CN108744992A - 一种用于污泥浓缩的平板膜的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于污泥浓缩的平板膜的制备方法，属于污泥浓缩、平板膜领域。制备方法如下：取溶剂、致孔剂、表面活性剂、聚偏氟乙烯(PVDF)按照一定的比例、顺序加入到广口瓶中，同时搅拌，以便混合均匀，之后将广口瓶放入50℃～80℃烘箱中，每日定时搅拌，得到混合均匀的铸膜液，将铸膜液用平板刮膜机均匀涂敷在无纺布基材上，将无纺布浸入凝固浴中进行相转化，再将平板膜浸入甘油中后处理，常温干燥处理后得到用于污泥浓缩处理的PVDF膜。该PVDF膜具有高通量、高强度、低污染速率的特点，应用于平板膜污泥浓缩反应器中，可以在高污泥浓度下出水稳定，更好的满足污泥浓缩的需要。

Description

一种用于污泥浓缩的平板膜的制备方法

技术领域

本发明涉及污泥浓缩、平板膜制备技术领域，尤其是涉及一种用于污泥浓缩的PVDF平板膜的制备方法。

背景技术

现阶段，生态环境得到广泛重视，水处理的要求更加严格，城镇污水处理设施的建设规模和速度不断加快，而污泥作为生物处理的副产物，产生量不断增大；但是由于污泥的处理政策和体系的不完善，在我国的现有污水处理厂中往往得不到妥善的处置。因此污泥的处理处置也成为亟需解决的重要难题。

污泥浓缩的目的在于提高污泥浓度，降低污泥体积，从而减轻后续污泥处理单元的压力。国内大部分污水处理厂的污泥浓缩技术主要采用重力浓缩，但是在实际运行中往往发现污泥上浮、恶臭、出水浑浊、浓缩效果不理想的状况。

利用膜分离技术进行污泥浓缩的研究国内外已有不少报道，该技术的优点在于不仅污泥体积大大减少，出水水质稳定，且占地面积小、易于实现自动化控制。不能将常规水处理中的膜直接用于污泥浓缩，否则会导致膜在高污泥浓度下迅速达到临界通量。因此，能用于污泥浓缩的膜必须是具有高通量、高强度、低污染速率的特点。

CN102294180A提供了一种纳米TiO₂改性PVDF超滤膜的制备方法，该方法的原理是在铸膜液中混入纳米TiO₂，制得改性超滤膜，使亲水性得到改善，然而制得的改性超滤膜的纯水通量不高，不能用于污泥浓缩。CN106823829A提供了一种超疏水性PVDF膜的制备方法，该方法公开了一种具有微-纳双微观结构的超疏水PVDF中空纤维膜，有效缓解膜润湿，但是该方法制备的PVDF中空纤维膜表面形成的微球，会堵塞膜孔，降低膜的纯水通量。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本申请提供了一种用于污泥浓缩的平板膜的制备方法。本方法制备的平板膜拥有更大的通量，较低的污染速率，可以在高污泥浓度下做到出水稳定，能更好地满足污泥浓缩的需要。

本发明的技术方案如下：

一种用于污泥浓缩的平板膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)取溶剂、致孔剂、表面活性剂和聚合物膜材料依次加入到干燥过的广口瓶中，搅拌均匀；

(2)将广口瓶放入50℃～80℃的烘箱中搅拌溶解5d～7d，配置成均匀的铸膜液；

(3)将铸膜液用平板刮膜机均匀涂敷在无纺布基材上，将无纺布浸入凝固浴中进行相转化，再将平板膜浸入甘油中后处理，常温干燥处理后得到用于污泥浓缩处理的平板膜。

上述平板膜是采用浸没相转化法进行相分离制备而成。

优选的，所述聚合物膜材料为PVDF；

所述溶剂为N，N-二甲基甲酰胺即DMF、N，N-二甲基乙酰胺即DMAc、N-甲基-2-吡咯烷酮即NMP、二甲亚砜即DMSO、磷酸三乙酯即TEP、丙酮、四氢呋喃中的一种或几种混合；

所述致孔剂为戊二醛、聚乙烯醇即PVA、聚乙烯吡咯烷酮即PVP中的一种或几种；

所述表面活性剂为：聚乙二醇、曲拉通中的一种或几种；

步骤(1)中各原料的用量如以下质量百分比所示：

聚合物膜材料6％～15％、溶剂84％～88％、致孔剂0.5％～5％、表面活性剂0.05％～4％。

本发明有益的技术效果在于：

本发明制备得到的平板膜具有高通量、高强度、抗污染性能强等特点，在污泥浓缩过程中可以将泥水分离，降低污泥的体积，提高污泥浓度，达到浓缩的目的，并可以在高污泥浓度下稳定运行。与CN102294180A和CN106823829A相比，本发明的优点在于本方法以污泥浓缩为目的制备的PVDF平板膜，通过改变铸膜液，得到的高纯水通量，且抗污染性能好的PVDF平板膜。

