CN116870701B - 一种抗污超滤膜及其在循环水浓排水再回收中的应用 - Google Patents

一种抗污超滤膜及其在循环水浓排水再回收中的应用 Download PDF

Info

Publication number
CN116870701B
CN116870701B CN202311153035.4A CN202311153035A CN116870701B CN 116870701 B CN116870701 B CN 116870701B CN 202311153035 A CN202311153035 A CN 202311153035A CN 116870701 B CN116870701 B CN 116870701B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ultrafiltration membrane
quaternary ammonium
fouling
alkenyl
ultrafiltration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202311153035.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116870701A (zh
Inventor
周卫华
陈谦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiaxing Wattek Environmental Protection Technology Co ltd
Hangzhou Shangshanruoshui Environmental Protection Technology Co ltd
Original Assignee
Jiaxing Wattek Environmental Protection Technology Co ltd
Hangzhou Shangshanruoshui Environmental Protection Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiaxing Wattek Environmental Protection Technology Co ltd, Hangzhou Shangshanruoshui Environmental Protection Technology Co ltd filed Critical Jiaxing Wattek Environmental Protection Technology Co ltd
Priority to CN202311153035.4A priority Critical patent/CN116870701B/zh
Publication of CN116870701A publication Critical patent/CN116870701A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116870701B publication Critical patent/CN116870701B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/14Ultrafiltration; Microfiltration
    • B01D61/145Ultrafiltration
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D67/00Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0002Organic membrane manufacture
    • B01D67/0006Organic membrane manufacture by chemical reactions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/02Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor characterised by their properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06Organic material
    • B01D71/76Macromolecular material not specifically provided for in a single one of groups B01D71/08 - B01D71/74
    • B01D71/82Macromolecular material not specifically provided for in a single one of groups B01D71/08 - B01D71/74 characterised by the presence of specified groups, e.g. introduced by chemical after-treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/444Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by ultrafiltration or microfiltration
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2325/00Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/36Hydrophilic membranes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2325/00Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/48Antimicrobial properties
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124Water desalination
    • Y02A20/131Reverse-osmosis

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

本发明公开了一种抗污超滤膜及其在循环水浓排水再回收中的应用,属于超滤膜技术领域。一种抗污超滤膜,包括:聚偏氟乙烯超滤膜以及烯基季铵盐接枝于聚偏氟乙烯超滤膜上,烯基季铵盐选自烯基氯化季铵盐或烯基氯化吡啶季铵盐。该抗污超滤膜具有较佳的抗菌效果、亲水性和纯水通量,可用于循环水浓排水再回收用超滤装置中。循环水浓排水再回收的方法为:将循环水浓排水经自清洗过滤器进行过滤得到过滤出水;将过滤出水进入采用抗污超滤膜的超滤装置,在投加黏泥控制剂存在下进行超滤处理得到超滤出水;以及将超滤出水进入反渗透装置,调节pH后,在阻垢剂存在下进行反渗透处理得到回收水和浓水,回收水回用于循环水***,浓水进入浓水池。

