CN111359448A - 废弃反渗透膜材料回用制造中空纤维技术 - Google Patents

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黄永文
张一琛
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Unicore Membrane Science And Technology Tianjin Co ltd
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Abstract

本发明涉及反渗透膜材料的回收利用方法，该方法包括以下步骤：a)筛选：将废弃反渗透膜元件符合条件的进行筛选；b)回收：将上述步骤a)的废弃反渗透膜元件中的膜片进行回收预处理；c)溶解：将上述步骤b)预处理后的废弃反渗透膜片溶于溶剂中；d)过滤：过滤除去上述步骤c)的废弃反渗透膜材料溶液的固体物和杂质，得到废聚砜膜溶液；e)加料搅拌：向上述步骤d)得到的废聚砜膜溶液里添加新的聚砜原料；f)添加成孔剂：向上述步骤e）得到的聚砜膜溶液加入成孔剂搅拌均匀；g)脱泡：静置上述步骤f)的聚砜膜溶液，后真空脱泡；h）纺制中空纤维膜：将上述g)得到的铸膜液（聚砜膜溶液）纺制成中空纤维膜。

Description

废弃反渗透膜材料回用制造中空纤维技术
技术领域
本专利涉及废弃高分子材料的回收再生技术领域，更详细地，本专利涉及废弃反渗透膜材料回用，用于制造中空纤维技术。
背景技术
反渗透膜分离技术是一种新型的分离技术，因其高效、节能和环保得到了极大的推广，不仅设备简单、容易操作，而且运行条件要求低、分离效果好、处理量大。目前已经在很多领域使用，如海水的淡化除盐、工业废水处理工程、食品行业和中水回用等等，而且获得了很好的经济效益和社会效益。
反渗透膜，目前聚酰胺反渗透在应用市场是主要的膜产品，其超薄分离层材料为聚酰胺，中间的支撑层为聚砜，下面是聚酯无纺布，具有较高的脱盐率，大通量、低压运行、高稳定性等优点，而且化学稳定性强、不易受pH值等外在环境条件的影响。反渗透复合膜的多孔支撑层相当于一种超滤膜，聚砜膜材料具有廉价易得、无毒、制备工艺简单、稳定性好和不易生物降解的特点，所以生产成本低、经济效益好，得到广大厂家、商家的青睐。
反渗透分离技术的飞速发展和反渗透市场的不断壮大，却带来了膜污染问题，限制了反渗透的发展。当反渗透膜被污染物质吸附在膜表面时，在一定时间内可以通过对其进行清洗，清洗后可正常运行。随着膜表面的垢层的加厚，清洗的周期越短，而且膜元件的性能逐步下降。目前膜元件的寿命一般为 3 年，个别系统的膜元件可能延长到 5 年，因此，每年都有数以万计的反渗透膜被淘汰，被废弃，这样就造成了不小的环境污染，而且还浪费了资源。因此，各国各界都在积极寻找能够使废弃反渗透膜变废为宝的方法，既能避免资源浪费，还能符合环境保护的需要，经过大量研究，开发出本发明方法。
发明内容
本发明的目的是对废弃的反渗透膜材料进行回收，制造中空纤维技术。
本发明是通过下述方案实现的。
本发明涉及反渗透膜材料的回用，制造中空纤维膜。其特征在于该方法包括一下步骤：
a)筛选：将废弃反渗透膜元件符合条件的进行筛选；
b)回收：将上述步骤a)的废弃反渗透膜元件中的膜片进行回收预处理；
c)溶解：将上述步骤b)预处理后的废弃反渗透膜片溶于溶剂中；
d)过滤：过滤除去上述步骤c)的废弃反渗透膜材料溶液的固体物和杂质，得到废聚砜膜溶液；
e)加料搅拌：向上述步骤d)得到的废聚砜膜溶液里添加新的聚砜原料，搅拌均匀得到聚砜膜溶液；
f)添加成孔剂：向上述步骤e）得到的聚砜膜溶液加入成孔剂搅拌均匀；
g)脱泡：静置上述步骤f)的聚砜膜溶液，后真空脱泡；
h）纺制中空纤维膜：将上述g)得到的铸膜液（聚砜膜溶液）纺制成中空纤维膜；
在本发明中，所述的筛选为选取污染严重，不能继续使用的旧反渗透膜。
根据本发明，所述的废弃反渗透膜的回收包括拆解废弃反渗透膜元件，留取废弃反渗透膜片。
根据本发明，所述的废弃反渗透膜片预处理包括使用选自清水、酸、碱或次氯酸钠的清洁剂浸泡12-24小时，然后进行烘干处理，温度控制在60-100℃。
根据本发明，所述溶剂是选自二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜中一种。
根据本发明，过滤废弃聚砜膜溶液时使用的筛网是300-1000目。
根据本发明，在步骤e)得到的均匀聚砜膜溶液的浓度是15-30wt%。
在本发明中，所述成孔剂是一种或多种选自无机小分子或高分子的成孔剂。
所述的无机小分子成孔剂选自水、丙酮、甘油、乙二醇或乙醇。
所述的高分子成孔剂选自聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇或聚乙烯醇。
根据本发明的另一种优选实施方案，所述的成孔剂在均匀聚砜膜溶液中的浓度是0-30wt%。
优选地，所述的成孔剂在均匀聚砜膜溶液中的浓度是5-15wt%。
具体实施方式
本发明涉及对废弃反渗透膜材料进行回收，制造中空纤维技术。该方法首先进行所述的筛选废弃反渗透膜元件。
在本发明的意义上，废弃反渗透膜元件可以理解为使用过的旧膜，所述的筛选为将使用过度、污染严重的废膜回收，后将反渗透膜元件中的反渗透膜片拆解取出，进行回收。
在本发明中，所述的废弃反渗透膜片预处理是使用选自清水、酸、碱或次氯酸钠的清洁剂浸泡12-24小时，然后进行烘干处理，温度控制在60-100℃。
所述的酸选自盐酸、硫酸、草酸。
所述的碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙。
然后将上述步骤预处理的废弃反渗透膜片加入溶剂中。
本发明所述的溶剂应理解是能够溶解所述废弃反渗透膜片中的聚砜薄膜，但不溶解聚酰胺和聚酯无纺布的溶剂。反渗透复合膜片是由超薄分离层材料（聚酰胺）、中间的支撑层（聚砜）、聚酯无纺布组成，所以选择的溶剂不应溶解聚酰胺及聚酯无纺布，但可以溶解中间的支撑层聚砜膜材料，并考虑这种溶剂的的安全性及环保性。
所述溶剂可以是一种或多种选自二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜的溶剂。
优选地，所述的溶剂是二甲基乙酰胺。
在聚砜膜材料溶解后，将聚酰胺及聚酯无纺布从溶液中取出。
将得到的溶解废弃聚砜膜的溶液进行过滤，除去其中存在的固体和杂质，得到无固体杂质的废弃聚砜膜溶液。
根据本发明，过滤废弃聚砜膜溶液使用的筛网是300-1000目，根据使用溶解聚砜膜溶剂性质与固体杂质或不溶物的情况来选择合适的材质以及不同筛眼大小的筛网。所述筛网是本技术领域里通常使用的筛网。
得到的废弃聚砜膜溶液应向所述废弃聚砜膜溶液补充新原料或新溶剂，该聚砜膜材料添加量是在聚砜溶解后所得到的溶液的聚砜浓度是15-30重量%，优选地20wt%，该浓度太低则强度不够；浓度太高，则不利于后续纺制中空纤维。
接着，将成孔剂加入聚砜膜溶液中并搅拌均匀。
本发明所述的成孔剂是使高分子溶液在凝胶固化过程中形成孔的溶液。
优选地，所述的无机小分子成孔剂选自丙酮，所述的高分子成孔剂选自聚乙烯吡咯烷酮。
根据本发明的优选实施方式，所述成孔剂在均匀聚砜膜溶液中浓度时0-30wt%，优选地，所述的成孔剂在均匀聚砜膜溶液中的浓度是5-15重量%。
将上述步骤的聚砜膜溶液进行脱泡处理时，所述的脱泡选自静置脱泡、超声脱泡、真空脱泡。优选地，所述脱泡选自真空脱泡，这种脱泡效果最好。
制备聚砜中空纤维膜的纺丝工艺流程如图1所示，将上述聚砜膜溶液充分搅拌后形成纺丝液（铸膜液），铸膜液经过滤、真空脱泡后放入储料桶中，以N2作为恒压源，以恒定的压力从喷丝头挤出，同时芯液在高位槽压力下从喷丝头的中心管进入中空纤维的空腔作为支撑和内凝胶浴。纺丝细流离开喷丝头，经过喷丝头和凝胶槽之间的空气间隙(干纺程)，进入凝胶槽，在凝胶槽中经凝胶固化，水洗后经过收丝轮缠绕起来。
采用本发明的回收再利用方法得到的聚砜中空纤维膜可以用于水处理与废水处理，得到资源循环应用，减少了对环境的污染。
【附图说明】
图1是聚砜中空纤维膜的纺丝工艺流程。其中：1：压力表；2：储料罐；3：闸阀；4：喷丝头；5：内凝胶浴；6：流量计；7：闸阀；8：外凝胶浴；9：导丝轮；10：收线轮。

