CN110624419B - 一种反渗透膜环保再生利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种反渗透膜环保再生利用方法，包括如下步骤：(1)清洗：将废弃反渗透膜置于超声中进行超声清洗；(2)淋洗：利用高锰酸钾膜清洗剂对超声清洗后的反渗透膜进行淋洗，实现反渗透膜的环保再生利用；所述高锰酸钾膜清洗剂剂由高锰酸钾水溶液、络合剂水溶液和催化剂组成。本发明在现有技术的基础上通过大量实验优化清洗剂中各组分的组成以及清洗过程的反应参数，能够大幅提高反渗透膜的环保再生利用效果，进而降低企业的生产成本，实现资源的回收利用。

Description

一种反渗透膜环保再生利用方法
技术领域
本发明涉及一种反渗透膜环保再生利用方法。
背景技术
目前膜分离技术在饮用水的处理过程中应用越来越多，它主要包括微滤(Microfiltration,MF)、超滤(Ultrafiltration,UF)、纳滤(Nanofiltration,NF)以及反渗透(Reverse osmosis,RO)等，是一种新型的分离技术。随着制膜工艺方法、膜材料以及膜的应用的发展，膜分离技术与常规传统的技术相比，膜出水的水质较好，水质比较的问题，而且分离精度高，该技术只需要压力作为推动力，所以分离装置简单在运行管理上更为方便，在运行过程中产生的二次污染较小。
微滤膜分离技术和传统的粗滤非常相似，它的孔径范围是0.05～10μm，其机理是用静压差作为推动力，粒径比膜孔小的物质通过膜，比膜孔大的物质会被截留在另一侧，从而实现组分的分离。超滤膜分离技术的孔径范围是1nm～0.05μm。和微滤类似，该技术也是以压力作为推动力，超滤比较常见的应用是将水体中的胶体和大分子物质分离出来。纳滤膜是在上个世纪80年代才发展起来的新型分离膜，它的膜的表面的微孔结构是纳米级别的，纳滤膜主要去除的是一个纳米左右的溶质。反渗透技术与纳滤技术的两个过程可以看作是一个过程，它们的机理相同。
在很多情况下，由于气候变化和过度开采，自然水供应正在减少，诸如节水和水运或建造新水坝等解决方案不足以应付不断增长的需求。因此，当今最紧迫的挑战包括从咸水或海水中回收清洁饮用水，以及废水的处理和回收。
反渗透技术(RO)是目前最重要和常见的脱盐技术，目前它的应用也越来越广泛。在过去的几十年里，制备反渗透膜的材料和技术取得了显著的进步。对反渗透技术除了对传统聚合物反渗透膜材料的持续研究之外，纳米技术为将纳米材料纳入反渗透工艺开辟了道路。反渗透技术的商业化在全球范围内不断提高，这反过来又有利于成本的大幅降低。现阶段反渗透技术的进展主要包括膜材料和模块设计的发展，工艺的设计，预处理以及运行过程中降低能耗。自1978年以来，反渗透膜的机械强度，生物强度和化学强度以及渗透率的提高使单位体积的水成本降低10倍以上。
反渗透(RO)膜技术是当代水处理最重要的技术之一。其中，膜污染是限制其发展的最主要因素之一。膜污染会带来一系列影响运行的问题，例如：流量下降，这就需要更高的操作压力，因此增加了能耗；增加化学物理清洗的次数；膜使用时间也会缩短；增加反渗透技术的运行成本等。一般来说，膜污染是污染物在膜表面或膜孔内的积累，会导致渗透通量和盐截留率的降低。
