CN112960858A - 基于中空纤维膜的污水处理工艺 - Google Patents
基于中空纤维膜的污水处理工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112960858A CN112960858A CN202110187742.XA CN202110187742A CN112960858A CN 112960858 A CN112960858 A CN 112960858A CN 202110187742 A CN202110187742 A CN 202110187742A CN 112960858 A CN112960858 A CN 112960858A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hollow fiber
- fiber membrane
- tank
- membrane
- polyvinylidene fluoride
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 213
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 title claims abstract description 160
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 51
- 239000010865 sewage Substances 0.000 title claims abstract description 48
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 37
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 93
- MVORZMQFXBLMHM-QWRGUYRKSA-N Gly-His-Lys Chemical compound NCCCC[C@@H](C(O)=O)NC(=O)[C@@H](NC(=O)CN)CC1=CN=CN1 MVORZMQFXBLMHM-QWRGUYRKSA-N 0.000 claims abstract description 65
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 61
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims abstract description 44
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims abstract description 44
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims abstract description 27
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 20
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 229910001431 copper ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 23
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 16
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 13
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 13
- 239000003361 porogen Substances 0.000 claims description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 5
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 claims description 5
- 238000002386 leaching Methods 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 5
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 5
- 238000009987 spinning Methods 0.000 claims description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 3
- 229910017053 inorganic salt Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract description 30
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 abstract description 13
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 abstract description 10
- 238000005056 compaction Methods 0.000 abstract description 9
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 239000002352 surface water Substances 0.000 abstract description 4
- 238000005188 flotation Methods 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 34
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 26
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 18
- LQNUZADURLCDLV-UHFFFAOYSA-N nitrobenzene Chemical compound [O-][N+](=O)C1=CC=CC=C1 LQNUZADURLCDLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 108091003079 Bovine Serum Albumin Proteins 0.000 description 12
- 102000005367 Carboxypeptidases Human genes 0.000 description 12
- 108010006303 Carboxypeptidases Proteins 0.000 description 12
- 229940098773 bovine serum albumin Drugs 0.000 description 12
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 12
- DPJRMOMPQZCRJU-UHFFFAOYSA-M thiamine hydrochloride Chemical compound Cl.[Cl-].CC1=C(CCO)SC=[N+]1CC1=CN=C(C)N=C1N DPJRMOMPQZCRJU-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- 229960000344 thiamine hydrochloride Drugs 0.000 description 12
- 235000019190 thiamine hydrochloride Nutrition 0.000 description 12
- 239000011747 thiamine hydrochloride Substances 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 8
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 8
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 8
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 8
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 7
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 7
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 7
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 6
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229920002565 Polyethylene Glycol 400 Polymers 0.000 description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 5
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 5
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 4
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- MMDJDBSEMBIJBB-UHFFFAOYSA-N [O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[NH6+3] Chemical compound [O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[NH6+3] MMDJDBSEMBIJBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KBPLFHHGFOOTCA-UHFFFAOYSA-N caprylic alcohol Natural products CCCCCCCCO KBPLFHHGFOOTCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- ZIBGPFATKBEMQZ-UHFFFAOYSA-N triethylene glycol Chemical compound OCCOCCOCCO ZIBGPFATKBEMQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 3
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 3
- -1 phthalamines Polymers 0.000 description 3
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 3
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229920000604 Polyethylene Glycol 200 Polymers 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 239000005708 Sodium hypochlorite Substances 0.000 description 2
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 2
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N calcium nitrate Chemical compound [Ca+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- CMAKKFZXYQTMGI-UHFFFAOYSA-N ethanol;nitrobenzene Chemical compound CCO.[O-][N+](=O)C1=CC=CC=C1 CMAKKFZXYQTMGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 2
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- IIPYXGDZVMZOAP-UHFFFAOYSA-N lithium nitrate Chemical compound [Li+].[O-][N+]([O-])=O IIPYXGDZVMZOAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N n-Octanol Natural products CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006396 nitration reaction Methods 0.000 description 2
- JLFNLZLINWHATN-UHFFFAOYSA-N pentaethylene glycol Chemical compound OCCOCCOCCOCCOCCO JLFNLZLINWHATN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 2
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 2
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 description 2
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 2
