Спосіб отримання бактерицидних полісульфонових мембран

Спосіб отримання бактерицидних полісульфонових мембран з формувальної суміші з полісульфону: поліетиленгліколю: диметилацетаміду у співвідношенні 22:18:60 методом інверсії фаз, що 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 0,10-1,50мас.% олігоетергуанідинового комплексу з металом загальної формули: 2 3 38829 брани із різними транспортними і морфологічними характеристиками. Бактеріальне забруднення та деструкція характерні в тій чи іншій мірі для всіх відомих напівпроникних мембран [3]. Найближчим аналогом запропонованої корисної моделі є спосіб отримання полісульфонових мембран. Він полягає в тому, що мембрани отримують із формувальної суміші розчинів полімерів методом інверсії фаз. Формувальну суміш го тують в такій послідовності: вводять у розчинник N,Nдиметилацетамід (ДМАА) необхідну кількість поліетиленгліколю (ПЕГ) з молекулярною масою 400 та у формувальну суміш додатково додають 0,13,0мас.% аміновмісного олігомеру, розчиняють полімер - полісульфон (ПС), проводять вакуумне фільтрування розчину полімеру. Співвідношення компонентів у формувальній суміші: ПС:ПЕГ:ДМАА - 22:18:60. Одержану суміш наносять тонким шаром на скло за допомогою поливального ножа, витримують на повітрі для часткового випаровування розчинника з поверхні полімерного розчину, занурюють скляну пластину із нанесеною полімерною плівкою у коагуляційну ванну де нерозчинний у воді ПС осаджують до утворення мембран [4]. Перевагами полісульфонових мембран отриманих за найближчим аналогом є їх хімічна та термічна стійкість, стабільність при низьких та високих значеннях РН. Недоліком є те, що вони проявляють короткочасну бактерицидну активність (до 30 діб) мають не високу продуктивність, що в результаті призводить до зниження терміну їх експлуатації. Задачею корисної моделі є отримання полісульфонових мембран з довготривалими бактерицидними властивостями та підвищення продуктивності, що забезпечує подовження терміну експлуатації шляхом зменшення їх біологічного забруднення продуктами життєдіяльності мікроорганізмів. Поставлена задача реалізується тим, що по способу отримання бактерицидних полісульфонових мембран з формувальної суміші ПС:ПЕГ:ДМАА в співвідношенні 22:18:60 методом інверсії фаз, яку наносять тонким шаром на скло за допомогою поливального ножа, витримують на повітрі для часткового випаровування розчинника з поверхні полімерної плівки розчину, занурюють скляну пластину із нанесеною полімерною плівкою у коагуляційну ванну до утворення мембрани, згідно із запропонованою корисною моделлю, у формувальну суміш додатково додають 0,1-1,5мас.% олігоетергуанідинового комплексу з металом загальної формули: 4 OH OH H2 N NH O HN O R NH2 NH.HCl NH.HCl Cu NH.HCl NH.HCl O NH H2N R HN O NH2 OH OH або OH OH H2N NH O R O HN NH2 NH.HCl NH.HCl Ag CH2 де RВідмітними ознаками запропонованого способу є введення в склад формувальної суміші олігоетергуанідинового комплексу з металом вказаної структурної формули, який в сукупності з іншими ознаками забезпечує досягнення вказаного технічного результату: отримання полісульфонових мембран з довготривалими бактерицидними властивостями та підвищення продуктивності, що приводить до подовження терміну експлуатації шляхом зменшення їх біологічного забруднення продуктами життєдіяльності мікроорганізмів. Олігоетергуанідинові комплекси з металом в літературі не описані і були вперше синтезовані в Інституті хімії високомолекулярних сполук НАН України. Запропонований спосіб реалізується наступним чином. Формувальну суміш готують в такій послідовності: введення у розчинник - N,Nдиметилацетамід необхідної кількості олігоетергуанідинового комплексу з металом вказаної структурної формули та поліетиленгліколю з молекулярною масою 400 ("LOBA FEINCHEMIE", Австрія), розчинення полімеру - полісульфон марки UDEL3500 (Solvay Ad vanced Polymers) без додаткового очищення, вакуумне фільтрування розчину полімеру. Одержану суміш наносять тонким шаром на скло за допомогою формувального ножа (товщина шару 0,20±0,05мм), витримують на повітрі для часткового випаровування розчинника з поверхні полімерного розчину - 60±5с, занурюють скляну пластини із нанесеною полімерною плівкою у коагуляційну ванну (t=22±2°С) де нерозчинний у воді ПС осаджується до утворення мембран. Всі показники отриманих бактерицидних полісульфонових мембран представлені в таблиці 1-2. В таблицях наведено: приклад І - комплекс з сріблом (Ag), приклад II - комплекс з міддю (Сu). Приклад І 5 38829 OH OH NH H2N O R HN O NH2 NH.HCl NH.HCl Ag CH2 де RПриклад II OH OH H2N NH O HN R O NH 2 NH.HCl NH.HCl Cu NH.HCl NH.HCl H2N O NH R HN O OH NH2 OH Бактерицидну активність отриманих мембран визначали шляхом фільтрування через досліджувану мембрану суспензії клітин штаму Escherichia coli HB 101, яку готували у стерильному фізіологічному розчині NaCl. Культур у бактерій, що вирос 6 ла на діагностично-диференційному середовищі Ендо (Fluka, США), вносили у фізіологічний розчин NaCl до кінцевої концентрації 1× 106 клітин/мл. Після розведення до концентрації 1× 103 клітин/л, 10мл суспензії відфільтровували через досліджувану мембрану до сухого залишку. Контролем слугувала мембрана за прототипом, тобто з формувальної суміші без додавання олігоетергуанідинового комплексу з металом. Фільтрацію проводили в установці непроточного типу Amicon 8200 (Millipore Corporation, США) з використанням термостатування і перемішування об'ємом 0,18дм 3 і площею мембрани 26,4×10-4м 2. Робочий тиск становив 0,05МПа. Робоча температура 25°С. Після фільтрації мембрану інкубували на щільному діагностично-диференційному середовищі Ендо за температури 32°С протягом доби. Бактерицидну активність визначали за кількістю колонієутворювальних одиниць (КУО), що виросли на отриманій мембрані. Та виражали у відсотках щодо кількості КОУ, що виросли на поверхні мембрани за прототипом. В таблиці 1 наведені результати бактерицидної активності полісульфонових мембран від вмісту олігоетергуанідинового комплексу з металом в формувальній суміші до грамнегативної бактерії Escherichia coli НВ 101. Таблиця 1 Бактерицидність мембран з формувальної суміші ПС:ПЕГ:ДМАА - 22:18:60 від вмісту олігоетергуанідинового комплексу з металом (ОЕГК) в ній Бактерицидність, % Концентрація ОЕГК, мас.% 0,10 0,50 1,00 1,50 Приклад І 100 100 100 100 Як показують дані табл.1, антибактеріальна активність полісульфонових мембран залежить від концентрації та протийону металу в сполуці олігоетергуанідинового комплексу в формувальній суміші - при збільшенні її концентрації бактерицидність мембран зростає. Так, при концентрації 0,50мас.% ОЕГК (приклад І та приклад II) в формувальній суміші бактерицидність мембран складає 100% і при подальшому збільшенні концент II 90 100 100 100 Мембрана за найближчим аналогом 32 98 100 100 рації бактерицидність залишається стабільною. 1,5мас.% ОЕГК - максимально-допустима концентрація для формування мембран. Введення вищих концентрацій олігоетергуанідинового комплексу з металом у формувальну суміш не дозволяє отримати гомогенного розчину необхідного для формування мембран. Характеристики отриманих мембран від терміну їх експлуатації представлено в таблиці 2. 7 38829 8 Таблиця 2 Бактерицидність (Б, %) та продуктивність Ju, л/м 2×год. о триманих мембран від терміну їх експлуатації (Т, діб) I Т, діб 0 1 2 3 5 7 10 20 30 40 50 60 Ju, л/м 2×год. 480 476 471 465 463 460 456 450 444 435 432 430 II Б,% 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 Ju, л/м 2×год. 520 513 510 505 498 492 485 480 477 475 463 459 Б,% 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 85 50 Мембрана за найближчим аналогом Ju, Б,% л/м 2×год. 108 100 187 100 202 100 220 100 212 100 198 100 195 100 192 100 191 100 189 82 188 0 187 0 *Формувальна суміш ПС:ПЕГ:ДМАА - 22:18:60 з вмістом олігоетергуанідинового комплексу з металом 1,00мас.%. Як свідчать дані табл.2, мембрани отримані з додаванням олігоетергуанідинового комплексу з сріблом (приклад І) найдовше проявляють бактерицидну дію (60 діб) на відміну від мембран отриманих з додаванням олігоетергуанідинового комплексу з міддю (приклад II) (40 діб), тоді як мембрани отримані за найближчим аналогом проявляють антибактеріальну активність до 30 діб експлуатації. Додавання олігоетергуанідинового комплексу з металами (приклад І, приклад II) приводить до суттєвого збільшення продуктивності мембрани в порівнянні з мембраною за найближчим аналогом. Полісульфонові мембрани одержані запропонованим способом забезпечують: - бактерицидні властивості; - підвищення продуктивності; - подовження терміну експлуатації мембрани шляхом зменшення її біологічного забруднення продуктами життєдіяльності мікроорганізмів. Комп’ютерна в ерстка C.Литв иненко Джерела інформації: 1. V. Kaiser, C. Stropnik. Membranes from polysulphone /N,N-dimethylacetamide/Water system; structure and water flux //Acta Chim. Slov. -2000. Vol.47. -P.205-213. 2. C. Barth et al. Asymmetric polysulfone and polyethersulfone membranes: effects of thermodynamic conditions during formation on their performance //J. Membr. Sci. -2000. -Vol.169. -P.287-299. 3. 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. 4. Деклараційний патент України на корисну модель, Босак В.З., Вакулюк П.В., Бурбан А.Ф., Коновалова В.В., Вортман М.Я., Клименко Н.С., Шевченко В., “Спосіб отримання напівпроникної мембрани” (19)UA (11)22871(13)U, 25.04.2007, Бюл. №5, 2007p. -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