Description

一种抗污超滤膜及其在循环水浓排水再回收中的应用
技术领域
本发明属于超滤膜技术领域,具体涉及一种抗污超滤膜及其在循环水浓排水再回收中的应用。
背景技术
在目前常用的,用水量规模最大的循环水***为敞开式,在敞开式循环水***运行过程中,空气中的各种污染物如;飞尘、杂物、可溶性气体等会不同程度进入到循环水***中的水中,随着时间的推移,循环水中的离子(如钙、镁、硫酸根、氯离子等)、溶解性固体、悬浮物会增加,***会大量滋生微生物和在***的管道中产生结垢、腐蚀和黏泥附着,引起***换热效率下降。为了防止循环水***内的盐含量被不断浓缩后升高,导致结垢,因此需要定期排放一部分冷却水,再补充一部分新鲜水,排放的水为浓排水,补充的水为***补水。循环水***的补水占***循环水量的1.5%,浓排水占***循环水量占比为3-5%。循环水***的浓排水的处理常见方式是直接排放或是进入污水处理***。现有技术中,申请号为2009100909649的中国发明专利公开了一种工业循环水排污水的处理与回用方法,对工业循环水排污水采用复合氧化钛光催化氧化处理技术,采用无机有机复配絮凝沉淀和过滤的方法去除其中的胶体、悬浮物等,再通过中空纤维超滤膜,反渗透膜处理,获得的产出水可回用;申请号为2021115831563的中国发明专利公开了一种循环水排污水近零排放处理方法,采用预处理工艺对排水进行预处理,随后进入反渗透工艺进行浓缩处理,得到淡水和浓水,对得到浓水再进行深度处理,减少后续浓水的处理量,淡水达循环水补充水回用标准;对被减少后的浓水再进行蒸发结晶处理,得到蒸发冷凝水回用、固体结晶外运处置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有较佳的抗菌效果、亲水性和纯水通量的抗污超滤膜。
本发明为实现上述目的所采取的技术方案为:
一种抗污超滤膜,抗污超滤膜包括:
聚偏氟乙烯超滤膜;以及
烯基季铵盐接枝于聚偏氟乙烯超滤膜上,烯基季铵盐选自烯基氯化季铵盐或烯基氯化吡啶季铵盐。
季铵盐可以裂解细菌生物膜,具有较佳的抗菌效果,而本发明抗污超滤膜表面接枝共聚有季铵盐,因此本发明抗污超滤膜亦具有较佳的抗菌效果,可以杀灭黏附在超滤膜表面的细菌,从而提高超滤膜表面的抗微生物污染性能,此外,相较于聚偏氟乙烯超滤膜,本发明抗污超滤膜具有更高的亲水性和纯水通量。综上,本发明抗污超滤膜可明显减轻微生物污染、降低维护成本、延长使用寿命。
在一个实施方案中,烯基季铵盐的接枝率为5-20%。
在一个优选的实施方案中,烯基季铵盐的接枝率为10-20%。
在一个实施方案中,烯基氯化季铵盐的结构式为
在一个优选的实施方案中,烯基氯化季铵盐的接枝率为10-16%。
在一个实施方案中,烯基氯化吡啶季铵盐的结构式为
在一个优选的实施方案中,烯基氯化吡啶季铵盐的接枝率为12-18%。
本发明还公开了上述烯基氯化季铵盐的制备方法,包括:
将肉桂酰氯和甲基丙烯酸二甲胺乙酯加入二氯甲烷中,在80-110℃下反应24-48h,反应结束后旋蒸出二氯甲烷,然后用***洗涤2-4次,抽滤,干燥,得到烯基氯化季铵盐。
在一个实施方案中,肉桂酰氯和甲基丙烯酸二甲胺乙酯的摩尔比为1.2-1.6:1。
在一个实施方案中,肉桂酰氯和二氯甲烷的用量比为1g:5-15mL。
本发明还公开了上述烯基氯化吡啶季铵盐的制备方法,包括:
将肉桂酰氯和2-羟甲基吡啶加入二氯甲烷中,在80-110℃下反应24-48h,反应结束后旋蒸出溶剂,然后用***洗涤2-4次,抽滤,干燥,得到氯化吡啶季铵盐;以及
将氯化吡啶季铵盐、催化剂、阻聚剂加入二氯甲烷中,搅拌均匀,在40-60℃下滴加甲基丙烯酸异氰基乙酯,滴加完毕后继续在40-60℃下搅拌反应4-12h,旋蒸出二氯甲烷,然后用***洗涤2-4次,干燥,得到烯基氯化吡啶季铵盐。
在一个实施方案中,肉桂酰氯和2-羟甲基吡啶的摩尔比为1.2-1.6:1。
在一个实施方案中,肉桂酰氯和二氯甲烷的用量比为1g:5-15mL。
在一个实施方案中,催化剂为二月桂酸二丁基锡,其用量为氯化吡啶季铵盐的0.1-1wt%。
在一个实施方案中,阻聚剂为对苯二酚,其用量为氯化吡啶季铵盐的0.5-2wt%。
在一个实施方案中,氯化吡啶季铵盐和二氯甲烷的用量比为1g:5-15mL。
在一个实施方案中,氯化吡啶季铵盐和甲基丙烯酸异氰基乙酯的摩尔比为1.0-1.2:1。
本发明还公开了上述抗污超滤膜的制备方法,包括:
将聚偏氟乙烯超滤膜清洗后干燥,得到干燥的聚偏氟乙烯超滤膜;以及
将干燥的聚偏氟乙烯超滤膜浸泡于含有二苯甲酮的溶液中,在紫外光下预照射,再加入烯基季铵盐,在紫外光下照射进行共聚反应,结束后漂洗,干燥,即得抗污超滤膜。
本发明制备方法以二苯甲酮为光引发剂,以季铵盐为接枝单体,在紫外光照射下,使得聚偏氟乙烯超滤膜表面接枝共聚有季铵盐,制备出抗污超滤膜,并且接枝率越高,抗菌效果越好;同时相较于聚偏氟乙烯超滤膜,该抗污超滤膜具有更高的水通量。
在一个实施方案中,将聚偏氟乙烯超滤膜清洗后干燥的具体步骤为:将聚偏氟乙烯超滤膜置于乙醇中超声波清洗30-60min,然后置于去离子水中超声波清洗30-60min,干燥得到干燥的聚偏氟乙烯超滤膜。
在一个实施方案中,含有二苯甲酮的溶液为含有二苯甲酮的甲醇溶液,二苯甲酮溶液的浓度为0.1-1.0mol/L。
在一个实施方案中,烯基季铵盐选自烯基氯化季铵盐或烯基氯化吡啶季铵盐。
在一个优选的实施方案中,烯基氯化季铵盐的结构式为
在一个优选的实施方案中,烯基氯化吡啶季铵盐的结构式为
在一个实施方案中,烯基季铵盐加至浓度为5-20wt%。
在一个实施方案中,预照射的条件为:紫外光的功率为500-1000W,光距为10-30cm,照射温度为30-40℃,时间为5-10min。
在一个实施方案中,共聚反应的条件为:紫外光的功率为500-1000W,光距为10-30cm,照射温度为30-40℃,时间为10-30min。
在一个实施方案中,抗污超滤膜的制备方法,包括:
将聚偏氟乙烯超滤膜置于乙醇中超声波清洗30-60min,然后置于去离子水中超声波清洗30-60min,干燥得到干燥的聚偏氟乙烯超滤膜;以及
将干燥的聚偏氟乙烯超滤膜浸泡于含有0.1-1.0mol/L二苯甲酮的甲醇溶液中,在功率为500-1000W,光距为10-30cm,照射温度为30-40℃的紫外光下,预照射5-10min,再加入烯基季铵盐至浓度为5-20wt%,在功率为500-1000W,光距为10-30cm,照射温度为30-40℃的紫外光下照射10-30min,结束后依次用甲醇和去离子水漂洗10-30min,干燥,即得抗污超滤膜。
本发明还公开了上述抗污超滤膜在制备超滤装置中的应用。
本发明还公开了上述超滤装置在循环水浓排水再回收中的应用。
本发明的另一个目的在于提供一种循环水浓排水再回收的方法,该方法可以去除循环水浓排水中所含有的悬浮颗粒、有机物、黏泥、胶体和大部分无机盐。处理后的回收水再作为循环水***的补充水,达到节水、增效、减排的目的。
本发明为实现上述目的所采取的技术方案为:
一种循环水浓排水再回收的方法,包括:
将循环水浓排水经自清洗过滤器进行过滤得到过滤出水;
