一种天然高分子抑菌纳滤膜及其制备方法

本发明涉及纳滤膜，具体涉及一种天然高分子抑菌纳滤膜及其制备方法。

背景技术：

1、纳滤膜是一种压力驱动膜，通常孔径为1～2nm，从表面荷电性划分，有表面电中性、荷正电和荷负电三种类型，操作压力低于1mpa。主要基于孔径筛分和donnan效应等实现对无机盐及小分子有机物的分离，对高价盐及小分子有机物截留率一般为90％以上。广泛应用于硬水软化、海水淡化、手性药物分子分离、果汁浓缩、地表水有机物和色度脱除等领域。

2、目前，纳滤膜商品多采用多元胺与多元酰氯界面聚合制备而成，刺激性甚至有害有机化学试剂用量大，若采用天然高分子为原料能一定程度减少上述有机化学试剂的用量使制备过程更加绿色环保。此外，膜污染引起的膜性能下降、能耗增加及膜使用寿命缩短等极大地增加了纳滤成本，限制了纳滤膜进一步广泛应用。膜污染主要有有机、无机和微生物污染等三种类型，多种污染之间发生协同与拮抗效应。其中，增强膜的抑菌性能有效提高膜的抗污染性。人们通过界面聚合、表面接枝聚合、涂覆、化学功能化处理、等离子体改性、共混改性、层层自组装等方法在膜材料中引入抑菌性的物质以降低膜污染。例如，在界面聚合的水相或油相单体溶液中加入碳基纳米材料、纳米tio2、zno、银纳米粒子等以提高膜的抑菌性。但是，以天然高分子为主体构建抑菌纳滤膜的研究较少，仅有少数研究者曾以壳聚糖为膜主体制备抑菌亲水性纳滤膜。需要指出，壳聚糖价格较高，一定程度限制了该类产品推广应用。

3、罗望子胶(tkp)是从罗望子种子的胚乳中提取的一种支链较多的多糖类物质。具有良好的生物相容性、无毒、耐酸、耐盐，其乳化、保水、成膜等性能优异，主要作为食品的增稠剂、稳定剂和胶凝胶，在冰淇淋、调味酱、果冻、蛋糕等食品中广泛使用。以罗望子胶或其衍生物为膜材料制备抑菌纳滤膜的研究未见报道，更进一步，采用三(2-氨基乙基)胺改性埃洛石(taea-hnts)提高膜的抑菌性也未见报道。

技术实现思路

1、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种天然高分子抑菌纳滤膜的制备方法，包括：步骤一：首先将聚丙烯腈基膜在naoh中改性；

2、步骤二：然后将含有三(2-氨基乙基)胺改性埃洛石(taea-hnts)的罗望子胶或其衍生物溶液动态沉积到基膜表面，脱去水分；

3、步骤三：接着在5-异氰酸酯-异肽酰氯或均苯三甲酰氯溶液中反应；

4、步骤四：取出反应后的膜，热处理后冷却至室温，得产品。

5、优选地，首先将截留分子量小于或等于10万的聚丙烯腈超滤膜在0.1m～2m naoh溶液中35～55℃处理10～60min，然后用去离子水洗至渗透水为中性；

6、将0.005g～0.2g taea-hnts加入去离子水中超声分散30min～60min，然后加入一定量罗望子胶或季铵化罗望子胶搅拌，均匀混合配制成含有taea-hnts的0.15wt％～0.3wt％的罗望子胶或季铵化罗望子胶溶液；

7、将上述混合溶液倒入已固定碱改性的pan基膜的多孔模具上，0.1mpa加压，动态沉积含有改性埃洛石的罗望子胶或季铵化罗望子胶，脱水30min～60min。

8、浸入0.1wt％～0.6wt％的5-异氰酸酯-异肽酰氯或均苯三甲酰氯的正己烷溶液中反应0.5h～1.5h进行交联。

9、在50～80℃热处理5min～30min，冷却至室温，得产品。

10、优选地，将截留分子量为5万的pan超滤膜于0.1m naoh溶液中45℃处理半小时，然后用去离子水洗至中性；

11、将0.01g taea-hnts加入去离子水中超声分散30min,然后加入一定量罗望子胶或季铵化罗望子胶搅拌，均匀混合配制成含有0.01g～0.03gtaea-hnts的0.25wt％的罗望子胶溶液；

12、将上述溶液倒入已固定碱改性的pan基膜的多孔模具上，0.1mpa加压，动态沉积一层含有改性埃洛石的罗望子胶或季铵化罗望子胶，脱水30min，浸入0.4wt％～0.6wt％的5-异氰酸酯-异肽酰氯的正己烷溶液中反应1h，60℃热处理20min，冷却至室温得产品。

13、一种天然高分子抑菌纳滤膜，包括超滤膜、罗望子胶或季铵化罗望子胶、三(2-氨基乙基)胺改性埃洛石(taea-hnts)以及多元酰氯。

14、优选地，所述超滤膜作为基膜。

15、优选地，所述罗望子胶或季铵化罗望子胶作为膜原料。

16、优选地，所述三(2-氨基乙基)胺改性埃洛石(taea-hnts)作为改性剂。

17、优选地，所述多元酰氯作为交联剂。

18、优选地，所述多元酰氯包括5-异氰酸酯-异肽酰氯或均苯三甲酰氯。

19、本发明至少具备以下有益效果：

20、1.采用罗望子胶或其衍生物构建纳滤膜不仅为纳滤膜提供了新的物质选择，同时为罗望子胶应用开拓了新的用途，而且与界面聚合相比，刺激性甚至有害有机溶剂用量减少，过程更加环保；

21、2.此外，抑菌无机矿物原料三(2-氨基乙基)胺改性埃洛石(taea-hnts)由于抑菌成分通过化学键结合在埃洛石表面，因此比某些纳米粒子负载的产品稳定性更好，且埃洛石天然的孔道结构赋予膜更多的水通道，提高膜通量；

22、3.制备纳滤膜的原料来源丰富、整体过程绿色环保，简便易行，适合实际生产。

1.一种天然高分子抑菌纳滤膜的制备方法，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种天然高分子抑菌纳滤膜的制备方法，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的一种天然高分子抑菌纳滤膜的制备方法，其特征在于：

4.一种天然高分子抑菌纳滤膜，其特征在于：包括超滤膜、罗望子胶或季铵化罗望子胶、三(2-氨基乙基)胺改性埃洛石(taea-hnts)以及多元酰氯。

5.根据权利要求4所述的一种天然高分子抑菌纳滤膜，其特征在于：所述超滤膜作为基膜。

6.根据权利要求4所述的一种天然高分子抑菌纳滤膜，其特征在于：所述罗望子胶或季铵化罗望子胶作为膜原料。

7.根据权利要求4所述的一种天然高分子抑菌纳滤膜，其特征在于：所述三(2-氨基乙基)胺改性埃洛石(taea-hnts)作为改性剂。

8.根据权利要求4所述的一种天然高分子抑菌纳滤膜，其特征在于：所述多元酰氯作为交联剂，所述多元酰氯包括5-异氰酸酯-异肽酰氯或均苯三甲酰氯。

9.根据权利要求4-8任一项所述的一种天然高分子抑菌纳滤膜，其特征在于：使用如权利要求2所述的制备方法。

10.根据权利要求4-8任一项所述的一种天然高分子抑菌纳滤膜，其特征在于：使用如权利要求3所述的制备方法。