CN105664734A - 一种用于市政污水处理的滤膜及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于市政污水处理的滤膜及其制备方法和应用，将滤膜材料的各组分溶于溶剂中，同时加入添加剂和致孔剂，搅拌均匀，制成铸膜液，经真空脱泡，喷洒在模具上，烘干成型后即可获得。本发明通过在滤膜制备过程中引入铁氧体，获得一种磁化的滤膜，从而提高水通量和分子截留率；此外，通过磺化聚苯乙烯与卵磷脂的协同作用提高滤膜的抗污染能力和滤膜弹性，从而延长滤膜的使用寿命。

Description

一种用于市政污水处理的滤膜及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于污水处理领域，涉及市政污水处理的滤膜，尤其涉及一种用于市政污水处理的滤膜及其制备方法和应用。
背景技术
我国是世界上20个最缺水的国家之一，年缺水量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。尤其是，我国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，另一方面是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。
现有技术中，采用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，其突出优点在于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；污泥截留易控制，泥水分离效果好；水力停留时间和固体停留时间分离，从而运行更稳定；占地面积小，特别是浸没式膜生物反应器，占地更小；传质效率高、对生物处理起促进和强化作用；模块化、易于集成放大、操作简单、易于实现自动控制等。膜生物反应器工艺优势明显，但抗污染、高水通量、高截留率的膜生物反应器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膜生物反应器可否正常运行的致命问题。
此外，现有技术中对于滤膜的研究较多，有专门用于市政污水处理的膜生物反应器平片滤膜、焦化污水超滤膜等，但是上述膜无法达到抗污染能力和高水通量、高截留率同时具备。
发明内容
本发明解决的技术问题：为了获得一种抗污染能力强、高水通量、高截留率的滤膜，本发明提供了一种用于市政污水处理的滤膜及其制备方法和应用。
技术方案：一种用于市政污水处理的滤膜的制备方法，包括以下步骤：
第1步、按重量份计，将聚偏氟乙烯20～40份、卵磷脂25～40份、铁氧体12～19份、磺化聚苯乙烯8～19份加入反应釜中，在120～150℃条件下滴加N,N-二甲基乙酰胺50～70份，搅拌至完全溶解；
第2步、向第1步获得的混合溶液中加入添加剂和致孔剂，在70～90℃条件下搅拌均匀，制成铸膜液；其中添加剂为壳聚糖、聚乙二醇、氯化锂、磷酸、十六醇中的任意一种或两种以上任意比例的组合，致孔剂为聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵、硫酸铵、硫酸铝中的任意一种或两种以上任意比例的组合；
第3步、将经第2步处理后的铸膜液真空脱泡，通过喷枪将其喷洒在模具上，置于烘箱中烘干，烘干温度为56～78℃，即可制得滤膜。
优选的，第1步中按重量份计，将聚偏氟乙烯35份、卵磷脂33份、铁氧体16份、磺化聚苯乙烯16份加入反应釜中，在136℃条件下滴加N,N-二甲基乙酰胺62份，搅拌至完全溶解。
优选的，第2步中向第1步获得的混合溶液中加入添加剂和致孔剂，在86℃条件下搅拌均匀，制成铸膜液；其中添加剂为聚乙二醇、氯化锂和磷酸按质量比2:3:1混合，致孔剂为聚乙烯吡咯烷酮、硫酸铝按质量比5:3混合。
上述方法制备获得的用于市政污水处理的滤膜。
上述滤膜在市政污水处理过滤过程中的应用。
优选的，所述过滤过程的工作压力为1.5～2kg/cm2，过水通量为62～68L/h·m2，反冲洗周期为20～30min，反洗时间为15～20s。
优选的，所述过滤过程的工作温度为20～30℃。
有益效果：本发明通过在滤膜制备过程中引入铁氧体，获得一种磁化的滤膜，从而提高水通量和分子截留率；此外，通过磺化聚苯乙烯与卵磷脂的协同作用提高滤膜的抗污染能力和滤膜弹性，从而延长滤膜的使用寿命。
具体实施方式
实施例1
一种用于市政污水处理的滤膜的制备方法，包括以下步骤：
第1步、按重量份计，将聚偏氟乙烯20份、卵磷脂25份、铁氧体12份、磺化聚苯乙烯8份加入反应釜中，在120℃条件下滴加N,N-二甲基乙酰胺50份，搅拌至完全溶解；
第2步、向第1步获得的混合溶液中加入添加剂和致孔剂，在70℃条件下搅拌均匀，制成铸膜液；其中添加剂为壳聚糖，致孔剂为聚乙烯吡咯烷酮；
第3步、将经第2步处理后的铸膜液真空脱泡，通过喷枪将其喷洒在模具上，置于烘箱中烘干，烘干温度为56℃，即可制得滤膜。
实施例2
一种用于市政污水处理的滤膜的制备方法，包括以下步骤：
第1步、按重量份计，将聚偏氟乙烯35份、卵磷脂33份、铁氧体16份、磺化聚苯乙烯16份加入反应釜中，在136℃条件下滴加N,N-二甲基乙酰胺62份，搅拌至完全溶解；
第2步、向第1步获得的混合溶液中加入添加剂和致孔剂，在86℃条件下搅拌均匀，制成铸膜液；其中添加剂为聚乙二醇、氯化锂和磷酸按质量比2:3:1混合，致孔剂为聚乙烯吡咯烷酮、硫酸铝按质量比5:3混合；
第3步、将经第2步处理后的铸膜液真空脱泡，通过喷枪将其喷洒在模具上，置于烘箱中烘干，烘干温度为68℃，即可制得滤膜。
实施例3
一种用于市政污水处理的滤膜的制备方法，包括以下步骤：
第1步、按重量份计，将聚偏氟乙烯40份、卵磷脂40份、铁氧体19份、磺化聚苯乙烯19份加入反应釜中，在150℃条件下滴加N,N-二甲基乙酰胺70份，搅拌至完全溶解；
第2步、向第1步获得的混合溶液中加入添加剂和致孔剂，在90℃条件下搅拌均匀，制成铸膜液；其中添加剂为磷酸，致孔剂为硫酸铵；
第3步、将经第2步处理后的铸膜液真空脱泡，通过喷枪将其喷洒在模具上，置于烘箱中烘干，烘干温度为78℃，即可制得滤膜。
对照例1
与实施例2的区别在于第1步中未加入铁氧体，具体制备步骤如下：
第1步、按重量份计，将聚偏氟乙烯35份、卵磷脂33份、磺化聚苯乙烯16份加入反应釜中，在136℃条件下滴加N,N-二甲基乙酰胺62份，搅拌至完全溶解；
第2步、向第1步获得的混合溶液中加入添加剂和致孔剂，在86℃条件下搅拌均匀，制成铸膜液；其中添加剂为聚乙二醇、氯化锂和磷酸按质量比2:3:1混合，致孔剂为聚乙烯吡咯烷酮、硫酸铝按质量比5:3混合；
第3步、将经第2步处理后的铸膜液真空脱泡，通过喷枪将其喷洒在模具上，置于烘箱中烘干，烘干温度为68℃，即可制得滤膜。
对照例2
与实施例2的区别在于第1步中未加入卵磷脂，具体制备步骤如下：
第1步、按重量份计，将聚偏氟乙烯35份、铁氧体16份、磺化聚苯乙烯16份加入反应釜中，在136℃条件下滴加N,N-二甲基乙酰胺62份，搅拌至完全溶解；
第2步、向第1步获得的混合溶液中加入添加剂和致孔剂，在86℃条件下搅拌均匀，制成铸膜液；其中添加剂为聚乙二醇、氯化锂和磷酸按质量比2:3:1混合，致孔剂为聚乙烯吡咯烷酮、硫酸铝按质量比5:3混合；
第3步、将经第2步处理后的铸膜液真空脱泡，通过喷枪将其喷洒在模具上，置于烘箱中烘干，烘干温度为68℃，即可制得滤膜。
对实施例1~3和对照例1~2制备的滤膜进行性能评测，结果如表1所示。
表1实施例1~3和对照例1~2制备的滤膜性能评测结果
实施例4
将实施例1～3和对照例1～2制备获得的滤膜用于处理市政污水，滤膜的工作压力为1.7kg/cm2，过水通量为65L/h·m2，反冲洗周期为26min，反洗时间为18s，滤膜工作温度为26℃。处理结果如表2所示。
表2实施例1～3和对照例1～2制备获得的滤膜处理市政污水效果

