用耐氧化複合反滲透膜進行水處理的方法及處理系統的製作方法
2023-12-04 14:25:01 1
專利名稱：用耐氧化複合反滲透膜進行水處理的方法及處理系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種水處理淨化處理方法及其裝置，特別涉及一種用耐氧化複合反滲透膜進行水處理的方法及處理系統。
背景技術：
反滲透膜是一種孔徑小至納米級，在一定的壓力下，水分子才可以通過膜表面，從而可去除水中的無機鹽、重金屬離子、有機物、膠體、細菌、病毒等雜質。因此反滲透技術以其新型、高效、節能的分離技術在水及液體分離域佔有重要位置，目前在海水淡化、中水回用、微汙染地表水處理等多個領域得到廣泛應用。
但普通反滲透膜在使用過程中微生物汙染是困攏反滲透實際使用的主要問題之一，由於我國所使用的自來水水源來自於河道、湖泊或水庫，因河道、湖泊或水庫的水中溶解氧(D0)含量高，含磷、氮等富營養物質多，水的TOC、COD、BOD值較高，氣溫、水溫較高等特點，水中微生物種類多，繁殖快，在採用反滲透膜過濾時容易導致反滲透膜被微生物汙染。同時微生物在反滲透膜表面的吸附和繁殖會導致反滲透表面的汙堵，這種汙堵往往採用清洗等手段依然是不可回復的，並且導致反滲透產水中存有微生物。因此目前將反滲透膜技術應用於水處理中，需要對進入反滲透系統之前水源進行非常好的預處理。現有的方法是建立在消毒、絮凝、澄清和介質過濾之上的多級處理，即使採取上述手段後對反滲透膜還是存在非常高的潛在汙染。為維持水處理系統的產水量和水處理後的要求，致使反滲透膜必須頻繁定期進行清洗。同時目前大多數反滲透膜元件供應商對進水中的游離氯有苛刻的要求，要求游離氯含量要＜0.1mg/L，否則將會破壞滲透膜膜片結構，因此一些水處理系統設計為達到這一進水要求還需用還原劑還原水中餘氯，或在反滲透系統前設置活性炭過濾器吸附水中餘氯。
發明內容
本發明的目的在於提供一種用耐氧化複合反滲透膜進行水處理的方法及處理系統。通過將抗氧化的反滲透膜，應用在水處理中，使得水處理系統的處理步驟更加簡化，處理裝置更加簡單，提高了反滲透系統使用周期和水處理效果好，可以克服現有技術的不足。
本發明的實施方案一種用耐氧化複合反滲透膜進行水處理的處理方法，其特點是該方法是在需淨化的供水管內投加絮凝劑，使需淨化水中的懸浮的固體粒子和金屬離子與絮凝劑混合形成沉澱，再將混有絮凝劑的需淨化水通過多介質過濾器，去除水中的懸浮物或沉澱，再向經多介質過濾器過濾後的需淨化水中加入定量的次氯酸鈉、阻垢劑，再通過混合器混合，再進入保安過濾器去除水中的小顆粒雜質，然後進入反滲透系統；通過耐氧化複合反滲透膜將需淨化水中的無機鹽、重金屬離子、有機物、膠體、細菌和病毒進行過濾，同時添加在需淨化水中的次氯酸鈉在混合器內充分混合離解後離解出次氯酸，通過次氯酸對耐氧化複合反滲透膜表面過濾過程中附著的微生物進行控制和滅殺，再將通過耐氧化複合反滲透膜過濾後的淨化水通過活性炭過濾罐過濾，通過活性炭過濾罐去除淨化水中餘氯，使需淨化水達到最終使用要求。
上述的用耐氧化複合反滲透膜進行水處理的處理方法中，所述的耐氧化複合反滲透膜，包括無紡布層和聚碸支撐層，在聚碸支撐層上有一個用多元胺與改性多醯氯或均苯三甲醯氯和改性多醯氯構成的醯基氯有機溶液製備的聚醯胺層；所述的均苯三甲醯氯和改性多醯氯構成的醯基氯有機溶液，是用均苯三甲醯氯5～100份和改性多醯氯0～95份混勻構成的醯基氯有機溶液；所述份為重量份。
