CN111389233B

CN111389233B - 针对功能层损伤的微滤膜修复液的制备方法及微滤膜修复的方法

Info

Publication number: CN111389233B
Application number: CN202010201715.9A
Authority: CN
Inventors: 陈亦力; 张庆磊; 孙旭东; 彭兴峥; 余丽丽
Original assignee: Beijing Originwater Membrane Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Originwater Membrane Technology Co Ltd
Priority date: 2020-03-20
Filing date: 2020-03-20
Publication date: 2022-07-01
Anticipated expiration: 2040-03-20
Also published as: CN111389233A

Abstract

本发明提供一种针对功能层损伤的微滤膜修复液的制备方法及微滤膜修复的方法，属于微滤膜修复技术领域，将树脂、成孔剂以及有机溶剂加热搅拌配制一定浓度的均相稀溶液；向均相稀溶液中滴加凝胶剂至凝胶出现成乳浊液，即得修复液。待修复微滤膜使用次氯酸钠溶液浸泡12h后用水清洗，再使用柠檬酸溶液浸泡12h后用水清洗，晾干；采用颗粒振荡器对待修复膜进行打磨；使用修复液，采用修饰装置，进行修饰处理，形成吸附层；晾干后放入水中浸泡，修复完成。本发明获得了针对功能层损伤的微滤膜的修复液，使用修复液对功能层损伤的微滤膜进行修饰，得到了具有良好耐受性和稳定性的微滤膜，避免了资源浪费，防止了废旧膜丝对环境的污染。

Description

针对功能层损伤的微滤膜修复液的制备方法及微滤膜修复的方法

技术领域

本发明涉及微滤膜修复技术领域，具体涉及一种针对功能层损伤的微滤膜修复液的制备方法及微滤膜修复的方法。

背景技术

20世纪初，膜技术成为一种新型的分离技术。目前在水处理和净水产业生产过程中的需求日益迫切。上世纪90年代，超微滤膜技术已广泛应用于欧洲及北美的污水处理市场，进入21世纪后，超微滤进入了快速发展时期。随着膜法水处理技术近年来的快速发展，作为核心技术之一的中空纤维膜成为高附加值的高新技术产品。

膜材料在实际工程应用一般使用寿命为5-8年，伴随着每年工程中的更换，会产生大量废弃中空纤维膜。针对超微滤膜，其材料本身如聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜等材料寿命多达数十年，工程弃用膜组件并非真正达到其使用寿命，多为膜材料功能皮层损坏耐污染性能明显变差，进而使运行能耗大幅提高。与此同时，工程弃用膜组件如采用常规如焚烧、填埋等作为固废或危废处理，都将造成巨大的资源浪费和环境污染。如能修复有效延长工程使用寿命或者修复后作为一款中低端产品应用在新领域，将有重大意义。不仅对难处理的废弃膜组件进行有效再利用，而且能创造新的产品形式，同时也符合国家绿色环保政策。

现有修复技术手段多为在完好膜表面修饰改性以提高其亲水性、生物相容性等性能，具有良好的选择吸附性能、分离纯化的功能，在生物、医学等领域具有重要的应用价值。现有修饰膜对完整功能膜层能够有较好的修饰效果，但针对皮层严重损伤甚至有大空洞膜材料修复暂未见报道。与此同时，针对膜组件整体修复引起的膜丝黏连、结合力和长期稳定性等问题，现有修饰手段难以克服。

发明内容

本发明的目的在于提供一种针对功能层损伤的微滤膜修复液的制备方法以及利用该制备的修复液对微滤膜进行修复的方法，以解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一方面，本发明名提供一种针对功能层损伤的微滤膜修复液的制备方法，以及有机溶剂加热搅拌配制一定浓度的均相稀溶液；向均相稀溶液中逐步滴加凝胶剂，直至凝胶出现成相对均匀的乳浊液，即为配制的修复液。

优选的，所述均相稀溶液中，树脂重量份为1-3％，成孔剂的重量份为1- 3％，有机溶剂的重量份为94-98％。

优选的，所述树脂为聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜、聚醚醚酮、磺化聚砜或磺化聚砜中的一种。

优选的，所述成孔剂为聚乙二醇或聚乙烯吡咯烷酮。

优选的，所述有机溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜中的一种或多种。

优选的，所述凝胶剂为水、乙二醇单甲醚或醇中的一种或多种。

另一方面，本发明还提供一种利用如上所述的修复液对功能层损伤的微滤膜进行修复的方法，包括：

步骤S110：清洗待修复微滤膜：使用次氯酸钠溶液浸泡12h后用水清洗，再使用柠檬酸溶液浸泡12h后用水清洗，晾干；

步骤S120：待修复微滤膜预处理：采用特制颗粒振荡器对待修复膜进行打磨，增加膜表面粗糙度和均一度；

步骤S130：使用修复液对待修复微滤膜进行修饰：使用修复液，采用聚烯烃微孔基底修饰装置，对待修复微滤膜进行修饰处理，形成吸附层；晾干后放入水中浸泡，得到适度孔径和孔隙率，修复完成。

