[实用新型]一种多孔铜包二氧化钛纳米抗菌颗粒中空纤维滤膜

说明书

本实用新型公开了一种多孔铜包二氧化钛纳米抗菌颗粒中空纤维滤膜，包括由膜表面的致密层和下层的微孔层层叠构成的中空纤维滤膜，分散嵌入于该中空纤维滤膜中的多孔铜包二氧化钛纳米抗菌颗粒。所述致密层中含有的多孔铜包二氧化钛纳米抗菌颗粒的密度大于所述微孔层含有多孔铜包二氧化钛纳米抗菌颗粒的密度。本实用新型提供的多孔铜包二氧化钛纳米抗菌颗粒复合中空纤维滤膜，水通量大、孔隙率高、抗细菌污染、易清洗，可广泛应用于污水和水处理，物料浓缩、苦咸水和海水淡化预处理等应用领域。

技术领域

本实用新型涉及膜分离技术领域，具体涉及一种多孔铜包二氧化钛纳米抗菌颗粒复合中空纤维滤膜。

背景技术

随着国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，对于环境尤其是水环境安全的要求越来越高。为了获得更稳定和更高水质的出水水质，污水处理和饮用水处理工艺中越来越多的采用了膜法水处理技术，其中中空纤维超/微滤膜的应用越来越广泛。膜生物反应器（MBR）和自来水膜过滤成为最有市场前景的废水和水处理技术，内衬增强型中空纤维复合膜以及均质中空纤维膜凭借其优越的性能得到了快速的发展。中空纤维超/微滤膜在应用过程中最大的挑战来自于膜表面的污染，频繁的化学清洗不但会增加运行维护成本，而且会降低膜的使用寿命。因此增加膜的抗污染性能，对于扩大膜的应用有着至关重要的意义。

中空纤维滤膜在应用过程中最大挑战就是膜污染，尤其是微生物污染对于膜的运行和维护影响很大。为了降低膜的污染趋势，研究者和工程师采用很多办法，其中增加膜表面的亲水性是提高中空纤维滤膜的膜通量的一个有效途径，许多研究者在膜材料中引入纳米陶瓷颗粒，可以提高膜的亲水性，有利于增加膜通量，增加膜表面的亲水性是提高中空纤维膜的膜通量的一个有效途径，但是纳米陶瓷颗粒与膜材料的结合力弱，纳米颗粒会从膜材料中不断脱离流失，最终失去作用。

中空纤维膜是通过压力过滤的模式，污染物容易在膜表面沉积，而其中细菌等微生物引起的膜污染成为中空纤维膜在水处理过程中污染的一个最重要组成部分，会导致膜的水通量和分离性能显著下降，需要定期不断的化学清洗或更换，严重影响膜的使用寿命和效率，增加了使用成本。因此，如何提高膜表面的抗菌性能，成为中空纤维膜抗污染性能研发的重点。许多研究聚焦在膜表面加载抗菌性物质，构建具有抗菌性能的膜表面，从而有效减少生物污染。

抗菌材料主要包括无机、有机和天然高分子抗菌剂。其中无机抗菌剂的纳米银系抗菌剂的研究和应用最为广泛，市场占有率高，但欧美国家已经发现纳米银对人体健康存在安全风险，因此开始限制纳米银材料的相关应用。铜是人体需要的微量元素，而且在2008年3月，美国环境保护署(EPA)确认了铜能够杀灭有害的和可能致命的病菌，铜是唯一获得美国环境保护署(EPA)认证的金属抑菌材料，因此采用具有生物安全性的纳米铜系抗菌剂成为一个更加安全的选择。这一点对于应用于饮用水处理的中空纤维滤膜尤其重要。铜包二氧化钛新型纳米抗菌颗粒（如图1、3所示），由于具备长效金属离子释放效应，可以在无光条件下具备良好的抗菌防霉功能，是一种新型的具有生物安全性的纳米抗菌颗粒。但是其进入中空纤维滤膜材料后，同样会脱落流失，抗菌效果无法维持。

因此，如何克服现有中空纤维滤膜无法兼顾膜表面抗菌性能好又具有膜通量大的缺陷是业界接待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有中空纤维滤膜无法兼顾膜表面抗菌性能好又具有膜通量大的技术问题，提出一种水通量大、抗细菌污染、易清洗的多孔纳米抗菌颗粒复合中空纤维滤膜。

本实用新型再提供一种多孔铜包二氧化钛纳米抗菌颗粒复合中空纤维滤膜，其包括由膜表面的致密层和内面的微孔层层叠构成的中空纤维滤膜，分散嵌入于该中空纤维滤膜中的多孔铜包二氧化钛纳米抗菌颗粒。

较优的，所述致密层中含有多孔铜包二氧化钛纳米抗菌颗粒的密度大于所述微孔层含有多孔铜包二氧化钛纳米抗菌颗粒的密度。

较优的，所述的多孔铜包二氧化钛纳米抗菌颗粒中具有众多微细通孔，颗粒外表具有金属铜颗粒。