上述的用耐氧化複合反滲透膜進行水處理的處理方法中，將製備好的聚醯胺層，在濃度0.5-10％、pH為7.5～8.5的過硫酸鹽溶液中，浸泡10～120分鐘，然後烘乾，所採用的的過硫酸鹽，是過硫酸鉀、過硫酸銨或過硫酸鈉。
前述的用耐氧化複合反滲透膜進行水處理的處理方法中，所述的耐氧化複合反滲透膜，包括無紡布層、聚碸支撐層和在聚碸支撐層上的聚醯胺層，將聚醯胺層在過硫酸鹽溶液中浸泡，然後烘乾，得耐氧化複合反滲透膜。
上述的用耐氧化複合反滲透膜進行水處理的處理方法中，所述的過硫酸鹽溶液，是過硫酸鉀、過硫酸銨或過硫酸鈉溶液；過硫酸鹽溶液的濃度為0.5-10％、pH為7.5～8.5，浸泡時間為10～120分鐘。
前述的用耐氧化複合反滲透膜進行水處理的處理方法中，為使需淨化水通過耐氧化複合反滲透膜，靜態混合器與耐氧化複合反滲透膜之間的連接管道上設有高壓泵。
前述的用耐氧化複合反滲透膜進行水處理的處理方法中，在需淨化水中加入次氯酸鈉，加入量以游離氯的含量不超過耐氧化複合反滲透膜的耐氯能力為限。
一種用耐氧化複合反滲透膜進行水處理的處理方法所用的處理系統包括需淨化水的儲水罐1，其特點是儲水罐1通過管道2與多介質過濾罐3相連接，在管道2上連接有水泵4和絮凝劑投放器5；多介質過濾罐3通過管道6與靜態混合器9連接，在管道6上連接有次氯酸鈉投放器8、阻垢劑投放器18，靜態混合器9通過管道與保安過濾器7連接，保安過濾器7通過管道10與內有耐氧化複合反滲透膜的過濾裝置11相連接，在管道10上連接有高壓泵12，內有耐氧化複合反滲透膜的過濾裝置11通過管道與活性碳過濾器14相連接，在活性碳過濾器14上還連接有輸出管道15。
與現有技術相比，本發明通過在水處理中所採用的耐氧化複合反滲透膜代替現有滲透膜，因耐氧化複合反滲透膜具有的耐氯能力26000ppm/hrs，即在氯濃度為0.5mg/L條件下可長期穩定運行6年。通過利用耐氧化複合反滲透膜極強的耐氯能力，在需淨化的水中加入次氯酸鈉，次氯酸鈉在水中形成次氯酸，因次氯酸作用於菌體蛋白質不僅可與細胞壁發生作用，且因次氯酸分子小，不帶電荷，故侵入細胞內與蛋白質發生氧化作用或破壞其磷酸脫氫酶，使糖代謝失調而致細胞死亡。並且次氯酸在透過反滲透膜時會對產水側進行消毒，減少了反滲透膜不可逆汙染和苛刻的化學清洗和消毒要求，可延長滲透膜使用壽命，使得反滲透系統受微生物汙染機率大大降低，延長清洗周期。同時抗氧化滲透膜的應用，不僅省略了現有技術中為吸附餘氯而投入的還原劑或活性炭過濾器工序，而且次氯酸鈉的投加，可以替代現有水處理工藝中用作吸附有機物，膠體有機矽類物質的活性炭過濾器。這樣即簡化了水處理系統的工藝流程，節省了設備投入、設備維護費用和佔地面積，又提高了反滲透系統的使用周期和水處理效果好。因此本發明具有很好的推廣價值，具有很好的經濟效益和社會效益。
圖1是本發明的結構示意圖。
具體實施例方式
本發明的實施例；一種用耐氧化複合反滲透膜進行水處理的處理方法。該方法是在需淨化的供水管內投加絮凝劑，使需淨化水中的懸浮的固體粒子和金屬離子與絮凝劑混合形成沉澱，再將混有絮凝劑的需淨化水通過多介質過濾器，去除水中的懸浮物或沉澱，再向經多介質過濾器過濾後的需淨化水中加入定量的次氯酸鈉、阻垢劑，再通過混合器混合，再進入保安過濾器去除水中的小顆粒雜質，然後進入反滲透系統；通過耐氧化複合反滲透膜將需淨化水中的無機鹽、重金屬離子、有機物、膠體、細菌和病毒進行過濾，同時添加在需淨化水中的次氯酸鈉在混合器內充分混合離解後離解出次氯酸，通過次氯酸對耐氧化複合反滲透膜表面過濾過程中附著的微生物進行控制和滅殺，再將通過耐氧化複合反滲透膜過濾後的淨化水通過活性炭過濾罐過濾，通過活性炭過濾罐去除淨化水中餘氯，使需淨化水達到最終使用要求。