优选的，所述步骤S110中，所述次氯酸钠溶液浓度为2000mg/L- 50000mg/L；柠檬酸溶液的浓度为2wt.％-5wt.％。

优选的，所述步骤S120中，所述颗粒振荡器中所选择颗粒粒径范围为5μ m-20μm，振动频率为50HZ-1000HZ。

优选的，所述步骤S130中，所述微滤膜外侧压力为0-200KPa，持续给压 5-30min；晾干温度为15-25℃，湿度为15％-25％，晾干时间为18-22min；在水中浸泡时间为2h。本发明提供一种针对功能层损伤的微滤膜修复液的制备方法。

本发明有益效果：制得了针对功能层损伤的微滤膜的修复液，使用该修复液对功能层损伤的微滤膜进行修饰，得到了具有良好耐受性和稳定性的微滤膜，避免了微滤膜资源浪费，防止了废旧膜丝对环境的污染。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所述的微滤膜修复装置的结构图。

图2为本发明实施例所述的颗粒振荡器的结构图。

图3为本发明实施例所述的待修复的废旧微滤膜膜丝表面电镜扫描图。

图4为本发明实施例所述的修复后的微滤膜膜丝表面电镜扫描图。

图5为本发明实施例所述的修复后膜组件运行压力变化曲线图。

其中：1-抽吸泵；2-流量计；3-压力表；4-膜组器箱一；5-膜组器一；6-固定架；7-膜组器箱二；8-膜组器二；9-搅拌器。

具体实施方式

下面详细叙述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语 (包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或它们的组。

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

在本专利的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。

为便于理解本发明，下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步解释说明，且具体实施例并不构成对本发明实施例的限定。

本领域技术人员应该理解，附图只是实施例的示意图，附图中的部件并不一定是实施本发明所必须的。

实施例1

本发明实施例1提供一种针对功能层损伤的微滤膜修复液的制备方法，包括如下步骤：将树脂、成孔剂以及有机溶剂加热搅拌配制一定浓度的均相稀溶液；向均相稀溶液中逐步滴加凝胶剂，直至凝胶出现成相对均匀的乳浊液，即为配制的修复液。

所述均相稀溶液中，所述树脂为聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜、聚醚醚酮、磺化聚砜或磺化聚砜中的一种，树脂重量份为1-3％。所述成孔剂为聚乙二醇或聚乙烯吡咯烷酮，成孔剂的重量份为1-3％。有机溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜中的一种或多种，有机溶剂的重量份为94- 98％。所述凝胶剂为水、乙二醇单甲醚或醇中的一种或多种。

实施例2

本发明实施例2提供一种针对功能层损伤的微滤膜修复液的制备方法，包括如下步骤：采用用一定浓度一定分子量聚偏氟乙烯或聚砜等树脂，成孔剂以及溶剂等加热搅拌配制一定浓度的均相稀溶液。向稀溶液中逐步滴加非溶剂，直至凝胶出现相对均匀的乳浊液，即为配制的修饰液。

配置均相稀溶液时，树脂可以采用聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜、聚醚醚酮、磺化聚砜、磺化聚砜等，树脂含量在1-3％。磺化聚砜类高聚物，为磺化聚砜或磺化聚醚砜，磺化度15-100％。成孔剂为小分子酮类、小分子醇类、不同分子量聚乙二醇、不同分子量聚乙烯吡咯烷酮等，含量在1-3％。余量为溶剂，溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜等至少一种。

非溶剂为水，乙二醇单甲醚，醇类物质等至少一种，作为凝胶剂。

实施例3

本发明实施例3提供一种利用修复液以及修复设备对功能层损伤的微滤膜进行修复的方法。具体包括如下步骤：

步骤S120：待修复微滤膜预处理：采用特制颗粒振荡器对待修复膜进行打磨，增加膜表面粗糙度和均一度。如图2所示，为颗粒振荡器的结构图。该颗粒振荡器包括膜组器箱二7、膜组器二8和搅拌器9，膜组器二8上设待修复微滤膜；其工作原理为通过搅拌器搅拌带动溶液颗粒流动，从而达到对修复膜进行打磨的目的。

步骤S130：使用修复液对待修复微滤膜进行修饰：使用修复液，采用专用聚烯烃微孔基底修饰装置，对待修复微滤膜进行修饰处理，形成吸附层；晾干后放入水中浸泡，得到适度孔径和孔隙率，修复完成。

如图1所示，为一种针对功能层损伤的微滤膜修复装置，包括抽吸泵1、流量计2、压力表3、膜组器箱一4、膜组器一5和固定架6；膜组器箱一4的顶部设固定架6，膜组器一5穿过固定架6伸入膜组器箱一4内，膜组器一5上设经打磨的待修复微滤膜，膜组器箱一4通过管道连通抽吸泵1，管道上设有流量计2和压力表3，其工作原理为：用抽吸泵将修复液从下管口注入，修复液透过待修复微滤膜，从膜上端出水口出，并排入废液回收罐中。