Claims (7)

1.一种用于市政污水处理的滤膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第1步、按重量份计，将聚偏氟乙烯20～40份、卵磷脂25～40份、铁氧体12～19份、磺化聚苯乙烯8～19份加入反应釜中，在120～150℃条件下滴加N,N-二甲基乙酰胺50～70份，搅拌至完全溶解；
第2步、向第1步获得的混合溶液中加入添加剂和致孔剂，在70～90℃条件下搅拌均匀，制成铸膜液；其中添加剂为壳聚糖、聚乙二醇、氯化锂、磷酸、十六醇中的任意一种或两种以上任意比例的组合，致孔剂为聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵、硫酸铵、硫酸铝中的任意一种或两种以上任意比例的组合；
第3步、将经第2步处理后的铸膜液真空脱泡，通过喷枪将其喷洒在模具上，置于烘箱中烘干，烘干温度为56～78℃，即可制得滤膜。
2.根据权利要求1所述的一种用于市政污水处理的滤膜的制备方法，其特征在于，第1步中按重量份计，将聚偏氟乙烯35份、卵磷脂33份、铁氧体16份、磺化聚苯乙烯16份加入反应釜中，在136℃条件下滴加N,N-二甲基乙酰胺62份，搅拌至完全溶解。
3.根据权利要求1所述的一种用于市政污水处理的滤膜的制备方法，其特征在于，第2步中向第1步获得的混合溶液中加入添加剂和致孔剂，在86℃条件下搅拌均匀，制成铸膜液；其中添加剂为聚乙二醇、氯化锂和磷酸按质量比2:3:1混合，致孔剂为聚乙烯吡咯烷酮、硫酸铝按质量比5:3混合。
4.权利要求1～3任一方法制备获得的用于市政污水处理的滤膜。
5.权利要求4所述的滤膜在市政污水处理过滤过程中的应用。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述过滤过程的工作压力为1.5～2kg/cm2，过水通量为62～68L/h·m2，反冲洗周期为20～30min，反洗时间为15～20s。
7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述过滤过程的工作温度为20～30℃。
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