Спосіб отримання бактерицидних флуоровмісних мембран

Спосіб отримання бактерицидних флуоровмісних мембран з формувальної суміші флуорполімер:диметилформамід:ацетон у співвідношенні 14:43:43 методом інверсії фаз, яку наносять тонким шаром на скло за допомогою формувального ножа, витримують на повітрі для часткового випаровування розчинника з поверхні полімерної плівки, занурюють скляну пластину із нанесеною полімерною плівкою у коагуляційну ванну до утворення мембрани, який відрізняється тим, що у формувальну суміш додатково додають 0,10-2,00 мас. % олігоетергуанідинового комплексу з металом загальної формули: 2 3 38089 4 Бактеріальне забруднення та деструкція хараOH OH ктерні в тій чи іншій мірі для всіх відомих напівпроNH O O NH NH 2 H2N R никних мембран, що приводить до зниження терміну експлуатації [5]. NH.HCl NH.HCl Найближчим аналогом запропонованої корисної моделі є спосіб отримання флуоровмісних мембран з формувальної суміші з розчину флуоAg рополімеру (ФП) (кополімер вініліденфлуориду та тетрафлуороетилену) методом інверсії фаз. Він полягає у тому, що як розчинник для флуорополіCH2 де R меру беруть суміш диметилформаміду та ацетону у співвідношенні ФП:ДМФА:А-14:43:43, та у форВідмітними ознаками запропонованого спосомувальну суміш додатково додають 0,10бу є введення в склад формувальної суміші сполу2,00мас.% поліоксипропіленглікольгуанідину. Одеки олігоетергуанідинового комплексу з металом ржану суміш наносять тонким шаром на скло за вказаної структурної формули, який в сукупності з допомогою поливального ножа, витримують на іншими ознаками забезпечує досягнення вказаноповітрі для часткового випаровування розчинника го технічного результату: отримання флуоровмісз поверхні полімерного розчину, занурюють скляну них мембран з довготривалими бактерицидними пластину із нанесеною полімерною плівкою у коавластивостями та підвищення їх продуктивності, гуляційну ванну де нерозчинний у воді ПС осащо приводить до подовження терміну експлуатації джують до утворення мембран [6]. шляхом зменшення їх біологічного забруднення Перевагами флуоровмісних мембран, отримапродуктами життєдіяльності мікроорганізмів. них за найближчим аналогом є їх хімічна та терміОлігоетергуанідинові комплекси з металом в чна стійкість, стабільність при низьких та високих літературі не описані і були вперше синтезовані в значеннях рН. Інституті хімії високомолекулярних сполук НАН Недоліком є те, що вони проявляють короткоУкраїни. часні бактерицидні властивості, що в результаті Запропонований спосіб реалізується наступпризводить до зниження тривалості їх експлуатаним чином. Формувальну суміш готують в такій ції. послідовності: до кополімеру вініліденфлуориду та Задачею корисної моделі є отримання флуотетрафлуоретилену марки Ф-42Л [НПО „Пластпоровмісних мембран з довготривалими бактерицилимер", Росія] додають необхідну кількість олігоедними властивостями та підвищення їх продуктивтергуанідинового комплексу з металом вказаної ності що забезпечує подовження тривалості структурної формули та розчиняють у розчиннику експлуатації шляхом зменшення їх біологічного (суміш диметилформамід/Ацетон=1/1) („Aldrich"), забруднення продуктами життєдіяльності мікроорпотім отриманий розчин відфільтровують на вакуганізмів. умному фільтрі. Співвідношення компонентів Поставлена задача реалізується тим, що по ФП:ДМФА:А - 14:43:43. Одержану гомогенну суміш способу отримання бактерицидних флуоровмісних наносять тонким шаром