一種納米塗層修飾改性陶瓷微濾膜清洗劑及其製備方法和應用的製作方法
2023-04-25 12:04:36
專利名稱：一種納米塗層修飾改性陶瓷微濾膜清洗劑及其製備方法和應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及陶瓷膜清洗技術領域，尤其涉及一種納米塗層修飾改性陶瓷微濾膜清洗剤。
背景技術：
陶瓷膜由於具有耐熱、強度高、耐化學腐蝕、孔徑分布可控、易於再生，不「溶脹」、使用壽命長等優點，因而在廢水處理中的研究與應用愈來愈受到重視。冷軋乳化液廢水是鋼鐵廠軋鋼過程中產生的含油廢水，其成分複雜，含有大量的礦物油或動植物油及表面活性劑等，直接排放會造成嚴重的環境汙染。然而，由於冷軋乳化液含油廢水性質穩定、油水分離難，使得治理難度較大，因而成為制約鋼鐵行業發展的重大環境問題。在含油廢水的處理過程中，現有技術陶瓷膜普遍存在著膜易受汙染、滲透通量低等問題，使得陶瓷膜在含油汙水處理方面分離效率低，從而制約了陶瓷膜在該領域的推廣和應用。為此，人們也進行了開發研究，通過Zn0、Ti02和ZrO2等納米氧化物進行修飾改性，得到納米氧化物塗層修飾改性陶瓷微濾膜。這類改性陶瓷微濾膜其抗汙染能力和油水分離效率均有明顯的提高，因而在冷軋乳化液含油廢水處理方面有著良好的應用前景。在採用納米塗層修飾改性陶瓷微濾膜進行油水過濾分離過程中，經過長時間的運行後，改性陶瓷微濾膜不可避免地會受到油水汙染，使膜的滲透通量顯著衰減，直至不能滿足使用要求。膜汙染過程主要是油滴和乳化劑等汙染物在膜表面沉積或被吸附在膜孔內表面，為此需要定期採用清洗劑對改性陶瓷微濾膜進行清洗，在不影響納米氧化物改性效果的情況下，使膜性能得到最大程度的恢復。目前，現有技術對陶瓷膜進行清洗的方法，通常有物理方法和化學方法兩種。在實際過濾操作中，對於被冷軋乳化液廢水嚴重汙染的陶瓷膜，僅僅靠物理清洗方法很難使膜的滲透通量恢復到令人滿意的效果，因此，必須採用化學清洗的方法，即採用對陶瓷膜材料本身沒有明顯破壞性，但對汙染物有溶解、乳化、分散、吸附等作用的化學試劑對膜進行清洗，以去除膜汙染物、恢復膜的分離性能。對於油水汙染嚴重的陶瓷膜，傳統的清洗方法是採用強酸、強鹼交替清洗，並加入次氯酸鈉等氧化劑與表面活性劑等。這種方法不但清洗時間長、耗水量大、能耗大，還易對納米改性氧化物及膜造成腐蝕，縮短了陶瓷膜的壽命，因而不可能用於改性陶瓷微濾膜的清洗。近年來，單ー鹼性清洗劑的研究與應用受到重視，將其應用於過濾冷軋乳化液含油廢水的改性陶瓷微濾膜的清洗。然而，現有技術的這類清洗劑仍然存在著以下技術問題(I)鹼性氫氧化物含量高，易使活性高、細小的納米改性氧化物顆粒受到腐蝕，影響其對陶瓷微濾膜的改性效果，使改性陶瓷微濾膜的油水分離性能惡化。(2)清洗過程較複雜，清洗時間長，納米改性氧化物容易進ー步受到腐蝕。(3)含有過多的磷酸鹽，其清洗廢液的排放會造成水體「過肥化」、「富氧化」而惡化水質，對水域生態環境造成新的嚴重汙染。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供ー種針對性強、高效、清洗成本低、環保的改性陶瓷微濾膜清洗劑，在實現清除汙染物的同時恢復膜的分離性能，以充分發揮納米氧化物修飾改性陶瓷微濾膜在油水分離中的優勢。本發明的另ー目的在於提供上述改性陶瓷微濾膜清洗劑的製備方法及應用。