CN108854543A - 一种浓水导流网制备工艺及具有其的反渗透膜滤芯 - Google Patents

一种浓水导流网制备工艺及具有其的反渗透膜滤芯 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种浓水导流网制备工艺及具有其的反渗透膜滤芯，其中，一种浓水导流网制备工艺，包括以下步骤：(1)、将普通的浓水导流网置于反应釜中，利用油泵对反应釜抽真空15分钟，然后向反应釜中通入氮气，重复此操作三次；(2)、向反应釜中分别加入去离子水、界面剂、引发剂、接枝单体，然后在60℃下先溶胀90分钟，再加热至85℃～115℃后反应2～6小时，得到接枝产物；(3)、用清洗剂对接枝产物进行清洗，再将接枝产物于60℃下干燥12小时，得到接枝改性的自阻垢浓水导流网。采用本发明，具有能够抑制原水在浓水侧的反渗透膜片上形成化学结垢，延长反渗透膜滤芯的使用寿命，保证原水的高过滤效率和纯水大产水量的优点。

Description

一种浓水导流网制备工艺及具有其的反渗透膜滤芯
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种浓水导流网制备工艺及具有其的反渗透膜滤芯。
背景技术
由于人们对饮用水水质的要求逐渐提高，净水系统正逐渐进入家家户户的饮水体系中。市场上的净水机一般都会采用反渗透膜滤芯，反渗透膜滤芯可以对进水原水中的有机物、胶体、细菌、病毒等杂质进行过滤，尤其对无机盐、重金属离子等杂质有着极高的过滤效率。反渗透膜滤芯的工作原理是对原水施加一定的压力，使水分子和离子态的矿物质元素通过反渗透膜，而溶解在水中的绝大部分无机盐包括重金属，有机物以及细菌、病毒等无法透过反渗透膜，从而使渗透过的纯水和无法渗透过的浓水严格的分开。
但是由于反渗透脱盐的特点，在反渗透膜滤芯浓水侧的膜片表面极易生成CaCO3、CaSO4、Ca3(PO4)2、BaSO4、SrSO4、金属氧化物、硅酸化合物等沉积物。化学结垢会影响反渗透膜滤芯的正常运行，降低净水出水量，缩短膜片的寿命，使反渗透膜滤芯无法达到国家强制性的水效标准，从而导致相关净水产品被市场淘汰。解决膜片结垢常用的方法主要有两种，一种方法是在反渗透原水中添加化学阻垢剂，常用的化学阻垢剂主要为有机磷酸盐、聚磷酸盐、有机磷酸酯或丙烯酸、丙烯酸酯、丙烯磺酸类多元共聚物以及其他的聚合物。然而在原水中添加化学阻垢剂，成本较高，且能促进原水中微生物的生长，造成原水的二次污染。另一种方法是膜清洗技术，常用的清洗方式包括物理冲洗、化学清洗、生物清洗和超声波清洗等，但是膜清洗技术也存在设备复杂、操作麻烦、容易损坏膜片等问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种浓水导流网制备工艺及具有其的反渗透膜滤芯，其中，一种浓水导流网制备工艺，包括以下步骤：
(1)、将普通的浓水导流网置于反应釜中，利用油泵对反应釜抽真空15分钟，然后向反应釜中通入氮气，重复操作三次；
(2)、向反应釜中分别加入去离子水、界面剂、引发剂和接枝单体，然后在60℃下先溶胀90分钟，再加热至85℃～115℃后反应2～6小时，得到接枝产物；
(3)、用清洗剂对接枝产物进行清洗，除去未反应的接枝单体和引发剂，再将接枝产物于60℃下干燥12小时，得到接枝改性的自阻垢浓水导流网。
进一步地，所述接枝单体含有一个以上官能团或活性基团，所述接枝单体为马来酸酐、顺丁烯二酸、衣康酸、乙烯基丁二酸酐、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、乙酸乙烯酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯或羧甲基丙烯酰胺中的一种。
进一步地，所述引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰或过氧化苯甲酸叔丁酯中的一种。
进一步地，所述界面剂为苯、甲苯、二甲苯或超临界二氧化碳中的一种。
进一步地，所述清洗剂为甲醇、乙醚、二氯甲烷或三氯甲烷中的一种。
进一步地，所述反应原料按质量比的组成为：普通浓水导流网100份，去离子水250～400份，界面剂10～20份，引发剂1～3份，接枝单体50～200份。
相应地，本发明还提供了一种反渗透膜滤芯，包括中心管、多个纯水导流网、多个反渗透膜片和多个自阻垢浓水导流网，所述多个纯水导流网分别固定在中心管上，所述多个反渗透膜片分别对折，在每两个相邻的纯水导流网之间设置反渗透膜片，并使反渗透膜片的对折处邻近中心管，所述多个自阻垢浓水导流网放置在每个反渗透膜片对折的两层之间，所述纯水导流网、反渗透膜片和自阻垢浓水导流网卷绕在中心管上。
