一种季膦盐抗菌超滤膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种季膦盐抗菌超滤膜，包括从下至上依次具有多孔机械支撑膜、超滤分离功能层和聚合物层，还提供该超滤膜的制备方法，步骤S1多孔支撑膜成膜，S2聚合物层制备，以及经过S3干燥及后处理。季膦盐是抗菌剂研究领域最新的研究成果之一，经实验证明其抗菌效果是季铵盐抗菌效果的近两个数量级，因此可大幅度改善超滤膜的抗菌性能；其次，超滤膜的分离接触层由传统的疏水材料经亲水的季膦盐抗菌聚合物涂层后，亲水性得到提高，因此抗污染性能好且产水通量较高；此外，季膦盐聚合物层的正电荷P+离子可赋予超滤膜对于离子的截留性，尤其是对于带正电的离子物质。是对于带正电的离子物质。是对于带正电的离子物质。

【技术实现步骤摘要】
一种季膦盐抗菌超滤膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及污水处理滤膜
，特别涉及一种季膦盐抗菌超滤膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]在污水处理用滤膜
，滤膜水处理是固液分离技术，它是以膜孔把水滤过，将水中杂质截留，用这样的膜主要能将胶体和浮游生物等除去，能将不溶性的铁和锰除去，及能将菌类除去。但为了避免细菌在清水池内不再重生，不能省掉灭菌处理程序。直接接到板框式和螺旋式的膜的原水，为了使膜孔不被闭塞，在流入膜以前，应将原水中浮游物质除去。
[0003]与过滤膜分离技术不同，采用膜分离技术只为供应原水提供必要的操作压力，并且只需要运行一个较长时间才冲洗滤膜，别无其他工序，在这样情况下操纵膜装置很容易使其自动化，做到无人管理，而常规处理做到自动化则不容易。现在发展起来的超滤膜，采用有机高分子材质，如季铵盐类抗菌剂研究较早并得到了较为广泛的使用后，虽然可以极大的提高过滤效率，但是大量微生物容易在膜表面吸附、生长、繁殖造成菌污染，细菌真菌等逐渐产生了一定的抗药性，而且使用后的残余物有一定的毒性，引起膜的污堵造成膜的性能下降。因此，本专利技术提供一种季膦盐抗菌超滤膜及其制备方法，以解决水处理膜抗菌效果差容易污堵且产水通量低的问题，提高对水处理膜抗菌作用，以增强超滤膜的使用寿命。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种季膦盐抗菌超滤膜及其制备方法，通过使含有季膦阳离子作为第一单体聚合物与第二单体聚合物组成的水溶液与分离功能层接触而形成含聚合物层，然后使含聚合物层干燥，形成共聚聚合物，提高对水处理膜抗菌作用，以增强超滤膜的使用寿命。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供一种季膦盐抗菌超滤膜的制备方法，该方法包括以下步骤：
[0006]S1多孔支撑膜成膜，准备作为支撑体的多孔支撑膜20，对于多孔支撑膜20而言，只要是能够在其表面形成超滤分离功能层的膜，则没有特别限制，作为多孔支撑膜20而言，只要能在多孔支撑层上形成了具有0.001μm～0.4μm的平均孔径的微孔超滤分离功能层的超滤膜即可，一般为聚酯无纺布；作为微孔超滤分离功能层的成膜材料而言，例如可以列举聚砜、聚醚砜等聚芳基醚砜、聚酰亚胺、聚偏二氟乙烯等；从化学稳定性、机械稳定性和热稳定性的观点考虑，可以使用聚砜、聚芳基醚砜或聚酰亚胺；另外，也可以使用具有上述的平均孔径的由环氧树脂等热固性树脂制成的自支撑型多孔支撑膜；多孔支撑膜20的厚度没有特别限制，例如可以处于10μm～200μm的范围内，也可以处于20μm～65μm的范围内；
[0007]S2聚合物层制备，使含有聚合物的水溶液与分离功能层30接触而形成含聚合物层，然后使含聚合物层干燥；使水溶液与分离功能层30接触的方法没有特别限制，可以将分
离功能层30与多孔支撑膜20一起浸渍在水溶液中，也可以在分离功能层30的表面涂布水溶液，分离功能层30与水溶液的接触时间例如为10秒～10分钟，在使分离功能层30与水溶液接触后，可以实施从分离功能层30中除去多余的水溶液的清洗工序，水溶液的溶剂除了含有水之外、还可以含有醇等除水以外的极性溶剂，也可以使用醇等除水以外的极性溶剂代替水；
[0008]所述聚合物为季膦阳离子作为第一单体的聚合物与第二单体的聚合物组成的共聚物，第二单体可以使用选自3
‑
氯
‑2‑
羟基丙基二烯丙基胺盐酸盐、烯丙胺和丙烯酰胺中的仅一种，也可以使用两种以上，共聚物可以是无规共聚物，也可以是嵌段共聚物；
[0009]S3干燥及后处理，接着加热含聚合物层并使其干燥，通过对含聚合物层进行加热处理，能够提高聚合物层40的机械强度、耐热性等，加热温度例如为50℃～80℃，加热时间例如为30秒～300秒。