将过滤出水进入超滤装置,超滤装置上述的抗污超滤膜,在投加黏泥控制剂存在下进行超滤处理得到超滤出水;以及
将超滤出水进入反渗透装置,调节pH后,在阻垢剂存在下进行反渗透处理得到回收水和浓水,回收水回用于循环水***,浓水进入浓水池。
本发明方法用超滤装置采用上述的抗污超滤膜,可明显减轻生物污染、降低超滤膜的污堵频率,从而降低维护成本、延长使用寿命。本发明方法黏泥控制剂投加在超滤装置的进口,可以防止超滤装置的生物黏泥污堵,且超滤装置对黏泥控制剂不截留,黏泥控制剂可以进入超滤产水,超滤产水中含有黏泥控制剂,进而也可以防止对反渗透装置的生物黏泥污堵。本发明方法可以实现对循环冷却水浓排水进行回收,得到的回收水可回用于循环水***,替代了一部分补水,降低了补水使用量,降低了新鲜补水的费用;本发明方法对浓排水的回收,降低了浓排水的直接排放量,直接可以降低废水处理费用及外排水费用。
在一个实施方案中,黏泥控制剂包括结合氯剂,黏泥控制剂中有效氯浓度为为0.5-5mg/L。
在一个实施方案中,结合氯剂为氯胺化合物,包括一氯胺、二氯胺和三氯胺,一氯胺、二氯胺和三氯胺的重量比为1:0.5-1:1-1.5。
在一个实施方案中,黏泥控制剂还包括缓冲剂、氧化剂、稳定剂和溶剂。
在一个实施方案中,氧化剂选自次氯酸钠、过氧化氢或次氯酸中的至少一种。
在一个实施方案中,缓冲剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠或碳酸氢钠中的至少一种。
在一个实施方案中,稳定剂选自硬脂酸锌或硬脂酸钙中的一种。
在一个实施方案中,溶剂选自水、乙醇、丙醇、丁醇或石油醚中的一种。
在一个实施方案中,黏泥控制剂包括:缓冲剂1-10重量份、氧化剂20-50重量份、稳定剂5-20重量份和溶剂100-200重量份。
在一个实施方案中,pH调节剂选自20-31v/v%盐酸或50-98v/v%硫酸。
在一个实施方案中,阻垢剂包括有机膦酸和羧酸类聚合物。该阻垢剂可以有效抑制碳酸钙盐、硫酸盐、硅酸盐等无机盐类在膜表面沉积、结垢,延长反渗透膜的清洗周期。
在一个优选的实施方案中,机膦酸和羧酸类聚合物的质量比为2-6:1。
在一个优选的实施方案中,有机膦酸选自二亚乙基三胺五亚甲基膦酸、氨基三亚甲基磷酸、己二胺四甲叉膦酸、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸和羟基乙叉二膦酸中的至少一种。
在一个优选的实施方案中,羧酸类聚合物选自聚丙烯酸、聚马来酸酐、聚天门冬氨酸、聚环氧琥珀酸、聚环氧琥珀酸、丙烯酸/丙烯酸羟丙酯共聚物或丙烯酸酯/苯乙烯磺酸共聚物中的至少一种。
在一个实施方案中,反渗透膜的部分浓水返回到反渗透装置进口,然后进入反渗透装置进行处理。该操作可以提高***回收率、提高反渗透膜***流速、降低污堵频率。
在一个实施方案中,循环水浓排水的回用率为85%以上。
在一个实施方案中,一种循环水浓排水再回收的方法,包括:
将循环水浓排水经自清洗过滤器进行过滤得到过滤出水;
将过滤出水进入超滤装置,超滤装置进口设置的黏泥控制剂自动加药装置投加黏泥控制剂,然后进行超滤处理得到超滤出水,超滤装置采用上述的抗污超滤膜;以及
将超滤出水进入反渗透装置,反渗透装置进口设置的pH调节装置投加pH调节剂调节pH至5.0-7.0,反渗透装置进口设置的阻垢剂自动加药装置投加阻垢剂,然后进行反渗透处理得到回收水和浓水,回收水回用于循环水***,浓水进入浓水池。
本发明还公开一种阻垢剂,其包括有机膦酸、季铵盐/AMPS共聚物和羧酸类聚合物。该阻垢剂具有抗菌性,可以有效防止微生物污染;该阻垢剂具有优异的阻垢性能,可以有效抑制碳酸钙盐、硫酸盐、硅酸盐等无机盐类在膜表面沉积、结垢,延长反渗透膜的清洗周期。
在一个实施方案中,机膦酸、衣康酸/季铵盐/AMPS共聚物和羧酸类聚合物的质量比为2-6:0.1-1.0:1。
在一个实施方案中,有机膦酸选自二亚乙基三胺五亚甲基膦酸、氨基三亚甲基磷酸、己二胺四甲叉膦酸、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸和羟基乙叉二膦酸中的至少一种。
在一个实施方案中,衣康酸/季铵盐/AMPS共聚物为衣康酸/烯基氯化季铵盐/AMPS共聚物或衣康酸/烯基氯化吡啶季铵盐/AMPS共聚物。本发明衣康酸/季铵盐/AMPS共聚物具有较佳的抗菌性,利用其制得的阻垢剂也具有抗菌性;此外,本发明衣康酸/季铵盐/AMPS共聚物配合二亚乙基三胺五亚甲基膦酸和聚环氧琥珀酸制备阻垢剂时,制得的阻垢剂具有优良的阻垢性。
在一个优选的实施方案中,衣康酸/烯基氯化季铵盐/AMPS共聚物为以衣康酸、上述的烯基氯化吡啶季铵盐和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为单体,共聚得到的共聚物。
在一个优选的实施方案中,衣康酸/烯基氯化季铵盐/AMPS共聚物的制备方法为:
将衣康酸和AMPS在70-95℃下加入去离子水,搅拌至均匀后加入叔丁醇,通入氮气置换空气,然后在70-95℃、搅拌状态下分别滴加烯基氯化季铵盐的甲醇溶液和过硫酸钾水溶液,0.5-2h内滴加完毕,继续在70-95℃下搅拌反应2-6h,冷却至室温,得到衣康酸/烯基氯化季铵盐/AMPS共聚物。
在一个更优选的实施方案中,衣康酸、AMPS和烯基氯化季铵盐的摩尔比为1:0.5-1.0:0.1-0.2。该摩尔比范围的单体共聚得到的衣康酸/烯基氯化季铵盐/AMPS共聚物,在配合二亚乙基三胺五亚甲基膦酸和聚环氧琥珀酸制备阻垢剂时,制得的阻垢剂的阻垢性能更佳。
在一个更优选的实施方案中,衣康酸和去离子水的用量比为1g:10-50mL。
在一个更优选的实施方案中,叔丁醇的用量为单体总质量的6-12%。
在一个更优选的实施方案中,烯基氯化季铵盐的甲醇溶液中,烯基氯化季铵盐的浓度为20-30wt%。
在一个更优选的实施方案中,过硫酸钾的用量为单体总质量的1-5%。
在一个更优选的实施方案中,过硫酸钾水溶液的浓度为20-30wt%。
在一个优选的实施方案中,衣康酸/烯基氯化季铵盐/AMPS共聚物为以衣康酸、上述的烯基氯化季铵盐和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为单体,共聚得到的共聚物。
在一个优选的实施方案中,衣康酸/烯基氯化吡啶季铵盐/AMPS共聚物的制备方法为:
将衣康酸和AMPS在70-95℃下加入去离子水,搅拌至均匀后加入叔丁醇,通入氮气置换空气,然后在70-95℃、搅拌状态下分别滴加烯基氯化吡啶季铵盐的甲醇溶液和过硫酸钾水溶液,0.5-2h内滴加完毕,继续在70-95℃下搅拌反应2-6h,冷却至室温,得到衣康酸/烯基氯化吡啶季铵盐/AMPS共聚物。
在一个更优选的实施方案中,衣康酸、AMPS和烯基氯化吡啶季铵盐的摩尔比为1:0.5-1.0:0.05-0.15。该摩尔比范围的单体共聚得到的衣康酸/烯基氯化吡啶季铵盐/AMPS共聚物,在配合二亚乙基三胺五亚甲基膦酸和聚环氧琥珀酸制备阻垢剂时,制得的阻垢剂的阻垢性能更佳。
在一个更优选的实施方案中,衣康酸和去离子水的用量比为1g:10-50mL。
在一个更优选的实施方案中,叔丁醇的用量为单体总质量的6-12%。
在一个更优选的实施方案中,烯基氯化吡啶季铵盐的甲醇溶液中,烯基氯化吡啶季铵盐的浓度为20-30wt%。
