基于多巴胺自聚合与表面接枝PHGH制备抗菌纳滤膜.pdfVIP

Vol.35 高等 学校 化 学 学报 No.9 2014年9月 CHEMICALJOURNAL OF CHINESE UNIVERSITIES 2026~2030 doi:10.7503/ cjc 基基于多巴胺自聚合与表面接枝 PHGH 制备抗菌纳滤膜 1,2 1 1 1 1,2 李 霞 ,曹义鸣 ,康国栋 ,于海军 ,刘中楠 (1. 中国科学院大连化学物理研究所,大连 116023;2. 中国科学院大学,北京 100049) 摘要 在水溶液中将聚六亚甲基单胍盐酸盐(PHGH)共价接枝在经多巴胺自聚合改性的聚砜膜表面,制备 具有抗菌性能的纳滤膜. 采用全反射红外光谱(ATR-FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)和接触角测试考察膜表 面的结构、形貌和亲水性变化. 探讨PHGH含量对膜的接枝度及分离性能的影响,并对膜的抗菌性能进行了 评价. 结果表明,经过多巴胺的自聚合和表面接枝PHGH后,聚砜膜表面形成了具有纳滤分离性能的活性 层,并且膜表面亲水性得到改善. 随着PHGH含量的增大,膜的纯水通量降低,而对无机盐和染料的截留性 能提高. 接枝后的复合膜具有较高的抗菌性能,当PHGH含量为3%(质量分数)时,抗菌率可达98.5%. 关键词 多巴胺;聚六亚甲基单胍盐酸盐;纳滤膜;抗菌性能 中图分类号 O631;TQ028.8 文献标志码 A 纳滤是介于超滤和反渗透之间的一种膜分离过程. 由于其对分子量在200 ~1000 之间的有机物有 较高的截留,同时对单价盐和二价盐有不同的选择性[1~3] ,因此,纳滤膜广泛应用于海水淡化与软化、 [4,5] 饮用水的制备、药物的提纯与浓缩及废水处理等领域 . 目前使用的纳滤膜抗菌能力差,在分离过程 中,水中的细菌等污染物会在膜表面黏附、生长和繁殖,形成生物膜并产生大量的胞外聚合物,从而 [6,7] 阻塞膜孔,破坏膜材料的内部结构,严重影响膜的使用效率和寿命 . 因此,开发具有抗菌性能的纳 滤膜受到越来越多的关注. 在水溶液条件下,多巴胺(Dopamine,DA)很容易被溶解氧氧化并发生自聚合,形成强力附着于聚 合物、金属、 陶瓷、玻璃及木材等多种固体材料表面的聚多巴胺(PDA)复合层,因此多巴胺广泛应用 于材料表面的修饰与改性[8~10]. 聚多巴胺层中含有丰富的易氧化的儿茶酚基团,在有氧环境下,这些 基团可与含有伯氨基(—NH )、仲氨基(—NH)或硫醇(—SH)的有机分子发生Schiff碱反应或Michael 2 加成反应[9,11,12] ,通过功能性有机分子与聚多巴胺层之间稳定的共价键连接,可以实现基体膜表面的 功能化. 聚六亚甲基单胍盐酸盐(PHGH)易溶于水,具有长期的杀菌抑菌作用,毒性低,使用安全,可 降解,是一种高效的广谱抗菌剂[13,14] ,在医疗、食品和日用品纺织等方面的应用研究较多,但将其应 用于抗菌性纳滤膜的研究则鲜见报道. 本文利用多巴胺自聚合在聚砜膜表面形成聚多巴胺复合层,再 通过聚多巴胺层上的活性基团将含有氨基的PHGH接枝在膜上,制备了一种具有抗菌性能的复合纳滤 膜. 对复合膜表面的化学组成、形态结构和亲水性进行了研究,并考察了膜的分离性能和抗菌性能. 1 实验部分 1.1 材料与试剂 聚砜(PSF,Udel-3500),Amoco公司;聚乙二醇-400,天津科密欧化学试剂有限公司;N,N-二甲基 丙烯酰胺,天津博迪化学试剂有限公司;多巴胺盐酸盐,阿法埃莎(天津)化学有限公司;三(羟甲基) 氨基甲烷(Tris),国药集团化学试剂有限公司;盐酸,北京化工厂;聚六亚甲基单胍盐酸盐自制,结构 收稿日期: