一种兼具抗有机污染和抗菌性的纳滤膜及其制备方法与流程

本发明涉及纳滤膜制备，尤其涉及一种兼具抗有机污染和抗菌性的纳滤膜及其制备方法。

背景技术：

1、聚酰胺复合纳滤膜作为主流的纳滤膜产品，由于具有良好的分离能力，在水资源开发和废水回收等领域得到广泛应用。然而，在实际应用过程中，由于纳滤膜表面聚酰胺材料本身的疏水性、荷电性等特点，有机污染物和细菌极易在膜表面沉积和粘附，导致膜性能的急剧下降。对膜表面进行物理或化学清洗是常用的减少污染的方法，但是频繁的清洗不仅增加系统运行成本，而且破坏膜的分离性能，造成使用寿命的减少。因此，提升纳滤膜表面抗有机污染和抗菌性能，对保障纳滤膜系统长期稳定运行具有重要的理论和应用价值。

2、纳滤膜的污染种类主要包括无机物污染、有机物污染和微生物污染，有机物污染和微生物污染是纳滤膜实际使用过程中常见且影响较大的污染类型，对膜性能和使用寿命造成很大的威胁。针对这些污染，目前常用的方法是采用新型反应单体、膜表面涂覆和接枝。例如将聚乙烯醇加入水相溶液制备抗污染纳滤膜的方法，但由于聚乙烯醇为高分子，界面聚合过程中不易扩散向膜表面，导致其在膜表面的分布受限，影响抗污染性的发挥。再例如，采用聚酰胺复合纳滤膜表面负载抗菌金属离子的方法，能够获得抗菌性纳滤膜，但是抗菌金属离子通过物理作用负载于膜表面，膜使用过程中，由于水力冲刷，存在抗菌金属离子流失的问题。利用在膜表面涂覆聚乙烯醇功能层的方法，调控膜表面的荷电性，抑制污染物的吸附，但是聚乙烯醇没有抗菌性，由于细菌具有很强的增殖能力，哪怕只有很少量附着在膜面，就会快速增殖，造成膜的污染和性能下降。

3、虽然现有技术中提供了一些提高膜抗污染或抗菌性能的方法，但是这些方法仍存在一些薄弱点，而且多数方法仅关注抗有机物污染或抗菌性能中的一个方面，在膜实际应用中，这两种污染往往同时存在，且膜表面有机污染物还能成为细菌的营养物质，为细菌的生长繁殖提供有利条件。因此开发兼具抗有机物污染和抗菌性纳滤膜才能够协同促进膜的长期稳定高效运行。

技术实现思路

1、本说明书实施例提供一种兼具抗有机污染和抗菌性的纳滤膜及其制备方法，用于解决以下技术问题：现有技术中虽然提供了一些提高膜抗污染或抗菌性能的方法，但是这些方法仍存在一些薄弱点，而且多数方法仅关注抗有机物污染或抗菌性能中的一个方面，在膜实际应用中，这两种污染往往同时存在，且膜表面有机污染物还能成为细菌的营养物质，为细菌的生长繁殖提供有利条件。

2、为解决上述技术问题，本说明书实施例是这样实现的：

3、本说明书实施例提供一种兼具抗有机污染和抗菌性的纳滤膜的制备方法，包括：

4、将多孔超滤膜支撑层依次浸渍于含有多元胺的水相溶液和含有多元酰氯的有机相溶液，使得所述多元胺和所述多元酰氯发生界面聚合反应，生成纳滤膜的聚酰胺分离层；

5、将所述聚酰胺分离层浸渍于抗有机污染抗菌超薄层制备溶液中，形成抗有机污染抗菌超薄层，所述多孔超滤膜支撑层、所述聚酰胺分离层及所述抗有机污染抗菌超薄层作为兼具抗有机污染和抗菌性复合纳滤膜。

