CN102658034B - 一种纳米涂层修饰改性陶瓷微滤膜清洗剂及其制备方法和应用 - Google Patents
一种纳米涂层修饰改性陶瓷微滤膜清洗剂及其制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种纳米涂层修饰改性陶瓷微滤膜清洗剂，按质量百分比由以下组分组成：复合表面活性剂30～57％、碱性氢氧化物15～35％、清洗助剂8～40％。此外还公开了上述清洗剂的制备方法和应用。本发明清洗剂清洗效果好，经清洗后改性陶瓷微滤膜的渗透通量可基本恢复，且对改性陶瓷微滤膜及纳米改性氧化物无明显腐蚀作用，避免了清洗过程对改性陶瓷微滤膜结构与性能的影响。此外，制备简单，使用方便易行，清洗效率高，大大缩短了清洗时间，降低了清洗过程***的能耗，且避免了清洗剂废液对环境造成二次污染。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷膜清洗技术领域，尤其涉及一种纳米涂层修饰改性陶瓷微滤膜清洗剂。
背景技术
陶瓷膜由于具有耐热、强度高、耐化学腐蚀、孔径分布可控、易于再生，不“溶胀”、使用寿命长等优点，因而在废水处理中的研究与应用愈来愈受到重视。冷轧乳化液废水是钢铁厂轧钢过程中产生的含油废水，其成分复杂，含有大量的矿物油或动植物油及表面活性剂等，直接排放会造成严重的环境污染。然而，由于冷轧乳化液含油废水性质稳定、油水分离难，使得治理难度较大，因而成为制约钢铁行业发展的重大环境问题。在含油废水的处理过程中，现有技术陶瓷膜普遍存在着膜易受污染、渗透通量低等问题，使得陶瓷膜在含油污水处理方面分离效率低，从而制约了陶瓷膜在该领域的推广和应用。
为此，人们也进行了开发研究，通过ZnO、TiO2和ZrO2等纳米氧化物进行修饰改性，得到纳米氧化物涂层修饰改性陶瓷微滤膜。这类改性陶瓷微滤膜其抗污染能力和油水分离效率均有明显的提高，因而在冷轧乳化液含油废水处理方面有着良好的应用前景。在采用纳米涂层修饰改性陶瓷微滤膜进行油水过滤分离过程中，经过长时间的运行后，改性陶瓷微滤膜不可避免地会受到油水污染，使膜的渗透通量显著衰减，直至不能满足使用要求。膜污染过程主要是油滴和乳化剂等污染物在膜表面沉积或被吸附在膜孔内表面，为此需要定期采用清洗剂对改性陶瓷微滤膜进行清洗，在不影响纳米氧化物改性效果的情况下，使膜性能得到最大程度的恢复。
目前，现有技术对陶瓷膜进行清洗的方法，通常有物理方法和化学方法两种。在实际过滤操作中，对于被冷轧乳化液废水严重污染的陶瓷膜，仅仅靠物理清洗方法很难使膜的渗透通量恢复到令人满意的效果，因此，必须采用化学清洗的方法，即采用对陶瓷膜材料本身没有明显破坏性，但对污染物有溶解、乳化、分散、吸附等作用的化学试剂对膜进行清洗，以去除膜污染物、恢复膜的分离性能。对于油水污染严重的陶瓷膜，传统的清洗方法是采用强酸、强碱交替清洗，并加入次氯酸钠等氧化剂与表面活性剂等。这种方法不但清洗时间长、耗水量大、能耗大，还易对纳米改性氧化物及膜造成腐蚀，缩短了陶瓷膜的寿命，因而不可能用于改性陶瓷微滤膜的清洗。近年来，单一碱性清洗剂的研究与应用受到重视，将其应用于过滤冷轧乳化液含油废水的改性陶瓷微滤膜的清洗。然而，现有技术的这类清洗剂仍然存在着以下技术问题：
(1)碱性氢氧化物含量高，易使活性高、细小的纳米改性氧化物颗粒受到腐蚀，影响其对陶瓷微滤膜的改性效果，使改性陶瓷微滤膜的油水分离性能恶化。
(2)清洗过程较复杂，清洗时间长，纳米改性氧化物容易进一步受到腐蚀。
(3)含有过多的磷酸盐，其清洗废液的排放会造成水体“过肥化”、“富氧化”而恶化水质，对水域生态环境造成新的严重污染。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种针对性强、高效、清洗成本低、环保的改性陶瓷微滤膜清洗剂，在实现清除污染物的同时恢复膜的分离性能，以充分发挥纳米氧化物修饰改性陶瓷微滤膜在油水分离中的优势。本发明的另一目的在于提供上述改性陶瓷微滤膜清洗剂的制备方法及应用。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
