[发明专利]一种抗菌性单价选择性阴离子交换膜的制备方法

说明书

一种抗菌性单价选择性阴离子交换膜的制备方法，包括如下步骤：步骤4：在室温下，将左旋多巴溶解于三(羟甲基)氨基甲烷盐酸盐缓冲液中得到左旋多巴溶液，将氯甲基化聚砜阴离子交换膜的单面与左旋多巴溶液接触，充分接触后将膜取出用大量去离子水冲洗；步骤5：在1～2g/L对氨基苯磺酸钠溶液中加入1‑乙基‑3‑(3‑二甲胺‑亚硝酰基)碳二亚胺盐酸盐和N‑羟基丁二酰亚胺形成混合溶液；将步骤4所得到的膜的曾与左旋多巴溶液接触的单面与上述混合溶液接触，利用酰胺反应生成带负电的单体层；步骤6：将步骤5所得到的膜的含单体层的单面与含有次氯酸钠的磷酸缓冲溶液接触进行取代反应，再洗涤、干燥即得抗菌性单价选择性阴离子交换膜。

技术领域

本发明涉及膜材料制备及分离技术领域，具体涉及一种抗菌性单价选择性阴离子交换膜的制备方法。

技术背景

离子交换膜是最先进的分离膜之一，已在电渗析、扩散渗析、电解、各种电池、传感材料、医用和化学分析等多种领域中获得了广泛的应用。由于聚合物固有的物理化学表面特性，传统的离子交换膜在使用和放置过程中都极易发生生物污染。细菌通过分泌细胞外聚合物粘附在膜表面，导致膜电阻的增加，进而影响离子交换膜的离子传输效率，能耗以及使用寿命。在实际应用中，从含有一些不同价阴离子的混合溶液中分离出一种阴离子物质可以提高产品纯度和系统效率，从而降低投资和运营成本。

化学试剂冲洗是解决上述问题的主要方法，但这会导致环境污染并进一步提高处理成本。为了从根源上解决离子交换膜的生物污染问题，需要对膜材料进行抗菌改性，赋予其抗菌性能。将抗菌试剂，例如纳米银，纳米铜，纳米氧化锌等嵌入聚合物基质中将使得掺杂膜具有抗菌性。但是这样的方法存在一定的局限性，例如纳米粒子转化为金属离子将导致试剂的流失，无法保证抗菌性能的持久性。可以通过化学组装的方法在膜表面构建具有特定基团或价键的物质，这种方法简便、高效且具有实用价值。同时也可以在膜表面添加但负电的层，结合静电排斥原理，制备一种具有抗菌性能的单价选择性阴离子交换膜。

发明内容

本发明旨在提供一种简便、高效的制备抗菌性单价选择性阴离子交换膜的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种抗菌性单价选择性阴离子交换膜的制备方法，包括如下步骤：

步骤a：在室温下，将左旋多巴溶解于三(羟甲基)氨基甲烷盐酸盐缓冲液中得到左旋多巴溶液，将氯甲基化聚砜阴离子交换膜的单面与左旋多巴溶液接触，充分接触后将膜取出用大量去离子水冲洗；其中左旋多巴与三(羟甲基)氨基甲烷盐酸盐缓冲液的投料比为1～2g：100mL；

步骤b：在1～2g/L对氨基苯磺酸钠溶液中加入1-乙基-3-(3-二甲胺-亚硝酰基)碳二亚胺盐酸盐和N-羟基丁二酰亚胺形成混合溶液，其中对氨基苯磺酸钠溶液、1-乙基-3-(3-二甲胺-亚硝酰基)碳二亚胺盐酸盐和N-羟基丁二酰亚胺的投料比为160～200mL：80～120mg：100～150mg；将步骤a所得到的膜的曾与左旋多巴溶液接触的单面与上述混合溶液接触，利用酰胺反应生成带负电的单体层；

步骤c：将步骤b所得到的膜的含单体层的单面与含有次氯酸钠的磷酸缓冲溶液接触进行取代反应，再洗涤、干燥即得抗菌性单价选择性阴离子交换膜。

本发明利用酰胺反应及取代反应在膜表面组建了带负电的单体层以及具有光谱抗菌性能的卤胺官能团，从而实现制备同时具有抗菌性及单价选择性的阴离子交换膜。

本发明步骤a、步骤b和步骤c中，所述的膜与溶液的单面接触可通过多种方式实现，比如将膜置于一平台上，在膜上放置一个无底的容器，将溶液倒入该容器中，从而实现膜与溶液的单面接触；或者将膜设置为容器壳体的一部分；或者直接在电渗析装置中进行膜与溶液的接触。

作为优选，所述氯甲基化聚砜阴离子交换膜的厚度在100～500μm之间。

作为优选，步骤a中，三(羟甲基)氨基甲烷盐酸盐缓冲液的pH在7～8之间。