本發(fā)明涉及一種抗菌防污油水分離材料及其制備方法，屬于水處理技術領域。

背景技術：

水環(huán)境污染已成為世界各國實施可持續(xù)發(fā)展所面臨的重大課題。其中，含油廢水作為一種常見的污染源，其對環(huán)境保護和生態(tài)平衡危害極大，因此含油廢水的油水分離是十分重要的。近年來，膜分離技術由于具有能耗低、分離效率高、裝置小等優(yōu)點，開始應用于含油廢水的處理。然而，在使用膜分離法處理含油廢水時，污水中存在的無機物、有機物、微生物等造成的膜污染引起的分離性能下降制約了其技術潛力的發(fā)揮。因此，抗菌防污膜的研制具有十分重要的理論意義和應用價值。

中國專利CN104258635A公布開了一種超親油性/超疏水性納米材料的制備方法，通過高速攪拌制備的懸浮乳液涂到金屬網(wǎng)上，制得超親油性/超疏水性金屬網(wǎng)膜，金屬網(wǎng)是銅、鐵、不銹鋼等金屬纖維織物或鈦和鋁及其合金金屬纖維織物。CN103172299A其中公開的是一種親油疏水性樹脂膜，所述親油疏水性樹脂膜為包括氟、硅、硫中一種或幾種的改性樹脂形成的薄膜。但上述專利所涉及的分離材料缺少在復雜水體處理中能起到防止微生物污染特性。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決背景技術中的問題，本發(fā)明的目的是提供一種抗菌防污油水分離材料及其制備方法，簡易、經(jīng)濟、高效。

本發(fā)明的技術方案的方法步驟如下：

一、一種制備抗菌防污油水分離材料的方法

(1)將5cm×5cm大小的過濾膜材料浸入蒸餾水或濃度為0.1mol/L的NaOH溶液中，煮沸活化處理30min后，清洗備用；

(2)將活化處理后的膜材料浸入到30mL濃度為0.5～1.5mol/L的Cu²⁺溶液中，120rpm常溫攪拌30min后，再采用濃度為1.0mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液pH至10～12；

(3)將步驟(2)所得的混合體系再進行原位還原得到抗菌防污油水分離材料。

所述步驟(3)具體是在所得混合體系中加入30mL濃度為0.5～1.5mol/L的葡萄糖溶液，25～160℃條件下原位還原1～24h；隨后取出，清洗并烘干，得到表面原位沉積銅氧化物無機納米顆粒的膜材料，即為抗菌防污油水分離材料。

所述的過濾膜材質(zhì)為滌綸、尼龍或纖維素中的任一種。

所述的步驟(2)所述的Cu²⁺溶液為硫酸銅、醋酸銅或硝酸銅溶液中的任一種。

二、一種抗菌防污油水分離材料是采用上述方法制備而成。

本發(fā)明通過在過濾膜材料上原位沉積銅氧化物(氧化銅和/或氧化亞銅)無機納米顆粒，構建出抗菌、防污染膜表面。原位生成的無機納米顆粒同時具有抗菌性能和表面改性功能，膜的疏水親油性增強，通量顯著提高，可以消除含油廢水中無機、有機、和微生物類物質(zhì)在膜表面吸附或沉淀所引起的膜污染。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比所具有的有益效果是：

抗菌防污油水分離材料的制備是將銅氧化物納米顆粒原位沉積到過濾膜的表面，構成具有納米結構的超疏水和低表面能的表面，從而具有高效的防污能力；同時膜表面負載的納米銅氧化物具有優(yōu)良的抗菌效果，可以防止廢水處理過程中微生物的滋生，進而解決含油廢水中無機、有機、和微生物類物質(zhì)在膜表面吸附或沉淀所引起的膜污染問題。

本發(fā)明方法簡單、抗菌效果好、防污性能高、分離效率高，可用于包含無機物、有機物和微生物等多種污染物在內(nèi)的復雜含油廢水的處理，具有良好的應用前景。

附圖說明

圖1為實施例1～6所得本發(fā)明材料的掃描電鏡圖。

圖2為實施例1、3、4和5所得本發(fā)明材料對液體石蠟、氯仿、大豆油和硅油的吸附量。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發(fā)明做進一步的說明。

本發(fā)明的實施例如下：

實施例1:

(1)將5cm×5cm大小的纖維素過濾膜浸入蒸餾水中，煮沸活化處理30min后，清洗備用。

(2)將步驟(1)中活化處理的纖維素過濾膜浸入30mL濃度為0.5mol/L的硫酸銅溶液中，120rpm常溫攪拌30min后，采用1.0mol/L的NaOH溶液緩慢調(diào)節(jié)溶液pH至11。

(3)向步驟(2)所得混合體系中加入30mL濃度為0.5mol/L的葡萄糖溶液，25℃條件下原位還原6h。隨后取出，清洗并烘干，得到表面原位沉積氧化銅無機納米顆粒的膜材料，即為抗菌防污油水分離材料，命名為S1。

實施例2:

(1)將5cm×5cm大小的纖維素過濾膜浸入蒸餾水中，煮沸活化處理30min后，清洗備用。

(2)將步驟(1)中活化處理的纖維素過濾膜浸入30mL濃度為1.0mol/L的醋酸銅溶液中，120rpm常溫攪拌30min后，采用1.0mol/L的NaOH溶液緩慢調(diào)節(jié)溶液pH至10。