根据污染位置的不同，存在着表面污染和内部污染两种污染类型。低压膜(即MF和UF)的污染机理和那些高压膜有着不同之处。对于MF和UF，孔径内的吸附和堵塞更为常见，而对于NF和RO，由于其相对紧密以及无孔的结构特征，表面污染更为常见。与内部污染相比，表面污染通过改善进水水力条件或化学清洗更容易得到控制。因此，它通常比内部污染更可逆。但是，实际上，可逆污染与不可逆污染应当取决于进水组分以其与膜的相互作用，无论内部污染还是膜表面污染都可能成为不可逆的污染。
中国专利CN108380057A公开了一种及一种基于印染废水处理的废弃反渗透膜不可逆污染物的清洗再生方法，然而，该方法的再生效果并不理想，仍有提高的空间。因此，为了实现反渗透膜的环保再生利用，急需在现有技术的基础上做出进一步的改进。
发明内容
为了解决现有技术中反渗透膜的再生效果并不理想的技术问题，本发明提出了如下技术方案：
一种反渗透膜环保再生利用方法，包括如下步骤：
(1)清洗：将废弃反渗透膜置于超声中进行超声清洗；
(2)淋洗：利用高锰酸钾膜清洗剂对超声清洗后的反渗透膜进行淋洗，实现反渗透膜的环保再生利用；高锰酸钾膜清洗剂由高锰酸钾水溶液、络合剂水溶液和催化剂组成；其中，催化剂为亚硫酸钠，高锰酸钾和络合剂的质量比为1：20，高锰酸钾与催化剂的质量比为1：1，高锰酸钾膜清洗剂的pH值在5-9范围内。
优选地，络合剂由五倍子酸和丝氨酸按照质量比为2：1组成。
优选地，步骤(2)淋洗温度为60℃。
优选地，超声的频率为100HZ，超声时间为1h。
优选地，高锰酸钾水溶液的浓度为10mg/L。
优选地，步骤(2)淋洗时间为50min。
本发明的技术方案具有如下由益效果：
(1)本发明在现有技术的基础上通过大量实验优化各组分的组成以及相关反应参数，可以大幅提高反渗透膜的环保再生利用效果，进而降低企业的生产成本，实现资源的回收利用。
(2)本发明中五倍子酸和丝氨酸作为络合剂可以协同降低高活性中间态猛的自身分解速度，从而达到强化高锰酸钾氧化难降解有机物的能力。从对比例 1-3可以看出并非任意的两种有机酸就能产生最佳的协同作用效果，例如，如果将五倍子酸替换为柠檬酸或将丝氨酸替换为甘氨酸均无法达到理想的淋洗效果，这样的技术效果是不可以预期的。进一步地，通过实验发现五倍子酸与丝氨酸的质量比为2：1时所产生的效果最佳，效果优于3:1和1:1，这样的技术效果也是不可预期的。
(3)根据实施例1-4可以看出，最佳的淋洗温度并非现有技术中声称的 50℃，通过大量实验发现，研究者发现最佳的淋洗温度应为60℃，且温度并不是越高越好，研究者在研究过程中发现在淋洗温度超过60℃后淋洗效果开始下降，这样的技术效果也是不可以预期的。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例和对比例，对本发明进行进一步详细说明。
实施例1
一种反渗透膜环保再生利用方法，包括如下步骤：
(1)清洗：将废弃反渗透膜置于超声中进行超声清洗；
(2)淋洗：利用高锰酸钾膜清洗剂对超声清洗后的反渗透膜进行淋洗，实现反渗透膜的环保再生利用；高锰酸钾膜清洗剂由高锰酸钾水溶液、络合剂水溶液和催化剂组成；其中，催化剂为亚硫酸钠，高锰酸钾和络合剂的质量比为1：20，高锰酸钾与催化剂的质量比为1：1，高锰酸钾膜清洗剂的pH值在5-9范围内。
其中，络合剂由五倍子酸和丝氨酸按照质量比为2：1组成，步骤(2)淋洗温度为60℃，超声的频率为100HZ，超声时间为1h，高锰酸钾水溶液的浓度为 10mg/L，步骤(2)淋洗时间为50min。
实施例2
一种反渗透膜环保再生利用方法，包括如下步骤：
(1)清洗：将废弃反渗透膜置于超声中进行超声清洗；
(2)淋洗：利用高锰酸钾膜清洗剂对超声清洗后的反渗透膜进行淋洗，实现反渗透膜的环保再生利用；高锰酸钾膜清洗剂由高锰酸钾水溶液、络合剂水溶液和催化剂组成；其中，催化剂为亚硫酸钠，高锰酸钾和络合剂的质量比为1：20，高锰酸钾与催化剂的质量比为1：1，高锰酸钾膜清洗剂的pH值在5-9范围内。
其中，络合剂由五倍子酸和丝氨酸按照质量比为1：1组成，步骤(2)淋洗温度为50℃，超声的频率为100HZ，超声时间为1h，高锰酸钾水溶液的浓度为 10mg/L，步骤(2)淋洗时间为50min。
实施例3
一种反渗透膜环保再生利用方法，包括如下步骤：
(1)清洗：将废弃反渗透膜置于超声中进行超声清洗；
(2)淋洗：利用高锰酸钾膜清洗剂对超声清洗后的反渗透膜进行淋洗，实现反渗透膜的环保再生利用；高锰酸钾膜清洗剂由高锰酸钾水溶液、络合剂水溶液和催化剂组成；其中，催化剂为亚硫酸钠，高锰酸钾和络合剂的质量比为1：20，高锰酸钾与催化剂的质量比为1：1，高锰酸钾膜清洗剂的pH值在5-9范围内。
其中，络合剂由五倍子酸和丝氨酸按照质量比为3：1组成，步骤(2)淋洗温度为50℃，超声的频率为100HZ，超声时间为1h，高锰酸钾水溶液的浓度为 10mg/L，步骤(2)淋洗时间为50min。
实施例4
一种反渗透膜环保再生利用方法，包括如下步骤：
(1)清洗：将废弃反渗透膜置于超声中进行超声清洗；
(2)淋洗：利用高锰酸钾膜清洗剂对超声清洗后的反渗透膜进行淋洗，实现反渗透膜的环保再生利用；高锰酸钾膜清洗剂由高锰酸钾水溶液、络合剂水溶液和催化剂组成；其中，催化剂为亚硫酸钠，高锰酸钾和络合剂的质量比为1：20，高锰酸钾与催化剂的质量比为1：1，高锰酸钾膜清洗剂的pH值在5-9范围内。
其中，络合剂由五倍子酸和丝氨酸按照质量比为2：1组成，步骤(2)淋洗温度为50℃，超声的频率为100HZ，超声时间为1h，高锰酸钾水溶液的浓度为10mg/L，步骤(2)淋洗时间为50min。
对比例1
一种反渗透膜环保再生利用方法，包括如下步骤：
(1)清洗：将废弃反渗透膜置于超声中进行超声清洗；
(2)淋洗：利用高锰酸钾膜清洗剂对超声清洗后的反渗透膜进行淋洗，实现反渗透膜的环保再生利用；高锰酸钾膜清洗剂由高锰酸钾水溶液、络合剂水溶液和催化剂组成；其中，催化剂为亚硫酸钠，高锰酸钾和络合剂的质量比为1：20，高锰酸钾与催化剂的质量比为1：1，高锰酸钾膜清洗剂的pH值在5-9范围内。
其中，络合剂由柠檬酸和丝氨酸按照质量比为2：1组成，步骤(2)淋洗温度为50℃，超声的频率为100HZ，超声时间为1h，高锰酸钾水溶液的浓度为10mg/L，步骤(2)淋洗时间为50min。
对比例2
一种反渗透膜环保再生利用方法，包括如下步骤：
(1)清洗：将废弃反渗透膜置于超声中进行超声清洗；
(2)淋洗：利用高锰酸钾膜清洗剂对超声清洗后的反渗透膜进行淋洗，实现反渗透膜的环保再生利用；高锰酸钾膜清洗剂由高锰酸钾水溶液、络合剂水溶液和催化剂组成；其中，催化剂为亚硫酸钠，高锰酸钾和络合剂的质量比为1：20，高锰酸钾与催化剂的质量比为1：1，高锰酸钾膜清洗剂的pH值在5-9范围内。
其中，络合剂由五倍子酸和甘氨酸按照质量比为2：1组成，步骤(2)淋洗温度为50℃，超声的频率为100HZ，超声时间为1h，高锰酸钾水溶液的浓度为10mg/L，步骤(2)淋洗时间为50min。
对比例3
一种反渗透膜环保再生利用方法，包括如下步骤：
