目前主流的抗菌膜制備方法是在基膜表面接枝抗菌物質(zhì),常用的抗菌材料包括氧化石墨烯、碳納米管、抗菌聚合物、金屬離子等,但這些材料普遍存在著接枝方式復(fù)雜,且對(duì)環(huán)境有危害的缺陷。相比而言,季銨鹽類抗菌劑具有抗菌效果好,環(huán)境友好等特點(diǎn),目前水溶性的小分子或高分子季銨鹽抗菌劑已經(jīng)廣泛應(yīng)用于水處理、食品、醫(yī)療衛(wèi)生和包裝材料等領(lǐng)域。然而,將季銨化合物直接接枝到膜表面所制備的抗菌膜仍存在制備流程復(fù)雜,成本較高等問(wèn)題,這也使得目前開(kāi)發(fā)的大部分季銨鹽功能膜無(wú)法大規(guī)模應(yīng)用于實(shí)際水處理系統(tǒng)。因此,為解決以上問(wèn)題,開(kāi)發(fā)新型親水抗菌功膜的制備方法是目前業(yè)內(nèi)所亟需的。
本成果中提出的制備方法將氯甲基化聚合物制備為中空纖維多孔膜,并制作為管殼式膜組件,之后采用過(guò)濾操作模式直接將叔胺化合物接枝到組件中的中空纖維膜絲上,從而制備出具有優(yōu)良抗菌性能的季銨化功能膜組件。該制備方法簡(jiǎn)單便捷,且接枝穩(wěn)定性高,適合長(zhǎng)期大規(guī)模應(yīng)用于實(shí)際膜法水處理體系中,且制備的超濾膜具有良好的親水性和抗菌性。抗菌膜制備簡(jiǎn)單便捷,常溫常壓過(guò)濾操作即可完成接枝,且接枝穩(wěn)定性高,成本低,對(duì)水體中微生物去除率99.9%以上,尤其能抑制微生物在膜上(內(nèi)外表面,孔道壁面)生長(zhǎng)。
圖1.性能參數(shù)
水處理領(lǐng)域、新材料領(lǐng)域
膜法水處理具有能耗低、工藝簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定和出水水質(zhì)高等優(yōu)勢(shì),已在水處理領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,但在膜組件長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中,水環(huán)境中存在的微生物將不斷在膜表面附著、代謝、增長(zhǎng),從而形成難以去除的生物膜,導(dǎo)致膜通量下降,運(yùn)行成本的大幅提高。迄今為止,膜污染尤其是生物污染問(wèn)題仍然是限制膜技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵瓶頸。因此,開(kāi)發(fā)具有抗菌功能的膜材料及膜組件成為目前控制膜生物污染的主要途徑之一。當(dāng)前主流的抗菌膜制備方法是在基膜表面接枝抗菌劑,如接枝氧化石墨烯、碳納米管、抗菌聚合物、金屬離子等,但這些材料普遍存在著成本高、接枝方式復(fù)雜、且對(duì)環(huán)境有危害等缺陷。相比而言,季銨鹽類抗菌劑具有抗菌效果好、環(huán)境友好等特點(diǎn),目前水溶性的小分子或高分子季銨鹽抗菌劑已經(jīng)廣泛應(yīng)用于水處理、食品、醫(yī)療衛(wèi)生和包裝材料等領(lǐng)域。然而,直接將季銨化合物直接接枝到膜表面仍存在制備流程復(fù)雜、成本較高等問(wèn)題,這使得目前開(kāi)發(fā)的大部分季銨鹽功能膜無(wú)法大規(guī)模應(yīng)用于實(shí)際水處理過(guò)程。本成果將氯甲基化聚合物制備為中空纖維多孔膜,制備方法簡(jiǎn)單便捷,穩(wěn)定性高,非常適合長(zhǎng)期大規(guī)模應(yīng)用于海水淡化、飲用水制備、廢水處理等實(shí)際水處理過(guò)程中,市場(chǎng)規(guī)模大、前景好。
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