6、本说明书实施例提供一种兼具抗有机污染和抗菌性的纳滤膜，所述复合纳滤膜由权利要求所述的制备方法制备，所述复合纳滤膜包括：

7、多孔超滤膜支撑层，聚酰胺分离层和抗有机污染抗菌超薄层；

8、其中，

9、所述多孔超滤膜支撑层位于所述复合纳滤膜的底部，所述多孔超滤膜支撑层为聚砜超滤膜和/或聚醚砜超滤膜；

10、所述聚酰胺分离层位于所述复合纳滤膜的中间，所述聚酰胺分离层覆盖于所述多孔超滤膜支撑层上；

11、所述抗有机污染抗菌超薄层位于所述复合纳滤膜的顶部，所述抗有机污染抗菌超薄层通过共价键与所述聚酰胺分离层结合，附着于所述聚酰胺分离层上，所述述抗有机污染抗菌超薄层由高分子主体材料、螯合剂和抗菌金属离子构成，所述高分子主体材料与所述螯合剂通过共价键连接，所述螯合剂与所述抗菌金属离子通过配位键结合。

12、本说明书实施例提供的一种兼具抗有机污染和抗菌性的纳滤膜及其制备方法，通过将多孔超滤膜支撑层依次浸渍于含有多元胺的水相溶液和含有多元酰氯的有机相溶液，使得所述多元胺和所述多元酰氯发生界面聚合反应，生成纳滤膜的聚酰胺分离层；将所述聚酰胺分离层浸渍于抗有机污染抗菌超薄层制备溶液中，形成抗有机污染抗菌超薄层，所述多孔超滤膜支撑层、所述聚酰胺分离层及所述抗有机污染抗菌超薄层作为兼具抗有机污染和抗菌性复合纳滤膜，采用三元组分构建抗有机污染抗菌超薄层，修饰纳滤膜表面，高分子主体材料聚乙烯醇在膜表面形成亲水层，多羟基结构增强膜表面与水分子的结合，防止有机物在膜表面的吸附和沉积。同时聚乙烯醇与聚酰胺分离层之间以共价键结合，较强的化学键使抗有机污染抗菌超薄层和分离层之间作用力更强，增强抗有机污染抗菌超薄层在使用过程中的稳定性。金属离子赋予膜表面抗菌性能，使靠近膜表面的细菌失活，防止细菌在膜面增殖。螯合剂连接聚乙烯醇和金属离子，提高膜表面金属离子负载量的同时，增强抗污染层的稳定性。兼具抗有机污染和抗菌性纳滤膜制备方法简单，易于工业化应用，所得纳滤膜能持久保持良好的抗有机污染和抗菌性能，可应用于水资源开发和废水回收等领域。

1.一种兼具抗有机污染和抗菌性复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多元胺为哌嗪，所述含有多元胺的水相溶液的组成包括：哌嗪0.5-5.0 wt%、三乙胺0.3-2.0 wt%、十二烷基硫酸钠0.01-0.5wt%的水溶液；

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多孔超滤膜支撑层为聚砜超滤膜，所述多孔超滤膜支撑层的孔径分布为30 nm - 100 nm。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将多孔超滤膜支撑层依次浸渍于含有多元胺的水相溶液和含有多元酰氯的有机相溶液，使得所述多元胺和所述多元酰氯发生界面聚合反应，生成纳滤膜的聚酰胺分离层，具体包括：

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述抗有机污染抗菌超薄层制备溶液包括高分子主体材料、螯合剂和金属离子，所述高分子主体材料为多羟基聚合物，所述螯合剂为氨基多酸，所述金属离子为铜离子或银离子，所述抗有机污染抗菌超薄层制备溶液的制备过程包括：

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述多羟基聚合物为聚乙烯醇，所述聚乙烯醇浓度为5-15 g/l；

7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述预设ph为8.0-9.0；

8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将所述聚酰胺分离层浸渍于抗有机污染抗菌超薄层制备溶液中，形成抗有机污染抗菌超薄层，具体包括：

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述第三接触条件为：接触时间为1-10min，温度为25-35 ℃；

10.一种兼具抗有机污染和抗菌性复合纳滤膜，其特征在于，所述复合纳滤膜由权利要求1~9任一项所述的制备方法制备，所述复合纳滤膜包括：