进一步地，所述中心管的侧壁上设有用于纯水进出的通孔。
进一步地，沿叠加顺序，所述纯水导流网、反渗透膜片和自阻垢浓水导流网的卷绕起始端依次卷绕于所述中心管上。
进一步地，所述纯水导流网和反渗透膜片之间通过胶粘剂粘接，胶粘剂设置在反渗透膜片的一个表面的周沿。
如图1所示，原水沿垂直于纸面方向，从自阻垢浓水导流网流入反渗透膜滤芯。在外加压力作用下，原水中的水分子和离子态矿物质元素通过反渗透膜形成纯水，然后纯水在纯水导流网中沿圆周方向经通孔流入中心管，最后从中心管流出形成产水。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
1.本发明对普通的浓水导流网进行化学改性，使其带有特殊的官能团，达到自阻垢的目的。比如羧酸基团可以有效抑制钙垢的生成；酰胺类基团对阻硅垢的效果很好；磺酸基团对沉积物有很好的分散性，能有效分散金属氧化物，对Ca3(PO4)2垢也有很好的抑制作用；其他的活性官能团还包括羟基、酯基、磷酸基团等。
2、自阻垢浓水导流网能够抑制原水在浓水侧的反渗透膜片上形成化学结垢，延长反渗透膜滤芯的使用寿命，保证原水的高过滤效率和纯水的大产水量。
附图说明
图1是本发明一种浓水导流网制备工艺及具有其的反渗透膜滤芯的反渗透膜滤芯的缠绕结构示意图；
图2是本发明一种浓水导流网制备工艺及具有其的反渗透膜滤芯的反渗透膜滤芯的展开结构示意图；
图3是本发明一种浓水导流网制备工艺及具有其的反渗透膜滤芯的反渗透膜滤芯的结构示意图；
图4是本发明实验验证中整机流量测试系统示意图；
图5是本发明实验验证中整机流量测试曲线图。
其中，图中附图标记对应为：1-中心管，2-纯水导流网，3-反渗透膜片，4-自阻垢浓水导流网，5-胶黏剂，101-通孔，2a-第一层纯水导流网，2b-第二层纯水导流网。
具体实施方式
实施例1
下面将结合本发明实施例中的附图，对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例中的一种浓水导流网制备工艺，包括以下步骤：
(1)、将普通的浓水导流网置于反应釜中，利用油泵对反应釜抽真空15分钟，然后向反应釜中通入氮气，重复此操作三次；
(2)、向反应釜中分别加入去离子水、界面剂、引发剂、接枝单体，然后在60℃下先溶胀90分钟，再加热至85℃后反应2小时，得到接枝产物；
(3)、用清洗剂对接枝产物进行清洗，除去未反应的接枝单体和引发剂，再将接枝产物于60℃下干燥12小时，得到接枝改性的自阻垢浓水导流网。
可以用来对普通浓水导流网进行接枝改性的单体有很多种，这些单体共同的特点是含有一个以上官能团或活性基团，常用的接枝单体有马来酸酐、顺丁烯二酸、衣康酸、乙烯基丁二酸酐、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、乙酸乙烯酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、羧甲基丙烯酰胺等。
常用的引发剂包括偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯等。常用的界面剂包括苯、甲苯、二甲苯、超临界二氧化碳等。常用的清洗剂包括甲醇、乙醚、二氯甲烷、三氯甲烷等。
反应原料按质量比的组成为：普通浓水导流网100份，去离子水250份，界面剂10份，引发剂1份，接枝单体50份。
如图2和图3，一种反渗透膜滤芯包括中心管1、纯水导流网2、反渗透膜片3和自阻垢浓水导流网4。中心管1的侧壁上设有适于纯水进出的通孔101；多个纯水导流网2分别固定在中心管1上；多个反渗透膜片3分别对折，在每两个相邻的纯水导流网2之间设置反渗透膜片3，并使反渗透膜片3的对折处邻近中心管1；如图2在第一层纯水导流网2a和第二层纯水导流网2b中设置反渗透膜片3。在每个反渗透膜片对折的两层之间放置自阻垢浓水导流网4。在纯水导流网2、反渗透膜片3及自阻垢浓水导流网4放置完成后，将它们全部由内到外卷绕在中心管1上。纯水导流网2和反渗透膜片3之间通过胶粘剂5粘接，胶粘剂5设置在反渗透膜片3的一个外侧表面的周沿。
原水沿垂直于纸面方向，从自阻垢浓水导流网4流入反渗透膜滤芯。在外加压力作用下，原水中的水分子和离子态矿物质元素通过反渗透膜形成纯水，然后纯水在纯水导流网2中沿圆周方向经通孔101流入中心管1，最后从中心管1流出形成产水。在这个过程中，自阻垢浓水导流网能够抑制原水在浓水侧的反渗透膜片上形成化学结垢，延长反渗透膜滤芯的使用寿命，保证原水的高过滤效率和纯水的大产水量。
实施例2
本实施例中的一种浓水导流网制备工艺，包括以下步骤：
(1)、将普通的浓水导流网置于反应釜中，利用油泵对反应釜抽真空15分钟，然后向反应釜中通入氮气，重复此操作三次；
