含氟化镁的抗菌防污复合膜的制作方法

本发明涉及水处理领域，具体地说，涉及一种均匀分散有氟化镁的具有抗菌、防污性能的复合膜及其制备方法。

背景技术：

近年来膜分离技术迅速发展，作为一种新兴的膜分离技术，纳滤膜的应用范围越加广泛。聚偏氟乙烯（pvdf）是半晶质的聚合体，能够抵抗酸、碱、强氧化剂和卤素等腐蚀，并且材料经济易得、成膜性能好，但是应用过程中不可避免的要面临膜污染的问题，成为其发展的瓶颈。膜污染主要包括无机污染、有机污染和生物污染，特别是生物污染和有机污染。生物污染主要有三个步骤：（1）细菌吸附到分离膜材料（2）细菌在分离膜上生长、繁殖、分泌胞外聚合物（3）菌落在膜上扩大、粘连，导致膜的污染。

氟化镁（mgf2）可以进入细胞，引起细胞膜电位的改变，具有优异的抗菌活性和抗生物膜活性，被广泛用于医学方面；同时，mgf2还可以防止细菌的定植，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、变形链球菌的生长都有优异的抑制性能。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种具有抗菌、防污性能的复合膜的制备方法及其制品。该制品克服了现有膜材料的缺陷，工艺简单，易于操作，便于工业化实施。

因此，本发明的目的在于提供一种具有抗菌、防污性能的复合膜及其制备方法。

本发明的技术方案如下。

一种具有抗菌、防污性能的复合膜，按质量分数由下列组分构成：0.1%~15%氟化镁，10%~18%的高分子聚合物，75%~85%的有机溶剂。

进一步地，所述高分子聚合物为聚醚砜、聚砜、聚偏氟乙烯的一种，优选为聚偏氟乙烯。

进一步地，所述有机溶剂为丙酮、二甲基甲酰胺或n,n二甲基乙酰胺中的一种，优选为n,n二甲基乙酰胺。

上述具有抗菌、防污性能膜的制备方法如下。

（1）称取高分子聚合物和有机溶剂，将高分子聚合物加入有机溶剂中，在50-70℃下强烈搅拌一段时间后得到透明溶液，在真空干燥箱中静置脱泡。

（2）称取mgf2，加入步骤（1）所得的溶液中，在50-70℃下强烈搅拌一定时间，得到mgf2粉末分散均匀的铸膜液。

（3）在室温下，将步骤（2）所得铸膜液均匀涂覆在洁净的玻璃板上，立即浸没在凝固浴中，获得复合膜，烘干，保存。

与现有技术相比，本发明创新性地将氟化镁加入到高分子聚合物中，氟化镁自身优异的抗菌特性使复合膜具有良好的抗菌、防污性能，在仅添加少量氟化镁改性后，改性复合膜的抗菌性能、亲水性、防污性能都有了很大提高，与未改性的复合膜相比，水通量大大提高，抗bsa污染实验中通量恢复率和重复使用性能优异，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、变形链球菌的抑菌率达97.50%以上。

附图说明

图1（a）是添加了0.4%的氟化镁的pvdf膜的表面sem图。

图1（b）是未添加氟化镁的纯pvdf膜表面sem图。

图2（a）是用添加0.4%氟化镁的pvdf膜接触大肠杆菌菌液后的菌落培养情况图。

图2（b）是未添加氟化镁的pvdf膜接触大肠杆菌菌液后的菌落培养情况图。

图3（a）是用添加了氟化镁纳的pvdf膜接触大肠杆菌后的膜表面细菌sem图。

图3（b）是未添加氟化镁的纯pvdf膜接触大肠杆菌后的膜表面sem图。

具体实施方式

以下结合具体实施例及附图，对本发明做进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

一种具有抗菌、防污性能的复合膜，按质量分数由下列组分构成：0.1%~15%的mgf2，10%~18%的高分子聚合物，75%~85%的有机溶剂。

进一步地，所述有机溶剂为丙酮、二甲基甲酰胺或n,n二甲基乙酰胺中的一种。

进一步地，所述高分子聚合物优选为聚醚砜、聚砜、聚偏氟乙烯的一种。

本发明所述的具有抗菌、防污复合膜制品采用本发明所述的具有抗菌、防污复合膜制备方法制成。在本发明的具体实施方式中，复合膜中氟化镁的质量分数为0.1～15%，优选为0.4%，2.5%，5%，如果氟化镁的含量小于0.1%，则改性复合膜的亲水性不足，无法克服复合膜通量及防污性能较差的缺陷；如果氟化镁的含量大于15%，则复合膜的通量不佳，且膜的柔韧性和机械强度有下降的趋势。

本发明创新性地将氟化镁加入到膜材料中，结合其亲水的特性、自身的抗菌特性使复合膜具有优异的抗菌、防污性能，在仅添加少量氟化镁改性后，解决了复合膜的抗菌性、亲水性、防污性差的问题。

实施例

实施例1

（1）将聚偏氟乙烯粉体溶于n,n二甲基乙酰胺中，50℃下恒温搅拌2h，得到透明的有机溶液。

（2）称取mgf2粉末，加入上述溶液，配制成0.4%的mgf2-pvdf铸膜液，50℃下恒温搅拌2h，在真空干燥箱中静置脱泡12h。

（3）将搅拌均匀的pvdf-mgf2混合铸膜液，倾倒于洁净的玻璃板上均匀涂膜，放入凝固浴中，液膜固化后取出，90℃条件下烘干，得到mgf2/pvdf膜。

（4）参见图1（a）所示的sem照片，氟化镁在pvdf平板膜的表面均匀分散，无明显团聚出现。抗菌实验中，对大肠杆菌的抑菌率达到94.84%；添加氟化镁后，膜表面大肠杆菌菌落数明显减少（参见图2（a）），sem下的细菌形态破坏，显示细菌已经死亡（参见图3（a））。在水通量测试中，水通量达到156.51l/m²h，1g／l的bsa溶液的二次水通量恢复率达到89.74%，

实施例2

（1）将聚偏氟乙烯粉体溶于n,n二甲基乙酰胺中，50℃下恒温搅拌2h，得到透明的有机溶液。

（2）称取mgf2，加入上述溶液，配制成5%的mgf2-pvdf铸膜液，50℃下恒温搅拌2h，在真空干燥箱中静置脱泡12h。

（3）将搅拌均匀的pvdf-mgf2混合铸膜液，倾倒于洁净的玻璃板上均匀涂膜，放入凝固浴中，液膜固化后取出，90℃条件下烘干，得到mgf2/pvdf膜。

经检测，本实施例所得pvdf膜在抗菌实验中，抑菌率达到97.12%，水通量达到98.55l/m²h，，动态污染测试中，1g／l的bsa溶液的二次水通量恢复率达到84.13%。表明氟化镁的增加，显著提高了pvdf膜的抗菌性、亲水性、抗污性。

对比例

（1）将pvdf粉体溶解于n,n二甲基乙酰胺中，配置成10%的pvdf溶液，50℃下恒温搅拌4h，在真空干燥箱中静置脱泡12h。

（2）将搅拌均匀的pvdf铸膜液，倾倒于洁净的玻璃板上均匀涂膜，放入凝固浴中，液膜固化后取出，90℃条件下烘干，得到pvdf基膜。

未加入氟化镁的pvdf基膜，膜表面光滑，sem图参见图1（b），水通量仅10.53l/m²h，二次水通量恢复率仅为55.36%，抗菌实验中，菌落多（参见图2（b）），细菌存活率高（参见图3（b））。说明本发明明显提高了pvdf膜的亲水性、抗污性、抗菌性。