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酶诱导仿生矿化法制备纳滤膜及其性能研究
酶诱导仿生矿化法制备纳滤膜及其性能研究
摘要
纳滤膜被广泛应用于水处理、分离和浓缩等领域。然而，传统的纳滤膜存在着制备成本高、能源消耗大、膜通量低等问题。针对这些问题，本研究采用酶诱导仿生矿化法制备纳滤膜，利用生物体内的酶作用和无机矿化过程，在膜表面形成高效的纳滤层。本实验分别以酶诱导矿化前后的纳滤膜进行了对比，通过扫描电子显微镜、接触角仪和纳滤性能测试等方法对其性能进行了评估。结果表明，酶诱导矿化法制备的纳滤膜具有较高的纳滤性能和水通量，且具有良好的抗污染能力。因此，酶诱导仿生矿化法有望成为一种新的制备纳滤膜的方法。
关键词：酶诱导矿化法，纳滤膜，性能评估
1.引言
纳滤膜是一种基于分子尺寸的膜分离技术，具有高效、环保、节能等特点，在水处理、分离和浓缩等领域得到了广泛应用。然而，传统的纳滤膜存在着制备成本高、能源消耗大、膜通量低等问题，制约了其应用的进一步发展。因此，研究新的纳滤膜制备方法，提高纳滤膜的性能成为当前的研究热点之一。
2.酶诱导仿生矿化法制备纳滤膜的原理
酶诱导仿生矿化法是利用酶的催化作用，在无机盐溶液中形成纳滤层。酶能够催化无机盐溶液中的物质结晶和沉淀，从而形成高效的纳滤层。酶诱导仿生矿化法制备纳滤膜的过程主要包括酶-底物反应、无机盐的沉淀和矿化层的形成等。
3.实验方法
3.1材料和仪器
本实验使用的材料有：聚酰胺纳滤膜、葡萄糖酶、硝酸钙和乙醇等。实验所用的仪器有：扫描电子显微镜、接触角仪和纳滤性能测试仪等。
3.2实验步骤
步骤1：准备无机盐溶液，将硝酸钙溶解在适量的去离子水中，得到一定浓度的钙离子溶液。
步骤2：将聚酰胺纳滤膜放置在钙离子溶液中，使其吸附一定量的钙离子。
步骤3：加入适量的葡萄糖酶溶液，使其与吸附的钙离子发生反应，形成无机盐沉淀。
步骤4：将沉淀后的纳滤膜用乙醇洗涤，并放置干燥。
步骤5：对不同制备条件下的纳滤膜进行扫描电子显微镜观察、接触角测量和纳滤性能测试等实验。
4.结果与分析
4.1扫描电子显微镜观察
通过扫描电子显微镜观察，得到了酶诱导矿化前后的纳滤膜表面形貌图像。结果显示，酶诱导矿化后的纳滤膜表面形成了均匀致密的纳滤层，孔隙结构更加规整，表面平整度也得到了改善。
4.2接触角测量
接触角测量结果表明，酶诱导矿化后的纳滤膜具有更低的接触角，表面亲水性得到了增强。这是因为酶诱导矿化过程中的无机盐沉淀使纳滤膜表面增加了更多的氧化物和羟基官能团。
4.3纳滤性能测试
通过纳滤性能测试，得到了酶诱导矿化前后的纳滤膜的截留率和水通量等性能参数。结果显示，酶诱导矿化后的纳滤膜具有较高的截留率和水通量，且在反复使用和清洗过程中也具有较好的抗污染能力。
5.结论
本研究采用酶诱导仿生矿化法成功制备了纳滤膜，并通过扫描电子显微镜、接触角仪和纳滤性能测试等方法对其性能进行了评估。结果表明，酶诱导矿化法制备的纳滤膜具有较高的纳滤性能和水通量，且具有良好的抗污染能力。因此，酶诱导仿生矿化法有望成为一种新的制备纳滤膜的方法。
参考文献：
[1]董华斌,任德贵,姚志强.酶诱导矿化法制备多功能纳滤膜材料的研究进展[J].膜科学与技术,2019,39(03):123-130.
[2]王国强,栾铁军,陈英寿,等.酶诱导矿化法制备纳滤膜及其性能[J].东北大学学报：自然科学版,2018,39(08):1018-1023.