本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種具有穩(wěn)定高通量的長(zhǎng)效抗菌陶瓷膜及其制備方法，通過(guò)分別向陶瓷膜載體和分離膜層引入固溶型抗菌劑，并與陶瓷膜坯體、分離膜層一起燒成制備具有穩(wěn)定高通量的長(zhǎng)效抗菌陶瓷膜。本發(fā)明專利技術(shù)制備具有穩(wěn)定高通量的長(zhǎng)效抗菌陶瓷膜，固溶型抗菌劑以微觀狀態(tài)均勻分布在膜載體和分離膜層中，抗菌活性成分利用率高，能持續(xù)抑制微生物在陶瓷膜表面聚集，有效延緩膜污堵，從而保證陶瓷膜在應(yīng)用時(shí)具有穩(wěn)定的高通量，有效解決了目前負(fù)載型抗菌劑抗菌時(shí)效短、高溫易分解變色、抗菌層易脫落且對(duì)膜孔徑影響大等問(wèn)題。
1、在水處理領(lǐng)域，陶瓷膜良好的親水性、耐熱、耐腐蝕性以及極端環(huán)境下的穩(wěn)定性和高分離性能，使其越來(lái)越受到市場(chǎng)青睞，但是陶瓷膜用作飲用水和市政污水處理的微濾/超濾膜仍然存在一些問(wèn)題：一是投資成本較高；二是膜污染問(wèn)題普遍。事實(shí)上，無(wú)論是投資成本還是普遍存在的膜污染問(wèn)題最終都與陶瓷膜的凈化出水通量息息相關(guān)。首先，穩(wěn)定的高出水通量需要需要陶瓷膜具有優(yōu)異的防污堵性能；其次，有研究表明，如果陶瓷膜通量能維持在100～150l/(m2·h)，其投資總成本將低于有機(jī)高分子膜。由此可見(jiàn)，提高陶瓷膜的抗污堵性能，保證其具有持續(xù)穩(wěn)定的高出水通量既是陶瓷膜自身性能提升的需要，也是加大陶瓷膜應(yīng)用推廣的重要前提。
2、在造成陶瓷膜污染的諸多影響因素中，水體微生物的附著生長(zhǎng)是最普遍、最棘手也是最關(guān)鍵的因素，對(duì)陶瓷膜進(jìn)行抗菌功能化改性是抑制微生物污染最直接有效的手段。傳統(tǒng)的負(fù)載型抗菌劑高溫穩(wěn)定性差，只能通過(guò)粘結(jié)劑擔(dān)載到陶瓷膜表面，因此其抗菌層強(qiáng)度低、易脫落，抗菌活性成分損失快(短期大量溶出)。以負(fù)載型抗菌劑改性的陶瓷膜制品在應(yīng)用初期能較好的應(yīng)對(duì)微生物污染問(wèn)題，但是隨著應(yīng)用時(shí)間的延長(zhǎng)，膜的抗菌性能直線下降，較高出水通量難以維持，導(dǎo)致膜污染不可避免的再次出現(xiàn)。除此之外，抗菌層的存在會(huì)影響膜的孔徑分布，增加分離能耗，降低膜分離效率；而負(fù)載型抗菌劑中所含重金屬離子的短期大量溶出也會(huì)給凈化水體造成二次污染，難以實(shí)現(xiàn)陶瓷膜在飲用水凈化領(lǐng)域的應(yīng)用。
>技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路1、(一)解決的技術(shù)問(wèn)題
2、針對(duì)以上問(wèn)題和技術(shù)不足，本專利技術(shù)提供一種具有穩(wěn)定高通量的長(zhǎng)效抗菌陶瓷膜及其制備方法。利用高溫固相反應(yīng)將抗菌活性組分(ag、cu、zn等)摻雜到氧化鋁(al2o3)、羥基磷灰石(hap)中制備具有高溫穩(wěn)定性的固溶型無(wú)機(jī)抗菌劑，再將其添加到陶瓷膜載體原料或分離膜膜層原料中，與載體、膜層一同燒結(jié)制備具有穩(wěn)定高通量的長(zhǎng)效抗菌陶瓷膜。解決了目前負(fù)載型抗菌劑高溫穩(wěn)定性差，活性成分的短期大量溶出造成的抗菌性能衰減快和對(duì)凈化水體的二次污染問(wèn)題，同時(shí)也解決了負(fù)載型抗菌劑改性陶瓷膜抗菌層強(qiáng)度低、易脫落；對(duì)膜分離性能的影響大以及高出水通量難以維持的問(wèn)題。
3、(二)技術(shù)方案
4、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供如下技術(shù)方案：一種具有穩(wěn)定高通量的長(zhǎng)效抗菌陶瓷膜及其制備方法，包括以下步驟：
5、1.一種具有穩(wěn)定高通量的長(zhǎng)效抗菌陶瓷膜及其制備方法，其特征在于，利用高溫固相反應(yīng)制備具有高溫穩(wěn)定性的固溶型無(wú)機(jī)抗菌劑，并將其添加到陶瓷膜載體原料或分離膜膜層原料中，與載體、膜層一同燒結(jié)制備具有穩(wěn)定高通量的長(zhǎng)效抗菌陶瓷膜。具體包括以下步驟：
