一種能殺菌與抗汙染的超濾膜及製備方法與流程
2023-05-21 05:52:36 1
本發明涉及一種過濾膜及製備方法，特別是一種能殺菌與抗汙染的超濾膜及製備方法。
背景技術：
根據中國瓶裝飲用純淨水衛生標準gb17323-1998，「瓶裝飲用純淨水」的定義為：「以符合生活飲用水衛生標準的水為原料，通過電滲析法、離子交換法、反向滲透法、蒸餾法及其他適當的加工方法製得的，密封於容器中且不含任何添加物可直接飲用的水。」對於桶裝純淨水的製備，相關國家標準同樣規定了電滲析、離子交換、反滲透、蒸餾以及其他適當的生產方法。在純淨水的水質指標中最重要的是理化指標「電導率」和微生物指標，其中規定純淨水的電導率應不大於10μs/cm，菌落總數應不大於20cfu/ml。
當前國內外的飲用純淨水的生產中，得到最普遍運用的是反滲透技術。反滲透是以壓力為驅動力，通過反滲透膜將溶液中的溶劑(水)分離出來而獲得純水的膜分離過程。它的主要分離對象是溶液中的離子，同時也能去除分子量在300以上的有機物。目前的商業化純淨水的生產中，超過90％的部分都是使用反滲透技術，其中一般採取超濾膜或微濾膜作為反滲透的預處理。
然而，採取超濾膜作為反滲透預處理製備純淨水的過程中，一方面，超濾膜只能將飲用水中的蛋白質和細小的微生物等將吸附在超濾膜表面，阻止其通過，但不能將其殺滅，因而使飲用水中含有的細菌微生物多，這些種類繁多的細菌微生物將嚴重威脅了人民的飲用水健康。另一方面，由於蛋白質和細小的微生物等將吸附在超濾膜表面，因而超濾膜在使用一段時間後，超濾膜的孔徑將減小，水通量降低，也即超濾膜造成汙染，從而影響超濾膜使用效率，降低超濾膜壽命。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，而提供一種能殺菌與抗汙染的超濾膜，該能殺菌與抗汙染的超濾膜能有效殺死飲用水中的細菌微生物，保障居民用水安全；同時，也能殺滅超濾膜表面附著的細菌微生物，從而降低超濾膜汙染，提高超濾膜使用壽命。
為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是：
一種能殺菌與抗汙染的超濾膜，按重量份數計，包括如下組分：
有機載滷聚合物0.5~2.0份；
銀系光催化劑0.2~1.0份；
鑄膜液100份。
所述有機載滷聚合物為氯化聚丙烯樹脂。
所述銀系光催化劑為載銀二氧化鈦。
所述鑄膜液為聚偏氟乙烯鑄膜液。
按重量份數計，包括組分為：有機載滷聚合物佔比為1.0份，銀系光催化劑佔比為0.5份，鑄膜液100份。
按重量份數計，包括組分為：有機載滷聚合物佔比為1.5份，銀系光催化劑佔比為0.8份，鑄膜液100份。
本發明還提供一種能殺菌與抗汙染的超濾膜的製備方法，該能殺菌與抗汙染的超濾膜的製備方法能有效殺死飲用水中的細菌微生物，保障居民用水安全；同時，也能殺滅超濾膜表面附著的細菌微生物，從而降低超濾膜汙染，提高超濾膜使用壽命。
一種能殺菌與抗汙染的超濾膜的製備方法，包括如下步驟。
步驟1，製備鑄膜液。
步驟2，製備有機載滷聚合物---銀系光催化劑混合鑄膜液：將有機載滷聚合物和銀系光催化劑按配方加入步驟1製備完成的鑄膜液中，攪拌並靜置後，即製得有機載滷聚合物---銀系光催化劑混合鑄膜液。
步驟3，製備平板膜：將步驟2製得的混合鑄膜液倒在光潔的玻璃板上，並用刮刀刮成厚度為200μm的平板膜。
步驟4，製備殺菌與抗汙染超濾膜：待步驟3製備的平板膜上的溶劑蒸發後，浸入30℃超純水中固化，即得到殺菌與抗汙染超濾膜。
所述步驟1中製備的鑄膜液為聚偏氟乙烯鑄膜液。
本發明具有如下有益效果：
1.有機載滷聚合物具有催化、導電和選擇分離等功能，其中，聚合物具有吸附功能，滷素則具有極強的化學氧化能力，可降低細菌中脫氫酶的活力，能氧化細菌原漿蛋白活性基因，並和細菌微生物表面的胺基酸結合，使細菌蛋白質變性，從而殺死細菌。
2.銀系光催化劑能在紫外光和可見光下將大分子有機物分解為小分子有機物，此外，銀系物質間構成微電極結構，水中的細菌微生物與微電極界面接觸產生氧化還原反應進入自催化過程，通過該催化過程，細菌微生物被降解。
3.上述有機載滷聚合物和銀系光催化材料科學組合，合為一體，形成一種新的殺菌材料。
該殺菌材料不僅能利用滷族元素和銀系物質的殺菌性能，也可以提高滅菌效率和微電極結構的穩定性。具體殺菌原理為：首先利用聚合物的吸附功能，將細菌微生物吸附到超濾膜表面，之後通過滷素和銀系物質的雙重滅菌性能殺滅水中細菌微生物，改善了超濾膜表面親水性，增大了水通量。同時由於微電極和滷素的殺菌作用，減少了濾膜表面的細菌滋生和繁殖，一定程度上也降低了超濾膜汙染的程度，增強超濾膜使用壽命。
