酸钙，且磷酸钙将磷酸银包裹，避免了其在海藻酸钙水凝胶中的流失。磷酸钙与海藻酸盐通过钙离子交联生成有机无机杂化结构，再加上其物理增强作用，提高了海藻酸钙水凝胶的机械强度，降低了其溶胀性能。磷酸银赋予了水凝胶良好的抗菌性能。

技术领域

本发明涉及一种含磷酸银的海藻酸钙抗菌水凝胶过滤膜的制备方法，属于功能材料和膜分离领域。

本发明涉及抗菌、过滤膜、水凝胶等技术领域。具体涉及一种含磷酸银的海藻酸钙抗菌水凝胶过滤膜的制备方法。

背景技术

水资源短缺和污染广泛影响工业和社会活动的可持续发展，是人类在21世纪面临的最关键的全球性挑战之一。目前，已经开发了一系列可持续水净化技术，如气浮、絮凝、吸附、蒸馏和高级氧化工艺(AOPs)。然而，废水中的复杂污染物(如无机盐、有机物和微生物)需要不断更新技术来满足日益严格的水质标准。此外，上述技术大多存在设备复杂、能耗高、运行成本高等问题，还可能产生化学污染物，从而使废水处理更加复杂。因此，发展环境友好、节能和低成本的可持续水净化技术至关重要。膜分离技术是一种环境友好型的新技术，与传统的废水处理方法相比，不产生二次污染、能量消耗低、操作简单，是目前最具有前景的水处理技术之一【J.Hazard.Mater，2016，308：75-83】。

传统高分子过滤膜制备时先把聚合物溶于有机溶剂，然后在水相凝固浴中发生相转变成膜，常形成表面为致密层，内部含有大量指状孔的膜结构。大多数膜不具备有机降解能力和抗菌活性。然而，具有可降解和抗菌性能的膜在实际应用中是必不可少的。银作为一种抗菌剂有着悠久的历史。虽然金属银单质是相对不活跃的，但是银离子对广泛的细菌都有一定的破坏作用。当低浓度的银离子在细胞内积累时，它们可以与蛋白质和核酸中的负电荷成分结合，从而影响细菌细胞壁、细胞膜和核酸的结构变化，进而影响其生存能力。Ag₃PO₄常温下为淡黄色固体粉末，无味，可溶于酸、氰化钾溶液和氨水，微溶于水和醋酸，在加热或光照条件下会变为棕色。Ag₃PO₄以高活性著称，但存在光腐蚀、稳定性差的问题，通过对其进行表面修饰可以提高光稳定性。目前制备Ag₃PO₄的方法有：离子交换法、溶剂热法、沉淀法、浸渍法等。其中，离子交换法制备Ag₃PO₄具备工艺简单、对设备要求较低、成本低等优点。

高分子凝胶是由高分子三维网络与溶剂组成的多元体系，水凝胶因其含有80％以上的水而具有良好的亲水性。海藻酸钠是一种可从海带或褐藻中提取的天然高分子物质，不仅来源广泛，而且价格低廉，目前已经广泛应用于食品、生物医药和废水处理等领域。海藻酸钠与钙离子可通过离子交联形成水凝胶。在我们之前的研究中制备了一系列的海藻酸钙基水凝胶过滤膜【专利ZL201310424398.7，ZL201310424399.1，ZL201310424397.2】，这些海藻酸钙基过滤膜具有良好的抗污染性能，但存在力学性能差、机械强度低且易被细菌降解的缺点。

针对海藻酸钙水凝胶强度低、易溶胀、易滋生细菌等造成海藻酸钙水凝胶过滤膜难以长期使用的问题，本发明公开了一种含磷酸银的海藻酸钙抗菌水凝胶过滤膜的制备方法。首先将过量可溶性磷酸盐与硝酸银反应，生成磷酸银和可溶性磷酸盐的混合物水溶液，然后溶解海藻酸钠，得到铸膜液。将该铸膜液用玻璃棒刮膜，并浸泡于过量可溶性钙盐水溶液中充分交联，在生成海藻酸钙水凝胶的同时，在水凝胶中原位生成磷酸钙，且磷酸钙将磷酸银包裹，避免了其在海藻酸钙水凝胶中的流失。磷酸钙与海藻酸盐通过钙离子交联生成有机无机杂化结构，再加上其物理增强作用，提高了海藻酸钙水凝胶的机械强度，降低了其溶胀率。磷酸银赋予了水凝胶良好的抗菌性能。

发明内容