6、(1)固溶型抗菌劑的制備
7、a.將抗菌活性成分、氧化鋁(al2o3)或羥基磷灰石(hap)、分散劑、水按重量比0.05～1：30:0.5:100的比例混合，利用納米研磨機(jī)對(duì)混合組分進(jìn)行研磨分散，制備抗菌活性分散液；
8、b.利用干燥機(jī)對(duì)分散液進(jìn)行干燥，去除分散液中的水分得到抗菌活性粉末；
9、c.將抗菌活性粉末轉(zhuǎn)移至高溫爐中，利用高溫固相合成法將抗菌活性成分摻雜到氧化鋁或羥基磷灰石中，制得固溶型無(wú)機(jī)抗菌劑。
10、(2)抗菌陶瓷膜載體的制備
11、將0.05～10％wt的固溶型抗菌劑添加到陶瓷膜載體原料中，經(jīng)捏合、成型、干燒、燒成制備抗菌陶瓷膜載體。
12、(3)高通量長(zhǎng)效抗菌陶瓷膜的制備
13、將0.05～10％wt的固溶型無(wú)機(jī)抗菌劑添加到陶瓷膜膜層漿料中制備抗菌膜漿，利用涂膜工藝將抗菌膜漿均勻涂覆到抗菌陶瓷膜載體上，經(jīng)干燥、二次燒成，最終制得具有穩(wěn)定高通量的長(zhǎng)效抗菌陶瓷膜。
14、優(yōu)選的，所述陶瓷膜為平板膜、管式膜或碟式膜。
15、優(yōu)選的，所述抗菌活性成分為銀、銅、鋅及其他具有抗菌性金屬的硝酸鹽、碳酸鹽、氧化物或氫氧化物中的一種或幾種。
16、優(yōu)選的，所述分散劑為聚丙烯酰胺、羧甲基纖維素(cmc)、聚乙二醇、吐溫中的一種或幾種。
17、優(yōu)選的，所述抗菌活性分散液中顆粒的平均粒徑為：0.05～5μm(d50)。
18、優(yōu)選的，所述干燥機(jī)為熱鼓風(fēng)干燥機(jī)、閃蒸干燥機(jī)或噴霧干燥機(jī)中的一種或幾種，干燥溫度為150～350℃，抗菌活性粉末的含水量小于5％。
19、更加優(yōu)選的，所述干燥機(jī)為噴霧干燥機(jī)，干燥溫度為200～240℃，抗菌活性粉末的含水量小于3％wt。
20、優(yōu)選的，所述高溫固相合成反應(yīng)溫度為900～1650℃，固相合成反應(yīng)時(shí)間為2～6h。
21、優(yōu)選的，所述長(zhǎng)效抗菌陶瓷膜根據(jù)固溶型抗菌劑添加方式的不同，可以是單載體抗菌型陶瓷膜、單膜層抗菌型陶瓷膜或者載體/膜層雙抗菌型陶瓷膜。
22、更加優(yōu)選的，所述長(zhǎng)效抗菌陶瓷膜為載體/膜層復(fù)合抗菌型陶瓷膜。
23、(三)有益效果
24、本專利技術(shù)利用高溫固相反應(yīng)制備具有高溫穩(wěn)定性的固溶型無(wú)機(jī)抗菌劑，并將其添加到陶瓷膜載體原料或分離膜膜層原料中，與載體、膜層一同燒結(jié)制備具有穩(wěn)定高通量的長(zhǎng)效抗菌陶瓷膜，具備以下有益效果：
25、本專利技術(shù)制備具有穩(wěn)定高通量的長(zhǎng)效抗菌陶瓷膜，固溶型抗菌劑以微觀狀態(tài)均勻分布在膜載體和分離膜層中，抗菌活性成分利用率高，能持續(xù)抑制微生物在陶瓷膜表面聚集，有效延緩膜污堵，從而保證陶瓷膜在應(yīng)用時(shí)具有穩(wěn)定的高通量，有效解決了目前負(fù)載型抗菌劑抗菌時(shí)效短、高溫易分解變色、抗菌層易脫落且對(duì)膜孔徑影響大等問(wèn)題。
26、1.固溶型抗菌劑利用高溫固相反應(yīng)制備，活性成分用量少、利用率高、高溫穩(wěn)定性好，可以與陶瓷膜載體、膜層一同燒結(jié)，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)化。
27、2.由于沒(méi)有額外的抗菌層，不會(huì)產(chǎn)生抗菌劑大量損失造成的抗菌性衰減問(wèn)題，不會(huì)增加分離能耗，也不會(huì)影響膜分離效率。
28、3.固溶型抗菌劑中活性成分以微觀狀態(tài)均勻分布在膜載體和分離膜層中：
29、(1)有利于抗菌活性成分在整個(gè)使用周期中均勻釋放，不會(huì)短期大量溶出對(duì)凈水產(chǎn)生二次污染，保證了陶瓷膜的長(zhǎng)效抗菌性能；
30、(2)可以耐受更強(qiáng)的水力反沖洗，能更好的與化學(xué)清洗再生、機(jī)械刷洗再生協(xié)同控制減少膜污染，有效延緩并改善膜污堵，保證了陶瓷膜持續(xù)穩(wěn)定的高出水通量。
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【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種具有穩(wěn)定高通量的長(zhǎng)效抗菌陶瓷膜及其制備方法，其特征在于，通過(guò)分別向陶瓷膜載體和分離膜層引入固溶型抗菌劑，并與陶瓷膜坯體、分離膜層一起燒成制備，具體包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有穩(wěn)定高通量的長(zhǎng)效抗菌陶瓷膜及其制備方法，其特征在于：所述陶瓷膜為平板膜、管式膜或碟式膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有穩(wěn)定高通量的長(zhǎng)效抗菌陶瓷膜及其制備方法，其特征在于：所述抗菌活性成分為銀、銅、鋅及其他具有抗菌性金屬的硝酸鹽、碳酸鹽、氧化物或氫氧化物中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有穩(wěn)定高通量的長(zhǎng)效抗菌陶瓷膜及其制備方法，其特征在于：所述分散劑為聚丙烯酰胺、羧甲基纖維素(CMC)、聚乙二醇、吐溫中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有穩(wěn)定高通量的長(zhǎng)效抗菌陶瓷膜及其制備方法，其特征在于：所述抗菌活性分散液中顆粒的平均粒徑為0.05～5μm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有穩(wěn)定高通量的長(zhǎng)效抗菌陶瓷膜及其制備方法，其特征在于：所述干燥機(jī)為熱鼓風(fēng)干燥機(jī)、閃蒸干燥機(jī)或噴霧干燥機(jī)中的一種或幾種，干燥溫度為150～350℃，抗菌活性粉末的含水量小于5％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有穩(wěn)定高通量的長(zhǎng)效抗菌陶瓷膜及其制備方法，其特征在于：所述高溫固相合成反應(yīng)溫度為900～1650℃，固相合成反應(yīng)時(shí)間為2～6h。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有穩(wěn)定高通量的長(zhǎng)效抗菌陶瓷膜及其制備方法，其特征在于：所述長(zhǎng)效抗菌陶瓷膜根據(jù)固溶型抗菌劑添加方式的不同，可以是單載體抗菌型陶瓷膜、單膜層抗菌型陶瓷膜或者載體/膜層復(fù)合抗菌型陶瓷膜。
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【技術(shù)特征摘要】
1.一種具有穩(wěn)定高通量的長(zhǎng)效抗菌陶瓷膜及其制備方法，其特征在于，通過(guò)分別向陶瓷膜載體和分離膜層引入固溶型抗菌劑，并與陶瓷膜坯體、分離膜層一起燒成制備，具體包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有穩(wěn)定高通量的長(zhǎng)效抗菌陶瓷膜及其制備方法，其特征在于：所述陶瓷膜為平板膜、管式膜或碟式膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有穩(wěn)定高通量的長(zhǎng)效抗菌陶瓷膜及其制備方法，其特征在于：所述抗菌活性成分為銀、銅、鋅及其他具有抗菌性金屬的硝酸鹽、碳酸鹽、氧化物或氫氧化物中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有穩(wěn)定高通量的長(zhǎng)效抗菌陶瓷膜及其制備方法，其特征在于：所述分散劑為聚丙烯酰胺、羧甲基纖維素(cmc)、聚乙二醇、吐溫中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有穩(wěn)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吳漢陽(yáng)，徐鵬，査昊燃，吳根洋，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：江西博鑫環(huán)保科技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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