(2)、向反应釜中分别加入去离子水、界面剂、引发剂、接枝单体，然后在60℃下先溶胀90分钟，再加热至95℃后反应2小时，得到接枝产物；
(3)、用清洗剂对接枝产物进行清洗，除去未反应的接枝单体和引发剂，再将接枝产物于60℃下干燥12小时，得到接枝改性的自阻垢浓水导流网。
可以用来对普通浓水导流网进行接枝改性的单体有很多种，这些单体共同的特点是含有一个以上官能团或活性基团，常用的接枝单体为马来酸酐、顺丁烯二酸、衣康酸、乙烯基丁二酸酐、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、乙酸乙烯酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、羧甲基丙烯酰胺等。
常用的引发剂包括偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯等。常用的界面剂包括苯、甲苯、二甲苯、超临界二氧化碳等。常用的清洗剂包括甲醇、乙醚、二氯甲烷、三氯甲烷等。
反应原料按质量比的组成为：普通浓水导流网100份，去离子水300份，界面剂13份，引发剂2份，接枝单体100份。
实施例3
本实施例中的一种浓水导流网制备工艺，包括以下步骤：
(1)、将普通的浓水导流网置于反应釜中，利用油泵对反应釜抽真空15分钟，然后向反应釜中通入氮气，重复此操作三次；
(2)、向反应釜中分别加入去离子水、界面剂、引发剂、接枝单体，然后在60℃下先溶胀90分钟，再加热至95℃后反应3小时，得到接枝产物；
(3)、用清洗剂对接枝产物进行清洗，除去未反应的接枝单体和引发剂，再将接枝产物于60℃下干燥12小时，得到接枝改性的自阻垢浓水导流网。
反应原料按质量比的组成为：普通浓水导流网100份，去离子水300份，界面剂15份，引发剂2份，接枝单体100份。
实施例4
本实施例中的一种浓水导流网制备工艺，包括以下步骤：
(1)、将普通的浓水导流网置于反应釜中，利用油泵对反应釜抽真空15分钟，然后向反应釜中通入氮气，重复此操作三次；
(2)、向反应釜中分别加入去离子水、界面剂、引发剂、接枝单体，然后在60℃下先溶胀90分钟，再加热至105℃后反应4小时，得到接枝产物；
(3)、用清洗剂对接枝产物进行清洗，除去未反应的接枝单体和引发剂，再将接枝产物于60℃下干燥12小时，得到接枝改性的自阻垢浓水导流网。
可以用来对普通浓水导流网进行接枝改性的单体有很多种，这些单体共同的特点是含有一个以上官能团或活性基团，常用的接枝单体为马来酸酐、顺丁烯二酸、衣康酸、乙烯基丁二酸酐、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、乙酸乙烯酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、羧甲基丙烯酰胺等。
常用的引发剂包括偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯等。常用的界面剂包括苯、甲苯、二甲苯、超临界二氧化碳等。常用的清洗剂包括甲醇、乙醚、二氯甲烷、三氯甲烷等。
反应原料按质量比的组成为：普通浓水导流网100份，去离子水350份，界面剂16份，引发剂3份，接枝单体150份。
实施例5
本实施例中的一种浓水导流网制备工艺，包括以下步骤：
(1)、将普通的浓水导流网置于反应釜中，利用油泵对反应釜抽真空15分钟，然后向反应釜中通入氮气，重复此操作三次；
(2)、向反应釜中分别加入去离子水、界面剂、引发剂、接枝单体，然后在60℃下先溶胀90分钟，再加热至105℃后反应5小时，得到接枝产物；
(3)、用清洗剂对接枝产物进行清洗，除去未反应的接枝单体和引发剂，再将接枝产物于60℃下干燥12小时，得到接枝改性的自阻垢浓水导流网。
反应原料按质量比的组成为：普通浓水导流网100份，去离子水350份，界面剂18份，引发剂3份，接枝单体180份。
实施例6
本实施例中的一种浓水导流网制备工艺，包括以下步骤：
(1)、将普通的浓水导流网置于反应釜中，利用油泵对反应釜抽真空15分钟，然后向反应釜中通入氮气，重复此操作三次；
(2)、向反应釜中分别加入去离子水、界面剂、引发剂和接枝单体，然后在60℃下溶胀90分钟，再加热至115℃后反应6小时，得到接枝产物；
(3)、用清洗剂对接枝产物进行清洗，除去未反应的接枝单体和引发剂，再将接枝产物于60℃下干燥12小时，得到接枝改性的自阻垢浓水导流网。
反应原料按质量比的组成为：普通浓水导流网100份，去离子水400份，界面剂20份，引发剂3份，接枝单体200份。
实验验证