在一个更优选的实施方案中,过硫酸钾的用量为单体总质量的1-5%。
在一个更优选的实施方案中,过硫酸钾水溶液的浓度为20-30wt%。
在一个实施方案中,羧酸类聚合物选自聚丙烯酸、聚马来酸酐、聚天门冬氨酸、聚环氧琥珀酸、丙烯酸/丙烯酸羟丙酯共聚物或丙烯酸酯/苯乙烯磺酸共聚物中的至少一种。
本发明还公开了上述的阻垢剂在循环水浓排水再回收中的应用。
本发明由于采用烯基季铵盐接枝于聚偏氟乙烯超滤膜上,因而具有如下有益效果:本发明抗污超滤膜亦具有较佳的抗菌效果,可以杀灭黏附在超滤膜表面的细菌,从而提高超滤膜表面的抗微生物污染性能;相较于聚偏氟乙烯超滤膜,本发明抗污超滤膜具有更高的亲水性和纯水通量。因此,本发明的目的在于提供一种具有较佳的抗菌效果、亲水性和纯水通量的抗污超滤膜。
本发明由于采用上述的抗污超滤膜用作超滤装置的超滤膜,因而具有如下有益效果:本发明方法可明显减轻生物污染、降低超滤膜的污堵频率,从而降低维护成本、延长使用寿命;本发明方法处理循环水浓排水的回用率为85%以上。因此,本发明的目的在于提供一种循环水浓排水再回收的方法,该方法可以去除循环水浓排水中所含有的悬浮颗粒、有机物、黏泥、胶体和大部分无机盐。处理后的回收水再作为循环水***的补充水,达到节水、增效、减排的目的。
附图说明
图1为烯基季铵盐在聚偏氟乙烯表面的接枝率;
图2为实施例2和实施例5抗菌超滤膜的红外光谱图;
图3为菌超滤膜和聚偏氟乙烯超滤膜的抗菌率;
图4为抗菌超滤膜和聚偏氟乙烯超滤膜的水接触角;
图5为抗菌超滤膜和聚偏氟乙烯超滤膜的纯水通量;
图6为衣康酸/季铵盐/AMPS共聚物的抗菌率;
图7为阻垢剂的阻垢率;
图8为循环水浓排水的回用率。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,对本发明进一步详细说明。
下述实施例中的实验方法,如无特殊说明,均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。本发明实施例用聚偏氟乙烯超滤膜为外压式PVDF中空纤维超滤膜,内径0.9mm,外径1.5mm,平均孔径0.03μm。
实施例1:
烯基氯化季铵盐,其制备方法包括:
将摩尔比为1.5:1的肉桂酰氯和甲基丙烯酸二甲胺乙酯加入二氯甲烷中,肉桂酰氯和二氯甲烷的用量比为1g:12mL,在100℃下反应24h,反应结束后旋蒸出二氯甲烷,然后用***洗涤3次,抽滤,干燥,得到烯基氯化季铵盐。烯基氯化季铵盐的结构式如下式a所示,1H NMR(400MHz,DMSO-d6),7.83(d,1H),7.67(d,2H),7.46-7.32(t,3H),6.63(d,1H),6.54-6.45(d,2H),4.64(t,2H),3.55(t,2H),2.94(s,6H),2.11(s,3H)。
式a
抗污超滤膜的制备方法,包括:
将聚偏氟乙烯超滤膜置于乙醇中超声波清洗60min,然后置于去离子水中超声波清洗60min,干燥得到干燥的聚偏氟乙烯超滤膜;
将干燥的聚偏氟乙烯超滤膜浸泡于含有0.8mol/L二苯甲酮的甲醇溶液中,在功率为800W,光距为20cm,照射温度为35℃的紫外光下,预照射5min,再加入烯基氯化季铵盐至浓度为5wt%,在功率为800W,光距为20cm,照射温度为35℃的紫外光下照射30min,结束后依次用甲醇和去离子水漂洗15min,干燥,即得抗污超滤膜。
实施例2:
抗污超滤膜的制备方法,包括:
将聚偏氟乙烯超滤膜置于乙醇中超声波清洗30min,然后置于去离子水中超声波清洗30min,干燥得到干燥的聚偏氟乙烯超滤膜;
将干燥的聚偏氟乙烯超滤膜浸泡于含有0.5mol/L二苯甲酮的甲醇溶液中,在功率为1000W,光距为20cm,照射温度为35℃的紫外光下,预照射8min;以及
再加入实施例1烯基氯化季铵盐至浓度为10wt%,在功率为1000W,光距为20cm,照射温度为35℃的紫外光下照射20min,结束后依次用甲醇和去离子水漂洗20min,干燥,即得抗污超滤膜。
实施例3:
抗污超滤膜的制备方法,包括:
将聚偏氟乙烯超滤膜置于乙醇中超声波清洗45min,然后置于去离子水中超声波清洗45min,干燥得到干燥的聚偏氟乙烯超滤膜;
将干燥的聚偏氟乙烯超滤膜浸泡于含有0.2mol/L二苯甲酮的甲醇溶液中,在功率为500W,光距为20cm,照射温度为35℃的紫外光下,预照射10min;以及
再加入实施例1烯基氯化季铵盐至浓度为20wt%,在功率为500W,光距为20cm,照射温度为35℃的紫外光下照射15min,结束后依次用甲醇和去离子水漂洗10min,干燥,即得抗污超滤膜。
实施例4:
烯基氯化吡啶季铵盐,其制备方法包括:
将摩尔比为1.5:1的肉桂酰氯和2-羟甲基吡啶加入二氯甲烷中,肉桂酰氯和二氯甲烷的用量比为1g:12mL,在100℃下反应24h,反应结束后旋蒸出二氯甲烷,然后用***洗涤3次,抽滤,干燥,得到氯化吡啶季铵盐;
将氯化吡啶季铵盐、二月桂酸二丁基锡(用量为氯化吡啶季铵盐的0.4wt%。)、对苯二酚(用量为氯化吡啶季铵盐的1wt%)加入二氯甲烷中,氯化吡啶季铵盐和二氯甲烷的用量比为1g:10mL,搅拌均匀,在50℃下滴加甲基丙烯酸异氰基乙酯,氯化吡啶季铵盐和甲基丙烯酸异氰基乙酯的摩尔比为1:1,在50℃下搅拌反应6h,旋蒸出二氯甲烷,然后用***洗涤3次,干燥,得到烯基氯化吡啶季铵盐。烯基氯化季铵盐的结构式如下式b所示,1H NMR(400MHz,DMSO-d6),9.44(d,1H),9.12(t,1H),8.97(d,1H),8.32(t,1H),8.15(s,1H),7.80(d,1H),7.65(d,2H),7.53-7.40(t,3H),6.72(d,1H),6.50-6.42(d,2H),5.45(s,2H),4.54(t,2H),3.23(t,2H),2.06(s,3H)。
式b
抗污超滤膜的制备方法,包括:
将聚偏氟乙烯超滤膜置于乙醇中超声波清洗60min,然后置于去离子水中超声波清洗60min,干燥得到干燥的聚偏氟乙烯超滤膜;
将干燥的聚偏氟乙烯超滤膜浸泡于含有0.8mol/L二苯甲酮的甲醇溶液中,在功率为800W,光距为20cm,照射温度为35℃的紫外光下,预照射5min;以及
再加入烯基氯化吡啶季铵盐至浓度为5wt%,在功率为800W,光距为20cm,照射温度为35℃的紫外光下照射30min,结束后依次用甲醇和去离子水漂洗15min,干燥,即得抗污超滤膜。
实施例5:
抗污超滤膜的制备方法,包括:
将聚偏氟乙烯超滤膜置于乙醇中超声波清洗30min,然后置于去离子水中超声波清洗30min,干燥得到干燥的聚偏氟乙烯超滤膜;
将干燥的聚偏氟乙烯超滤膜浸泡于含有0.5mol/L二苯甲酮的甲醇溶液中,在功率为1000W,光距为20cm,照射温度为35℃的紫外光下,预照射8min;以及
再加入实施例4烯基氯化吡啶季铵盐至浓度为10wt%,在功率为1000W,光距为20cm,照射温度为35℃的紫外光下照射20min,结束后依次用甲醇和去离子水漂洗20min,干燥,即得抗污超滤膜。
实施例6:
抗污超滤膜的制备方法,包括:
将聚偏氟乙烯超滤膜置于乙醇中超声波清洗45min,然后置于去离子水中超声波清洗45min,干燥得到干燥的聚偏氟乙烯超滤膜;