本發明的目的通過以下技術方案予以實現本發明提供的一種納米塗層修飾改性陶瓷微濾膜清洗剤，按質量百分比由以下組分組成複合表面活性劑30 57%、鹼性氫氧化物15 35%、清洗助劑8 40%。通過清洗助劑與表面活性劑分子之間發生的協同作用，使清洗效果優於表面活性劑的單獨使用。 上述方案中，本發明所述複合表面活性劑為烷基糖苷與十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、脂肪醇聚氧こ烯醚硫酸鈉、椰油醯胺丙基甜菜鹼中的ー種或ー種以上組合。上述方案中，本發明所述鹼性氫氧化物為氫氧化鈉或氫氧化鉀。上述方案中，本發明所述清洗助劑為檸檬酸鈉、羧甲基纖維素納、聚丙烯酸鈉、氮川三こ酸、人造沸石、矽酸鈉、碳酸鈉中的兩種或兩種以上組合。進ー步地，本發明所述改性陶瓷微濾膜清洗剤，按質量百分比其組成為
烷基糖苷20 25%
十二烷基苯磺酸鈉15 20%
椰油醯胺丙基甜菜鹼7 12%
氫氧化鈉20 30%
聚丙烯酸鈉3 8%
人造沸石10 16 %。進ー步地，本發明所述改性陶瓷微濾膜清洗剤，按質量百分比其組成為
烷基糖苷17 22%
脂肪醇聚氧こ烯醚硫酸鈉18 25%
椰油醯胺丙基甜菜鹼10 15%
氫氧化鈉17 25%
檸檬酸鈉5 10%
矽酸鈉8 12%
碳酸鈉10 15 %。進ー步地，本發明所述改性陶瓷微濾膜清洗剤，按質量百分比其組成為烷基糖苷20 30%
十_■燒基硫酸納20 25 %
氫氧化鈉20 22%
氮川三こ酸8 12%
人造沸石8 10%
矽酸鈉5 8 0Z0 碳酸鈉8 12 %。本發明的另一目的通過以下技術方案予以實現本發明提供的上述改性陶瓷微濾膜清洗劑的製備方法如下將所述各組分加入帶攪拌和研磨的容器裝置中，在室溫下攪拌混合3 5小吋，即得清洗劑成品。本發明上述改性陶瓷微濾膜清洗劑的應用，其方法如下a.將所述清洗劑配製成質量百分含量為I. O 2. 0%的清洗溶液，待用；b.陶瓷微濾膜裝置放空料液後，用60°C熱水清洗5分鐘；c.所述清洗溶液加熱至60°C後，在零操作壓カ下清洗陶瓷微濾膜裝置3分鐘，然後在O. I O. 2MPa操作壓カ下清洗27 35分鐘；d.放空清洗溶液，用50 60°C熱水漂洗陶瓷微濾膜裝置5分鐘，放空後即完成清洗過程。本發明改性陶瓷微濾膜清洗劑尤其適用於對冷軋乳化液含油廢水汙染的改性陶瓷微濾膜進行清洗處理。本發明具有以下有益效果(I)清洗效果好，經清洗後改性陶瓷微濾膜的滲透通量可基本恢復。(2)清洗劑組成中鹼性氫氧化物含量低，清洗過程對改性陶瓷微濾膜及納米改性氧化物無明顯腐蝕作用，避免了清洗過程對改性陶瓷微濾膜結構與性能的影響。(3)清洗劑組成中採用了自然降解率高、綠色環保的複合表面活性劑及無磷清洗助劑，可避免清洗劑廢液對環境造成二次汙染。(4)製備簡單，使用方便易行，清洗效率高，大大縮短了清洗時間(從傳統方法所需的> 70分鐘縮短至低於50分鐘)，降低了清洗過程系統的能耗。下面將結合實施例對本發明作進ー步的詳細描述。
具體實施例方式實施例一本實施例納米塗層修飾改性陶瓷微濾膜清洗剤，按質量百分比其組成如下烷基糖苷25%
十_■燒基苯橫酸納20%
椰油醯胺丙基甜菜鹼10%
氫氧化鈉25%
聚丙烯酸鈉6%
人造沸石14%本實施例清洗劑的製備方法如下將上述各組分加入帶攪拌和研磨的容器裝置中，在室溫下攪拌混合3小吋，即得清洗劑成品。本實施例清洗劑用於對冷軋乳化液含油廢水汙染後的納米氧化物改性陶瓷微濾膜進行清洗處理，其清洗方法如下a.將清洗劑配製成質量百分含量為I. 5%的清洗溶液(pH < 12)，待用；b.陶瓷微濾膜裝置放空料液後，用60°C熱水清洗5分鐘；c.清洗溶液加熱至60°C後，在零操作壓カ下清洗陶瓷微濾膜裝置3分鐘，然後在