将根据以上实施例步骤制备的具有自阻垢功能的浓水导流网应用在反渗透膜滤芯上，通过整机流量测试，验证反渗透膜滤芯的阻垢性能。测试方法：取两台RO整机进行平行测试，整个水路系统如图4所示；一台反渗透膜滤芯使用自阻垢浓水网，标记为1#；另一台反渗透膜滤芯使用普通浓水网，标记为2#；两台RO整机的其他配置和参数保持一致。通入按照国家强制水效标准配置的加标液，测试结束后，相关数据如下表所示，流量曲线如图5所示。
总净水量t 1#净水流量Lpm 1#废水流量Lpm 2#净水流量Lpm 2#废水流量Lpm
0t 0.52 0.28 0.58 0.28
0.2t 0.44 0.45 0.55 0.23
0.5t 0.46 0.40 0.58 0.23
1t 0.45 0.22 0.43 0.27
1.5t 0.46 0.354 0.36 0.27
2t 0.49 0.277 0.26 0.265
2.5t 0.47 0.252 0.2 0.267
3t 0.48 0.235 0.14 0.264
1#RO整机使用自阻垢浓水导流网，初始净水流量为0.52Lpm，累计净水总量达到3t后，末端净水流量为0.48Lpm，整个测试过程中净废水流量衰减很小。2#RO整机使用普通浓水导流网，初始净水流量为0.58Lpm，累计净水总量达到3t后，末端净水流量为0.14Lpm，整个测试过程中净水流量衰减幅度很大，而废水流量的衰减则很小。这是因为反渗透膜滤芯浓水侧的膜片发生了化学结垢，导致净水流量减小。
上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种浓水导流网制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、将普通的浓水导流网置于反应釜中，利用油泵对反应釜抽真空15分钟，然后向反应釜中通入氮气，重复此操作三次；
(2)、向反应釜中分别加入去离子水、界面剂、引发剂和接枝单体，然后在60℃下先溶胀90分钟，再加热至85℃～115℃后反应2～6小时，得到接枝产物；
(3)、用清洗剂对接枝产物进行清洗，除去未反应的接枝单体和引发剂，再将接枝产物于60℃下干燥12小时，得到接枝改性的自阻垢浓水导流网。
2.根据权利要求1所述的一种浓水导流网制备工艺，其特征在于，所述接枝单体含有一个以上官能团或活性基团，所述接枝单体为马来酸酐、顺丁烯二酸、衣康酸、乙烯基丁二酸酐、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、乙酸乙烯酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯或羧甲基丙烯酰胺中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种浓水导流网制备工艺，其特征在于，所述引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰或过氧化苯甲酸叔丁酯中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种浓水导流网制备工艺，其特征在于，所述界面剂为苯、甲苯、二甲苯或超临界二氧化碳中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种浓水导流网制备工艺，其特征在于，所述清洗剂为甲醇、乙醚、二氯甲烷或三氯甲烷中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种浓水导流网制备工艺，其特征在于，所述反应原料按质量比的组成为：普通浓水导流网100份，去离子水250～400份，界面剂10～20份，引发剂1～3份，接枝单体50～200份。
7.一种反渗透膜滤芯，其特征在于，包括中心管(1)、多个纯水导流网(2)、多个反渗透膜片(3)和多个自阻垢浓水导流网(4)，所述纯水导流网(2)分别固定在中心管(1)上，所述反渗透膜片(3)分别对折，设置在每两个相邻的纯水导流网(2)之间，所述反渗透膜片(3)的对折处邻近中心管(1)，所述自阻垢浓水导流网(4)放置在每个反渗透膜片对折的两层之间，所述纯水导流网(2)、反渗透膜片(3)和自阻垢浓水导流网(4)卷绕在中心管(1)上。
8.根据权利要求7所述的一种反渗透膜滤芯，其特征在于，所述中心管(1)的侧壁上设有用于纯水进出的通孔(101)。
9.根据权利要求7所述的一种反渗透膜滤芯，其特征在于，沿叠加顺序，所述纯水导流网(2)、反渗透膜片(3)和自阻垢浓水导流网(4)的卷绕起始端依次卷绕于所述中心管上。
10.根据权利要求7所述的一种反渗透膜滤芯，其特征在于，所述纯水导流网(2)和反渗透膜片(3)之间通过胶粘剂(5)粘接，胶粘剂(5)设置在反渗透膜片(3)表面的周沿。
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