将干燥的聚偏氟乙烯超滤膜浸泡于含有0.2mol/L二苯甲酮的甲醇溶液中,在功率为500W,光距为20cm,照射温度为35℃的紫外光下,预照射10min;以及
再加入实施例4烯基氯化吡啶季铵盐至浓度为20wt%,在功率为500W,光距为20cm,照射温度为35℃的紫外光下照射15min,结束后依次用甲醇和去离子水漂洗10min,干燥,即得抗污超滤膜。
实施例7:
一种阻垢剂,包括:二亚乙基三胺五亚甲基膦酸和聚环氧琥珀酸,其质量比为5:1。
实施例8:
一种阻垢剂,包括:二亚乙基三胺五亚甲基膦酸、衣康酸/烯基氯化季铵盐/AMPS共聚物和聚环氧琥珀酸,其质量比为5:0.3:1。
本实施例用衣康酸/烯基氯化季铵盐/AMPS共聚物通过如下制备方法制得:
将衣康酸和AMPS在80℃下加入去离子水,搅拌至均匀后加入叔丁醇,通入氮气置换空气,然后在80℃、搅拌状态下分别滴加实施例1得烯基氯化季铵盐的甲醇溶液和过硫酸钾水溶液,1h内滴加完毕,继续在80℃下搅拌反应4h,冷却至室温,加入甲醇,静置沉析后过滤,得到衣康酸/烯基氯化季铵盐/AMPS共聚物。衣康酸、AMPS和烯基氯化季铵盐的摩尔比为1:0.8:0.1;衣康酸和去离子水的用量比为1g:40mL;叔丁醇的用量为单体总质量的10%;烯基氯化季铵盐的甲醇溶液中,烯基氯化季铵盐的浓度为25wt%;过硫酸钾的用量为单体总质量的4%,过硫酸钾水溶液的浓度为25wt%。
实施例9:
一种阻垢剂,包括:二亚乙基三胺五亚甲基膦酸、衣康酸/烯基氯化季铵盐/AMPS共聚物和聚环氧琥珀酸,其质量比为5:0.3:1。
本实施例用衣康酸/烯基氯化季铵盐/AMPS共聚物通过如下制备方法制得:
将衣康酸和AMPS在80℃下加入去离子水,搅拌至均匀后加入叔丁醇,通入氮气置换空气,然后在80℃、搅拌状态下分别滴加实施例1得烯基氯化季铵盐的甲醇溶液和过硫酸钾水溶液,1h内滴加完毕,继续在80℃下搅拌反应4h,冷却至室温,加入甲醇,静置沉析后过滤,得到衣康酸/烯基氯化季铵盐/AMPS共聚物。衣康酸、AMPS和烯基氯化季铵盐的摩尔比为1:0.8:0.2;衣康酸和去离子水的用量比为1g:40mL;叔丁醇的用量为单体总质量的10%;烯基氯化季铵盐的甲醇溶液中,烯基氯化季铵盐的浓度为25wt%;过硫酸钾的用量为单体总质量的4%,过硫酸钾水溶液的浓度为25wt%。
实施例10:
一种阻垢剂,包括:二亚乙基三胺五亚甲基膦酸、衣康酸/烯基氯化季铵盐/AMPS共聚物和聚环氧琥珀酸,其质量比为5:0.3:1。
本实施例用衣康酸/烯基氯化季铵盐/AMPS共聚物通过如下制备方法制得:
将衣康酸和AMPS在80℃下加入去离子水,搅拌至均匀后加入叔丁醇,通入氮气置换空气,然后在80℃、搅拌状态下分别滴加实施例1得烯基氯化季铵盐的甲醇溶液和过硫酸钾水溶液,1h内滴加完毕,继续在80℃下搅拌反应4h,冷却至室温,加入甲醇,静置沉析后过滤,得到衣康酸/烯基氯化季铵盐/AMPS共聚物。衣康酸、AMPS和烯基氯化季铵盐的摩尔比为1:0.8:0.05;衣康酸和去离子水的用量比为1g:40mL;叔丁醇的用量为单体总质量的10%;烯基氯化季铵盐的甲醇溶液中,烯基氯化季铵盐的浓度为25wt%;过硫酸钾的用量为单体总质量的4%,过硫酸钾水溶液的浓度为25wt%。
实施例11:
一种阻垢剂,包括:二亚乙基三胺五亚甲基膦酸、衣康酸/烯基氯化季铵盐/AMPS共聚物和聚环氧琥珀酸,其质量比为5:0.3:1。
本实施例用衣康酸/烯基氯化季铵盐/AMPS共聚物通过如下制备方法制得:
将衣康酸和AMPS在80℃下加入去离子水,搅拌至均匀后加入叔丁醇,通入氮气置换空气,然后在80℃、搅拌状态下分别滴加实施例1得烯基氯化季铵盐的甲醇溶液和过硫酸钾水溶液,1h内滴加完毕,继续在80℃下搅拌反应4h,冷却至室温,加入甲醇,静置沉析后过滤,得到衣康酸/烯基氯化季铵盐/AMPS共聚物。衣康酸、AMPS和烯基氯化季铵盐的摩尔比为1:0.8:0.25;衣康酸和去离子水的用量比为1g:40mL;叔丁醇的用量为单体总质量的10%;烯基氯化季铵盐的甲醇溶液中,烯基氯化季铵盐的浓度为25wt%;过硫酸钾的用量为单体总质量的4%,过硫酸钾水溶液的浓度为25wt%。
实施例12:
一种阻垢剂,包括:二亚乙基三胺五亚甲基膦酸、衣康酸/烯基氯化吡啶季铵盐/AMPS共聚物和聚环氧琥珀酸,其质量比为5:0.3:1。
本实施例用衣康酸/烯基氯化季铵盐/AMPS共聚物通过如下制备方法制得:
将衣康酸和AMPS在80℃下加入去离子水,搅拌至均匀后加入叔丁醇,通入氮气置换空气,然后在80℃、搅拌状态下分别滴加实施例4得烯基氯化吡啶季铵盐的甲醇溶液和过硫酸钾水溶液,1h内滴加完毕,继续在80℃下搅拌反应4h,冷却至室温,加入甲醇,静置沉析后过滤,得到衣康酸/烯基氯化吡啶季铵盐/AMPS共聚物。衣康酸、AMPS和烯基氯化吡啶季铵盐的摩尔比为1:0.8:0.05;衣康酸和去离子水的用量比为1g:40mL;叔丁醇的用量为单体总质量的10%;烯基氯化吡啶季铵盐的甲醇溶液中,烯基氯化吡啶季铵盐的浓度为25wt%;过硫酸钾的用量为单体总质量的4%,过硫酸钾水溶液的浓度为25wt%。
实施例13:
一种阻垢剂,包括:二亚乙基三胺五亚甲基膦酸、衣康酸/烯基氯化吡啶季铵盐/AMPS共聚物和聚环氧琥珀酸,其质量比为5:0.3:1。
本实施例用衣康酸/烯基氯化季铵盐/AMPS共聚物通过如下制备方法制得:
将衣康酸和AMPS在80℃下加入去离子水,搅拌至均匀后加入叔丁醇,通入氮气置换空气,然后在80℃、搅拌状态下分别滴加实施例4得烯基氯化吡啶季铵盐的甲醇溶液和过硫酸钾水溶液,1h内滴加完毕,继续在80℃下搅拌反应4h,冷却至室温,加入甲醇,静置沉析后过滤,得到衣康酸/烯基氯化吡啶季铵盐/AMPS共聚物。衣康酸、AMPS和烯基氯化吡啶季铵盐的摩尔比为1:0.8:0.15;衣康酸和去离子水的用量比为1g:40mL;叔丁醇的用量为单体总质量的10%;烯基氯化吡啶季铵盐的甲醇溶液中,烯基氯化吡啶季铵盐的浓度为25wt%;过硫酸钾的用量为单体总质量的4%,过硫酸钾水溶液的浓度为25wt%。
实施例14:
一种阻垢剂,包括:二亚乙基三胺五亚甲基膦酸、衣康酸/烯基氯化吡啶季铵盐/AMPS共聚物和聚环氧琥珀酸,其质量比为5:0.3:1。
本实施例用衣康酸/烯基氯化季铵盐/AMPS共聚物通过如下制备方法制得:
将衣康酸和AMPS在80℃下加入去离子水,搅拌至均匀后加入叔丁醇,通入氮气置换空气,然后在80℃、搅拌状态下分别滴加实施例4得烯基氯化吡啶季铵盐的甲醇溶液和过硫酸钾水溶液,1h内滴加完毕,继续在80℃下搅拌反应4h,冷却至室温,加入甲醇,静置沉析后过滤,得到衣康酸/烯基氯化吡啶季铵盐/AMPS共聚物。衣康酸、AMPS和烯基氯化吡啶季铵盐的摩尔比为1:0.8:0.02;衣康酸和去离子水的用量比为1g:40mL;叔丁醇的用量为单体总质量的10%;烯基氯化吡啶季铵盐的甲醇溶液中,烯基氯化吡啶季铵盐的浓度为25wt%;过硫酸钾的用量为单体总质量的4%,过硫酸钾水溶液的浓度为25wt%。
实施例15:
一种阻垢剂,包括:二亚乙基三胺五亚甲基膦酸、衣康酸/烯基氯化吡啶季铵盐/AMPS共聚物和聚环氧琥珀酸,其质量比为5:0.3:1。
本实施例用衣康酸/烯基氯化季铵盐/AMPS共聚物通过如下制备方法制得:
将衣康酸和AMPS在80℃下加入去离子水,搅拌至均匀后加入叔丁醇,通入氮气置换空气,然后在80℃、搅拌状态下分别滴加实施例4得烯基氯化吡啶季铵盐的甲醇溶液和过硫酸钾水溶液,1h内滴加完毕,继续在80℃下搅拌反应4h,冷却至室温,加入甲醇,静置沉析后过滤,得到衣康酸/烯基氯化吡啶季铵盐/AMPS共聚物。衣康酸、AMPS和烯基氯化吡啶季铵盐的摩尔比为1:0.8:0.2;衣康酸和去离子水的用量比为1g:40mL;叔丁醇的用量为单体总质量的10%;烯基氯化吡啶季铵盐的甲醇溶液中,烯基氯化吡啶季铵盐的浓度为25wt%;过硫酸钾的用量为单体总质量的4%,过硫酸钾水溶液的浓度为25wt%。
实施例16:
一种循环水浓排水再回收的方法,包括:
将循环水浓排水经自清洗过滤器进行过滤得到过滤出水;
将过滤出水进入超滤装置,超滤装置进口设置的黏泥控制剂自动加药装置投加黏泥控制剂,然后进行超滤处理得到超滤出水;以及
将超滤出水进入反渗透装置,反渗透装置进口设置的pH调节装置投加pH调节剂调节pH至6-6.5,反渗透装置进口设置的阻垢剂自动加药装置投加阻垢剂,然后进行反渗透处理得到回收水和浓水,回收水回用于循环水***,浓水进入浓水池。
其中,超滤装置采用实施例2的抗污超滤膜。
黏泥控制剂包括结合氯剂,黏泥控制剂中有效氯浓度为为2mg/L;结合氯剂为氯胺化合物,氯胺化合物包括一氯胺、二氯胺和三氯胺,一氯胺、二氯胺和三氯胺的重量比为1:1:1;黏泥控制剂还包括氢氧化钠5重量份、过氧化氢35重量份、硬脂酸锌10重量份和水160重量份。
pH调节剂为20v/v%盐酸。
阻垢剂采用实施例7阻垢剂。
实施例17:
一种循环水浓排水再回收的方法,与实施例16相比,不同之处在于:超滤装置采用实施例5的抗污超滤膜。
实施例18:
一种循环水浓排水再回收的方法,与实施例16相比,不同之处在于:阻垢剂采用实施例8阻垢剂。
实施例19:
一种循环水浓排水再回收的方法,与实施例16相比,不同之处在于:超滤装置采用实施例5的抗污超滤膜,阻垢剂采用实施例8阻垢剂。
实施例20:
一种循环水浓排水再回收的方法,与实施例16相比,不同之处在于:阻垢剂采用实施例12阻垢剂。
实施例21:
一种循环水浓排水再回收的方法,与实施例16相比,不同之处在于:超滤装置采用实施例5的抗污超滤膜,阻垢剂采用实施例12阻垢剂。
试验例1:
抗污超滤膜的性能测试
1、接枝率
烯基季铵盐的接枝率通过如下公式计算:接枝率(%)=(接枝后膜重量-接枝前膜重量)/接枝前膜重量×100%。
图1为烯基季铵盐在聚偏氟乙烯表面的接枝率,图中PVDF-Q1代表实施例1,PVDF-Q2代表实施例2,PVDF-Q3代表实施例3,PVDF-Q4代表实施例4,PVDF-Q5代表实施例5,PVDF-Q6代表实施例6。从图1中可以看出,实施例1-6得抗污超滤膜中,烯基季铵盐在聚偏氟乙烯表面的接枝率为5-20%。
2、红外吸收光谱
利用傅立叶变换红外光谱仪测试抗污超滤膜样品的红外吸收光谱图,测量范围为400-4000cm-1
图2为实施例2和实施例5抗污超滤膜的红外光谱图,图中(a)和(b)分别为实施例4和实施例5抗污超滤膜的红外光谱图。图2(a)中在1735cm-1附近出现C=O的特征吸收峰,在1650cm-1附近出现C=C的特征吸收峰,在650-850cm-1范围内出现苯环上C-H的特征吸收峰,说明通过紫外光辐照将烯基氯化季铵盐成功地接枝到制得聚偏氟乙烯超滤膜上;图2(b)中在3400cm-1附近出现-NH-的特征吸收峰,3035cm-1附近出现吡啶环上C-H的特征吸收峰,在1720cm-1附近出现C=O的特征吸收峰,在1630cm-1附近出现C=C的特征吸收峰,在650-850cm-1范围内出现苯环上C-H的特征吸收峰,说明通过紫外光辐照将烯基氯化吡啶季铵盐成功地接枝到制得聚偏氟乙烯超滤膜上。
3、抗菌性
将抗污超滤膜样品裁剪成直径2cm的圆片后用紫外灯照射30min进行灭菌。然后将抗污超滤膜样品和10mL 5.0×105CFU/mL大肠杆菌菌液放入灭过菌的50mL三角烧瓶中,在37℃、150r/min条件下恒温振荡,每隔15min取1mL接触菌液采用逐级稀释法进行稀释,取0.1mL不同梯度的接触菌液涂平板,放入恒温培养箱中,于37℃下培养24h。对菌落数在25-250左右的平板做活菌记数,计算出大肠杆菌菌液的菌液浓度,根据稀释的倍数计算出不同季铵化度接枝膜的抗菌率,抗菌率按下式计算:抗菌率(%)=(抗菌前菌液的浓度-抗菌前菌液的浓度)/抗菌前菌液的浓度×100%。
图3为抗污超滤膜和聚偏氟乙烯超滤膜的抗菌率,图中PVDF-Q1代表实施例1抗污超滤膜,PVDF-Q2代表实施例2抗污超滤膜,PVDF-Q3代表实施例3抗污超滤膜,PVDF-Q4代表实施例4抗污超滤膜,PVDF-Q5代表实施例5抗污超滤膜,PVDF-Q6代表实施例6抗污超滤膜,PVDF代表聚偏氟乙烯超滤膜。从图3可以看出,实施例1-6抗污超滤膜具有较佳的抗菌效果,且抗菌效果随着时间的增加而增加,这说明表明季铵盐的引入能显著提高聚偏氟乙烯超滤膜的抗生物污染性能,亦即接枝共聚有季铵盐的抗污超滤膜可明显减轻微生物污染。
4、水接触角
抗污超滤膜样品的接触角由接触角测试仪测得,每个样品选取五个点进行测试,平均用水为3μL,取其平均值。
图4为抗污超滤膜和聚偏氟乙烯超滤膜的水接触角,图中PVDF-Q1代表实施例1抗污超滤膜,PVDF-Q2代表实施例2抗污超滤膜,PVDF-Q3代表实施例3抗污超滤膜,PVDF-Q4代表实施例4抗污超滤膜,PVDF-Q5代表实施例5抗污超滤膜,PVDF-Q6代表实施例6抗污超滤膜,PVDF代表聚偏氟乙烯超滤膜。从图4可以看出,相较于聚偏氟乙烯超滤膜,实施例1-6抗污超滤膜的水接触角降低,这说明表明季铵盐的引入能显著提高聚偏氟乙烯超滤膜的亲水性,有利于纯水通量的提高。
5、纯水通量
将抗污超滤膜样品用去离子水洗净后安装在自制的杯式过滤器上,在室温、操作压力为0.1MPa的条件下预压10min后,然后收集单位时间内的滤液,每种样品重复测定6次,取其平均值。膜的纯水通量按下式计算:纯水通量(L·m-2h-1)=滤液的体积/(膜的有效面积×运转时间)。
图5为抗污超滤膜和聚偏氟乙烯超滤膜的纯水通量,图中PVDF-Q1代表实施例1抗污超滤膜,PVDF-Q2代表实施例2抗污超滤膜,PVDF-Q3代表实施例3抗污超滤膜,PVDF-Q4代表实施例4抗污超滤膜,PVDF-Q5代表实施例5抗污超滤膜,PVDF-Q6代表实施例6抗污超滤膜,PVDF代表聚偏氟乙烯超滤膜。从图5可以看出,相较于聚偏氟乙烯超滤膜,实施例1-6抗污超滤膜具有更高的纯水通量,这说明表明季铵盐的引入能显著提高聚偏氟乙烯超滤膜的纯水通量,但是随着接枝率的增加,聚偏氟乙烯超滤膜的纯水通量的提升不明显,这可能是因为接枝到膜表面的季铵盐聚合物能够覆盖部分膜孔,从而导致聚偏氟乙烯超滤膜的纯水通量的提升不明显。
试验例2:
阻垢剂的性能测试
1、分子量分析
采用凝胶渗透色谱仪来测定共聚物的分子量及其分布。
实施例8衣康酸/烯基氯化季铵盐/AMPS共聚物的数均分子量值为1513,分散性指数约为1.26;实施例9衣康酸/烯基氯化季铵盐/AMPS共聚物的数均分子量值为1658,分散性指数约为1.19;实施例12衣康酸/烯基氯化吡啶季铵盐/AMPS共聚物的数均分子量值为1435,分散性指数约为1.34;实施例13衣康酸/烯基氯化季铵盐/AMPS共聚物的数均分子量值为1592,分散性指数约为1.22。
