CN103521081A - 利用高活性单线态氧清洗膜污染的方法 - Google Patents
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Abstract
利用高活性单线态氧清洗膜污染的方法,它涉及膜清洗方法。本发明的利用高活性单线态氧清洗膜污染的方法为:将固体漂白粉和无机固体过氧化物加入到装有受污染膜组件的池子中,搅拌,浸泡,再进行漂洗,即可。所述过氧化物为过氧化钙、过氧化镁、过氧化钡、过碳酸钠和过碳酸钾。本发明的膜清洗方法中漂白粉提供的次氯酸根离子与过氧化物溶于水后释放的过氧化氢迅速反应,生成高活性单线态氧,直接作用于膜污染的生物细胞,迅速破坏酶结构,膜清洗效果好。作为环境友好试剂,清洗过程中不产生有毒有害副产物,清洗后废液可直接排放;作为固体试剂可以直接投加使用,不需要额外增加设备,操作简单易行,药剂运输、储存方便,价格低廉、易于获得。
Description
技术领域
本发明涉及一种膜清洗方法。
背景技术
随着对物质的高分离与纯化的要求,膜过滤技术应运而生,成为一门新生的高分离、浓缩、提纯及净化技术。由于其无相变化、能耗低、体系干净等优点,已被广泛应用于医药、食品、化工及水处理等领域,在世界各国得到迅猛发展。但是,随着膜运行时间的增长,被处理原料液中的无机物、悬浮物、有机物和微生物等通过与膜材料存在的物理、化学和机械作用,吸附或沉积在膜表面或膜孔内,使膜孔径变小或堵塞,形成膜污染,导致膜通量下降,致使膜的分离效果变差。
膜清洗目的是通过采用合理的清洗方法对被污染的膜进行清洗和再生,破坏膜表面的溶质吸附层,清除膜孔道内的杂质,使膜尽可能恢复到原始通量。膜清洗方法可以分为物理清洗法和化学清洗法。物理清洗包括水力清洗、气体脉冲清洗、超声波清洗等,能够较好地去除膜表面的污染物,但不能去除膜孔道内的污染物,清洗效果不佳。化学清洗是通过使用化学药剂达到松动、溶解污垢、氧化有机物、灭活微生物清除膜污染的效果。常用的清洗方法有酸洗、碱洗、醇洗、氧化剂和杀菌剂(如臭氧、次氯酸、高锰酸钾等)通过氧化反应清洗膜污染等。
单线态氧(1O2)是一种处于激发态的分子氧,与超氧自由基(O2 -·)、羟基自由基(·OH)、硫酸根自由基(SO4 ·-)等活性氧物种类似,化学性质活泼、不稳定,在自然界中广泛存在,是化学、环境、医学等领域最长涉及的活性氧之一,具有氧化能力强、反应活性高、存活时间短、氧化后不产生有毒有害副产物等特点,属于绿色、环境友好型氧化剂。
目前,单线态氧(1O2)的产生方式主要有两种:一种是光敏化法,一种是化学反应法。光敏化法涉及到一个光激发过程,就是要求存在一种吸收光的物质,即光敏剂(sens),常用的光敏剂主要有玫瑰红、曙红、亚甲基蓝、荧光黄、叶绿素和血卟啉等,在光照射条件下,激发态的光敏剂与体系中的基态氧作用,进而得到单线态氧。反应机理为:首先,基态光敏剂(sens)吸收光子能量被激发到激发单线态(1sens),见反应式(1);随后,经过内部系列的转移,形成激发三线态(3sens),见反应式(2);最后激发三线态(3sens)能使基态三线态氧(3O2)激发为单线态氧(1O2),见反应式(3)。这种利用光敏化法可以快速产生单线态氧,但存在着光的限制(需要稳定的光源)及光敏剂的引入会产生二次污染的问题。
化学反应法主要是采用H2O2-ClO-法,将过氧化氢(H2O2)与氯气(Cl2)的水溶液或是次氯酸溶液混合即可产生单线态氧(1O2),见反应式(4)。该反应中单线态氧的生成速度非常快,其二级反应速率常数约为104M-1s-1,但化学试剂为液态的过氧化氢和次氯酸溶液或氯气,运输储存不方便,工艺操作复杂及存在安全隐患的问题。
ClO-+H2O2→1O2+Cl-+H2O (4)
发明内容
本发明的目的是提供利用高活性单线态氧清洗膜污染的方法,以解决上述存在的问题。
本发明的利用高活性单线态氧清洗膜污染的方法是通过以下步骤实现的:a、将待清洗的受污染膜组件放入装有自来水的池子中;b、将固体漂白粉和无机固体过氧化物按照质量比为(1~10):1的比例加入到步骤一的池子中,搅拌均匀,在过氧化物浓度为50~1000mg/L,膜组件浸泡时间为10~180min的条件下,进行膜组件清洗;c、将清洗好的膜组件放入另一个装有自来水的池子中进行漂洗,即完成了利用高活性单线态氧清洗膜污染。
所述无机固体过氧化物为过氧化钙(CaO2)、过氧化镁(MgO2)、过氧化钡(BaO2)、过碳酸钠(Na2CO4)和过碳酸钾(K2CO4)中的一种或几种按任意比混合的混合物。
本发明的利用高活性单线态氧清洗膜污染的方法,将固体漂白粉和无机固体过氧化物按照质量比为(1~10):1制成粉末试剂混合投加或分别单独投加,即为干式投加法;将固体漂白粉和无机固体过氧化物分别制成溶液,进行单独投加,即为湿式投加法。
本发明利用高活性单线态氧清洗膜污染的方法,清洗膜污染的原理为:通过固体漂白粉主要成分次氯酸钙(Ca(ClO)2)提供的次氯酸根(ClO-)离子,与无机固体过氧化物(CaO2、MgO2、BaO2、Na2CO4、K2CO4)溶于水后释放的过氧化氢(H2O2)迅速反应,生成高活性单线态氧(1O2),产生的单线态氧具有极强的氧化能力,可以直接作用于膜污染的生物细胞,迅速破坏酶结构,膜清洗效果好。本发明清洗膜污染的方法中采用的固体药剂(漂白粉和无机固体过氧化物)避免了由于使用氯气、液态的次氯酸和过氧化氢溶液存在着需要额外增加设备、运输、储存不方便,操作复杂及安全隐患的问题。
本发明利用高活性单线态氧清洗膜污染的方法,具有如下优点:产生的高活性单线态氧由于其氧化能力强,可以快速作用于膜污染的生物细胞,迅速破坏酶结构,膜清洗效果好;作为环境友好试剂,清洗过程中不产生有毒有害副产物,清洗后废液无需处理可直接排放,避免了常规膜清洗方法中生物污染清洗不干净、易产生有毒有害副产物、产生废液需要再处理的问题;作为固体试剂可以直接投加使用,不需要额外增加设备,操作简单易行,药剂运输、储存方便,价格低廉、易于获得。
附图说明
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式,还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一:本实施方式为利用高活性单线态氧清洗膜污染的方法,其是通过以下步骤实现的:a、将待清洗的受污染膜组件放入装有自来水的池子中;b、将固体漂白粉和无机固体过氧化物按照质量比为(1~10):1的比例加入到步骤一的池子中,搅拌均匀,在过氧化物浓度为50~1000mg/L,膜组件浸泡时间为10~180min的条件下,进行膜组件清洗;c、将清洗好的膜组件放入另一个装有自来水的池子中进行漂洗,即完成了利用高活性单线态氧清洗膜污染。
本实施方式所述的受污染膜组件的膜材料为聚偏氟乙烯(PVDF)、聚醚砜(PES)、聚乙烯(PE)或聚氯乙烯(PVC)。
本实施方式中的固体漂白粉和无机固体过氧化物在使用前分开存放。
本实施方式中所述的固体漂白粉和无机固体过氧化物可以按照质量比为(1~10):1制成粉末试剂混合投加或分别单独投加,即为干式投加法;将固体漂白粉和无机固体过氧化物分别制成溶液,进行单独投加,即为湿式投加法。
本实施方式的利用高活性单线态氧清洗膜污染的方法,通过固体漂白粉主要成分次氯酸钙(Ca(ClO)2)提供的次氯酸根离子(ClO-),与无机固体过氧化物(CaO2、MgO2、BaO2、Na2CO4、K2CO4)溶于水后释放的过氧化氢(H2O2)迅速反应,生成高活性单线态氧(1O2),产生具有强氧化能力的单线态氧,可以直接作用于膜污染的生物细胞,破坏酶结构,膜清洗效果好。
本实施方式的利用高活性单线态氧清洗膜污染的方法,具有如下优点:由于产生的高活性单线态氧氧化能力强,可以快速破坏膜污染的生物细胞,膜清洗效果好;作为环境友好试剂,清洗过程中不产生有毒有害副产物,避免了常规膜清洗方法中生物污染清洗不干净、易产生有毒有害副产物、废液产生量大的问题;作为固体试剂可以直接投加使用,不需要额外增加设备,操作简单易行,药剂运输、储存方便,价格低廉、易于获得。
具体实施方式二:本实施方式与具体实施方式一不同的是:固体漂白粉与无机固体过氧化物的质量比为(2~9):1。其它参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三:本实施方式与具体实施方式一或二不同的是:固体漂白粉与无机固体过氧化物的质量比为(3~8):1。其它参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四:本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是:固体漂白粉与无机固体过氧化物的质量比为(4~7):1。其它参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五:本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是:固体漂白粉与无机固体过氧化物的质量比为(5~6):1。其它参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六:本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是:所述无机固体过氧化物由过氧化钙(CaO2)、过氧化镁(MgO2)、过氧化钡(BaO2)、过碳酸钠(Na2CO4)、过碳酸钾(K2CO4)中的一种或者其中几种按任意比混合的混合物。其它参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七:本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是:所述漂白粉为商业用漂白粉,由氢氧化钙、氯化钙和次氯酸钙组成,其主要成分为次氯酸钙(Ca(ClO)2)。其它参数与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八:本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是无机固体过氧化物浓度为20~800mg/L,其它参数与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九:本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是无机固体过氧化物浓度为40~600mg/L,其它参数与具体实施方式一至八之一相同。
具体实施方式十:本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是无机固体过氧化物浓度为60~400mg/L,其它参数与具体实施方式一至九之一相同。
具体实施方式十一:本实施方式与具体实施方式一至十之一不同的是无机固体过氧化物浓度为80~200mg/L,其它参数与具体实施方式一至十之一相同。
具体实施方式十二:本实施方式与具体实施方式一至十一之一不同的是无机固体过氧化物浓度为100mg/L,其它参数与具体实施方式一至十一之一相同。
具体实施方式十三:本实施方式与具体实施方式一至十二之一不同的是控制反应时间为10~50min。其它步骤及参数与具体实施方式一至十二之一相同。
具体实施方式十四:本实施方式与具体实施方式一至十三之一不同的是控制反应时间为20~40min。其它步骤及参数与具体实施方式一至十三之一相同。
具体实施方式十五:本实施方式与具体实施方式一至十四之一不同的是控制反应时间为30min。其它步骤及参数与具体实施方式一至十四之一相同。
具体实施方式十六:本实施方式为利用高活性单线态氧清洗膜污染的方法,其是通过以下步骤实现的:a、将待清洗的受污染膜组件放入装有自来水的池子中;b、将清洗膜污染方法中的固体漂白粉和无机固体过氧化物按照质量比为1:1的比例加入到池子中,搅拌均匀,在过氧化物浓度为500mg/L,膜组件浸泡时间为90min的条件下,进行膜组件清洗;c、将清洗好的膜组件放入另一个装有自来水的池子中进行漂洗,即完成了利用高活性单线态氧清洗膜污染。
本实施方式中所述固体漂白粉和无机固体过氧化物的投加方式为按照质量比1:1制成混合粉末试剂形式投加。本实施方式中的无机固体过氧化物为任意比的过氧化钙和过氧化镁的混合物。
本实施方式利用高活性单线态氧清洗膜污染的方法中,经产生的单线态氧清洗膜污染后,膜通量恢复90%以上。
具体实施方式十七:本实施方式为利用高活性单线态氧清洗膜污染的方法,其是通过以下步骤实现的:a、将待清洗的受污染膜组件放入装有自来水的池子中,其中,受污染膜组件的膜材料为聚偏氟乙烯(PVDF)、聚醚砜(PES)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC);b、将固体漂白粉和无机固体过碳酸钠按照质量比为1:2的比例加入到池子中,搅拌均匀,在过氧化物浓度为300mg/L,浸泡时间为120min的条件下,进行膜组件清洗;c、将清洗好的膜组件放入另一个装有自来水的池子中进行漂洗,即完成了利用高活性单线态氧清洗膜污染。
本实施方式的利用高活性单线态氧清洗膜污染的膜通量恢复率见图1,由图1可知,经产生的单线态氧清洗膜污染后,聚偏氟乙烯(PVDF)、聚醚砜(PES)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)的膜通量恢复率均达90%以上。
本实施方式中所述固体漂白粉和无机固体过碳酸钠的投加方式为按照质量比1:2分别以粉末试剂形式投加。
具体实施方式十八:本实施方式为利用高活性单线态氧清洗膜污染的方法,其是通过以下步骤实现的:a、将待清洗的受污染膜组件放入装有自来水的池子中;b、将清洗膜污染方法中的固体漂白粉和无机固体过氧化物按照质量比为1:5加入到池子中,搅拌均匀,在过氧化物浓度为200mg/L,浸泡时间为120min的条件下,进行膜组件清洗;c、将清洗好的膜组件放入另一个装有自来水的池子中进行漂洗,即完成了利用高活性单线态氧清洗膜污染。
本实施方式中所述固体漂白粉和无机固体过氧化物的投加方式为按照质量比1:5分别配制成溶液形式投加。本实施方式中的无机固体过氧化物为任意比的过氧化钙和过碳酸钠的混合物。
本实施方式利用高活性单线态氧清洗膜污染的方法中,经产生的单线态氧清洗膜污染后,膜通量恢复90%以上。
Claims (10)
1.利用高活性单线态氧清洗膜污染的方法,其特征在于利用高活性单线态氧清洗膜污染的方法是通过以下步骤实现的:a、将待清洗的受污染膜组件放入装有自来水的池子中;b、将固体漂白粉和无机固体过氧化物按照质量比为(1~10):1的比例加入到步骤一的池子中,搅拌均匀,在过氧化物浓度为50~1000mg/L,膜组件浸泡时间为10~180min的条件下,进行膜组件清洗;c、将清洗好的膜组件放入另一个装有自来水的池子中进行漂洗,即完成了利用高活性单线态氧清洗膜污染。
2.根据权利要求1所述的利用高活性单线态氧清洗膜污染的方法,其特征在于所述的无机固体过氧化物为过氧化钙、过氧化镁、过氧化钡、过碳酸钠和过碳酸钾中的一种或几种按任意比混合的混合物。
3.根据权利要求1所述的利用高活性单线态氧清洗膜污染的方法,其特征在于所述的固体漂白粉与无机固体过氧化物的质量比为(2~9):1。
4.根据权利要求3所述的利用高活性单线态氧清洗膜污染的方法,其特征在于所述的固体漂白粉与无机固体过氧化物质量比为(3~8):1。
5.根据权利要求4所述的利用高活性单线态氧清洗膜污染的方法,其特征在于所述的固体漂白粉与无机固体过氧化物的质量比为(4~7):1。
6.根据权利要求5所述的利用高活性单线态氧清洗膜污染的方法,其特征在于所述的固体漂白粉与无机固体过氧化物的质量比为(5~6):1。
7.根据权利要求1所述的利用高活性单线态氧清洗膜污染的方法,其特征在于所述的无机固体过氧化物浓度为20~800mg/L。
8.根据权利要求7所述的利用高活性单线态氧清洗膜污染的方法,其特征在于所述的无机固体过氧化物浓度为40~600mg/L。
9.根据权利要求8所述的利用高活性单线态氧清洗膜污染的方法,其特征在于所述的无机固体过氧化物浓度为60~400mg/L。
10.根据权利要求9所述的利用高活性单线态氧清洗膜污染的方法,其特征在于所述的无机固体过氧化物浓度为80~200mg/L。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140122 |