[0027] 下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述。
[0028] 本发明方法通过聚没食子酸接枝PVDF后用饱和亚硫酸氢钠处理获得超亲水抗菌PVDF分离膜,对油水乳液分离有高的通量和效率,且对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有很好的抑制效果。
[0029] 实施例1:
[0030] a)配置pH=11氢氧化钠溶液,加入相转移催化剂;
[0031] b)将PVDF膜浸泡与a)步骤得到的溶液中,升温30℃、反应10h;
[0032] c)配置pH=4.5的缓冲溶液;
[0033] d)将没食子酸(GAL)和漆酶加入缓冲溶液中,搅拌溶解,没食子酸浓度为2g/L;
[0034] e)将b)步骤中碱处理后的PVDF浸泡到d)步骤所得到的溶液中,升温30℃、反应10h;
[0035] f)将e)步骤中所得到的聚没食子酸接枝PVDF膜浸泡到饱和亚硫酸氢钠溶液中24h,取出洗涤40℃真空干燥,得到所述超亲水抗菌PVDF分离膜M1。
[0036] 实施例2:
[0037] a)配置pH=11氢氧化钠溶液,加入相转移催化剂;
[0038] b)将PVDF膜浸泡与a)步骤得到的溶液中,升温50℃、反应4h;
[0039] c)配置pH=4.5的缓冲溶液;
[0040] d)将没食子酸(GAL)和漆酶加入缓冲溶液中,搅拌溶解,没食子酸浓度为5g/L;
[0041] e)将b)步骤中碱处理后的PVDF浸泡到d)步骤所得到的溶液中,升温50℃、反应6h;
[0042] f)将e)步骤中所得到的聚没食子酸接枝PVDF膜浸泡到饱和亚硫酸氢钠溶液中24h,取出洗涤40℃真空干燥,得到所述超亲水抗菌PVDF分离膜M2。
[0043] 实施例3:
[0044] a)配置pH=11氢氧化钠溶液,加入相转移催化剂;
[0045] b)将PVDF膜浸泡与a)步骤得到的溶液中,升温50℃、反应5h;
[0046] c)配置pH=4.5的缓冲溶液;
[0047] d)将没食子酸(GAL)和漆酶加入缓冲溶液中,搅拌溶解,没食子酸浓度为5g/L;
[0048] e)将b)步骤中碱处理后的PVDF浸泡到d)步骤所得到的溶液中,升温50℃、反应10h;
[0049] f)将e)步骤中所得到的聚没食子酸接枝PVDF膜浸泡到饱和亚硫酸氢钠溶液中24h,取出洗涤40℃真空干燥,得到所述超亲水抗菌PVDF分离膜M3。
[0050] 实施例4:
[0051] a)配置pH=11氢氧化钠溶液,加入相转移催化剂;
[0052] b)将PVDF膜浸泡与a)步骤得到的溶液中,升温80℃、反应1h;
[0053] c)配置pH=4.5的缓冲溶液;
[0054] d)将没食子酸(GAL)和漆酶加入缓冲溶液中,搅拌溶解,没食子酸浓度为10g/L;
[0055] e)将b)步骤中碱处理后的PVDF浸泡到d)步骤所得到的溶液中,升温80℃、反应1h;
[0056] f)将e)步骤中所得到的聚没食子酸接枝PVDF膜浸泡到饱和亚硫酸氢钠溶液中24h,取出洗涤40℃真空干燥,得到所述超亲水抗菌PVDF分离膜M4。
[0057] 实施例5:
[0058] a)配置pH=11氢氧化钠溶液,加入相转移催化剂;
[0059] b)将PVDF膜浸泡与a)步骤得到的溶液中,升温60℃、反应5h;
[0060] c)配置pH=4.5的缓冲溶液;
[0061] d)将没食子酸(GAL)和漆酶加入缓冲溶液中,搅拌溶解,没食子酸浓度为5g/L;
[0062] e)将b)步骤中碱处理后的PVDF浸泡到d)步骤所得到的溶液中,升温30℃、反应10h;
[0063] f)将e)步骤中所得到的聚没食子酸接枝PVDF膜浸泡到饱和亚硫酸氢钠溶液中24h,取出洗涤40℃真空干燥,得到所述超亲水抗菌PVDF分离膜M5。
[0064] 实施例6:
[0065] a)配置pH=11氢氧化钠溶液,加入相转移催化剂;
[0066] b)将PVDF膜浸泡与a)步骤得到的溶液中,升温40℃、反应6h;
[0067] c)配置pH=4.5的缓冲溶液;
[0068] d)将没食子酸(GAL)和漆酶加入缓冲溶液中,搅拌溶解,没食子酸浓度为10g/L;
[0069] e)将b)步骤中碱处理后的PVDF浸泡到d)步骤所得到的溶液中,升温30℃、反应5h;
[0070] f)将e)步骤中所得到的聚没食子酸接枝PVDF膜浸泡到饱和亚硫酸氢钠溶液中24h,取出洗涤40℃真空干燥,得到所述超亲水抗菌PVDF分离膜M6。
[0071] 对比例:
[0072] 原始PVDF分离膜M0。
[0073] 测试例:
[0074] 以0.1%(M机油/M水)的机械油和20%吐温‑80(MT‑80/M机油)为乳化剂,制备了水乳状液。然后将混合液以10000rpm搅拌1.0h。采用动态光散射法(DLS)(LB 550,HORIBA)测定了乳液的液滴大小。最终乳液的平均粒径为220.2~342nm。
[0075] 采用有效膜面积为13.85cm2的交叉流过滤实验研究了膜的渗透、分离性能,膜通量由式(1)计算:
[0076]
[0077] 其中J为渗透通量,V为渗透体积,A为有效面积,Δt为测试时间。
[0078] 测量前,所有膜在0.2bar下被去离子水预压至少0.5h,得到稳定的膜通量,而在0.1bar下测量纯水通量(Jw1)5min。然后用水包油乳液代替纯水,在0.1bar下过滤10min,记录流量为Jo。采用UV‑vis分光光度仪(美国Lambda 900)在280nm处测定水中的含油量,根据式(2)用弃油效率计算分离效率。
[0079]
[0080] R为油水乳液分离时截留率,Cp为滤液油的浓度,Cf为原始油水乳液浓度。
[0081] 然后用去离子水清洗膜10‑15min。将清洗后的膜纯水通量(Jw2)在0.1bar下测定5min。由式(3)表征膜的抗污性能。
[0082]
[0083] FRR为通量恢复率,Jw1为膜纯水通量,Jw2为油水分离后清洗后纯水通量,FRR越高说明膜的抗污染性能越强。
[0084] 将实施例3中所制备的膜M3分别置于含有大肠杆菌和金葡萄球菌的培养基中,37℃恒温培养24h。
[0085] 表1亲水抗菌PVDF分离膜油水分离效果
[0086]
[0087]
[0088] 从表1中可以看出,本发明方法获得的超亲水抗菌PVDF分离膜具有很好的油水分离效率。
[0089] 如图1所示,反应式(1)为PVDF膜用碱处理使得膜表面形成双键的过程;反应式(2)为以没食子酸为亲水抗菌物,通过漆酶催化使得没食子酸自聚合接枝到PVDF膜表面的过程;反应式(3)为将改性后膜浸泡在饱和亚硫酸氢钠溶液中,使得NaHSO3充分与膜表面聚没食子酸中醌基反应,从而使得‑SO3Na引入膜表面到超亲水抗菌PVDF分离膜的过程。本发明获得超亲水抗菌PVDF分离膜表面的亲水基团均通过化学键与PVDF主链相连,从而使得膜具有较高的亲水稳定性。
[0090] 如图2所示为实施例3中油水乳液分离前后效果图,可知本发明获得的PVDF分离膜在油水乳液分离时具有很好的效果。
[0091] 如图3所示为本发明对比例中膜的0s静态水接触角图,如图4所示为本发明实施例3所得膜的0s静态水接触角图,本发明获得的PVDF分离膜与原始PVDF膜相比,膜表面水接触角大大降低,膜的亲水性大大增加。
[0092] 如图5所示为本发明实施例3所得膜的抗菌图像,可知本发明获得的PVDF分离膜具有抗大肠杆菌和金葡萄球菌效果。
[0093] 申请人声明,以上所述仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,所属技术领域的技术人员应该明了,任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。