[0010]通过实施以上工序，可以得到具有多孔支撑膜20、分离功能层30和聚合物层40的分离膜；聚合物层40的厚度没有特别限制，例如为10nm～900nm；聚合物层40的存在可以利用透射电子显微镜确认；聚合物层40中包含的聚合物的组成分析例如可以通过傅立叶变换红外光谱法(FT
‑
IR)、X射线光电子能谱法(XPS)或者飞行时间二次离子质谱法(TOF
‑
SIMS)来实施。
[0011]优选的，步骤S3季膦阳离子结构式为，
[0012][0013]式(1)中，P+为构成季膦阳离子的磷原子，R1、R2和R3各自独立地为含有键合在氮原子上的碳原子的取代基；在式(1)中，对P+的抗衡离子没有特别限制；P+的抗衡离子为一价阴离子，一价阴离子例如为F
‑
、Cl
‑
、Br
‑
、I
‑
等卤素离子；
[0014]在式(1)中，R1、R2和R3可以为烷基；作为烷基而言，可以列举甲基、乙基、丙基等；详细来说，R1、R2和R3可以为甲基；当R1、R2和R3为甲基等烷基时，聚合物层40亲水性较好可改善分离膜10的产水通量；
[0015]优选的，也可为含有式(1)阳离子作为第一单体的聚合物与第二单体的聚合物组成的共聚物，第二单体可以使用选自3
‑
氯
‑2‑
羟基丙基二烯丙基胺盐酸盐、烯丙胺和丙烯酰胺中的仅一种，也可以使用两种以上；
[0016]优选的，所述共聚物可以是无规共聚物，也可以是嵌段共聚物；
[0017]优选的，第一单体与第二单体之比没有特别限制；
[0018]优选的，第一单体∶第二单体＝5∶95～95∶5，也可以是第一单体∶第二单体＝30∶70～70∶30；聚合物或共聚物的重均分子量没有特别限制，例如为10000～100000；
[0019]优选比例为第一单体∶第二单体＝99∶1，优选共聚分子量为70000。
[0020]另外，本专利技术还提供一种季膦盐抗菌超滤膜，
[0021]超滤膜10包括从下至上依次具有多孔支撑膜20、超滤分离功能层30和聚合物层40；所述超滤分离功能层30和聚合物层40由多孔支撑膜20支撑；所述超滤分离功能层30配置在多孔支撑膜20上；所述聚合物层40配置在超滤分离功能层30上；所述聚合物层40与超滤分离功能层30直接接触；所述超滤分离功能层30由0.001μm～0.4μm的平均孔径的微孔层构成；所述聚合物层40可杀灭和/或抑制分离膜表面的细菌物质。
[0022]所述“平均孔径”是指通过以下方法计算出的值；首先，用电子显微镜(例如扫描电子显微镜)观察膜或层的表面或截面，实测所观察到的多个孔(例如任意10个孔)的直径；将孔的直径的实测值的平均值定义为“平均孔径”；“孔的直径”是指孔的长径，详细而言，是指能够包围孔的最小的圆的直径。
[0023]优选的，所述多孔支撑膜20的表面直接形成分离功能层30的制备方法依据步骤S1至S3；但是，所述多孔支撑膜20仅作为机械支撑作用，因此，当分离功能层30自身可形成具有足够机械性能时，多孔支撑膜20可省区，也就是说，分离功能层30本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种季膦盐抗菌超滤膜，其特征在于，该超滤膜(10)包括从下至上依次具有多孔机械支撑膜(20)、超滤分离功能层(30)和聚合物层(40)；该超滤膜(10)经过聚合物的水溶液处理；所述聚合物含有由下述(1)式表示的重复单元，在式(1)中，P
+
为构成季磷阳离子的磷原子，R1、R2和R3各自独立地为含有键合在所述磷原子上的碳原子的取代基。2.根据权利要求1所述一种季膦盐抗菌超滤膜，其特征在于：所述R1、R2和R3为烷基，或者甲基，或者羟并基，或者3
‑
氯
‑2‑
羟基丙基，或者2，3
‑
环氧丙基。3.根据权利要求1或2所述一种季膦盐抗菌超滤膜，其特征在于：所述聚合物为构成所述重复单元的第一单体与第二单体的共聚物，且所述第二单体具有能够与所述分离功能层化学键合的反应性取代基。4.根据权利要求3所述一种季膦盐抗菌超滤膜，其特征在于：所述反应性取代基为环氧基、或者羟基、或者氨基、或者酰胺基。5.根据权利要求4所述一种季膦盐抗菌超滤膜，其特征在于：所述第二单体为3
‑
氯
‑2‑
羟基丙基二烯丙胺盐酸盐、或者烯丙胺、或者丙烯酰胺。6.根据权利要求1所述一种季膦盐抗菌超滤膜，其特征在于：所述多孔机械支撑膜(20)支撑所述分离功能层(30)。7.根据权利要求1或6所述一种季膦盐抗菌超滤膜，其特征在于：所述多孔机械支撑膜(20)为PVDF超滤膜，或者聚砜类超滤膜、...

【专利技术属性】
技术研发人员：林小锋，
申请(专利权)人：苏州普希环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：