CN105396463A - 一种控制反渗透膜表面电位的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种控制反渗透膜表面电位的方法，使用复合改性试剂对反渗透膜表面进行处理一定时间，然后将之放置于自然环境中进行固化反应，使反渗透膜表面形成固化的复合改性涂层。其中，所述复合改性试剂由7~20%质量百分比的聚乙烯醇、2~15%质量百分比的马来酸酐、0.1~1%质量百分比的过氧化异丙苯和0~3.8%质量百分比的聚乙烯吡咯烷酮构成的溶质均匀溶解于超纯水溶剂中制得。本发明通过化学方法对反渗透膜表面进行改性处理，将反渗透膜表面的Zeta电位控制在0~-12mv以内，能够有效抑制电荷污染物在反渗透膜表面的静电吸附，提高反渗透膜的抗污染性能，同时还能够提高反渗透膜表面的亲水性，增加膜透水率。

Description

一种控制反渗透膜表面电位的方法
技术领域
本发明涉及反渗透水处理技术领域，具体地讲，涉及的是一种控制反渗透膜表面电位的方法。
背景技术
反渗透技术原理是在高于溶液渗透压的作用下，依据其他物质不能透过半透膜而将这些物质和水分离开来。反渗透膜的膜孔径非常小，因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等。系统具有水质好、耗能低、无污染、工艺简单、操作简便等优点。可见，反渗透膜是反渗透技术的核心部件，反渗透水处理的效果与反渗透膜的质量直接相关。
废水中的大部分有机物、胶体表面均带有电荷，这些污染物会吸附在本身带负电的反渗透膜表面，导致膜片被污染，且不易清洗。另外，阳离子聚合物也可能与带电的阻垢剂反应生成不溶解的聚合物，污染反渗透膜。因此，从这个方面入手，是一条提高反渗透膜的通量抗污染能力的途径，能够有效增强反渗透膜的使用性能，但是该方向如何实现，成为了本领域技术人员研究的重点难题。
发明内容
在对现有反渗透膜的性能提出更高要求的基础上，我公司技术人员深入研究，发现反渗透膜表面因存在电荷而具有动电现象。所谓动电现象是指在相互接触的固－液或液－液两相中分别带有符号相反的过剩电荷，则会由于界面上存在双电层，在外加电场的作用下会发生两相的相对运动；反之，若是因外力迫使两相作相对运动，则沿液体运动方向会出现液相中的电势（位）差，并引起离子的电迁移。在继续对膜动电现象的研究中发现，膜表面电位可定量表征膜荷电性能的大小。就高分子膜而言，较高的膜表面Zeta电位，即较高的表面电荷密度，可增加膜的透水率，增强膜对同性电荷的静电排斥能力，有效防止胶体物质对膜的污染。因此，我们发现通过改变反渗透膜表面的电位可实现提高反渗透膜抗污染性能的目的，即膜表面荷电与废水中的电荷相同，则不易污染膜，反之，则容易污染膜，膜通量下降很快。
基于此，本发明提供一种基于化学改性原理的控制反渗透膜表面电位方法，从而抑制带电荷污染物在反渗透膜表面的静电吸附。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种控制反渗透膜表面电位的方法，使用复合改性试剂对反渗透膜表面进行处理一定时间，然后将之放置于自然环境中进行固化反应，使反渗透膜表面形成固化的复合改性涂层。
其中，所述复合改性试剂由7~20%质量百分比的聚乙烯醇、2~15%质量百分比的马来酸酐、0.1~1%质量百分比的过氧化异丙苯和0~3.8%质量百分比的聚乙烯吡咯烷酮构成的溶质均匀溶解于超纯水溶剂中制得。
作为一种优选，所述复合改性试剂由15%质量百分比的聚乙烯醇、9%质量百分比的马来酸酐、0.5%质量百分比的过氧化异丙苯和1.9%质量百分比的聚乙烯吡咯烷酮构成的溶质均匀溶解于超纯水溶剂中制得。
作为一种优选，所述复合改性试剂由18%质量百分比的聚乙烯醇、12%质量百分比的马来酸酐、1%质量百分比的过氧化异丙苯构成的溶质均匀溶解于超纯水溶剂中制得。
进一步地，所述聚乙烯醇的分子量为25~30万，所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量为50~120万。
并且，制备所述复合改性试剂时，将所述复合改性试剂溶质的各组分按比例溶解在温度为80±3℃的相应比例的超纯水溶剂中，使用匀速搅拌器按75~150rad/min的速度对上述混合溶液搅拌15~25min，使各组分充分混合，形成胶黏状态。
具体地，所述复合改性试剂涂覆在反渗透膜表面并将其完全覆盖，涂覆时温度控制在25±3℃范围内。
进一步地，所述复合改性试剂对反渗透膜表面的处理时间为0.5~20min。
并且，所述固化反应时间不低于1h。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过化学方法对反渗透膜表面进行改性处理，将反渗透膜表面的Zeta电位控制在0~-12mv以内，能够有效抑制电荷污染物在反渗透膜表面的静电吸附，提高反渗透膜的抗污染性能，同时还能够提高反渗透膜表面的亲水性，增加膜透水率，并且本发明构思新颖独特，成本低廉，方便实用，安全高效，具有广泛的应用前景，适合推广应用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例1
该控制反渗透膜表面电位的方法，使用复合改性试剂将反渗透膜表面完全涂覆并进行改性处理0.5~20min，其过程中温度控制在25±3℃范围内；然后将之放置于自然环境中进行固化反应不低于1h，使反渗透膜表面形成固化的复合改性涂层。
所使用的复合改性试剂，由7~20%质量百分比的聚乙烯醇、2~15%质量百分比的马来酸酐、0.1~1%质量百分比的过氧化异丙苯和0~3.8%质量百分比的聚乙烯吡咯烷酮构成的溶质均匀溶解于超纯水溶剂中制得。其中，所述聚乙烯醇的分子量为25~30万，所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量为50~120万。
该复合改性试剂制备时，将上述溶质的各组分按比例溶解在温度为80±3℃的相应比例的超纯水溶剂中，使用匀速搅拌器按75~150rad/min的速度对上述混合溶液搅拌15~25min，使各组分充分混合，形成胶黏状态。即可使用。
如此制成的带有复合改性涂层的反渗透膜表面光滑度较高，污染物不易附着，耐腐蚀，亲水性好，透水率高，而且膜表面的Zeta电位高，带电荷污染物不易在其上静电吸附。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于：
所述复合改性试剂由15%质量百分比的聚乙烯醇、9%质量百分比的马来酸酐、0.5%质量百分比的过氧化异丙苯和1.9%质量百分比的聚乙烯吡咯烷酮构成的溶质均匀溶解于超纯水溶剂中制得。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于：
所述复合改性试剂由18%质量百分比的聚乙烯醇、12%质量百分比的马来酸酐、1%质量百分比的过氧化异丙苯构成的溶质均匀溶解于超纯水溶剂中制得。
在使用本发明方法处理反渗透膜前后分别采用电势仪和亲水接触角测定仪来测定反渗透膜片的Zeta电位和亲水接触角，所获数据如下表1所示：
表1
可见，本发明的方法能够有效改善反渗透膜表面电荷和亲水性能，从而提高其抗污染性能和透水率，进而增强反渗透膜的性能，能够在应用中减少膜清洗次数，延长膜使用寿命，从而节约水处理成本。
上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种控制反渗透膜表面电位的方法，其特征在于，使用复合改性试剂对反渗透膜表面进行处理一定时间，然后将之放置于自然环境中进行固化反应，使反渗透膜表面形成固化的复合改性涂层。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述复合改性试剂由7~20%质量百分比的聚乙烯醇、2~15%质量百分比的马来酸酐、0.1~1%质量百分比的过氧化异丙苯和0~3.8%质量百分比的聚乙烯吡咯烷酮构成的溶质均匀溶解于超纯水溶剂中制得。
3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述复合改性试剂由15%质量百分比的聚乙烯醇、9%质量百分比的马来酸酐、0.5%质量百分比的过氧化异丙苯和1.9%质量百分比的聚乙烯吡咯烷酮构成的溶质均匀溶解于超纯水溶剂中制得。
4.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述复合改性试剂由18%质量百分比的聚乙烯醇、12%质量百分比的马来酸酐、1%质量百分比的过氧化异丙苯构成的溶质均匀溶解于超纯水溶剂中制得。
5.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述聚乙烯醇的分子量为25~30万。
6.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量为50~120万。
7.根据权利要求2~6任一项所述方法，其特征在于，将所述复合改性试剂溶质的各组分按比例溶解在温度为80±3℃的相应比例的超纯水溶剂中，使用匀速搅拌器按75~150rad/min的速度对上述混合溶液搅拌15~25min，使各组分充分混合，形成胶黏状态。
8.根据权利要求1~6任一项所述方法，其特征在于，所述复合改性试剂涂覆在反渗透膜表面并将其完全覆盖，涂覆时温度控制在25±3℃范围内。
9.根据权利要求8所述方法，其特征在于，所述复合改性试剂对反渗透膜表面的处理时间为0.5~20min。
10.根据权利要求8所述方法，其特征在于，所述固化反应时间不低于1h。
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