4.超濾膜過濾效果持久穩定，膜壽命長，製備方法簡單。
具體實施方式
下面就具體較佳實施方式對本發明作進一步詳細的說明。
一種能殺菌與抗汙染的超濾膜，按重量份數計，包括如下組分：
有機載滷聚合物0.5~2.0份；
銀系光催化劑0.2~1.0份；
鑄膜液100份。
其中，上述有機載滷聚合物優選為氯化聚丙烯樹脂，銀系光催化劑優選為載銀二氧化鈦，上述鑄膜液優選為聚偏氟乙烯鑄膜液。
一種能殺菌與抗汙染的超濾膜的製備方法，包括如下步驟。
步驟1，製備鑄膜液，這裡的鑄膜液優選為聚偏氟乙烯鑄膜液，具體製備方法為現有技術，這裡不再贅述。
步驟2，製備有機載滷聚合物---銀系光催化劑混合鑄膜液：將有機載滷聚合物和銀系光催化劑按配方加入步驟1製備完成的聚偏氟乙烯鑄膜液中，攪拌並靜置後，即製得有機載滷聚合物---銀系光催化劑混合鑄膜液。
步驟3，製備平板膜：將步驟2製得的混合鑄膜液倒在光潔的玻璃板上，並用刮刀刮成厚度為200μm的平板膜。
步驟4，製備殺菌與抗汙染超濾膜：待步驟3製備的平板膜上的溶劑蒸發後，浸入30℃超純水中固化，即得到殺菌與抗汙染超濾膜。
最佳實施例1
一種能殺菌與抗汙染的超濾膜，按重量份數計，包括組分為：有機載滷聚合物佔比為1.0份，銀系光催化劑佔比為0.5份，鑄膜液100份。
一種能殺菌與抗汙染的超濾膜的製備方法，包括如下步驟。
步驟1，製備聚偏氟乙烯鑄膜液，具體製備方法為現有技術，這裡不再贅述。
步驟2，製備有機載滷聚合物---銀系光催化劑混合鑄膜液：採用浸沒沉澱相轉化法製備超濾膜，將1.0份的氯化聚丙烯樹脂和0.5份的載銀二氧化鈦加入步驟1製備完成的100份的聚偏氟乙烯鑄膜液中，磁力攪拌器攪拌12h，並靜置48h脫泡後，即製得有機載滷聚合物---銀系光催化劑混合鑄膜液。
步驟3，製備平板膜：將步驟2製得的一定量的混合鑄膜液倒在光潔的玻璃板上，並用刮刀刮成厚度為200μm的平板膜。
步驟4，製備殺菌與抗汙染超濾膜：待步驟3製備的平板膜上的溶劑蒸發後，浸入30℃超純水中固化24h後，即得到殺菌與抗汙染超濾膜。
最佳實施例2
一種能殺菌與抗汙染的超濾膜，按質量比計，包括組分為：有機載滷聚合物，也即氯化聚丙烯樹脂為1.5份；銀系光催化劑，也即載銀二氧化鈦佔比為0.8份，聚偏氟乙烯鑄膜液為100份。
一種能殺菌與抗汙染的超濾膜的製備方法，包括如下步驟。
步驟1，製備聚偏氟乙烯鑄膜液，具體製備方法為現有技術，這裡不再贅述。
步驟2，製備有機載滷聚合物---銀系光催化劑混合鑄膜液：採用浸沒沉澱相轉化法製備超濾膜，將1.5份的氯化聚丙烯樹脂和0.8份的載銀二氧化鈦加入步驟1製備完成的100份聚偏氟乙烯鑄膜液中，磁力攪拌器攪拌12h，並靜置48h脫泡後，即製得有機載滷聚合物---銀系光催化劑混合鑄膜液。
步驟3，製備平板膜：，將步驟2製得的一定量的混合鑄膜液倒在光潔的玻璃板上，並用刮刀刮成厚度為200μm的平板膜。
步驟4，製備殺菌與抗汙染超濾膜：待步驟3製備的平板膜上的溶劑蒸發後，浸入30℃超純水中固化24h後，即得到殺菌與抗汙染超濾膜。
對比例1
採用相轉化法，將已制好的聚偏氟乙烯鑄膜液靜置脫泡48h，然後在與最佳實施例1相同的溫度和溼度條件下，取相同量的聚偏氟乙烯鑄膜液倒在光潔的玻璃板上用刮刀刮成厚度為200μm的平板膜，待平板膜上的溶劑蒸發後，浸入30℃超純水中24h固化，即可得到聚偏氟乙烯超濾膜。
抑菌性能檢測實驗結果：採用大腸桿菌為指示菌，對上述兩種超濾膜的濾後液進行培養，採用平板計數法計算濾後液中的大腸桿菌數目。結果表明：添加殺菌材料的超濾膜，也即最佳實施例1，對大腸桿菌的殺菌率為98%，最佳實施例2對大腸桿菌的殺滅率為99%，而普通聚偏氟乙烯超濾膜，也即對比例1，對大腸桿菌沒有滅菌作用。
超濾膜截留率檢測實驗：配製牛血清蛋白溶液，利用分光光度計做出標準曲線，用上述兩種超濾膜過濾含牛血清蛋白的溶液。結果表明：添加殺菌材料的超濾膜，也即最佳實施例1，對牛血清蛋白的截留率為95%，最佳實施例2，對牛血清蛋白的截留率為98%，而普通聚偏氟乙烯超濾膜，也即對比例1，對牛血清蛋白的截留率為80%。
以上詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明並不限於上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思範圍內，可以對本發明的技術方案進行多種等同變換，這些等同變換均屬於本發明的保護範圍。