O.I O. 2MPa操作壓カ下清洗27分鐘；d.放空清洗溶液，用50 60°C熱水漂洗陶瓷微濾膜裝置5分鐘，放空後即完成清洗過程。使用本實施例對冷軋乳化液含油廢水汙染後的納米氧化物改性陶瓷微濾膜進行清洗，清洗操作總時間為40分鐘，膜的去離子水滲透通量恢復率達到100%，清洗後膜處理冷軋乳化液的初始通量恢復率也達到100% 。而在相同汙染和清洗條件下，採用市售的兩種專用清洗劑配製PH < 12的清洗液對汙染後陶瓷微濾膜膜進行清洗處理，上述兩種通量恢復率僅為75 80%。實施例ニ 本實施例納米塗層修飾改性陶瓷微濾膜清洗剤，按質量百分比其組成如下
烷基糖苷20%
脂肪醇聚氧こ烯醚硫酸鈉20%
椰油醯胺丙基甜菜鹼12%
氫氧化鈉20%
朽1檬酸鈉5%
矽酸鈉10%
碳酸鈉13%本實施例清洗劑的製備方法如下將上述各組分加入帶攪拌和研磨的容器裝置中，在室溫下攪拌混合5小吋，即得清洗劑成品。本實施例清洗劑用於對冷軋乳化液含油廢水汙染後的納米氧化物改性陶瓷微濾膜進行清洗處理，其清洗方法如下a.將清洗劑配製成質量百分含量為I. 3%的清洗溶液(pH < 12)，待用；b.陶瓷微濾膜裝置放空料液後，用60°C熱水清洗5分鐘；c.清洗溶液加熱至60°C後，在零操作壓カ下清洗陶瓷微濾膜裝置3分鐘，然後在
O.I O. 2MPa操作壓カ下清洗35分鐘； d.放空清洗溶液，用50 60°C熱水漂洗陶瓷微濾膜裝置5分鐘，放空後即完成清洗過程。使用本實施例對冷軋乳化液含油廢水汙染後的納米氧化物改性陶瓷微濾膜進行清洗，清洗操作總時間為48分鐘，膜的去離子水滲透通量恢復率達到100%，清洗後膜處理冷軋乳化液的初始通量恢復率也達到99. 9%。而在相同汙染和清洗條件下，採用市售的兩種專用清洗劑配製PH < 12的清洗液對汙染後陶瓷微濾膜膜進行清洗處理，上述兩種通量恢復率僅為75 80%。實施例三本實施例納米塗層修飾改性陶瓷微濾膜清洗剤，按質量百分比其組成如下
烷基糖苷25%
十_■燒基硫酸納23 %
氫氧化鈉20%
氮川三こ酸8%
人造沸石9%
矽酸鈉6%
碳酸鈉9%本實施例清洗劑的製備方法如下將上述各組分加入帶攪拌和研磨的容器裝置中，在室溫下攪拌混合4小吋，即得清洗劑成品。本實施例清洗劑用於對冷軋乳化液含油廢水汙染後的納米氧化物改性陶瓷微濾膜進行清洗處理，其清洗方法如下a.將清洗劑配製成質量百分含量為2. 0%的清洗溶液(pH < 12)，待用；b.陶瓷微濾膜裝置放空料液後，用60°C熱水清洗5分鐘；c.清洗溶液加熱至60°C後，在零操作壓カ下清洗陶瓷微濾膜裝置3分鐘，然後在
O.I O. 2MPa操作壓カ下清洗30分鐘；d.放空清洗溶液，用50 60°C熱水漂洗陶瓷微濾膜裝置5分鐘，放空後即完成清洗過程。使用本實施例對冷軋乳化液含油廢水汙染後的納米氧化物改性陶瓷微濾膜進行清洗，清洗操作總時間為43分鐘，膜的去離子水滲透通量恢復率達到100%，清洗後膜處理冷軋乳化液的初始通量恢復率也達到99. 9%。而在相同汙染和清洗條件下，採用市售的兩種專用清洗劑配製PH < 12的清洗液對汙染後陶瓷微濾膜膜進行清洗處理，上述兩種通量恢復率僅 為75 80%。
權利要求