(3)向步驟(2)所得混合體系中加入30mL濃度為1.0mol/L的葡萄糖溶液，70℃條件下原位還原4h。隨后取出，清洗并烘干，得到表面原位沉積氧化亞銅無機納米顆粒的膜材料，即為抗菌防污油水分離材料，命名為S2。

實施例3：

(1)將5cm×5cm大小的滌綸過濾膜浸入0.1mol/L NaOH溶液中，煮沸活化處理30min后，清洗備用。

(2)將步驟(1)中活化處理的滌綸過濾膜浸入30mL濃度為1.0mol/L的醋酸銅溶液中，120rpm常溫攪拌30min后，采用1.0mol/L的NaOH溶液緩慢調(diào)節(jié)溶液pH至12。

(3)向步驟(2)所得混合體系中加入30mL濃度為1.5mol/L的葡萄糖溶液，120℃條件下原位還原3h。隨后取出，清洗并烘干，得到表面原位沉積氧化亞銅無機納米顆粒的膜材料，即為抗菌防污油水分離材料，命名為S3。

實施例4：

(1)將5cm×5cm大小的滌綸過濾膜浸入0.1mol/L NaOH溶液中，煮沸活化處理30min后，清洗備用。

(2)將步驟(1)中活化處理的滌綸過濾膜浸入30mL濃度為1.5mol/L的硝酸銅溶液中，120rpm常溫攪拌30min后，采用1.0mol/L的NaOH溶液緩慢調(diào)節(jié)溶液pH至11。

(3)向步驟(2)所得混合體系中加入30mL濃度為1.5mol/L的葡萄糖溶液，160℃條件下原位還原1h。隨后取出，清洗并烘干，得到表面原位沉積氧化亞銅無機納米顆粒的膜材料，即為抗菌防污油水分離材料，命名為S4。

實施例5：

(1)將5cm×5cm大小的尼龍過濾膜浸入0.1mol/L NaOH溶液中，煮沸活化處理30min后，清洗備用。

(2)將步驟(1)中活化處理的尼龍過濾膜浸入30mL濃度為0.5mol/L的硫酸銅溶液中，120rpm常溫攪拌30min后，采用1.0mol/L的NaOH溶液緩慢調(diào)節(jié)溶液pH至11。

(3)向步驟(2)所得混合體系中加入30mL濃度為0.5mol/L的葡萄糖溶液，100℃條件下原位還原6h。隨后取出，清洗并烘干，得到表面原位沉積氧化銅無機納米顆粒的膜材料，即為抗菌防污油水分離材料，命名為S5。

實施例6：

(1)將5cm×5cm大小的尼龍過濾膜浸入0.1mol/L NaOH溶液中，煮沸活化處理30min后，清洗備用。

(2)將步驟(1)中活化處理的尼龍過濾膜浸入30mL濃度為1.5mol/L的醋酸銅溶液中，120rpm常溫攪拌30min后，采用1.0mol/L的NaOH溶液緩慢調(diào)節(jié)溶液pH至12。

(3)向步驟(2)所得混合體系中加入30mL濃度為1.5mol/L的葡萄糖溶液，140℃條件下原位還原3h。隨后取出，清洗并烘干，得到表面原位沉積氧化亞銅無機納米顆粒的膜材料，即為抗菌防污油水分離材料，命名為S6。

上述各個實施例的電鏡掃描結果如圖1所示，圖中可見在膜表面生成有銅氧化物納米顆粒。水接觸角測試顯示，實施例1～6所得樣品的接觸角分布在135°～144°之間，說明原位生成的銅氧化物納米顆粒賦予了過濾膜優(yōu)良的疏水性能，可以防止污染物的黏附(見表1)。同時，抑菌率測試結果顯示，實施例1～6所得樣品對革蘭氏陰性菌大腸桿菌的抑菌率達到73％以上，對革蘭氏陽性菌金黃色葡萄球菌的抗菌率則達到85％～100％，顯示出了優(yōu)良的抗菌性能(見表1)。再將實施例制得的材料S1、S3、S4和S5用于油水混合液的吸附分離，如圖2所示，圖中可見，四種樣品對有機溶劑液體石蠟和氯仿的吸附量分別對應為10～24g/g和18～30g/g；對油類大豆油吸附量為20～37g/g，硅油吸附量為25～41g/g。

表1.樣品S1～S6的水接觸角及抗菌率

由此，本發(fā)明采用原位還原法制備負載銅氧化物的復合膜材料。材料上的銅氧化物在膜表面原位沉積，結合牢固、不易脫落，賦予過濾膜持久穩(wěn)定的抗菌防污能力，可用于復雜含油廢水的凈化分離，可有效防止廢水處理過程中微生物的滋生，進而解決含油廢水中無機、有機、和微生物類物質(zhì)在膜表面吸附或沉淀所引起的膜污染問題。

以上列舉的僅是本發(fā)明的具體實施例子。本發(fā)明根據(jù)不同需要，還可以調(diào)控制備滿足不同需要的例子。因此本發(fā)明不限制于以上的例子，本領域的普通技術人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導出或聯(lián)想到的所有變形，并且符合與本發(fā)明相一致的特點和類型，均應認為是本發(fā)明的保護范圍。