CN104587842A

CN104587842A - 一种用于工业污水处理的mbr平片滤膜的制备方法

Info

Publication number: CN104587842A
Application number: CN201410814238.8A
Authority: CN
Inventors: 王新智; 周强
Original assignee: JIANGSU LANTIAN PEIER MEMBRANE CO Ltd
Current assignee: JIANGSU LANTIAN PEIER MEMBRANE CO Ltd
Priority date: 2014-12-23
Filing date: 2014-12-23
Publication date: 2015-05-06

Abstract

一种用于工业污水处理的MBR平片滤膜的制备方法，包括以下步骤：首先将聚合物膜材料溶于溶剂中，而后加入添加剂和致孔剂，充分搅拌，配置成均匀的铸膜液，经过滤和真空脱泡后，将其刮涂在聚酯无纺布上，在空气中放置一定时间后，将其浸入凝胶浴中凝胶固化，制备出一定厚度和孔结构的滤膜，聚合物膜材料为双组份，聚合物膜材料的质量百分比浓度占铸膜液的8%~20%。抗污染、高水通量、高截留率。

Description

一种用于工业污水处理的MBR平片滤膜的制备方法

技术领域

本发明属于工业污水处理和膜分离技术领域，尤其涉及一种用于工业污水处理的平片滤膜制备方法。

背景技术

我国是世界上20个最缺水的国家之一，年缺水400多亿吨，人均水资源不到世界平均水平的1/4，人均淡水量排名仅居世界第108位，且东西、南北分布极不均匀。特别地，全国600多座城市中有近400座城市缺水，110座城市严重缺水。一方面是严重缺水，另一方面，随着我国经济发展和城市规模的迅速扩大，城市污水排放量激增，初步估算年污水排放量已近300亿吨。因此，进行市政污水处理回用研究意义特别重大。

膜生物反应器是膜分离技术与生物处理技术相结合的新型污水处理技术。它利用微生物的新陈代谢作用对污水中的有机物进行系列化转化，同时利用膜组件代替生物处理中的二沉池来进行固液高效分离。与传统的市政污水处理技术相比，其突出优点是：

1、可去除包括有机物和悬浮物在内的大量杂质和病毒、细菌等，出水水质好。

2、污泥截留易控制，泥水分离效果好。

3、水力停留时间和固体停留时间分离，使运行更稳定。

4、占地面积小，特别是浸没式MBR，占地更小。

5、传质效率高、对生物处理起促进和强化作用。

6、模块化、易于集成放大、操作简单、易于实现自动控制等。

MBR工艺优势明显，但抗污染、高水通量、高截留率的MBR滤膜制备问题一直是阻碍其应用和发展的瓶颈问题之一。特别是膜污染问题更是MBR可否正常运行的致命问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，从膜材料和膜结构研究入手，通过膜材料亲水性调控和膜孔径分布调控，提供了一种抗污染、高水通量、高截留率MBR平片滤膜的制备方法。

为实现本发明目的，提供了以下技术方案：一种用于工业污水处理的MBR平片滤膜的制备方法，包括以下步骤：首先将聚合物膜材料溶于溶剂中，而后加入添加剂和致孔剂，充分搅拌，配置成均匀的铸膜液，经过滤和真空脱泡后，将其刮涂在聚酯无纺布上，在空气中放置一定时间后，将其浸入凝胶浴中凝胶固化，制备出一定厚度和孔结构的滤膜，其特征在于聚合物膜材料为双组份，聚合物膜材料的质量百分比浓度占铸膜液的8%~20%。

作为优选，聚合物膜材料为120万~150万分子量的聚偏氟乙烯与38万~67万分子量的聚偏氟乙烯的组合物。

作为优选，聚合物膜材料为38万~150万分子量的聚偏氟乙烯与10万~30万分子量的二氮杂萘联苯聚醚酮的组合物。

作为优选，聚合物膜材料为1万~4万分子量的聚维酮分子量与600~30000分子量聚乙二醇的组合物。

作为优选，加入致孔剂时的温度在10℃~40℃,空气中放置时间在10-120秒，凝胶浴温度在5℃~30℃。

作为优选，溶剂为N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、磷酸三乙酯的一种或组合，溶剂质量百分比浓度占铸膜液的75%~90%。

作为优选，添加剂为吐温80、聚维酮、聚乙二醇、磺化聚砜、草酸、甲酸、丙酸中任意一种或组合，添加剂质量百分比浓度占铸膜液的2%~10%。

作为优选，致孔剂为丙酮、乙醚中任意一种或组合，致孔剂质量百分比浓度占铸膜液的0.5%-3%。

作为优选，膜片有效膜面积在0.2~2.0平方米之间。

本发明的有益效果：本发明采用的高分子量聚偏氟乙烯具有突出的耐溶剂、耐酸碱、耐氧化和耐候性等特性，具有优异的耐热性和机械强度；本发明提出了新的多组分聚合物膜材料制膜体系，较好解决了利用较高分子量的聚偏氟乙烯作为高强度膜制备的主要材料，高分子量聚偏氟乙烯铸膜液体系粘度可调性差，膜孔径分布不易控制和可加工性不易控制的等问题。即利用较低分子量的聚偏氟乙烯与高分子量聚偏氟乙烯共混制膜体系，有效改善了铸膜液的粘度可调性，达到调控孔径结构分布并改善可加工性的目的。在较低聚合物膜材料添加量的情况下，得到了高强度、高通量的MBR平板滤膜；在此基础上，由于聚偏氟乙烯材料疏水性强，表面能较低，对水分子不亲和等问题，本发明采用了亲水性聚合物与多组分膜材料共混，从而改善了聚偏氟乙烯膜的亲水性能，接触角度从以前的71现在为51.7有效改善了聚偏氟乙烯膜的抗污染性能。

具体实施方式

实施例1：聚合物膜材料聚偏氟乙烯，国产分子量120-150万，进口分子量38万—67的PVDF组合。质量百分比10-17%；溶剂N2-甲基吡咯烷酮，质量百分比75-85%。将聚合物膜材料置于溶剂中，在80℃下搅拌48h，使其溶解。降温至60℃，加入添加剂PVP即，分子量30000-60000，质量百分比5-9%和磺化聚砜质量百分比2-4%，搅匀。降温至20-30℃，加入致孔剂丙酮，质量百分比1-2%，搅匀。时间约3-5小时经过滤和真空脱泡后，制备得到铸膜液。将铸膜液均匀刮涂在聚酯无纺布上，在空气中放置10-120秒后，将其浸入10-30℃的凝胶浴中凝胶固化，经漂洗和后处理，制备得到滤膜。滤膜孔径0.18-0.20μm。0.01MPa条件下抽吸，纯水通量590kg/m²h。γ球蛋白截留率73%。

实施例1~6，参照实施例1，改变参数，如表1所示：

将膜片和隔网片组合起来，装入膜框内，膜框外形（长×宽）：518mm×300mm、1190mm×518mm、1780mm×518mm。密封，制备出MBR滤膜片。组装成MBR浸没式膜组件。将其应用于市政污水处理，测试结果如表1所示：

表1：MBR平片滤膜性能评测结果

膜片外框尺寸（mm）（长×宽）	518×365	1190×518	1780×518
				有效膜面积（m2）	0.25	1.0	1.5
操作温度（℃）	5-35	5-35	5-35
				抽吸压（kPa）	10	10	10
曝气（气水比）	20:1-30:1	20:1-30:1	20:1-30:1
				出水量（升/片.天）	120-160	460-600	690-880
出水浊度（NTU）	<1	<1	<1
				出水SS（mg/L）	<5	<5	<5
出水BOD的浓度（mg/L）	<2	<2	<2
				出水NH3-N的浓度（mg/L）	<1	<1	<1
出水LAS的浓度（mg/L）	<1	<1	<1
				出水COD的浓度（mg/L）	<46	<47	<47

工业污水（浊度：58NTU；SS：260mg/L；BOD：230mg/L；NH3-N：25mg/L；LAS：25mg/L；COD：160mg/L）。

Claims

1.一种用于工业污水处理的MBR平片滤膜的制备方法，包括以下步骤：首先将聚合物膜材料溶于溶剂中，而后加入添加剂和致孔剂，充分搅拌，配置成均匀的铸膜液，经过滤和真空脱泡后，将其刮涂在聚酯无纺布上，在空气中放置一定时间后，将其浸入凝胶浴中凝胶固化，制备出一定厚度和孔结构的滤膜，其特征在于聚合物膜材料为双组份，聚合物膜材料的质量百分比浓度占铸膜液的8%~20%。

2.根据权利要求1所述的一种用于工业污水处理的MBR平片滤膜的制备方法，其特征在于聚合物膜材料为120万~150万分子量的聚偏氟乙烯与38万~67万分子量的聚偏氟乙烯的组合物。

3.根据权利要求1所述的一种用于工业污水处理的MBR平片滤膜的制备方法，其特征在于聚合物膜材料为38万~150万分子量的聚偏氟乙烯与10万~30万分子量的二氮杂萘联苯聚醚酮的组合物。

4.根据权利要求1所述的一种用于工业污水处理的MBR平片滤膜的制备方法，其特征在于聚合物膜材料为1万~4万分子量的聚维酮分子量与600~30000分子量聚乙二醇的组合物。

5.根据权利要求1所述的一种用于工业污水处理的MBR平片滤膜的制备方法，其特征在于加入致孔剂时的温度在10℃~40℃,空气中放置时间在10-120秒，凝胶浴温度在5℃~30℃。

6.根据权利要求1所述的一种用于工业污水处理的MBR平片滤膜的制备方法，其特征在于溶剂为N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、磷酸三乙酯的一种或组合，溶剂质量百分比浓度占铸膜液的75%~90%。

7.根据权利要求1所述的一种用于工业污水处理的MBR平片滤膜的制备方法，其特征在于添加剂为吐温80、聚维酮、聚乙二醇、磺化聚砜、草酸、甲酸、丙酸中任意一种或组合，添加剂质量百分比浓度占铸膜液的2%~10%。

8.根据权利要求1中一种用于工业污水处理的MBR平片滤膜的制备方法，其特征在于致孔剂为丙酮、乙醚中任意一种或组合，致孔剂质量百分比浓度占铸膜液的0.5%-3%。

9.根据权利要求1中一种用于工业污水处理的MBR平片滤膜的制备方法，其特征在于膜片有效膜面积在0.2~2.0平方米之间。