1.ー種納米塗層修飾改性陶瓷微濾膜清洗劑，其特徵在於按質量百分比由以下組分組成複合表面活性劑30 57%、鹼性氫氧化物15 35%、清洗助劑8 40%。
2.根據權利要求I所述的納米塗層修飾改性陶瓷微濾膜清洗劑，其特徵在於所述複合表面活性劑為烷基糖苷與十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、脂肪醇聚氧こ烯醚硫酸鈉、椰油醯胺丙基甜菜鹼中的ー種或ー種以上組合。
3.根據權利要求I所述的納米塗層修飾改性陶瓷微濾膜清洗劑，其特徵在於所述鹼性氫氧化物為氫氧化鈉或氫氧化鉀。
4.根據權利要求I所述的納米塗層修飾改性陶瓷微濾膜清洗劑，其特徵在於所述清洗助劑為檸檬酸鈉、羧甲基纖維素納、聚丙烯酸鈉、氮川三こ酸、人造沸石、矽酸鈉、碳酸鈉中的兩種或兩種以上組合。
5.根據權利要求I所述的納米塗層修飾改性陶瓷微濾膜清洗劑，其特徵在於按質量百分比其組成為烷基糖苷20 25%十二烷基苯磺酸鈉15 20%椰油醯胺丙基甜菜鹼7 12%氫氧化鈉20 30%聚丙烯酸鈉3 8%人造沸石10 16 %。
6.根據權利要求I所述的納米塗層修飾改性陶瓷微濾膜清洗劑，其特徵在於按質量百分比其組成為烷基糖苷17 22%脂肪醇聚氧こ烯醚硫酸鈉18 25%椰油醯胺丙基甜菜鹼10 15%氫氧化鈉17 25%檸檬酸鈉5 10%矽酸鈉8 12%碳酸鈉10 15 %。
7.根據權利要求I所述的納米塗層修飾改性陶瓷微濾膜清洗劑，其特徵在於按質量百分比其組成為烷基糖苷20 30%十_■燒基硫酸納20 25 %氫氧化鈉20 22%氮川三こ酸8 12%人造沸石8 10%矽酸鈉5 8 0Z0碳酸鈉8 12 %。
8.權利要求1-7之一所述納米塗層修飾改性陶瓷微濾膜清洗劑的製備方法，其特徵在於將所述各組分加入帶攪拌和研磨的容器裝置中，在室溫下攪拌混合3 5小吋，即得清洗劑成品。
9.權利要求1-7之一所述納米塗層修飾改性陶瓷微濾膜清洗劑的應用，其特徵在於 a.將所述清洗劑配製成質量百分含量為I.O 2. O %的清洗溶液，待用； b.陶瓷微濾膜裝置放空料液後，用60°C熱水清洗5分鐘； c.所述清洗溶液加熱至60°C後，在零操作壓カ下清洗陶瓷微濾膜裝置3分鐘，然後在O. I O. 2MPa操作壓カ下清洗27 35分鐘； d.放空清洗溶液，過用50 60°C熱水漂洗陶瓷微濾膜裝置5分鐘，放空後即完成清洗程。
10.根據權利要求9所述的納米塗層修飾改性陶瓷微濾膜清洗劑的應用，其特徵在於用於對冷軋乳化液含油廢水汙染的改性陶瓷微濾膜進行清洗處理。
全文摘要
本發明公開了一種納米塗層修飾改性陶瓷微濾膜清洗劑，按質量百分比由以下組分組成複合表面活性劑30～57％、鹼性氫氧化物15～35％、清洗助劑8～40％。此外還公開了上述清洗劑的製備方法和應用。本發明清洗劑清洗效果好，經清洗後改性陶瓷微濾膜的滲透通量可基本恢復，且對改性陶瓷微濾膜及納米改性氧化物無明顯腐蝕作用，避免了清洗過程對改性陶瓷微濾膜結構與性能的影響。此外，製備簡單，使用方便易行，清洗效率高，大大縮短了清洗時間，降低了清洗過程系統的能耗，且避免了清洗劑廢液對環境造成二次汙染。
文檔編號B01D65/06GK102658034SQ201210131048
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月30日 優先權日2012年4月30日
發明者周健兒, 常啟兵, 張小珍, 梁健, 汪永清, 章婧, 胡學兵 申請人:景德鎮陶瓷學院