其中，所述步骤S110中，所述次氯酸钠溶液浓度为2000mg/L- 50000mg/L；柠檬酸溶液的浓度为2wt.％-5wt.％。

所述步骤S120中，所述颗粒振荡器中所选择颗粒粒径范围为5μm-20μ m，振动频率为50HZ-1000HZ。

所述步骤S130中，所述微滤膜膜外侧压力20-200KPa，修复持续时间为5- 30min；晾干温度为15-25℃，湿度为15％-25％，晾干时间为18-22min；在水中浸泡时间为2h。

如图3所示，为待修复的废旧微滤膜膜丝表面电镜扫描图。图4为本发明实施例所述的修复后的微滤膜膜丝表面电镜扫描图。图5为本发明实施例所述的修复后膜组件运行压力变化曲线图。

实施例4

本发明实施例4提供一种利用修复液以及修复设备对功能层损伤的微滤膜进行修复的方法。具体包括如下步骤：

采用1wt.％聚偏氟乙烯，1wt.％聚乙烯吡咯烷酮(k30)和98wt.％氮氮二甲基乙酰胺，加热搅拌，体系为均相稀溶液。以纯水为凝胶剂，将均相稀溶液与纯水按照不同比例配制成相对均匀乳浊液，即为修饰液。采用修复装置，在一定负压下进行抽吸过滤，得到修复微滤膜。

得到的修复完成的微滤膜的性能与稀溶液和水的配比的关系如下表1所示。

表1：

实施方案	稀溶液与水配比	纯水通(LMH)	60万PEG截(％)
				G-0	空白	7000	17.1
G-1	2:1	2000	90.8
				G-2	3:1	1200	95.4

实施例5

本发明实施例5提供一种利用修复液以及修复设备对功能层损伤的微滤膜进行修复的方法。具体包括如下步骤：

采用1wt.％聚偏氟乙烯，1wt.％聚乙烯吡咯烷酮(k30)和98wt.％氮氮二甲基乙酰胺，加热搅拌，体系为均相稀溶液。以纯水为凝胶剂，将均相稀溶液与纯水按照体积比2:1制成相对均匀乳浊液，即为修饰液。采用修复装置，在一定负压下进行抽吸过滤，得到修复微滤膜。

得到的修复完成的微滤膜的性能与抽吸过滤时间的关系如下表2所示。

表2：

实施方案	抽滤时间(min)	纯水通(LMH)	60万PEG截(％)
				G-1	2	2000	90.8
G-2	5	1800	92.5
				G-2	10	1700	97.2

本领域普通技术人员可以理解：本发明实施例中的装置中的部件可以按照实施例的描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的部件可以合并为一个部件，也可以进一步拆分成多个子部件。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种针对功能层损伤的微滤膜修复液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将树脂、成孔剂以及有机溶剂加热搅拌配制一定浓度的均相稀溶液；向均相稀溶液中逐步滴加凝胶剂，直至凝胶出现成相对均匀的乳浊液，即为配制的修复液；

所述均相稀溶液中，树脂重量份数为1-3％，成孔剂的重量份数为1-3％，有机溶剂的重量份数为94-98％；

所述树脂为聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜、聚醚醚酮、磺化聚砜或磺化聚砜中的一种；

所述凝胶剂为水、乙二醇单甲醚或醇中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的修复液的制备方法，其特征在于，所述成孔剂为聚乙二醇或聚乙烯吡咯烷酮。

3.根据权利要求2所述的修复液的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜中的一种或多种。

4.一种利用如权利要求1-3任一项所述的制备方法获得的修复液对功能层损伤的微滤膜修复的方法，其特征在于，包括：

步骤S120：待修复微滤膜预处理：采用颗粒振荡器对待修复膜进行打磨，增加膜表面粗糙度和均一度；所述颗粒振荡器包括膜组器箱二、膜组器二和搅拌器，膜组器二上设待修复微滤膜；通过搅拌器搅拌带动溶液颗粒流动对待修复膜进行打磨；

步骤S130：使用修复液对待修复微滤膜进行修饰：使用修复液，采用针对功能层损伤的微滤膜修复装置，对待修复微滤膜进行修饰处理，形成吸附层；晾干后放入水中浸泡，得到适度孔径和孔隙率，修复完成；

所述步骤S110中，所述次氯酸钠溶液浓度为2000mg/L-50000mg/L；柠檬酸溶液的浓度为2wt.％-5wt.％；

所述步骤S130中，所述微滤膜外侧压力为0-200KPa，持续给压5-30min；晾干温度为15-25℃，湿度为15％-25％，晾干时间为18-22min；在水中浸泡时间为2h；

所述针对功能层损伤的微滤膜修复装置包括抽吸泵、流量计、压力表、膜组器箱一、膜组器一和固定架；膜组器箱一的顶部设固定架，膜组器一穿过固定架伸入膜组器箱一内，膜组器一上设经打磨的待修复微滤膜，膜组器箱一通过管道连通抽吸泵；所述抽吸泵将修复液从下管口注入，修复液透过待修复微滤膜，从膜上端出水口出。

5.根据权利要求4所述的针对功能层损伤的微滤膜修复的方法，其特征在于，所述步骤S120中，所述颗粒振荡器中所选择颗粒粒径范围为5μm-20μm，振动频率为50HZ-1000HZ。