所述的耐氧化複合反滲透膜，可以是包括無紡布層和聚碸支撐層，在聚碸支撐層上有一個用多元胺與改性多醯氯或均苯三甲醯氯和改性多醯氯構成的醯基氯有機溶液製備的聚醯胺層；所述的均苯三甲醯氯和改性多醯氯構成的醯基氯有機溶液，是用均苯三甲醯氯5～100份和改性多醯氯0～95份混勻構成的醯基氯有機溶液；所述份為重量份。將製備好的聚醯胺層，在濃度0.5-10％、pH為7.5～8.5的過硫酸鹽溶液中，浸泡10～120分鐘，然後烘乾，所採用的的過硫酸鹽，是過硫酸鉀、過硫酸銨或過硫酸鈉。
所述的耐氧化複合反滲透膜，也可以包括無紡布層、聚碸支撐層和在聚碸支撐層上的聚醯胺層，將聚醯胺層在過硫酸鹽溶液中浸泡，然後烘乾，得耐氧化複合反滲透膜；所述的過硫酸鹽溶液，是過硫酸鉀、過硫酸銨或過硫酸鈉溶液；過硫酸鹽溶液的濃度為0.5-10％、pH為7.5～8.5，浸泡時間為10～120分鐘。
為使需淨化水通過耐氧化複合反滲透膜，靜態混合器與耐氧化複合反滲透膜之間的連接管道上設有高壓泵。在需淨化水中加入次氯酸鈉，通過添加在需淨化水中的次氯酸鈉在混合器內充分混合離解後離解出次氯酸，通過次氯酸對耐氧化複合反滲透膜表面過濾過程中附著的微生物進行控制和滅殺，加入量可參照中華人民共和國衛生部頒布的含氯消毒液推薦用量，以游離氯的含量不超過耐氧化複合反滲透膜的耐氯能力(本例為26000ppm/hrs)為上限。
利用該處理方法所建立的處理系統如圖1所示。淨化水的儲水罐1可以為儲水池、河流、湖泊或自流水管，需淨化水可以為河水，地表水或海水，儲水罐1通過管道2與多介質過濾罐3連接，所述的管道可以為水渠或水管，多介質過濾罐3中的介質可為石英砂、無煙煤或錳砂等濾料，為保證儲水罐1內的水能流入多介質過濾罐3，在管道2上連接有水泵4，同時為使淨化水中的水中懸浮固體粒子和金屬離子生成沉澱，在管道2上還連有絮凝劑投放器5；需淨化水中的水中懸浮的固體粒子和金屬離子與絮凝劑反應後形成的沉澱經多介質過濾罐3過濾後通過管道6與靜態混合器9相連接，在連接多介質過濾罐3和靜態混合器9的管道6上連接次氯酸鈉投放器8、阻垢劑投放器18，通過靜態混合器9將混入需淨化水的次氯酸鈉混合離解，次氯酸鈉在需淨化水中離解為氫氧化鈉和次氯酸，靜態混合器9通過管道與保安過濾器7連接，通過保安過濾器7對需淨化水經行二次過濾，保安過濾器7通過管道10與內有耐氧化複合反滲透膜的過濾裝置11相連接，因耐氧化複合反滲透膜須克服反滲透膜的滲透壓才能達到過濾效果，所以在管道10上連接高壓泵12，通過內有耐氧化複合反滲透膜的裝置11中的耐氧化複合反滲透膜將需淨化水中的無機鹽、重金屬離子、有機物、膠體、細菌和病毒進行過濾。同時添加在需淨化水中的次氯酸鈉在靜態混合器9內充分混合離解後離解出次氯酸，通過次氯酸對耐氧化複合反滲透膜表面過濾過程中附著的微生物進行控制和滅殺。通過內有耐氧化複合反滲透膜的過濾器11過濾後的淨化水通過管道與活性碳過濾器14相連接，通過活性炭過濾器14去除淨化水中餘氯，使淨化水最終達到使用要求，經活性碳過濾器14過濾後可通過輸出管道15供給使用用戶。根據使用客戶的不同，可以對去除餘氯的活性炭過濾器14進行調整，使淨化後水中的餘氯達到客戶的使用要求。也可在輸出管道15上設置保安過濾器17，對活性炭過濾器14內漏出的活性炭粉末進一步過濾。
本發明中所採用的抗氧化反滲透膜可以是包括無紡布層和聚碸支撐層，在聚碸支撐層上有一個用多元胺與改性多醯氯或均苯三甲醯氯和改性多醯氯構成的醯基氯有機溶液製備的聚醯胺層。所採用的的均苯三甲醯氯和改性多醯氯構成的醯基氯有機溶液，是用均苯三甲醯氯5～100份和改性多醯氯0～95份混勻構成的醯基氯有機溶液；所述份為重量份。所採用的的均苯三甲醯氯和改性多醯氯構成的醯基氯有機溶液，是用均苯三甲醯氯20～95份和改性多醯氯5～80份混勻構成的醯基氯有機溶液。所採用的改性多醯氯，是5-碘-間苯二甲醯氯、2-碘-對苯二甲醯氯、5-溴-間苯二甲醯氯或2-溴-對苯二甲醯氯。
將製備好的聚醯胺層，在濃度0.5-10％、pH為7.5～8.5的過硫酸鹽溶液中，浸泡10～120分鐘，然後烘乾。所採用的的過硫酸鹽，是過硫酸鉀、過硫酸銨或過硫酸鈉。
使用含有16％聚碸的DMF溶液組成的多孔聚碸支撐膜，放入2.5％的間苯二胺(MPDA)溶液約1分鐘。胺溶液均含有0.1wt％的十二烷基磺酸鈉(SDBS)表面活性劑。經MDPA浸泡後的支撐膜放在紙巾上用橡膠輥滾動去除正面及背面多餘的溶液。以上步驟和多元胺的用量，與現有技術製備聚醯胺層的情況相同。然後將這種支撐層與表1中所列含有0.1％(wt/v％)的醯基氯(-COCl)有機溶液接觸50秒，接著放入40℃烘箱中保持10分鐘，形成聚醯胺層。取出後用濃度1％的過硫酸鉀溶液，在磷酸鉀緩衝溶液pH為8的時候處理30分鐘。然後在140℃烘箱中保持5分鐘，得到最終的複合反滲透膜。
表1(例1～6)
本發明中所採用的耐氧化複合反滲透膜，也可以是包括無紡布層、聚碸支撐層和在聚碸支撐層上的聚醯胺層。將聚醯胺層在過硫酸鹽溶液中浸泡，然後烘乾，得耐氧化複合反滲透膜。所採用的過硫酸鹽溶液，是過硫酸鉀、過硫酸銨或過硫酸鈉溶液。所採用的過硫酸鹽溶液的濃度為0.5-10％、pH為7.5～8.5，浸泡時間為10～120分鐘。
利用現有技術製備有無紡布層、聚碸支撐層和聚醯胺層的反滲透膜。使用含有16％聚碸的DMF溶液組成的多孔聚碸支撐膜(即聚碸支撐層)，放入2.5％的間苯二胺(MPDA)溶液約1分鐘。胺溶液均含有0.1wt％的十二烷基磺酸鈉(SDBS)表面活性劑。經MDPA(A)浸泡後的支撐膜放在紙巾上用橡膠輥滾動去除正面及背面多餘的溶液。然後將這種支撐層與均苯三甲醯氯(B)的有機溶液接觸50秒，形成聚醯胺層，接著放入40℃～100℃烘箱中保持10分鐘，形成聚醯胺複合反滲透膜。將製得的複合反滲透膜，取出後用濃度1％的過硫酸鉀溶液，在磷酸鉀緩衝溶液pH為8的時候浸泡30分鐘。然後在140℃烘箱中保持5分鐘，得到最終的耐氧化複合反滲透膜。
權利要求
1.用耐氧化複合反滲透膜進行水處理的處理方法，其特徵在於該方法是在需淨化的供水管內投加絮凝劑，使需淨化水中的懸浮的固體粒子和金屬離子與絮凝劑混合形成沉澱，再將混有絮凝劑的需淨化水通過多介質過濾器，去除水中的懸浮物或沉澱，再向經多介質過濾器過濾後的需淨化水中加入次氯酸鈉、阻垢劑，再通過混合器混合，再進入保安過濾器去除水中的小顆粒雜質，然後進入反滲透系統；通過耐氧化複合反滲透膜將需淨化水中的無機鹽、重金屬離子、有機物、膠體、細菌和病毒進行過濾，同時添加在需淨化水中的次氯酸鈉在混合器內充分混合離解後離解出次氯酸，通過次氯酸對耐氧化複合反滲透膜表面過濾過程中附著的微生物進行控制和滅殺，再將通過耐氧化複合反滲透膜過濾後的淨化水通過活性炭過濾罐過濾，通過活性炭過濾罐去除淨化水中餘氯，使需淨化水達到最終使用要求。
2.根據權利要求1所述的用耐氧化複合反滲透膜進行水處理的處理方法，其特徵在於所述的耐氧化複合反滲透膜，包括無紡布層和聚碸支撐層，在聚碸支撐層上有一個用多元胺與改性多醯氯或均苯三甲醯氯和改性多醯氯構成的醯基氯有機溶液製備的聚醯胺層；所述的均苯三甲醯氯和改性多醯氯構成的醯基氯有機溶液，是用均苯三甲醯氯5～100份和改性多醯氯0～95份混勻構成的醯基氯有機溶液；所述份為重量份。
3.根據權利要求2所述的用耐氧化複合反滲透膜進行水處理的處理方法，其特徵在於將製備好的聚醯胺層，在濃度0.5-10％、pH為7.5～8.5的過硫酸鹽溶液中，浸泡10～120分鐘，然後烘乾，所採用的的過硫酸鹽，是過硫酸鉀、過硫酸銨或過硫酸鈉。
4.根據權利要求1所述的用耐氧化複合反滲透膜進行水處理的處理方法，其特徵在於所述的耐氧化複合反滲透膜，包括無紡布層、聚碸支撐層和在聚碸支撐層上的聚醯胺層，將聚醯胺層在過硫酸鹽溶液中浸泡，然後烘乾，得耐氧化複合反滲透膜。
5.根據權利要求4所述的用耐氧化複合反滲透膜進行水處理的處理方法，其特徵在於所述的過硫酸鹽溶液，是過硫酸鉀、過硫酸銨或過硫酸鈉溶液；過硫酸鹽溶液的濃度為0.5-10％、pH為7.5～8.5，浸泡時間為10～120分鐘。
6.根據權利要求1所述的用耐氧化複合反滲透膜進行水處理的處理方法，其特徵在於為使需淨化水通過耐氧化複合反滲透膜，靜態混合器與耐氧化複合反滲透膜之間的連接管道上設有高壓泵。
7.根據權利要求1所述的用耐氧化複合反滲透膜進行水處理的處理方法，其特徵在於在需淨化水中加入次氯酸鈉，加入量以游離氯的含量不超過耐氧化複合反滲透膜的耐氯能力為限。
8.如權利要求1至7中任一權利要求所述的一種用耐氧化複合反滲透膜進行水處理的處理方法所用的處理系統包括需淨化水的儲水罐(1)，其特徵在於儲水罐(1)通過管道(2)與多介質過濾罐(3)相連接，在管道(2)上連接有水泵(4)和絮凝劑投放器(5)；多介質過濾罐(3)通過管道(6)與靜態混合器(9)連接，在管道(6)上連接有次氯酸鈉投放器(8)、阻垢劑投放器(18)，靜態混合器(9)通過管道與保安過濾器(7)連接，保安過濾器(7)通過管道(10)與內有耐氧化複合反滲透膜的過濾裝置(11)相連接，在管道(10)上連接有高壓泵(12)，內有耐氧化複合反滲透膜的過濾裝置(11)通過管道與活性碳過濾器(14)相連接，在活性碳過濾器(14)上還連接有輸出管道(15)。
全文摘要
本發明公開了一種用耐氧化複合反滲透膜進行水處理的處理方法及其處理系統，該方法是在需淨化水中加入一定量的次氯酸鈉，將加入次氯酸鈉的需淨化水通過混合器混合，通過保安過濾裝置進行二次過濾，進入耐氧化複合反滲透膜，通過耐氧化複合反滲透膜將需淨化水進行過濾，同時，通過次氯酸對耐氧化複合反滲透膜表面過濾產生的微生物進行控制和滅殺，再將通過反滲透過濾後的淨化水通過活性炭過濾罐過濾，通過活性炭過濾罐去除淨化水中餘氯，最終使淨化水達到使用要求。本發明既簡化了水處理系統的工藝，節省了設備投入、設備維護費用和佔地面積，又減少了清洗頻率，延長了反滲透系統的使用壽命。
文檔編號B01D71/00GK101066789SQ20071020057
公開日2007年11月7日 申請日期2007年4月29日 優先權日2007年4月29日
發明者王思亮, 張慧林, 吳宗策, 金焱, 蔡志奇 申請人:貴陽時代匯通膜科技有限公司