[发明专利]抗菌氢氧化铜纳米线膜及其制备方法及其二次利用方法

说明书

本发明涉及一种抗菌Cu(OH)₂纳米线膜的制备方法，其特征在于通过直接沉淀法制备了一种超长的Cu(OH)₂纳米线。用Cu(OH)₂纳米线溶液制备Cu(OH)₂纳米线膜。通过调节反应温度和反应物浓度，控制Cu(OH)₂纳米线的直径尺寸，进而控制Cu(OH)₂纳米线膜的孔径大小，可以获得纳滤膜、超滤膜。Cu(OH)₂纳米线膜具层层膜叠加的结构，实现对滤液的多层过滤，其在自来水净化后优于国家直饮水的标准，也可以实现印染污水的处理。同时，Cu(OH)₂纳米线膜对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌具有杀菌性抑菌性能，杀菌率达到95％以上，可以有效地防止了膜的生物污染和过滤介质的二次污染，提高膜的使用寿命和净化水水质。此外，失效的Cu(OH)₂纳米线膜可以通过超声重组的方法重新制备新的Cu(OH)₂纳米线膜，实现膜材料的可持续利用。

技术领域

本发明涉及膜过滤分离技术领域，特别是一种抗菌氢氧化铜纳米线膜及其制备方法及其二次利用方法。

背景技术

近年来，随着工业的快速发展，水资源污染以及二次污染日益严重，用普通的过滤介质难以实现生活中饮用水的净化处理。纳滤、超滤膜净化技术采用高精度纯物理的过滤原理，不添加任何化学物质，依靠膜表面密布的微孔进行筛分，截留有害物质，从而实现过滤净化、纯化的效果。在水质污染较轻的区域，超滤净水器制取的水可以作为饮用水。如果污染较重的区域，纳滤、RO反渗透净水机制取的水可以作为饮用水，并且应用越来越广泛。超滤膜具有强烈的过滤及纯化处理效果，主要用来截留水中有害物质，同时保持产水pH值不变，但受限其孔径尺寸，对有害重金属难以截留。目前，RO反渗透膜在净水市场占据主导地位，但其废水率高，进一步加剧了城市引用水短缺的供需矛盾。另外，RO反渗透膜处理的纯水中的有益矿物质元素全部被截留，不利于人的饮用健康。同时，RO反渗透膜的价格偏高，增加了日常使用成本。随着纳米技术的发展，纳滤膜技术日益趋于成熟并开始应用于膜净水领域，但目前是基于有机纳滤膜材质，鲜有无机纳滤膜在净水领域的研究报道。

滤膜在净化或处理过滤废水时，由于杂质在膜基质上或膜内部的积聚，滤膜容易丧失渗透性，即膜污染，如颗粒结垢、有机结垢等，其限制了膜的性能、服役使用寿命且会产生净化水的二次污染等问题。污染后的膜在水处理过程中阻力变大，通量变小，分离性能下降，而频繁的清洗不仅提高了处理成本还会对环境造成二次污染。另一方面，目前所使用的膜大都不具备抗菌或杀菌能力，在使用过程中，膜的微孔还容易被微生物阻塞，造成膜劣化或分解，严重影响膜的使用效率。在储存和设备停运过程中极易受到水中微生物的侵害，严重影响膜的使用寿命。部分些膜则通过添加纳米银或紫外光照射的方法实现杀菌，具有一定的效果。

专利CN106390777A中涉及到一种氢氧化铜纳米线/聚偏氟乙烯杂化超滤膜及其制备方法，所制备的氢氧化铜纳米线/聚偏氟乙烯超滤膜与纯的聚偏氟乙烯超滤膜相比，亲水性增强，水通量也显著提升，抗污染性能也得到了改善。但是制备氢氧化铜纳米线/聚偏氟乙烯杂化超滤膜所需生产成本高，生产中在干燥和清除残余溶剂过程中耗时太长，降低了产品竞争力。另外，在氯离子作用下，高分子膜易发生老化，降低了使用寿命。

专利CN109277003A中涉及一种石墨烯超滤膜及其制备方法。石墨烯超滤膜膜片层间形成线状水流动通道，增大石墨烯膜的截留率，能够对有机污染物有效截留并得到较高水通量。但是制备过程过于复杂，生产成本较高，抗菌性能也有限。

专利CN107715699A中涉及一种表面负载二氧化钛纳米线的聚醚酰亚胺光催化超滤膜的制备方法。通过低温结晶技术在PEI膜表面生长二氧化钛纳米线，提高了膜的亲水性，从而在保持高截留率的同时提高膜的通量，该薄膜可应用于光催化污染治理等领域。但是该膜孔径较大，很多小颗粒物质不能截留，且无杀菌性能，容易造成生物污染而降低使用寿命。