附图说明

图1为实施例1的方法制备的PVDF平板膜面微孔结构图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明进行具体描述。

实施例1：

将42.5％(w/w)二甲亚砜、42.5％(w/w)的N-甲基-2-吡咯烷酮、4％(w/w)的曲拉通、5％(w/w)的聚乙烯醇按照一定顺序加入到广口瓶中，搅拌；然后加入6％(w/w)的PVDF，同时搅拌，混合均匀后放入80℃烘箱中，制得铸膜液；5d后，将铸膜液用平板刮膜机均匀涂敷在无纺布基材上，将无纺布浸入凝固浴中进行相转化，再将平板膜浸入甘油中后处理，常温干燥处理后得到用于污泥浓缩处理的PVDF平板膜。将按照制备方案制得的用于污泥浓缩的平板膜在去离子水中浸泡24h后，放入50℃真空干燥箱中得到干燥的PVDF膜，用扫描电子显微镜观测膜表面的孔径情况。

实施例2：

将42.2％(w/w)二甲亚砜、42.2％(w/w)的二甲基甲酰胺、0.05％(w/w)的聚乙二醇、0.5％(w/w)的戊二醛按照一定顺序加入到广口瓶中，同时搅拌；然后加入15％(w/w)的PVDF，同时搅拌，混合均匀后放入80℃烘箱中，制得铸膜液；5d后，铸膜液用平板刮膜机均匀涂敷在无纺布基材上，将无纺布浸入凝固浴中进行相转化，再将平板膜浸入甘油中后处理，常温干燥处理后得到用于污泥浓缩处理的PVDF膜。

本实施例中所制备的一种可用于污泥浓缩的PVDF膜的在30kPa压力下的纯水通量为3598.85L/(m²·h)，过滤活性污泥时膜通量为90L/(m²·h)。

过滤活性污泥时膜通量的测定方法为：运用超滤杯在恒压条件下(30kPa)进行死端过滤测量膜通量。测试之前，先对膜预压30min以保证膜已经压实，之后加入50mL一定浓度的污泥，记录一定时间内的过水体积，通过公式进行计算：

J_s＝Q/(Δt×A)

式中，J_S为通量(L/(m²·h))，Q为单位时间内的过水体积(L)；t为过滤时间；A为膜的有效过滤面积(m²)。

实施例3：

将溶剂二甲基甲酰胺替换为磷酸三乙酯，其他则同实施例2。那么，制得的一种用于污泥浓缩的PVDF膜的纯水通量为2120.02L/(m²·h)，过滤活性污泥时膜通量为161.73L/(m²·h)。

比较例1：

将29.4％(w/w)二甲亚砜、58.8％(w/w)的二甲基乙酰胺、4.5％(w/w)的曲拉通按照一定顺序加入到广口瓶中，同时搅拌；然后加入7.O％(w/w)的PVDF，同时搅拌，混合均匀后放入80℃烘箱中，制得铸膜液；5d后，铸膜液用平板刮膜机均匀涂敷在无纺布基材上，将无纺布倾斜浸入凝固浴中进行相转化，再将平板膜浸入甘油中后处理，常温干燥处理后得到用于污泥浓缩处理的PVDF膜。

本比较例中所制备的一种可用于污泥浓缩的PVDF膜的在30kPa压力下的纯水通量为232.52L/(m²·h)，过滤活性污泥时膜通量为34.97L/(m²·h)。

比较例1中的制备方法得到的PVDF平板膜，过滤活性污泥时膜通量太低，如果用于污泥浓缩中，必将导致膜压力快速升高，迅速污染，还会增加能耗。本发明中的所述的制备方法得到的通量更高，抗污染性能好，更适用于污泥浓缩处理。

Claims (4)

1.一种用于污泥浓缩的平板膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)取溶剂、致孔剂、表面活性剂和聚合物膜材料依次加入到干燥过的广口瓶中，搅拌均匀；

(2)将广口瓶放入50℃～80℃的烘箱中搅拌溶解5d～7d，配置成均匀的铸膜液；

(3)将铸膜液用平板刮膜机均匀涂敷在无纺布基材上，将无纺布浸入凝固浴中进行相转化，再将平板膜浸入甘油中后处理，常温干燥处理后得到用于污泥浓缩处理的平板膜。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于上述平板膜是采用浸没相转化法进行相分离制备而成。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述聚合物膜材料为PVDF；

所述溶剂为N，N-二甲基甲酰胺即DMF、N，N-二甲基乙酰胺即DMAc、N-甲基-2-吡咯烷酮即NMP、二甲亚砜即DMSO、磷酸三乙酯即TEP、丙酮、四氢呋喃中的一种或几种混合；

所述致孔剂为戊二醛、聚乙烯醇即PVA、聚乙烯吡咯烷酮即PVP中的一种或几种；

所述表面活性剂为：聚乙二醇、曲拉通中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(1)中各原料的用量如以下质量百分比所示：

聚合物膜材料6％～15％、溶剂84％～88％、致孔剂0.5％～5％、表面活性剂0.05％～4％。