一种提高聚酰亚胺膜抗污染性能的方法及产品的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于聚酰亚胺膜的改性领域，更具体地，涉及一种提高聚酰亚胺膜的抗污 染性能的方法及产品。
【背景技术】
[0002] 膜污染是影响和制约膜技术快速发展和广泛应用的关键性问题。膜污染主要是 由于膜表面与所处理的料液中的无机物、有机物、胶体、微生物等的物理化学相互作用引起 的。相互作用的主要机理有滤饼、浓差极化、胶体、孔堵塞、溶质吸附、微生物生长等。
[0003] 膜污染会导致膜通量的降低，选择性降低，缩短膜的使用寿命，增加设备投资。膜 污染受到污染物的性质，料液的性质（比如酸碱度、离子强度、离子浓度），膜的性质（比如 亲水性、表面粗糙度、孔径、表面电荷强度），操作条件（比如过滤速度、过滤压力）的影响。
[0004] 聚酰亚胺膜具有优异的机械性能，热稳定性能，耐溶剂性能等，是一种优异的膜材 料，被广泛的应用于渗透汽化，气体分离，纳滤等过程。聚酰亚胺膜同样面临着膜污染的问 题。聚酰亚胺膜的污染主要由颗粒堆积，微生物吸附等原因造成的。
[0005] 现有技术中，对于防止聚酰亚胺膜污染的方法是降低膜与污染物的相互作用，比 如提高膜的亲水性、接枝两亲性离子等方法。但是以上方法存在细菌容易吸附繁殖的问题， 并不是一种根本有效的抗污染方法。
[0006] 因此，需要开发一种抗污性能稳定可靠、工艺简单、易于工业化应用的提高聚酰亚 胺膜抗污染性能的方法。
【发明内容】
[0007] 针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种提高聚酰亚胺膜的抗污 染性能的方法及产品，其目的在于，提供一种工艺简单、易于工业化应用的提高聚酰亚胺膜 抗污染性能的方法，以该方法处理的聚酰亚胺的抗污性能稳定可靠，并能抑制细菌生长，具 有抗生物污染的能力。
[0008] 为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种提高聚酰亚胺膜抗污染性 能的方法，其特征在于，其包括如下步骤：
[0009] S1 :将聚酰亚胺膜浸渍在强碱溶液中5min~30min，之后取出洗净；
[0010] S2 :将步骤S1中经洗净的聚酰亚胺膜浸渍在银离子溶液中5min~30min;
[0011] S4 :将浸渍过银离子溶液的聚酰亚胺膜置于100°C~300°C温度下保持lOmin~ 120min〇
[0012] 进一步的，步骤S2中，所述银离子溶液为任意的含有银离子的溶液，优选为硝酸 银溶液，所述银离子溶液中银离子的浓度为〇. 〇5mol/L~1.Omol/L。银单质具有较高的化 学稳定性，硝酸银溶液具有易溶于水，稳定性较高的优点，是常见的银离子溶液。
[0013] 进一步的，步骤S1中，所述强碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化铷、 氢氧化铯、氢氧化1丐、氢氧化锁、氢氧化钡、氢氧化萊、氢氧化铭、氢氧化亚铭中的一种或者 多种，优选为氢氧化钾溶液。试验证明，选用氢氧化钾具有成本低，反应快，稳定性高的效 果。
[0014] 进一步的，所述聚酰亚胺膜包括材质为聚酰亚胺成分的微滤膜、超滤膜、纳滤膜以 及材质中含酰亚胺结构的微滤膜、超滤膜、纳滤膜。微滤膜是指膜孔径在〇. 1μπι~1μπι的 膜，能截留微米级的颗粒；超滤膜是指膜孔径在〇. 〇〇1μm~0. 1μm的膜，介于微滤膜与纳 滤膜之间；纳滤膜是指膜孔径在〇. 001μm~0. 005μm的膜，能截留纳米级的颗粒。
[0015] 进一步的，步骤S1中，所述强碱溶液的浓度为0· 5mol/L~1. 5mol/L，优选为1. 0m mo1/L。试验证明，选用强碱溶液的浓度1.Omol/L具有反应程度适中的效果。
[0016]进一步的，所述聚酰亚胺膜的制膜液浓度为7%~26%，优选为8%。
[0017] 进一步的，步骤S1中，将聚酰亚胺膜浸渍在强碱溶液中lOmin~15min，之后取出 洗净。
[0018] 进一步的，步骤S1中，将聚酰亚胺膜浸渍在1. 0m〇l/L强碱溶液中浸渍10min，之 后取出洗净；步骤S2中，将步骤S1中经洗净的聚酰亚胺膜浸渍在0. 5mol/L的银离子溶液 中lOmin;步骤S4中，将浸渍过银离子溶液的聚酰亚胺膜置于200°C温度下保持15min~ 60min，可制得抗污和抑菌性能较为优良的聚酰亚胺膜。
[0019] 进一步的，还包括步骤S3,步骤S3为：将步骤S2浸渍过银离子溶液的聚酰亚胺膜 置入室温下避光保持12h~24h。实验证明，经过该步骤后，在工程上能提高制膜成功率。
[0020] 按照本发明的另一个方面，还提供一种按照如上所述方法改性的聚酰亚胺膜。
[0021] 本发明中，先将膜浸泡在强碱性溶液中通过水解反应破坏聚酰亚胺的环状结构 后，再将膜浸泡在银离子溶液中发生阳离子置换反应，使银离子置换钾离子从而接枝到膜 的表面，最后通过高温后处理过程，膜表面的银离子转化为零价银颗粒的状态存在于膜的 表面，单质银具有良好的杀菌性能，对于多种微生物都具有抑制作用，从而能获得具有抗污 染性能好、并能抑制细菌生长的聚酰亚胺膜。