Claims (10)

1.一种废弃反渗透膜材料回用制造中空纤维的技术，其特征在于该方法包括以下步骤：
a)筛选：将废弃反渗透膜元件符合条件的进行筛选；
b)回收：将上述步骤a)的废弃反渗透膜元件中的膜片进行回收预处理；
c)溶解：将上述步骤b)预处理后的废弃反渗透膜片溶于溶剂中；
d)过滤：过滤除去上述步骤c)的废弃反渗透膜材料溶液的固体物和杂质，得到废聚砜膜溶液；
e)加料搅拌：向上述步骤d)得到的废聚砜膜溶液里添加新的聚砜原料，搅拌均匀得到聚砜膜溶液；
f)添加成孔剂：向上述步骤e）得到的聚砜膜溶液加入成孔剂搅拌均匀；
g)脱泡：静置上述步骤f)的聚砜膜溶液，后真空脱泡；
h）纺制中空纤维膜：将上述g)得到的铸膜液（聚砜膜溶液）纺制成中空纤维膜。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的反渗透膜元件的回收，包括拆解废弃反渗透膜元件，留取其中的废弃反渗透膜片。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的反渗透膜片的预处理包括清水、酸、碱或次氯酸钠浸泡12-24小时，然后进行烘干处理，温度控制在60-100℃。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的溶剂是二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜中一种。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的过滤废弃聚砜膜溶液时使用的筛网是300-1000目。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的均匀聚砜膜溶液的浓度是15-30wt%。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的成孔剂是一种或多种选自无机小分子或高分子的成孔剂。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于所述的无机小分子成孔剂选自水、丙酮、甘油、乙二醇或乙醇；所述的高分子成孔剂选自聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇或聚乙烯醇。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于所述的成孔剂在均匀聚砜膜溶液中浓度是0-30wt%。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的脱泡选自静置脱泡、超声脱泡、真空脱泡。
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