2、抗菌性
将衣康酸/季铵盐/AMPS共聚物样品用紫外灯照射30min进行灭菌。然后将10μL5mg/mL衣康酸/季铵盐/AMPS共聚物样品溶液和10mL 5.0×105CFU/mL金黄葡萄球菌或大肠杆菌菌液放入灭过菌的50mL三角烧瓶中,在37℃、150r/min条件下恒温振荡5min,取1mL接触菌液采用逐级稀释法进行稀释,取0.1mL不同梯度的接触菌液涂平板,放入恒温培养箱中,于37℃下培养24h。对菌落数在25-250左右的平板做活菌记数,计算出大肠杆菌菌液的菌液浓度,根据稀释的倍数计算出不同季铵化度接枝膜的抗菌率,抗菌率按下式计算:抗菌率(%)=(抗菌前菌液的浓度-抗菌前菌液的浓度)/抗菌前菌液的浓度×100%。
图6为衣康酸/季铵盐/AMPS共聚物的抗菌率,图中CP-1代表实施例8衣康酸/烯基氯化季铵盐/AMPS共聚物,CP-2代表实施例9衣康酸/烯基氯化季铵盐/AMPS共聚物,CP-3代表实施例12衣康酸/烯基氯化吡啶季铵盐/AMPS共聚物,CP-4代表实施例13衣康酸/烯基氯化吡啶季铵盐/AMPS共聚物。从图6可以看出,实施例8-9衣康酸/烯基氯化季铵盐/AMPS共聚物和实施例12-13衣康酸/烯基氯化吡啶季铵盐/AMPS共聚物均具有较佳的抗菌效果。
3、阻垢性能
参照GB/T 16632-2019《水处理剂阻垢性能的测定碳酸钙沉积法》测定阻垢剂的阻碳酸钙垢性能。测试条件:C(Ca2+)=400mg/L(以碳酸钙计),C(HCO3 -)=800mg/L(以碳酸钙计),测试温度60℃,时间10h,阻垢剂的添加浓度为4mg/L。采用EDTA测定溶液中Ca2+浓度。最后按照下列式子计算静态阻垢率:阻垢率(%)=(C2-C1)/(C2-C0)×100%;式中,C0代表不加阻垢剂的上清液钙离子含量,mg/L;C1代表添加阻垢剂的上清液钙离子的含量,mg/L;C2代表实验水样的原始钙离子的含量,mg/L。
图7为阻垢剂的阻垢率,图中DA-1代表实施例7阻垢剂,DA-2代表实施例8阻垢剂,DA-3代表实施例9阻垢剂,DA-4代表实施例10阻垢剂,DA-5代表实施例11阻垢剂,DA-6代表实施例12阻垢剂,DA-7代表实施例12阻垢剂,DA-8代表实施例13阻垢剂,DA-9代表实施例14阻垢剂。从图7可以看出,实施例8-9、实施例12-13阻垢剂的阻垢性能明显优于实施例7,这说明阻垢剂中衣康酸/季铵盐/AMPS共聚物的存在能够提高阻垢剂的阻垢性能。从图7还可以看出,实施例8-9阻垢剂的阻垢性能明显优于实施例10-11,且实施例10-11阻垢剂的阻垢性能略高于实施例7,这说明衣康酸、AMPS和烯基氯化季铵盐以摩尔比为1:0.5-1.0:0.1-0.2共聚得到的衣康酸/烯基氯化季铵盐/AMPS共聚物,在配合二亚乙基三胺五亚甲基膦酸和聚环氧琥珀酸制备阻垢剂时,制得的阻垢剂的阻垢性能更佳。从图7还可以看出,实施例12-13阻垢剂的阻垢性能明显优于实施例14-15,且实施例14-15阻垢剂的阻垢性能略高于实施例7,这说明衣康酸、AMPS和烯基氯化吡啶季铵盐以摩尔比为1:0.5-1.0:0.05-0.15共聚得到的衣康酸/烯基氯化吡啶季铵盐/AMPS共聚物,在配合二亚乙基三胺五亚甲基膦酸和聚环氧琥珀酸制备阻垢剂时,制得的阻垢剂的阻垢性能更佳。
试验例3:
循环水浓排水再回收方法的测试
本试验例采用实施例16-实施例21方法对某火电厂水冷机组循环水浓排水进行回收再利用。循环水浓排水、实施例16-实施例21方法获得的回收水的水质见表1。可以看出,利用实施例16-实施例21方法处理循环水浓排水的效果十分明显。循环水浓排水的回用率见表8,可以看出,利用实施例16-实施例21方法处理循环水浓排水,循环水浓排水的回用率见图8,图中S16代表实施例16方法,S17代表实施例17方法,S18代表实施例18方法,S19代表实施例19方法,S20代表实施例20方法,S21代表实施例21方法。从图8可以看出,循环水浓排水的回用率为85%以上。
表1 回收水的水质
本发明的操作步骤中的常规操作为本领域技术人员所熟知,在此不进行赘述。
以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明,应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例,并不用于限制本发明,凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等,均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1. 抗污超滤膜的制备方法,其特征在于:所述制备方法包括:
将聚偏氟乙烯超滤膜清洗后干燥,得到干燥的聚偏氟乙烯超滤膜;以及
将干燥的聚偏氟乙烯超滤膜浸泡于含有二苯甲酮的溶液中,在紫外光下预照射,再加入烯基季铵盐,在紫外光下照射进行共聚反应,结束后漂洗,干燥,即得抗污超滤膜;
其中,所述烯基季铵盐选自烯基氯化季铵盐或烯基氯化吡啶季铵盐。
2.根据权利要求1所述的抗污超滤膜的制备方法,其特征在于:所述含有二苯甲酮的溶液为含有二苯甲酮的甲醇溶液,二苯甲酮溶液的浓度为0.1-1.0mol/L。
3.根据权利要求1所述的抗污超滤膜的制备方法,其特征在于:所述烯基季铵盐加至浓度为5-20wt%。
4.根据权利要求1所述的抗污超滤膜的制备方法,其特征在于:所述抗污超滤膜上烯基季铵盐的接枝率为5-20%。
5.权利要求1所述的抗污超滤膜的制备方法制得的抗污超滤膜。
6.权利要求5所述的抗污超滤膜在制备超滤装置中的应用。
7.权利要求6所述的超滤装置在循环水浓排水再回收中的应用。
8.一种循环水浓排水再回收的方法,其特征在于:所述方法包括:
将循环水浓排水经自清洗过滤器进行过滤得到过滤出水;
将过滤出水进入超滤装置,所述超滤装置采用权利要求5所述的抗污超滤膜,在投加黏泥控制剂存在下进行超滤处理得到超滤出水;以及
将超滤出水进入反渗透装置,调节pH后,在阻垢剂存在下进行反渗透处理得到回收水和浓水,回收水回用于循环水***,浓水进入浓水池。
9.根据权利要求8所述的一种循环水浓排水再回收的方法,其特征在于:所述黏泥控制剂包括结合氯剂,所述黏泥控制剂中有效氯浓度为为0.5-5mg/L。
10.根据权利要求8所述的一种循环水浓排水再回收的方法,其特征在于:采用pH调节剂调节pH,pH调节剂选自20-31v/v%盐酸或50-98v/v%硫酸。
CN202311153035.4A 2023-09-08 2023-09-08 一种抗污超滤膜及其在循环水浓排水再回收中的应用 Active CN116870701B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311153035.4A CN116870701B (zh) 2023-09-08 2023-09-08 一种抗污超滤膜及其在循环水浓排水再回收中的应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311153035.4A CN116870701B (zh) 2023-09-08 2023-09-08 一种抗污超滤膜及其在循环水浓排水再回收中的应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116870701A CN116870701A (zh) 2023-10-13
