负载纳米银的埃洛石纳米管/聚醚砜杂化超滤膜的制备及其抑菌性能研究

天然的埃洛石纳米管(HNT)为两端开口的管状结构，自身管壁带有大量的羟基，价格低廉且易修饰改性。本课题在已有工作的基础上，开展负载纳米银的HNT/聚醚砜(PES)杂化超滤膜的制备研究，使其具有优良的抑菌性能。具体研究内容如下：①采用三种方法对HNT进行表面改性，使其具有络合银离子的功能。a) 采用带有氨基的硅烷偶联剂KH-792对HNT表面进行功能化改性；b) 采用原位接枝聚合在HNT的表面接枝4-乙烯基吡啶；c) 采用表面引发原子转移自由基聚合(SI-ATRP)，在HNT的表面接枝4-乙烯基吡啶。然后将三种改性的HNT用于银离子的络合，最后采用硼氢化钠(NaBH4)将其还原成纳米银。②分别将三种络合纳米银的HNT添加到PES的铸膜液中，通过相转化法制备负载纳米银的HNT/PES杂化超滤膜。③考察HNT含量对该超滤膜的抑菌性能、水通量、截留率、膜表面形貌及孔结构的影响。

目前所使用的超滤膜大多不具备抗菌性能，膜极易受到细菌的侵害而造成生物污染，严重影响膜的使用效率和寿命。天然的埃洛石纳米管为两端开口的管状结构，表面带有大量的羟基，价格低廉且易修饰改性。同时氧化石墨烯是一种新型的纳米片层材料，在生物领域中的应用也逐渐受到人们关注。本项目针对上述问题，选择埃洛石纳米管和氧化石墨烯为载体，通过化学或物理方法负载银、铜、卤胺、溶菌酶等抗菌剂，然后将负载抗菌剂的埃洛石纳米管和氧化石墨烯与聚醚砜共混，通过相转化法制备杂化抗菌超滤膜，以改善膜的抗生物污染性能。本项目详细考察了抗菌剂含量对超滤膜水通量、截留率、膜结构、抗菌及力学性能的影响。结果表明，添加负载抗菌剂的埃洛石纳米管和氧化石墨烯后，膜的抗菌性能显著提高，抗污染能力和力学性能也得到明显改善。上述研究将埃洛石纳米管和氧化石墨烯的特殊性能与膜分离的优势相结合，拓展了它们在水处理领域的应用。目前，本项目研究结果已在Journal of Membrane Science、Scientific Reports、Chemical Engineering Journal、Industrial & Engineering Chemistry Research、RSC Advances等期刊发表论文20篇，并得到国内外同行关注。