本发明提供的一种纳米涂层修饰改性陶瓷微滤膜清洗剂，按质量百分比由以下组分组成：复合表面活性剂30～57％、碱性氢氧化物15～35％、清洗助剂8～40％。通过清洗助剂与表面活性剂分子之间发生的协同作用，使清洗效果优于表面活性剂的单独使用。
上述方案中，本发明所述复合表面活性剂为烷基糖苷与十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、椰油酰胺丙基甜菜碱中的一种或一种以上组合。
上述方案中，本发明所述碱性氢氧化物为氢氧化钠或氢氧化钾。
上述方案中，本发明所述清洗助剂为柠檬酸钠、羧甲基纤维素纳、聚丙烯酸钠、氮川三乙酸、人造沸石、硅酸钠、碳酸钠中的两种或两种以上组合。
进一步地，本发明所述改性陶瓷微滤膜清洗剂，按质量百分比其组成为：
进一步地，本发明所述改性陶瓷微滤膜清洗剂，按质量百分比其组成为：
进一步地，本发明所述改性陶瓷微滤膜清洗剂，按质量百分比其组成为：
本发明的另一目的通过以下技术方案予以实现：
本发明提供的上述改性陶瓷微滤膜清洗剂的制备方法如下：将所述各组分加入带搅拌和研磨的容器装置中，在室温下搅拌混合3～5小时，即得清洗剂成品。
本发明上述改性陶瓷微滤膜清洗剂的应用，其方法如下：
a.将所述清洗剂配制成质量百分含量为1.0～2.0％的清洗溶液，待用；
b.陶瓷微滤膜装置放空料液后，用60℃热水清洗5分钟；
c.所述清洗溶液加热至60℃后，在零操作压力下清洗陶瓷微滤膜装置3分钟，然后在0.1～0.2MPa操作压力下清洗27～35分钟；
d.放空清洗溶液，用50～60℃热水漂洗陶瓷微滤膜装置5分钟，放空后即完成清洗过程。
本发明改性陶瓷微滤膜清洗剂尤其适用于对冷轧乳化液含油废水污染的改性陶瓷微滤膜进行清洗处理。
本发明具有以下有益效果：
(1)清洗效果好，经清洗后改性陶瓷微滤膜的渗透通量可基本恢复。
(2)清洗剂组成中碱性氢氧化物含量低，清洗过程对改性陶瓷微滤膜及纳米改性氧化物无明显腐蚀作用，避免了清洗过程对改性陶瓷微滤膜结构与性能的影响。
(3)清洗剂组成中采用了自然降解率高、绿色环保的复合表面活性剂及无磷清洗助剂，可避免清洗剂废液对环境造成二次污染。
(4)制备简单，使用方便易行，清洗效率高，大大缩短了清洗时间(从传统方法所需的≥70分钟缩短至低于50分钟)，降低了清洗过程***的能耗。
下面将结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
具体实施方式
实施例一：
本实施例纳米涂层修饰改性陶瓷微滤膜清洗剂，按质量百分比其组成如下：
本实施例清洗剂的制备方法如下：将上述各组分加入带搅拌和研磨的容器装置中，在室温下搅拌混合3小时，即得清洗剂成品。
本实施例清洗剂用于对冷轧乳化液含油废水污染后的纳米氧化物改性陶瓷微滤膜进行清洗处理，其清洗方法如下：
a.将清洗剂配制成质量百分含量为1.5％的清洗溶液(pH＜12)，待用；
b.陶瓷微滤膜装置放空料液后，用60℃热水清洗5分钟；
c.清洗溶液加热至60℃后，在零操作压力下清洗陶瓷微滤膜装置3分钟，然后在0.1～0.2MPa操作压力下清洗27分钟；
d.放空清洗溶液，用50～60℃热水漂洗陶瓷微滤膜装置5分钟，放空后即完成清洗过程。
使用本实施例对冷轧乳化液含油废水污染后的纳米氧化物改性陶瓷微滤膜进行清洗，清洗操作总时间为40分钟，膜的去离子水渗透通量恢复率达到100％，清洗后膜处理冷轧乳化液的初始通量恢复率也达到100％。而在相同污染和清洗条件下，采用市售的两种专用清洗剂配制pH＜12的清洗液对污染后陶瓷微滤膜膜进行清洗处理，上述两种通量恢复率仅为75～80％。
实施例二：
本实施例纳米涂层修饰改性陶瓷微滤膜清洗剂，按质量百分比其组成如下：
本实施例清洗剂的制备方法如下：将上述各组分加入带搅拌和研磨的容器装置中，在室温下搅拌混合5小时，即得清洗剂成品。
本实施例清洗剂用于对冷轧乳化液含油废水污染后的纳米氧化物改性陶瓷微滤膜进行清洗处理，其清洗方法如下：
a.将清洗剂配制成质量百分含量为1.3％的清洗溶液(pH＜12)，待用；
b.陶瓷微滤膜装置放空料液后，用60℃热水清洗5分钟；
c.清洗溶液加热至60℃后，在零操作压力下清洗陶瓷微滤膜装置3分钟，然后在0.1～0.2MPa操作压力下清洗35分钟；
d.放空清洗溶液，用50～60℃热水漂洗陶瓷微滤膜装置5分钟，放空后即完成清洗过程。
使用本实施例对冷轧乳化液含油废水污染后的纳米氧化物改性陶瓷微滤膜进行清洗，清洗操作总时间为48分钟，膜的去离子水渗透通量恢复率达到100％，清洗后膜处理冷轧乳化液的初始通量恢复率也达到99.9％。而在相同污染和清洗条件下，采用市售的两种专用清洗剂配制pH＜12的清洗液对污染后陶瓷微滤膜膜进行清洗处理，上述两种通量恢复率仅为75～80％。
实施例三：
本实施例纳米涂层修饰改性陶瓷微滤膜清洗剂，按质量百分比其组成如下：
本实施例清洗剂的制备方法如下：将上述各组分加入带搅拌和研磨的容器装置中，在室温下搅拌混合4小时，即得清洗剂成品。
本实施例清洗剂用于对冷轧乳化液含油废水污染后的纳米氧化物改性陶瓷微滤膜进行清洗处理，其清洗方法如下：
a.将清洗剂配制成质量百分含量为2.0％的清洗溶液(pH＜12)，待用；
b.陶瓷微滤膜装置放空料液后，用60℃热水清洗5分钟；
c.清洗溶液加热至60℃后，在零操作压力下清洗陶瓷微滤膜装置3分钟，然后在0.1～0.2MPa操作压力下清洗30分钟；
d.放空清洗溶液，用50～60℃热水漂洗陶瓷微滤膜装置5分钟，放空后即完成清洗过程。
使用本实施例对冷轧乳化液含油废水污染后的纳米氧化物改性陶瓷微滤膜进行清洗，清洗操作总时间为43分钟，膜的去离子水渗透通量恢复率达到100％，清洗后膜处理冷轧乳化液的初始通量恢复率也达到99.9％。而在相同污染和清洗条件下，采用市售的两种专用清洗剂配制pH＜12的清洗液对污染后陶瓷微滤膜膜进行清洗处理，上述两种通量恢复率仅为75～80％。
Claims (8)
1.一种纳米涂层修饰改性陶瓷微滤膜清洗剂，其特征在于按质量百分比由以下组分组成：复合表面活性剂30～57%、碱性氢氧化物15～35%、清洗助剂8～40%；所述复合表面活性剂为烷基糖苷与十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、椰油酰胺丙基甜菜碱中的一种或一种以上组合；所述清洗助剂为柠檬酸钠、羧甲基纤维素纳、聚丙烯酸钠、氮川三乙酸、人造沸石、硅酸钠、碳酸钠中的两种或两种以上组合。
2.根据权利要求1所述的纳米涂层修饰改性陶瓷微滤膜清洗剂，其特征在于：所述碱性氢氧化物为氢氧化钠或氢氧化钾。
3.根据权利要求1所述的纳米涂层修饰改性陶瓷微滤膜清洗剂，其特征在于按质量百分比其组成为：
4.根据权利要求1所述的纳米涂层修饰改性陶瓷微滤膜清洗剂，其特征在于按质量百分比其组成为：
5.根据权利要求1所述的纳米涂层修饰改性陶瓷微滤膜清洗剂，其特征在于按质量百分比其组成为：
6.权利要求1-5之一所述纳米涂层修饰改性陶瓷微滤膜清洗剂的制备方法，其特征在于：将所述各组分加入带搅拌和研磨的容器装置中，在室温下搅拌混合3～5小时，即得清洗剂成品。
7.权利要求1-5之一所述纳米涂层修饰改性陶瓷微滤膜清洗剂的应用，其特征在于：
a.将所述清洗剂配制成质量百分含量为1.0～2.0％的清洗溶液，待用；
b.陶瓷微滤膜装置放空料液后，用60℃热水清洗5分钟；
c.所述清洗溶液加热至60℃后，在零操作压力下清洗陶瓷微滤膜装置3分钟，然后在0.1～0.2MPa操作压力下清洗27～35分钟；
d.放空清洗溶液，过用50～60℃热水漂洗陶瓷微滤膜装置5分钟，放空后即完成清洗程。
8.根据权利要求7所述的纳米涂层修饰改性陶瓷微滤膜清洗剂的应用，其特征在于：用于对冷轧乳化液含油废水污染的改性陶瓷微滤膜进行清洗处理。
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