CN107486039A - 一种适用于工业废水回用的改性纳滤膜及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种适用于工业废水回用的改性纳滤膜及其制备方法和应用，本发明是通过将聚乙二醇单甲基甲醚酯(PEGMA)接枝到聚醚砜(PES)上得到亲水性PES‑g‑PEGMA，并将其与聚乙烯醇缩丁醛（PVB）共混，利用浸没沉淀相转化法制备PES‑g‑PEGMA/PVB共混纳滤膜。通过本发明制备的纳滤膜具有制备简单，成本较低，反应过程温和，亲水性强、水通量大、截留率高、耐污染能力强等优点。适用于印染、制药等工业废水中水回用。

Description

一种适用于工业废水回用的改性纳滤膜及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种适用于工业废水回用的改性纳滤膜及其制备方法和应用，出水水质优良，可实现印染、制药厂内回用水质要求，属于工业水处理领域膜分离新技术领域。
背景技术
近年来，随着工业的发展迅猛，印染、制药废水排放量逐年增大，由印染、制药废水产生的污染经常发生，导致地区水质性缺水日趋严重。
纺织印染工业废水中的污染物主要是棉毛等纺织纤维上的污物、盐类、油类和脂类，以及加工过程中投加的各种浆料、染料、表面活性剂、助剂、酸、碱等。作为我国工业废水排放大户，印染废水具有水量大、水质复杂、有机污染物含量高、可生化性差、色度大等特点，是较难处理的一类工业废水。制药企业产生的废水中同样含有大量有毒有害难降解有机物，有的还存在大量成品抗生素及其前致物、中间体等强微生物毒性和抑制性的物质，其废水具有废水的pH值极端、毒性大、COD高、可生化性极差、水质、水量波动大等特点。
水回用是解决我国淡水资源紧张的有效手段。印染、制药废水回用是建立在传统生化、物化处理达标排放的基础之上．通过进一步的深度处理可以达到回用的效果。作为新兴处理技术，膜分离技术在去除浊度、色度、硬度、盐分等方面都具有非常明显的效果，尤其是在脱盐和除硬度方面。且膜处理效果随原水水质的变化不明显，具有优异的抗冲击负荷能力，是满足印染过程最严格水质要求的重要保障。其中，纳滤膜介于反渗透膜和超滤膜之间，因其对二价、多价离子和相对分子质量在200-1000 Da的有机物和较大阴离子团有较高的去除率、且投资成本和操作、维护费用相对较低等特点，可用于高含盐工业废水、医药化工废水、染料废水等的处理与分离纯化。然而，纳滤在水处理应用方面，面临水通量低以及膜污染等缺点，大多数商用纳滤膜在分离重金属、阴极电泳漆废液、酸性染料、多价阳离子等方面见效甚微，严重制约了纳滤膜技术的推广应用。针对上述问题，本发明提出了一种应用于工业废水的改性纳滤膜，应用于工业废水中水回用方法，可以大大地降低用膜成本，提高纳滤膜的处理效率，对于实现印染、制药等工业废水中水回用具有重要意义。
发明内容
本发明目的在于提供一种亲水性强、水通量大、截留率高、耐污染能力强的一种适用于工业废水回用的改性纳滤膜及其制备方法和应用。
为了解决上述问题，本发明的主要技术方案如下：
本发明提出的一种适用于工业废水回用的改性纳滤膜，其特征在于所述改性纳滤膜由PES-g-PEGMA和PVB组成，PES-g-PEGMA：PVB的质量比1:9~9:1；所述改性纳滤膜厚度为0.2~0.3㎜，PES-g-PEGMA的接枝率为3~5%。
本发明中，所述PES-g-PEGMA和PVB的质量比为2:8。
本发明提出的一种适用于工业废水回用的改性纳滤膜的制备方法，具体步骤如下：
将质量比为1:9~9:1的PES-g-PEGMA和PVB溶于溶剂中，在75~85℃条件下搅拌，形成铸膜液，将铸膜液在恒温、真空条件下脱泡，利用刮膜机制成厚度为0.2~0.3㎜的平膜，待溶剂蒸发后，浸入含凝胶浴中固化成型，即得到亲水性强的PES-g-PEGMA/PVB改性纳滤膜。
本发明中，所述溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺或N-甲基-2-吡咯烷酮中的一种或几种。
本发明中，PES-g-PEGMA和PVB的质量比为2:8。
本发明中，成膜用蒸馏水充分洗涤后，将其置于含20~30%甘油的超纯水中保存、备用。
本发明提出的适用于工业废水回用的改性纳滤膜在印染或制药行业中水回用中的应用。
本发明中，所述PES-g-PEGMA和PVB总质量百分比浓度为12~16%。
本发明中，铸膜液恒温脱泡温度为40~50℃。
本发明中，凝胶浴温度为15~20℃。
与现有技术相比，本发明的积极效果：
将廉价的PVB和高亲水性的PES-g-PEGMA通过共混的方法，利用浸没沉淀相转化法制备出高亲水性，高通量以及强耐污染性的纳滤膜，整个制备流程简单，反应条件温和，性能稳定，具有很好的工业应用前景。
附图说明
图1为本发明制备的PES-g-PEGMA和PVB质量比为2:8的膜断面结构电镜扫描图。
图2为本发明制备的不同PES-g-PEGMA和PVB质量比（0:10-10:0）的改性纳滤膜的接触角。
图3为本发明制备的不同PES-g-PEGMA和PVB质量比（0:10-10:0）的改性纳滤膜在0.1 MPa下的水通量。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
1. 将60~80 g 干燥的PES 倒入三颈烧瓶中，加入460~500 ml去离子水后，通高压氮气15~25 min，加入 0.4%~0.6% 的BPO。激发 25~30 min 后，滴入 PEGMA 溶液300~320ml，于65~75℃ 恒温水浴下反应 1.8~2.2 h。反应完成，冷却至室温，将产物浸入无水乙醇 20~24h，然后充分洗涤，收集产物，在70~90℃条件下干燥至恒重，得到 PES-g-PEGMA。
2. 将总质量比为12~16%的PES-g-PEGMA和PVB溶于N，N一二甲基甲酰胺中，在 75~85℃ 恒温水浴中搅拌7~8h后达到均一稳定状铸膜液。将铸膜液在40~50℃恒温、真空条件下脱泡。
3. 将得到的混合铸膜液倒在光洁的玻璃板上，利用刮膜机制成厚度为0.2~0.3㎜的平膜，待溶剂蒸发后，浸入含凝胶浴中固化成型即得到亲水性强的PES-g-PEGMA/PVB纳滤膜，用蒸馏水充分洗涤后，将其置于含20~30%甘油的超纯水中保存、备用。
性能检测：
将本实施例的PES-g-PEGMA/PVB改性纳滤膜应用于印染、制药废水中水回用。
选择某公司二级处理后达标排放的印染废水，将其通过砂滤灌和超滤膜，超滤膜出水浊度小于0.1NTU，运行压力为 0.10～0.15MPa。将预处理后废水打入纳滤膜，研究纳滤膜对污染物的去除效果及其最终出水水质情况。
进入纳滤膜的印染废水水质：COD 为100~200 mg·L-1，色度为35~40倍，TDS为2500~3500 mg·L-1，浊度＜0.1 NTU。
当纳滤膜运行压力为 0.5~0.8 MPa 时，改性PES-g-PEGMA/PVB纳滤膜COD去除率为94~96%，色度去除率＞90%，TDS去除率＞97%，浊度去除率＞90%。
选择某制药公司制药车间生产过程产生的生产、洗涤废水，经过一系列处理工艺后，进入纳滤膜，研究纳滤膜对污染物的去除效果，及其最终出水水质情况。
进入纳滤膜的制药废水水质：COD 为100~150 mg·L-1，SS为60~80 mg·L-1，浊度为0.1~ 0.2NTU。
当纳滤膜运行压力为 1.0~2.0 MPa 时，改性PES-g-PEGMA/PVB纳滤膜COD去除率为93~95%，SS去除率96~98%，浊度去除率＞92%。
综上，本发明的纳滤膜具有制备工艺流程简单、操作方便、廉价、高效等优点，适用于印染、制药废水但不限于印染、制药废水的工业废水中水回用。上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种适用于工业废水回用的改性纳滤膜，其特征在于所述改性纳滤膜由PES-g-PEGMA和PVB组成，PES-g-PEGMA：PVB的质量比1:9~9:1；所述改性纳滤膜厚度为0.2~0.3㎜，PES-g-PEGMA的接枝率为3~5%。
2.根据权利要求1所述的适用于工业废水回用的改性纳滤膜的制备方法，其特征在于所述PES-g-PEGMA和PVB的质量比为2:8。
3.一种如权利要求1所述的适用于工业废水回用的改性纳滤膜的制备方法，其特征在于具体步骤如下：
将质量比为1:9~9:1的PES-g-PEGMA和PVB溶于溶剂中，在75~85℃条件下搅拌，形成铸膜液，将铸膜液在恒温、真空条件下脱泡，利用刮膜机制成厚度为0.2~0.3㎜的平膜，待溶剂蒸发后，浸入含凝胶浴中固化成型，即得到亲水性强的PES-g-PEGMA/PVB改性纳滤膜。
4.根据权利要求３所述的一种适用于工业废水回用的改性纳滤膜的制备方法，其特征在于所述溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺或N-甲基-2-吡咯烷酮中的一种或几种。
5.根据权利要求３所述的一种适用于工业废水回用的改性纳滤膜的制备方法，其特征在于PES-g-PEGMA和PVB的质量比为2:8。
6.根据权利要求３所述的一种适用于工业废水回用的改性纳滤膜的制备方法，其特征在于成膜用蒸馏水充分洗涤后，将其置于含20~30%甘油的超纯水中保存、备用。
7.一种如权利要求1所述的适用于工业废水回用的改性纳滤膜在印染或制药行业中水回用中的应用。
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