CN116870701B true CN116870701B (zh) 2023-11-21

Family

ID=88257247

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311153035.4A Active CN116870701B (zh) 2023-09-08 2023-09-08 一种抗污超滤膜及其在循环水浓排水再回收中的应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116870701B (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004318016A (ja) * 2003-04-21 2004-11-11 Konica Minolta Medical & Graphic Inc 感光性平版印刷版材料及びその画像形成方法
CN1861655A (zh) * 2006-05-31 2006-11-15 大连理工大学 氨基乙烯基聚合物及其抗紫外整理衍生物的制备与应用
CN102553464A (zh) * 2011-12-30 2012-07-11 江苏大孚膜科技有限公司 一种改性聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法
CN103223303A (zh) * 2013-04-24 2013-07-31 浙江大学宁波理工学院 聚偏氟乙烯/聚烯类季铵盐阴离子交换合金膜的制备方法
CN103285745A (zh) * 2013-05-20 2013-09-11 燕山大学 N-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷–二乙烯三胺五乙酸/聚偏氟乙烯交换膜的制备方法
CN104043351A (zh) * 2014-06-16 2014-09-17 东北林业大学 一种耐污染聚偏氟乙烯平板超滤膜的接枝改性方法
CN105289339A (zh) * 2015-11-16 2016-02-03 中国科学院长春应用化学研究所 一种抗菌超滤膜及其制备方法和膜再生方法
CN107694358A (zh) * 2017-09-22 2018-02-16 同济大学 一种基于表面接枝的抗菌抗污染聚合物分离膜的制备方法
CN116655172A (zh) * 2023-06-26 2023-08-29 乌海市倍杰特环保有限公司 一种基于反渗透的电力轻污废水处理***及工艺

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004318016A (ja) * 2003-04-21 2004-11-11 Konica Minolta Medical & Graphic Inc 感光性平版印刷版材料及びその画像形成方法
CN1861655A (zh) * 2006-05-31 2006-11-15 大连理工大学 氨基乙烯基聚合物及其抗紫外整理衍生物的制备与应用
CN102553464A (zh) * 2011-12-30 2012-07-11 江苏大孚膜科技有限公司 一种改性聚偏氟乙烯超滤膜的制备方法
CN103223303A (zh) * 2013-04-24 2013-07-31 浙江大学宁波理工学院 聚偏氟乙烯/聚烯类季铵盐阴离子交换合金膜的制备方法
CN103285745A (zh) * 2013-05-20 2013-09-11 燕山大学 N-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷–二乙烯三胺五乙酸/聚偏氟乙烯交换膜的制备方法
CN104043351A (zh) * 2014-06-16 2014-09-17 东北林业大学 一种耐污染聚偏氟乙烯平板超滤膜的接枝改性方法
CN105289339A (zh) * 2015-11-16 2016-02-03 中国科学院长春应用化学研究所 一种抗菌超滤膜及其制备方法和膜再生方法
CN107694358A (zh) * 2017-09-22 2018-02-16 同济大学 一种基于表面接枝的抗菌抗污染聚合物分离膜的制备方法
CN116655172A (zh) * 2023-06-26 2023-08-29 乌海市倍杰特环保有限公司 一种基于反渗透的电力轻污废水处理***及工艺

Also Published As

Publication number Publication date
CN116870701A (zh) 2023-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107253798B (zh) 一种钢铁工业废水的深度处理回用组合工艺
CN103191646B (zh) 一种无磷中水回用反渗透膜阻垢剂及其制备方法
CN102101738A (zh) 平板膜生物反应器和反渗透的综合膜集成***的废水处理工艺
CN103143262A (zh) 一种清洗剂组合物和反渗透膜的清洗方法
CN116870701B (zh) 一种抗污超滤膜及其在循环水浓排水再回收中的应用
CN107200435B (zh) 一种含镍废水处理方法、处理***及应用
CN116239172A (zh) 一种水处理剂混合物及其在水***稳定控制中的用途
CN115057526A (zh) 一种改性玄武岩纤维生物填料的制备方法及其应用
CN108117224B (zh) 一种脱硫废水的预处理方法
CN206886885U (zh) 一种热膜耦合海水淡化装置
CN104607052A (zh) 一种碱性低磷反渗透膜阻垢剂及制备方法
CN113698022B (zh) 一种高浓度甲醛废水处理装置和方法
CN110002631A (zh) 一种高磷废水膜处理方法
CN110548407A (zh) 一种阻硅垢的反渗透阻垢剂
CN216337208U (zh) 一种污泥高压板框脱水压滤液全量化处理***
CN114772821A (zh) 一种高含盐废水循环处理工艺
CN104787967A (zh) 一种地表微污染水的处理装置及其应用
CN107758882B (zh) 一种针对高硫酸盐和碳酸盐的浓缩型阻垢分散剂及其制备方法
CN212151923U (zh) 基于频繁倒极电渗析的循环冷却水的脱盐处理***
CN113354084A (zh) 水处理填料及制备方法和用该填料的循环冷却水处理工艺
CN211497218U (zh) 一种脱硫废水氨氮处理***
CN1338433A (zh) 将达标排放污水回用于循环水***的方法
CN209906530U (zh) 一种可实时监测微生物污堵程度的反渗透***
CN114275961A (zh) 一种浓盐水浓缩减量***
CN113415936A (zh) 一种电镀含镍废水零排放工艺

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant