CN114870642B - 一种用于滤池反冲洗废水处理的改性陶瓷膜的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种用于滤池反冲洗废水处理的改性陶瓷膜的制备方法，它涉及一种分离膜的制备方法。本发明的目的是要解决现有滤池反冲洗废水中颗粒污染物浓度高、生物质含量高、对膜污染严重，致使膜的使用寿命低的问题。方法：一、配置仿生涂覆液；二、将仿生涂覆液输送至陶瓷膜涂覆池中的陶瓷膜组件中，循环流动；三、曝气；四、使用硝酸银处理；五、使用改性剂溶液进行表面处理，得到用于滤池反冲洗废水处理的改性陶瓷膜。本发明制备的用于滤池反冲洗废水处理的改性陶瓷膜可实现重力驱动，渗透通量可达200Lm^‑2h^‑1以上，对浊度、藻类、细菌等截留率可达99.999％以上，回收率达98％以上。本发明适用于处理滤池反冲洗废水。

Description

一种用于滤池反冲洗废水处理的改性陶瓷膜的制备方法

技术领域

本发明涉及一种分离膜的制备方法。

背景技术

自来水厂水处理工艺中的滤池反冲洗废水等是水厂废水的主要来源，占水厂日产水量的5％～10％。由于我国自来水厂的数量与制水规模逐渐增加，这部分水量巨大，若能实现回收和利用，不但节约了原水资源和输水工程费用，同时减少废水排放所造成的环境污染，从而实现水资源的可持续发展和有效利用。我国是用水大国，每年我国水供应量高达6000亿吨左右，推广该设备进行节水，节水量最多可达达到180亿吨～600亿吨/年。目前，反洗水回用技术尚处于起步阶段，鲜有大规模应用实例，为商业蓝海，增长空间巨大。

膜技术作为第三代净水工艺核心技术，逐步进入市场，可有效实现反洗水回收。然而，由于反洗水颗粒污染物浓度高、生物质含量高、膜污染严重，使用寿命低。

发明内容

本发明的目的是要解决现有滤池反冲洗废水中颗粒污染物浓度高、生物质含量高、对膜污染严重，致使膜的使用寿命低的问题，而提供一种用于滤池反冲洗废水处理的改性陶瓷膜的制备方法。

一种用于滤池反冲洗废水处理的改性陶瓷膜的制备方法，是按以下步骤完成的：

一、配置仿生涂覆液：

以多酚类物质、胺类物质及硅烷偶联剂为溶质，将溶质分散到水中，得到仿生涂覆液；

二、采用泵将仿生涂覆液输送至陶瓷膜涂覆池中的陶瓷膜组件中，循环流动；

三、向陶瓷膜涂覆池中曝气，增加氧气含量；

四、取出陶瓷膜组件，再使用水清洗，将清洗后的陶瓷膜组件置于硝酸银溶液中进行表面处理，得到硝酸银处理后的陶瓷膜组件；

五、将硝酸银处理后的陶瓷膜组件置于改性剂溶液中进行表面处理，取出后清洗，得到用于滤池反冲洗废水处理的改性陶瓷膜。

本发明的原理：

本发明利用仿生涂覆原理，在陶瓷表面结合多酚类-多胺类亲水涂层，进一步利用硅烷偶联剂等在表面引入亲水性的纳米颗粒，增加分离膜表面亲水性，在表面引入银离子，并经过醛类还原，生成Ag纳米颗粒，起到抗菌作用；该种方法利用表面仿生涂覆技术结合化学接枝与纳米粒子制备技术，构建亲水—抗菌多级耐污染结构，增加陶瓷膜的抗污染特性，提升分离膜使用寿命。

本发明的优点：

本发明致力于开发一种用于反洗水处理的改性陶瓷膜，该种膜具有显著的亲水性，抗生物污染性，能够有效杀灭反洗水中的微生物细胞，防止膜污染；本发明制备的用于滤池反冲洗废水处理的改性陶瓷膜(分离膜)可实现重力驱动，渗透通量可达200Lm^-2h^-1以上，对浊度、藻类、细菌等截留率可达99.999％以上，回收率达98％以上，污染回复率可达98％以上，清洗周期可达一周以上，运行成本低，能够高效回收反洗水。

本发明适用于处理滤池反冲洗废水。

具体实施方式

以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。

具体实施方式一：本实施方式一种用于滤池反冲洗废水处理的改性陶瓷膜的制备方法，具体是按以下步骤完成的：

一、配置仿生涂覆液：

以多酚类物质、胺类物质及硅烷偶联剂为溶质，将溶质分散到水中，得到仿生涂覆液；

二、采用泵将仿生涂覆液输送至陶瓷膜涂覆池中的陶瓷膜组件中，循环流动；

三、向陶瓷膜涂覆池中曝气，增加氧气含量；

四、取出陶瓷膜组件，再使用水清洗，将清洗后的陶瓷膜组件置于硝酸银溶液中进行表面处理，得到硝酸银处理后的陶瓷膜组件；

五、将硝酸银处理后的陶瓷膜组件置于改性剂溶液中进行表面处理，取出后清洗，得到用于滤池反冲洗废水处理的改性陶瓷膜。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：步骤一中所述的多酚类物质为多巴胺、没食子酸和邻苯二酚中的一种或多种的混合。其它步骤与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：步骤一中所述的胺类物质为乙二胺、己二胺和聚乙烯亚胺中的一种或多种的混合。其它步骤与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：步骤一中所述的硅烷偶联剂为KH550和KH560中的一种或两种的混合。其它步骤与具体实施方式一至三相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：步骤一中所述的多酚类物质、胺类物质及硅烷偶联剂的质量比为(3～6):(3～6):(1～4)；所述的仿生涂覆液A中溶质的质量分数为1％～10％。其它步骤与具体实施方式一至四相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是：步骤二中所述的陶瓷膜组件为浸没式组件或柱式膜组件。其它步骤与具体实施方式一至五相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是：步骤三中所述的曝气的速率为0.011～10L/min，曝气的时间为0.5h～48h。其它步骤与具体实施方式一至六相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同点是：步骤二中所述的循环流动的时间为0.5h～48h。其它步骤与具体实施方式一至七相同。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同点是：步骤四中所述的硝酸银溶液的浓度为0.01g/L～10g/L；步骤四中所述的表面处理的时间为5min～60min。其它步骤与具体实施方式一至八相同。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同点是：步骤五中所述的改性剂溶液为甲醛溶液或戊二醛溶液；步骤五中所述的改性剂溶液的浓度为0.01g/L～10g/L；步骤五中所述的表面处理的时间为5min～60min。其它步骤与具体实施方式一至九相同。