на скло за допомогою мембран з формувальної суміші з розчину флуоформувального ножа (товщина шару рополімеру (ФП) (кополімер вініліденфлуориду та 0,30±0,05мм), витримують на повітрі для частковотетрафлуороетилену) методом інверсії фаз, який го випаровування розчинника з поверхні полімернаносять тонким шаром на скло за допомогою ного розчину - 10-15хв, занурюють скляну пластиполивального ножа, витримують на повітрі для ну із нанесеною полімерною плівкою у часткового випаровування розчинника з поверхні коагуляційну ванну (t=22±2°С) де нерозчинний у полімерної плівки розчину, занурюють скляну плаводі флуорополімер осаджують до утворенням стину із нанесеною полімерною плівкою у коагулямембрани. ційну ванну до утворення мембрани; згідно із заВсі показники отриманих бактерицидних флупропонованою корисною моделлю, у формувальну оровмісних мембран представлені в таблиці 1-2. В суміш у співвідношенні ФП:ДМФА:А-14:43:43 додатаблицях наведено: тково додають 0,1-2мас.% олігоетергуанідинового приклад І - комплекс з сріблом (Ag), комплексу з металом загальної формули: приклад II - комплекс з міддю (Сu). OH OH H 2N NH O R O NH Приклад І NH2 NH.HCl NH.HCl OH H2N NH OH O Cu R O NH NH.HCl NH. HCl NH.HCl NH.HCl H2 N NH O OH або R NH O NH 2 Ag NH 2 OH де R CH 2 5 38089 6 суспензії відфільтровували через досліджувану мембрану до сухого залишку. Контролем слугуваOH OH ла мембрана за найближчим аналогом, тобто з формувальної суміші без додавання олігоетергуаNH O O NH NH 2 H2N R нідинового комплексу з металом. Фільтрацію проводили в установці непроточного типу Amicon NH.HCl NH.HCl 8200 (Millipore Corporation, США) з використанням термостатування і перемішування об'ємом 0,18дм 3 і площею мембрани 26,4·10-4м 2. Робочий тиск стаCu новив 0,05МПа. Робоча температура 25°С. Після фільтрації мембрану інкубували на щільному діагностично-диференційному середовищі Ендо за NH.HCl NH.HCl температури 32°С протягом доби. Бактерицидну активність визначали за кількістю колонієутворюR NH NH NH 2 H 2N O O вальних одиниць (КУО), що виросли на отриманій OH OH мембрані. Та виражали у відсотках щодо кількості КОУ, що виросли на поверхні мембрани за найБактерицидну активність отриманих мембран ближчим аналогом. визначали шляхом фільтрування через досліджуВ таблиці 1 наведені результати бактерицидвану мембрану суспензії клітин штаму Escherichia ної активності флуоровмісних мембран від вмісту coli HB 101, яку готували у стерильному фізіологісполуки олігоетергуанідинового комплексу з метачному розчині NaCl. Культур у бактерій, що вирослом в формувальній суміші до грамнегативної бакла на діагностично-диференційному середовищі терії Escherichia coli HB 101. Ендо (Fluka, США), вносили у фізіологічний розчин NaCl до кінцевої концентрації 1·106клітин/мл. Після розведення до концентрації 1×103клітин/л, 10мл Приклад ІІ Таблиця 1 Антибактеріальна активність мембран отриманих з формувальної суміші ФП: ДМФА:А - 14:43:43 від вмісту сполуки олігоетергуанідинового комплексу з металом (ОЕГК) в ній Концентрація ОЕГК, мас % Приклад І 100 100 100 100 0,10 0,50 1,00 2,00 Як показують дані табл. 1, антибактеріальна активність флуоровмісних мембран залежить від концентрації та протийону металу в сполуці олігоетергуанідинового комплексу в формувальній суміші - при збільшенні концентрації сполуки олігоетергуанідинового комплексу з металом бактерицидність мембран зростає. Так, при концентрації 0,50мас.% ОЕГК (приклад І та приклад II) в формувальній суміші бактерицидність мембран Бактерицидність, % Мембрана за найближчим аналогом II 90 20 100 37 100 51 100 59 складає 100% і при подальшому збільшенні концентрації бактерицидність залишається стабільною. Концентрація ОЕГК 2мас.% - максимальнодопустима для формування мембран, тому що введення вищих концентрацій ОЕГК у формувальну суміш не дозволяє отримати гомогенного розчину необхідного для формування мембран. Характеристики отриманих мембран від терміну їх експлуатації представлено в таблиці 2. Таблиця 2 Характеристики отриманих мембран в залежності від вмісту сполуки олігоетергуанідинового комплексу з металом в формувальній суміші та тривалості їх експлуатації Тривалість експ-ції, діб 1 0 Приклад Вміст, мас % 2 0,1 1 2 I Jv, л/м 2·год 3 214 380 449 Б, % 4 100 100 100 II Jv, л/м 2·год 5 272 457 538 Б, % 6 90 100 100 Мембрана за найближчим аналогом [6] Jv, л/м 2·год Б, % 7 8 155 20 163 51 214 59 7 38089 8 Продовження таблиці 2 1 1 5 10 30 45 60 2 0,1 1 2 0,1 1 2 0,1 1 2 0,1 1 2 0,1 1 2 0,1 1 2 3 208 379 445 192 374 439 176 363 426 157 351 415 145 346 409 136 335 401 4 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 5 265 455 535 256 448 527 238 431 515 206 418 503 198 411 495 183 394 481 6 90 100 100 100 100 100 85 100 100 61 87 100 40 95 100 34 60 100 7 162 176 222 141 150 216 115 121 189 79 91 166 55 71 132 19 43 144 8 20 50 58 19 46 54 18 40 49 16 32 41 16 29 39 14 25 33 * Бактерицидність (Б, %) та продуктивність (Jv, л/м 2·год) Як свідчать дані табл.2, мембрани отримані з додаванням сполуки олігоетергуанідинового комплексу з сріблом (приклад І) найдовше проявляють бактерицидну дію (60 діб) на відміну від мембран отриманих з додаванням сполуки олігоетергуанідинового комплексу з міддю приклад II (45 діб), тоді як мембрани отримані за Найближчим аналогом проявляють досить слабку антибактеріальну активність до 50 % (вміст 2 мас %) вже через 10 діб експлуатації. Флуоровмісні мембрани одержані запропонованим способом забезпечують: - бактерицидні властивості; - підвищену продуктивності; - подовження терміну експлуатації мембран шляхом зменшення їх біологічного забруднення продуктами життєдіяльності мікроорганізмів. [1] Hrasch P., Gorenflo A., Fuder C., Deleage A., Frimmel F.H. Biofouling of ultra - and nanofiltration membranes for drinking water treatment characterized by fluorescence in situ hybridization (FISH) // Desalination. - 2005. - Vol.172. - P.41-52. Комп’ютерна в ерстка В. Мацело [2] С. Stropnik, V. Kaiser. Polymeric membranes preparation by wet phase separation: mechanisms and elementary processes // Desalination 145, 2002, 1-10. [3] J. Kong, К. Li. Preparation of PVDF hollowfiber membranes via immersion precipitation // J. Appl. Polym. Sci. 81, 2001, №7, 1643-1653. [4] Cheng L.-P., Chang C.-L., Lin D.-J., Huang F.-M. Effect of salt additive on the formation of microporous poly(vinylidene fluoride) membranes by phase inversion from LiClО4/water/DMF/PVDF system // Polymer 44, 2003, №2, 413-422. [5] H.-C. Flemming, G. Schaule, Biofouling on membranes - a microbiological approach, Desalination 70 (1988) 95. [6] Деклараційний патент України на корисну модель. Горобець А.В., Вакулюк П.В., Вортман М.Я., Фуртат І.М., Лемешко В.М., Клименко B.C., Бурбан А.Ф., Шевченко В.В. „Спосіб отримання напівпроникних флуоровмісних мембран" (19)UA (11) 31948(13) U, 25.04.2008, Бюл. №8, 25.04.2008p. прототип. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601