[发明专利]一种含磷酸铜的海藻酸盐水凝胶抗菌过滤膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种含磷酸铜的海藻酸盐水凝胶抗菌过滤膜的制备方法。首先将可溶性磷酸盐与海藻酸钠充分混合溶解，得到铸膜液。将该铸膜液刮成膜并浸泡于可溶性钙盐水溶液中充分交联，在海藻酸钙水凝胶生成的同时，在水凝胶中原位生成磷酸钙。随后将得到的含磷酸钙的海藻酸钙水凝胶膜浸泡在稀盐酸和可溶性铜盐的混合物水溶液中，稀盐酸与磷酸钙反应释放出磷酸根，磷酸根与铜离子反应生成磷酸铜，同时铜离子可夺取海藻酸钙中的部分钙离子生成海藻酸铜，从而得到含磷酸铜的海藻酸盐水凝胶抗菌过滤膜。水凝胶中原位生成的磷酸盐提高了海藻酸盐水凝胶的机械性能，磷酸铜赋予海藻酸盐水凝胶良好的抗菌性能。

技术领域

本发明涉及一种含磷酸铜的海藻酸盐水凝胶抗菌过滤膜的制备方法，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铜的海藻酸盐水凝胶抗菌过滤膜的制备方法。

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】。

传统膜通常由无机材料(陶瓷)、有机高分子材料或无机有机复合材料制成，其结构分为多种；不同的材料和结构决定了膜的应用方向和分离程度，从而对应不同的用途。与无机膜相比聚合物膜具有尺寸小，能耗低，制备简单，价格便宜等的优势，但是也存在着一定的弊端，分离膜的耐酸碱性，耐有机溶剂以及应用过程中膜容易滋生细菌、机械强度差、热稳定性差严重等问题。

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【发明专利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，进而在膜分离过程中造成很多难题。

铜具有很好的抗菌活性，与银和锌相比，铜的抗菌活动强、价格低廉，环境安全性较高。Malagurski I.等人采用简单的工艺制备了两种双金属(Zn/Cu)海藻酸钠基纳米复合材料，含铜的海藻酸钠基纳米复合材料，对微生物的去除效率比非矿化样品更高。铜矿化海藻酸盐可以作为一种价格低廉、易于生产的抗菌材料【Materials Letters。，2018，212，32-36】。目前以羟基磷灰石为载体的抗菌剂制备方法以离子交换法为主，该方法的缺点是铜离子与载体的结合较弱，导致铜离子快速游离而不能保持制品长久的抗菌性。Malagurski I.等人采用简单工艺制备了两种金属(Zn/Cu)海藻酸钠基纳米复合材料，含铜的海藻酸钠基纳米复合材料，对微生物的去除效率比非矿化样品更高。铜矿化海藻酸盐可以作为一种价格低廉、易于生产的抗菌材料。