新型亲水抗菌膜及制备方法

目前主流的抗菌膜制备方法是在基膜表面接枝抗菌物质，常用的抗菌材料包括氧化石墨烯、碳纳米管、抗菌聚合物、金属离子等，但这些材料普遍存在着接枝方式复杂，且对环境有危害的缺陷。相比而言，季铵盐类抗菌剂具有抗菌效果好，环境友好等特点，目前水溶性的小分子或高分子季铵盐抗菌剂已经广泛应用于水处理、食品、医疗卫生和包装材料等领域。然而，将季铵化合物直接接枝到膜表面所制备的抗菌膜仍存在制备流程复杂，成本较高等问题，这也使得目前开发的大部分季铵盐功能膜无法大规模应用于实际水处理系统。因此，为解决以上问题，开发新型亲水抗菌功膜的制备方法是目前业内所亟需的。

本成果中提出的制备方法将氯甲基化聚合物制备为中空纤维多孔膜，并制作为管壳式膜组件，之后采用过滤操作模式直接将叔胺化合物接枝到组件中的中空纤维膜丝上，从而制备出具有优良抗菌性能的季铵化功能膜组件。该制备方法简单便捷，且接枝稳定性高，适合长期大规模应用于实际膜法水处理体系中，且制备的超滤膜具有良好的亲水性和抗菌性。抗菌膜制备简单便捷，常温常压过滤操作即可完成接枝，且接枝稳定性高，成本低，对水体中微生物去除率99.9%以上，尤其能抑制微生物在膜上（内外表面，孔道壁面）生长。

图1.性能参数

膜法水处理具有能耗低、工艺简单、运行稳定和出水水质高等优势，已在水处理领域得到广泛应用，但在膜组件长期运行过程中，水环境中存在的微生物将不断在膜表面附着、代谢、增长，从而形成难以去除的生物膜，导致膜通量下降，运行成本的大幅提高。迄今为止，膜污染尤其是生物污染问题仍然是限制膜技术应用的关键瓶颈。因此，开发具有抗菌功能的膜材料及膜组件成为目前控制膜生物污染的主要途径之一。当前主流的抗菌膜制备方法是在基膜表面接枝抗菌剂，如接枝氧化石墨烯、碳纳米管、抗菌聚合物、金属离子等，但这些材料普遍存在着成本高、接枝方式复杂、且对环境有危害等缺陷。相比而言，季铵盐类抗菌剂具有抗菌效果好、环境友好等特点，目前水溶性的小分子或高分子季铵盐抗菌剂已经广泛应用于水处理、食品、医疗卫生和包装材料等领域。然而，直接将季铵化合物直接接枝到膜表面仍存在制备流程复杂、成本较高等问题，这使得目前开发的大部分季铵盐功能膜无法大规模应用于实际水处理过程。本成果将氯甲基化聚合物制备为中空纤维多孔膜，制备方法简单便捷，稳定性高，非常适合长期大规模应用于海水淡化、饮用水制备、废水处理等实际水处理过程中，市场规模大、前景好。