提高反滲透膜選擇分離性的處理方法
2024-02-05 01:29:15 1
專利名稱：提高反滲透膜選擇分離性的處理方法
技術領域：
本發明涉及提高反滲透膜選擇分離性的處理方法。
背景技術：
近年來，隨著適合於生產生活直接使用的淡水資源的不斷減少，加之汙染逐年加重，使得人類缺水的現象更加嚴重，人們將目標不得不轉向地下高鹽度苦鹹水、甚至浩瀚的海水，將其中含有的大量鹽分脫除，使其轉化成人類可直接使用的淡水。僅僅就海水淡化而言，全球每天的海水淡化量已達到3200萬噸，而且每年以10～30％的速度在增長。海水淡化技術已經成為解決缺水問題的有效措施之一。
目前，反滲透方法已經成為海水淡化的主要方法之一。反滲透是在一定壓力驅使下，高鹽度苦鹹水或者海水透過反滲透膜得到淡水的方法。該方法使用領域廣泛，無論是海水還是高鹽度苦鹹水都能使用，近年來由於反滲透技術投資少、能量消耗低、建造周期短等諸多優點而被廣泛用於高鹽度苦鹹水或者海水的處理。
現有的聚醯胺反滲透膜在常規的操作條件下處理NaCl濃度為300-40000mg/L的鹽水時，其脫NaCl率大於90％。但是在常規的操作條件下處理NaCl濃度為50-250g/L，SO42-濃度為5-60g/L的混合鹽水，其脫NaCl率大於8％，且在正常的操作條件下，被處理鹽水的濃度越高，滲透壓就越大，現有的反滲透膜流通量極小或鹽水無法透過現有的反滲透膜。同時，透過反滲透膜的鹽水中所含的NaCl和SO42-的量與透過反滲透膜的鹽水的流量有很大的關係。
雖然，今年來出現了各種各樣對反滲透膜改進的方法，但是依然不夠充分，在常規的操作條件下處理含NaCl濃度為50-250g/L，SO42-濃度為5-60g/L的鹽水時，不能達到脫NaCl率小於8％，脫SO42-率大於95％的要求。
因此，本領域仍需要開發提高反滲透膜選擇分離性的處理方法。
發明內容
本發明目的在於提供提高反滲透膜選擇分離性的處理方法。
因此，本發明提供提高反滲透膜選擇分離性的處理方法，它包括如下步驟(1)用浸漬液浸漬反滲透膜，所述浸漬液為500-5000mg/L的次氯酸鈉水溶液或者濃度為500-5000mg/L的過氧化氫水溶液；所述浸漬的溫度為15-35℃；所述的浸漬時間為3-12h；(2)用去離子水清洗經過步驟(1)浸漬的反滲透膜。
具體實施例方式
如下本發明提供提高反滲透膜選擇分離性的處理方法包括提供次氯酸鈉或者過氧化氫水溶液的步驟，所述次氯酸鈉水溶液的濃度為500-5000mg/L，優選為1000-3000mg/L；所述過氧化氫水溶液的濃度為500-5000mg/L，優選為1000-2000mg/L。
用於配製所述次氯酸鈉水溶液或者過氧化氫水溶液的方法為本領域常規的方法。
本發明還包括將用所述水溶液浸漬反滲透膜的步驟，從而改變所述反滲透膜的交鏈度。藉助於反滲透膜的選擇截留作用，使得反滲透膜在滲透壓的驅使下，將被處理鹽水中所要分開的物質分離提供了可能。
而反滲透膜交聯度大小的改變除了與浸漬液的濃度有關之外，還與在浸漬的時間、浸漬的溫度、浸漬時從外界所施加的壓力有關。
本發明所述浸漬的時間為3-12h，優選為4-8h；所述浸漬的溫度為15-35℃，優選為25-33℃；從外界所施加的壓力為200-350psi，優選為200-300psi。
本發明所採用的反滲透膜為聚醯胺反滲透膜，例如，在本發明一實施例中，所述反滲透膜採用Dow公司型號為BW30聚醯胺反滲透膜。
本發明所述的反滲透膜是在平膜狀態或者組裝成組件狀態進行浸漬處理。在本發明一實施例中，所述反滲透膜是組裝成組件狀態進行浸漬處理。
所述組件為卷式膜組件。例如，在本發明一實施例中，所述反滲透膜是採用Dow公司生產的型號為BW30，4040卷式膜組件。
本發明方法還包括採用去離子水清洗經浸漬後的反滲透膜。清洗時所採用的方式以不破壞經浸漬後的反滲透膜為原則，例如採用緩和方式清洗。
所述去離子水的標準沒有特別的限制，可以是本領域常規的去離子水標準。
所述去離子水的溫度一般為15-32℃。
本發明所述的方法工藝簡單，操作方便，使用範圍廣，製造和使用成本低。經本發明方法浸漬後的反滲透膜長期使用其脫NaCl率可保持幾乎恆定，特別是在300-370psi操作壓力下，在28-32℃下，處理含NaCl濃度為50-250g/L，SO42-濃度為5-60g/L，pH為7-11的鹽水時，脫NaCl率小於8％，脫SO42-率大於95％；在150-300psi操作壓力下，在25-32℃下，處理NaCl濃度為250-2000mg/L，pH為6-10的NaCl溶液，其脫NaCl率為90-94％。
經本發明所述的方法浸漬後的反滲透膜使用之後，可先採用常規的清洗方法清洗，再採用本發明所提供的方法浸漬處理，能有效改善使用後反滲透膜的脫NaCl率和脫SO42-率。
下面結合實施例進一步說明本發明。
具體實施例實施例中所述的壓力為絕對壓力，除非另有說明。實施例中的SO42-來源於Na2SO4。
實施例1用Dow公司型號為BW30反滲透平膜處理濃度為500mg/L，pH為6.7的NaCl溶液，在280psi操作壓力下，在25℃下，其脫NaCl率為99％；但是採用另一所述反滲透膜，在310psi操作壓力下，在29℃下，處理NaCl濃度為60g/L，SO42-濃度為40g/L，pH為7.2的混合鹽水，其脫SO42-率為83％。
將上述未使用過的BW30反滲透膜放在平板測試機上，用1800mg/L，溫度為30℃的次氯酸鈉溶液浸漬9h，從外界所施加的壓力為250psi，用20℃的去離子水緩和漂洗，在325psi操作壓力下，在29℃下，用NaCl濃度為200g/L，SO42-濃度為20g/L，pH為8.0的混合鹽水評價其性能，其脫NaCl率3.2％，脫SO42-率為95.7％；在225psi操作壓力下，在29℃下，用NaCl濃度為500mg/L，pH為6.7的鹽水評價其性能，其脫NaCl率93.8％。
實施例2-7改變實施例1中的浸漬液次氯酸鈉溶液的濃度、浸漬的時間、浸漬液的溫度，浸漬時從外界所施加的壓力，其他與實施例1相同，得到改良後的反滲透膜。在不同的測試條件下，採用pH不同、組成不同和濃度不同的鹽水評價其性能，其脫NaCl率和脫SO42-率見表1。
表1
註明「---」表示無或者沒有測試。
實施例8用Dow公司生產的型號為XLE反滲透平膜處理NaCl濃度為1000mg/L，pH為6.8的NaCl溶液，在280psi操作壓力下，在25℃下，其脫NaCl率為98％，但是採用另一所述反滲透膜，在330psi操作壓力下，在28℃下，處理NaCl濃度為150g/L，SO42-濃度為40g/L，pH為7.3的混合鹽水，其脫SO42-率為60％。
將上述未使用過的XLE反滲透膜放在平板測試機上，用2300mg/L，溫度為25℃的次氯酸鈉溶液浸漬10h，從外界所施加的壓力為250psi，用30℃的去離子水緩和漂洗多次，在350psi操作壓力下，在28℃下，用NaCl濃度為200g/L，SO42-濃度為20g/L，pH為8.6的混合鹽水評價其性能，其脫NaCl率2.1％，脫SO42-率為96.4％；在250psi操作壓力下，在29℃下，用NaCl濃度為500mg/L，pH為6.8的鹽水評價其性能，其脫NaCl率93.4％。
實施例9-16改變實施例9中的浸漬液次氯酸鈉溶液的濃度、浸漬的時間、浸漬液的溫度，浸漬時從外界所施加的壓力，其他與實施例9相同，得到改良後的反滲透膜。在不同的測試條件下，採用pH不同、組成不同和濃度不同的鹽水評價其性能，其脫NaCl率和脫SO42-率見表2。
從表2中可見，實施例11中，所述反滲透膜在濃度為2300mg/L，溫度為50℃的次氯酸鈉溶液浸漬7h，從外界所施加的壓力為280psi，由於所述浸漬液的溫度過高，部分破壞了所述反滲透膜的交鏈度，所以採用表中所述的溶液評價其性能時，其脫SO42-率小於95％。將所述浸漬溫度改為25℃，其他條件與實施例11相同，浸漬所述的反滲透膜，採用表中所述的溶液評價其性能時，符合本發明的要求，具體見表中實施例12。
而實施例15中，所述反滲透膜在濃度為2500mg/L，溫度為31℃的次氯酸鈉溶液浸漬16h，由於浸泡時間過長，部分破壞了所述反滲透膜的交鏈度，所以採用表中所述的濃混合鹽水溶液評價其性能時，其脫SO42-率僅為31.7％。改變浸漬時間為6h，其他條件與實施例15相同，浸漬所述的反滲透膜，採用表中所述的溶液評價其性能時，符合本發明的要求，具體見表中實施例16。
表2
註明「---」表示無或者沒有測。
實施例17用Dow公司生產的型號為XLE反滲透卷式膜組件處理NaCl濃度為1000mg/L，pH值為6.5的NaCl溶液，在280psi操作壓力下，在25℃下，其脫NaCl率為98％，但是採用另一所述反滲透膜，在相同的操作條件下處理NaCl濃度為150g/L，SO42-濃度為40g/L，pH為9.2的混合鹽水，其脫SO42-率僅為50％。
將上述未使用過的XLE反滲透膜放在平板測試機上，用3500mg/L，溫度為28℃的過氧化氫溶液浸漬6.5h，所施加的壓力為225psi，之後用20℃的去離子水緩和漂洗，在350psi操作壓力下，在29℃下，用NaCl濃度為200g/L，SO42-濃度為20g/L，pH為7.1的混合鹽水評價其性能，其脫NaCl率3.2％，脫SO42-率為96.6％；在150psi操作壓力下，在29℃下，用NaCl濃度為500mg/L，pH為6.3的鹽水評價其性能，其脫NaCl率93.5％。
實施例18-26改變實施例17中的浸漬液過氧化氫溶液的濃度、浸漬液的溫度，浸漬時從外界所施加的壓力，其他與實施例17相同，得到改良後的反滲透膜，在不同的測試條件下，採用pH不同、組成不同和濃度不同的鹽水評價其性能，其脫NaCl率和脫SO42-率見表3。
從表3中可見，實施例20中，所述反滲透膜在濃度為3000mg/L，溫度為25℃的次氯酸鈉溶液浸漬14h，從外界所施加的壓力為300psi，由於浸漬的時間過長，部分破壞了所述反滲透膜的交鏈度，所以採用表中所述的溶液評價其性能時，其脫SO42-率為88.9％。僅僅將浸漬的時間改為6.5h，其他條件與實施例20相同，浸漬所述的反滲透膜，採用表中所述的溶液評價其性能時，符合本發明的要求，具體見表中實施例21。
表3
註明「---」表示無或者沒有測。
實施例27用Dow公司生產的型號為BW30，4040卷式反滲透膜組件處理NaCl濃度為1000mg/L，pH值為7.2的NaCl溶液，在280psi操作壓力下，在25℃下，其脫NaCl率為99％，但是採用另一所述反滲透膜組件，在350psi操作壓力下，在27℃下，處理NaCl濃度為200g/L，SO42-濃度為50g/L，pH為7.5的混合鹽水，其脫SO42-率僅為45％。
將上述未使用過的BW30，4040卷式反滲透膜組件放在平板測試機上，用2500mg/L，溫度為25℃的次氯酸鈉溶液浸漬7.5h，所施加的壓力為225psi，之後用23℃的去離子水緩和漂洗，在350psi操作壓力下，在28℃下，用NaCl濃度為200g/L，SO42-濃度為20g/L，pH為8.2的混合鹽水評價其性能，其脫NaCl率2.1％，脫SO42-率為95.7％；在150psi操作壓力下，在26℃下，用NaCl濃度為500mg/L，pH為6.7的鹽水評價其性能，其脫NaCl率92.5％。
實施例28-32實施例28-32中改變實施例27中所述反滲透膜組件浸漬的時間，其他與實施例27相同，得到改良後的反滲透膜組件。在與實施例27相同的操作條件下評價其性能，其脫NaCl率和脫SO42-率見表4。
從表4中可見，實施例28中，所述反滲透膜組件在所述氧化劑溶液中浸漬時間分別為1h，由於在所述氧化劑溶液中浸漬的時間不夠，達不到所述組件中的反滲透膜所需要的交鏈度，所以用表中所述的混合鹽水評價其性能時，脫NaCl率和脫SO42-率都達不到本發明的要求。
所述組件在所述氧化劑溶液中浸漬的時間控制在3-12h內，採用所述的高濃度鹽水和低濃度鹽水評價其性能，都能達到本發明的要求。
本領域所述技術人員在本發明技術方案基礎上，通過邏輯分析、推理或者有限的試驗所做的任何修改或者變更，是顯而易見的，都包含在本發明的保護範圍之內。
表4
註明「---」表示無或者沒有測。
權利要求
1.提高反滲透膜選擇分離性的處理方法，該方法包含(1)用浸漬液浸漬反滲透膜，所述浸漬液為500-5000mg/L的次氯酸鈉水溶液或者濃度為500-5000mg/L的過氧化氫水溶液；所述浸漬的溫度為15-35℃；所述浸漬的時間為3-12h；(2)用去離子水清洗經過步驟(1)浸漬的反滲透膜。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於所述浸漬液為1000-3000mg/L的次氯酸鈉水溶液。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於所述浸漬液為1000-2000mg/L的過氧化氫水溶液。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於所述浸漬是在200-350psi下進行。
5.如權利要求4所述的方法，其特徵在於所述浸漬是在200-300psi下進行。
6.如權利要求1所述的方法，其特徵在於所述浸漬的溫度為25-33℃。
7.如權利要求1～6任一項所述的方法，其特徵在於所述的浸漬時間為4-8h。
8.如權利要求1所述的方法，其特徵在於所述反滲透膜為聚醯胺反滲透膜。
9.如權利要求8所述的方法，其特徵在於所述聚醯胺反滲透膜是在平膜狀態或者組裝成組件狀態後進行浸漬。
10.如權利要求9所述的方法，其特徵在於所述聚醯胺反滲透膜是在組裝成組件狀態後進行浸漬。
11.如權利要求10所述的方法，其特徵在於所述組件為卷式膜組件。
全文摘要
本發明提供一種提高反滲透膜選擇分離性的處理方法，該方法包含(1)用浸漬液浸漬反滲透膜，所述浸漬液為500－5000mg/L的次氯酸鈉水溶液或者濃度為500－5000mg/L的過氧化氫水溶液；所述浸漬的溫度為15－35℃；所述浸漬的時間為3－12h；(2)用去離子水清洗經過步驟(1)浸漬的反滲透膜。經改良後的聚醯胺反滲透膜在300－370psi操作壓力下，在28－32℃下，處理含NaCl濃度為50－250g/L，SO
文檔編號B01D71/00GK1817424SQ20061002331
公開日2006年8月16日 申請日期2006年1月13日 優先權日2006年1月13日
發明者李國新 申請人:凱膜過濾技術(上海)有限公司