[0022] 总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案能够取得下列有益效果：
[0023] 1、本发明利用酰亚胺结构，先将其水解，再通过阳离子置换反应使银离子接枝到 膜的表面，再通过高温后处理使银离子转变成银单质颗粒，赋予膜抑菌性，稳定可靠地提高 其抗污染能力。
[0024] 2、本发明方法制备过程简单，易于操作，便于工业化应用。
【附图说明】
[0025] 图1为对比例1-3的以及实施例6的膜对静态蛋白吸附结果对比图，该实验中，采 用紫外分光光度计测试膜表面静态吸附牛血清白蛋白的能力；
[0026] 图2是膜抑菌圈实验结果对比图，图2 (a)是对比例1的膜和对比例2的膜抑菌圈 实验结果对比图，图2(b)是对比例1的膜和对比例3的膜抑菌圈实验结果对比图，图2(c) 是对比例1的膜和实施例X的膜抑菌圈实验结果对比图；
[0027] 图3是膜浸泡大肠杆菌悬浮液后表面细菌状况图，图3 (a)、（b)、（c)及⑷分别是 对比例1-3以及实施例7的大肠杆菌悬浮液浸泡实验测试结果图；
[0028] 图4是抗污染过滤实验测试结果图为比例4与实施例6的过滤实验抗污染测试结 果对比图。
【具体实施方式】
[0029] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要 彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0030] 实施例1
[0031] 本实施例中提高聚酰亚胺膜抗污染性能的方法中包括如下步骤：
[0032]S1:将型号为_T〇rl〇n? 4000T的聚酰亚胺膜（原料生产厂家为SolvayAdvanced Polymers)浸渍在强碱溶液中5min，之后取出洗净，强碱溶液为氢氧化钠，强碱溶液的浓度 为1.0m〇l/L。聚酰亚胺膜为聚酰亚胺微滤膜，孔径为Ο.ΟΙμπι~Ιμπι。聚酰亚胺膜的制膜 液浓度为7 %。浸渍后，取出用大量清水冲洗干净。
[0033] S2 :将步骤S1中经洗净的聚酰亚胺膜浸渍在银离子溶液中10min，所述银离子溶 液为含有银离子的溶液。硝酸银溶液的浓度为〇. 7mol/L。
[0034]S3:将步骤S2浸渍过银离子溶液的聚酰亚胺膜置入室温下保持24h。
[0035]S4:将浸渍过银离子溶液的聚酰亚胺膜置于真空烘箱内，在150°C温度下保持 120min〇
[0036] 实施例2
[0037] 本实施例中提高聚酰亚胺膜抗污染性能的方法中包括如下步骤：
[0038]S1:将型号为4000T的聚酰亚胺膜（原料生产厂家为SolvayAdvanced Polymers)浸渍在强碱溶液中10min，之后取出洗净，强碱溶液为氢氧化钾，强碱溶液的浓 度为1.5mol/L。聚酰亚胺膜为聚酰亚胺超滤膜，孔径为Ο.ΟΙμπι~0.05μπι。聚酰亚胺膜 的制膜液浓度为17%。浸渍后，取出用大量清水冲洗干净。
[0039]S2:将步骤S1中经洗净的聚酰亚胺膜浸渍在银离子溶液中5min，所述银离子溶液 为硝酸银溶液。硝酸银溶液的浓度为1. 〇mol/L。
[0040]S3:将步骤S2浸渍过银离子溶液的聚酰亚胺膜置入室温下保持20h。
[0041]S4:将浸渍过银离子溶液的聚酰亚胺膜置于真空烘箱内在200°C温度下保持 15min〇
[0042] 实施例3
[0043] 本实施例中提高聚酰亚胺膜抗污染性能的方法中包括如下步骤：
[0044]S1:将型号为Torlon? 4000T的聚酰亚胺膜（原料生产厂家为SolvayAdvanced Polymers)浸渍在强碱溶液中15min，之后取出洗净，强碱溶液为氢氧化钾，强碱溶液的浓 度为0. 5mol/L。聚酰亚胺膜为聚酰亚胺纳滤膜，孔径为0. 001μm~0. 005μm。聚酰亚胺 膜的制膜液浓度为26%。浸渍后，取出用大量清水冲洗干净。
[0045]S2:将步骤S1中经洗净的聚酰亚胺膜浸渍在银离子溶液中15min，所述银离子溶 液为硝酸银溶液。硝酸银溶液的浓度为〇. 5mol/L。
[0046]S3:将步骤S2浸渍过银离子溶液的聚酰亚胺膜置入室温下保持12h。
[0047]S4:将浸渍过银离子溶液的聚酰亚胺膜置于真空烘箱内在300°C温度下保持 10min〇
[0048] 实施例4
[0049] 本实施例中提高聚酰亚胺膜抗污染性能的方法中包括如下步骤：
[0050] S1 :将型号为_丁01：1on? 4000T的聚酰亚胺膜（原料生产厂家为SolvayAdvanced Polymers)浸渍在强碱溶液中20min，之后取出洗净，强碱溶液为氢氧化钾，强碱溶液的浓 度为1.2mol/L。聚酰亚胺膜为聚酰亚胺微滤膜，孔径为Ο.ΟΙμπι~Ιμπι。聚酰亚胺膜的制 膜液浓度为10 %。浸渍后，取出用大量清水冲洗干净。
[0051] S2 :将步骤S1中经洗净的聚酰亚胺膜浸渍在