(1)清洗：将废弃反渗透膜置于超声中进行超声清洗；
(2)淋洗：利用高锰酸钾膜清洗剂对超声清洗后的反渗透膜进行淋洗，实现反渗透膜的环保再生利用；高锰酸钾膜清洗剂由高锰酸钾水溶液、络合剂水溶液和催化剂组成；其中，催化剂为亚硫酸钠，高锰酸钾和络合剂的质量比为1：20，高锰酸钾与催化剂的质量比为1：1，高锰酸钾膜清洗剂的pH值在5-9范围内。
其中，络合剂由柠檬酸组成，步骤(2)淋洗温度为50℃，超声的频率为100 HZ，超声时间为1h，高锰酸钾水溶液的浓度为10mg/L，步骤(2)淋洗时间为50min。
下表详细记载了实施例1-4和对比例1-3在技术方案存在的差异。
编号 络合剂 淋洗温度
实施例1 五倍子酸：丝氨酸＝2：1 60℃
实施例2 五倍子酸：丝氨酸＝1：1 50℃
实施例3 五倍子酸：丝氨酸＝3：1 50℃
实施例4 五倍子酸：丝氨酸＝2：1 50℃
对比例1 柠檬酸：丝氨酸＝2：1 50℃
对比例2 五倍子酸：甘氨酸＝2：1 50℃
对比例3 柠檬酸 50℃
效果表征：实施例1-4和对比例1-3所采用的测试样品同样为从印染水厂购置的反渗透膜膜，并确定其初始通量为原有通量的35％-40％，不可逆污染严重。
测试结果如下：
Figure BDA0002258864570000061
Figure BDA0002258864570000071
上述结果表明：(1)根据实施例1-4和对比例1-3可以看出，五倍子酸和丝氨酸作为络合剂可以协同降低高活性中间态猛的自身分解速度，从而达到强化高锰酸钾氧化难降解有机物的能力。从对比例1-3可以看出并非任意的两种有机酸就能产生最佳的协同作用效果，例如，如果将五倍子酸替换为柠檬酸或将丝氨酸替换为甘氨酸均无法达到理想的淋洗效果，这样的技术效果是不可以预期的；进一步地，通过实验发现五倍子酸与丝氨酸的质量比为2：1时所产生的效果最佳，效果优于3:1和1:1，这样的技术效果是不可预期的；(2)根据实施例1-4可以看出，最佳的淋洗温度并非现有技术中声称的50℃，通过大量实验发现，研究者发现最佳的淋洗温度应为60℃，且温度并不是越高越好，研究者在研究过程中发现在淋洗温度超过60℃后淋洗效果开始下降，这样的技术效果也是不可以预期的。

Claims (5)

1.一种反渗透膜环保再生利用方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)清洗：将废弃反渗透膜置于超声中进行超声清洗；
(2)淋洗：利用高锰酸钾膜清洗剂对超声清洗后的反渗透膜进行淋洗，实现反渗透膜的环保再生利用；所述高锰酸钾膜清洗剂由高锰酸钾水溶液、络合剂水溶液和催化剂组成；其中，所述催化剂为亚硫酸钠，高锰酸钾和络合剂的质量比为1：20，高锰酸钾与催化剂的质量比为1：1，高锰酸钾膜清洗剂的pH值在5-9范围内；
所述络合剂由五倍子酸和丝氨酸按照质量比为2：1组成。
2.根据权利要求1所述的反渗透膜环保再生利用方法，其特征在于，步骤(2)淋洗温度为60℃。
3.根据权利要求1所述的反渗透膜环保再生利用方法，其特征在于，超声的频率为100HZ，超声时间为1h。
4.根据权利要求1所述的反渗透膜环保再生利用方法，其特征在于，高锰酸钾水溶液的浓度为10mg/L。
5.根据权利要求1所述的反渗透膜环保再生利用方法，其特征在于，步骤(2)淋洗时间为50min。
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