下面结合实施例对本发明进行详细的说明。

采用以下实施例验证本发明的有益效果：

实施例1：一种用于滤池反冲洗废水处理的改性陶瓷膜的制备方法，具体是按以下步骤完成的：

一、配置仿生涂覆液：

以没食子酸、聚乙烯亚胺及KH560为溶质，将溶质分散到水中，得到仿生涂覆液；

步骤一中所述的溶质中没食子酸的质量分数为40％，聚乙烯亚胺的质量分数为40％，KH560的质量分数为20％；步骤一中所述的仿生涂覆液中溶质的质量分数为5％；

二、采用泵将仿生涂覆液输送至陶瓷膜涂覆池中的陶瓷膜组件中，循环流动；

步骤二中所述的陶瓷膜组件为浸没式组件；

步骤二中所述的循环流动的时间为10h；

三、向陶瓷膜涂覆池中曝气，增加氧气含量；

步骤三中所述的曝气的速率为0.8L/min，曝气的时间为10h；

四、取出陶瓷膜组件，再使用水清洗，将清洗后的陶瓷膜组件置于浓度为0.5g/L的硝酸银溶液中进行表面处理20min，得到硝酸银处理后的陶瓷膜组件；

五、将硝酸银处理后的陶瓷膜组件置于浓度为0.5g/L的甲醛溶液中进行表面处理20min，取出后清洗，得到用于滤池反冲洗废水处理的改性陶瓷膜。

实施例2：一种用于滤池反冲洗废水处理的改性陶瓷膜的制备方法，具体是按以下步骤完成的：

一、配置仿生涂覆液：

以多巴胺、乙二胺及KH560为溶质，将溶质分散到水中，得到仿生涂覆液；

步骤一中所述的溶质中多巴胺的质量分数为30％，乙二胺的质量分数为30％，KH560的质量分数为40％；步骤一中所述的仿生涂覆液中溶质的质量分数为5％；

二、采用泵将仿生涂覆液输送至陶瓷膜涂覆池中的陶瓷膜组件中，循环流动；

步骤二中所述的陶瓷膜组件为浸没式组件；

步骤二中所述的循环流动的时间为6h；

三、向陶瓷膜涂覆池中曝气，增加氧气含量；

步骤三中所述的曝气的速率为1.2L/min，曝气的时间为6h；

四、取出陶瓷膜组件，再使用水清洗，将清洗后的陶瓷膜组件置于浓度为0.5g/L的硝酸银溶液中进行表面处理15min，得到硝酸银处理后的陶瓷膜组件；

五、将硝酸银处理后的陶瓷膜组件置于浓度为0.5g/L的戊二醛溶液中进行表面处理15min，取出后清洗，得到用于滤池反冲洗废水处理的改性陶瓷膜。

对比实施例1：采用商用超滤膜。

使用实施例1～2制备的用于滤池反冲洗废水处理的改性陶瓷膜和对比实施例1中的商用超滤膜对滤池反冲洗废水进行处理，处理效果及性能见表1所示；

表1

从表1可知，使用本发明方法制备的用于滤池反冲洗废水处理的改性陶瓷膜比商品化的超滤膜渗透通量大幅提升，耐污染性能提升，清洗周期大幅延长，性能优异，运行成本大幅降低，具有广阔应用前景。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的主旨。

Claims (1)

1.一种用于滤池反冲洗废水处理的改性陶瓷膜的制备方法，其特征在于该制备方法制备的改性陶瓷膜的纯水通量为230Lm^-2h^-1，通量下降率为12.7％，通量恢复率为95.1％，浊度去除率达99.999％，细菌去除率为99.999％，藻类去除率为99.999％，回收率为98.5％，清洗周期为8d，制备方法具体是按以下步骤完成的：

一、配置仿生涂覆液：

以没食子酸、聚乙烯亚胺及KH560为溶质，将溶质分散到水中，得到仿生涂覆液；

步骤一中所述的溶质中没食子酸的质量分数为40％，聚乙烯亚胺的质量分数为40％，KH560的质量分数为20％；步骤一中所述的仿生涂覆液中溶质的质量分数为5％；

二、采用泵将仿生涂覆液输送至陶瓷膜涂覆池中的陶瓷膜组件中，循环流动；

步骤二中所述的陶瓷膜组件为浸没式组件；

步骤二中所述的循环流动的时间为10h；

三、向陶瓷膜涂覆池中曝气，增加氧气含量；

步骤三中所述的曝气的速率为0.8L/min，曝气的时间为10h；

四、取出陶瓷膜组件，再使用水清洗，将清洗后的陶瓷膜组件置于浓度为0.5g/L的硝酸银溶液中进行表面处理20min，得到硝酸银处理后的陶瓷膜组件；

五、将硝酸银处理后的陶瓷膜组件置于浓度为0.5g/L的甲醛溶液中进行表面处理20min，取出后清洗，得到用于滤池反冲洗废水处理的改性陶瓷膜。