- IOLCXVTUBQKXJR-UHFFFAOYSA-M potassium bromide Chemical compound [K+].[Br-] IOLCXVTUBQKXJR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- KMUONIBRACKNSN-UHFFFAOYSA-N potassium dichromate Chemical compound [K+].[K+].[O-][Cr](=O)(=O)O[Cr]([O-])(=O)=O KMUONIBRACKNSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N sodium hypochlorite Chemical compound [Na+].Cl[O-] SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L zinc dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Zn+2] JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 2-METHOXYETHANOL Chemical compound COCCO XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZNQVEEAIQZEUHB-UHFFFAOYSA-N 2-ethoxyethanol Chemical compound CCOCCO ZNQVEEAIQZEUHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LLQHSBBZNDXTIV-UHFFFAOYSA-N 6-[5-[[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]methyl]-4,5-dihydro-1,2-oxazol-3-yl]-3H-1,3-benzoxazol-2-one Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)N1CCN(CC1)CC1CC(=NO1)C1=CC2=C(NC(O2)=O)C=C1 LLQHSBBZNDXTIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000016068 Berberis vulgaris Nutrition 0.000 description 1
- 241000335053 Beta vulgaris Species 0.000 description 1
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920012266 Poly(ether sulfone) PES Polymers 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 229920002582 Polyethylene Glycol 600 Polymers 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 239000011609 ammonium molybdate Substances 0.000 description 1
- 235000018660 ammonium molybdate Nutrition 0.000 description 1
- APUPEJJSWDHEBO-UHFFFAOYSA-P ammonium molybdate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-][Mo]([O-])(=O)=O APUPEJJSWDHEBO-UHFFFAOYSA-P 0.000 description 1
- 229940010552 ammonium molybdate Drugs 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000003373 anti-fouling effect Effects 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 235000010980 cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000000149 chemical water pollutant Substances 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- HPXRVTGHNJAIIH-UHFFFAOYSA-N cyclohexanol Chemical compound OC1CCCCC1 HPXRVTGHNJAIIH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 239000002384 drinking water standard Substances 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004811 fluoropolymer Substances 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 229920000592 inorganic polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 238000013032 photocatalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005375 photometry Methods 0.000 description 1
- 229920000141 poly(maleic anhydride) Polymers 0.000 description 1
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 229920005597 polymer membrane Polymers 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 1
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 1
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 229920006126 semicrystalline polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000002798 spectrophotometry method Methods 0.000 description 1
- 239000011550 stock solution Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- STCOOQWBFONSKY-UHFFFAOYSA-N tributyl phosphate Chemical compound CCCCOP(=O)(OCCCC)OCCCC STCOOQWBFONSKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DQWPFSLDHJDLRL-UHFFFAOYSA-N triethyl phosphate Chemical compound CCOP(=O)(OCC)OCC DQWPFSLDHJDLRL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000870 ultraviolet spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011592 zinc chloride Substances 0.000 description 1
- 235000005074 zinc chloride Nutrition 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F9/00—Multistage treatment of water, waste water or sewage
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
- B01D67/0079—Manufacture of membranes comprising organic and inorganic components
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/08—Hollow fibre membranes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/02—Inorganic material
- B01D71/024—Oxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/30—Polyalkenyl halides
- B01D71/32—Polyalkenyl halides containing fluorine atoms
- B01D71/34—Polyvinylidene fluoride
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
- B01J31/26—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing in addition, inorganic metal compounds not provided for in groups B01J31/02 - B01J31/24
- B01J31/38—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing in addition, inorganic metal compounds not provided for in groups B01J31/02 - B01J31/24 of titanium, zirconium or hafnium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/20—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their non-solid state
- B01J35/23—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their non-solid state in a colloidal state
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
- B01J35/58—Fabrics or filaments
- B01J35/59—Membranes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/34—Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation
- B01J37/341—Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation making use of electric or magnetic fields, wave energy or particle radiation
- B01J37/343—Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation making use of electric or magnetic fields, wave energy or particle radiation of ultrasonic wave energy
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/001—Processes for the treatment of water whereby the filtration technique is of importance
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/24—Treatment of water, waste water, or sewage by flotation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
- C02F1/288—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using composite sorbents, e.g. coated, impregnated, multi-layered
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/40—Devices for separating or removing fatty or oily substances or similar floating material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/50—Treatment of water, waste water, or sewage by addition or application of a germicide or by oligodynamic treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/02—Aerobic processes
- C02F3/12—Activated sludge processes
- C02F3/1236—Particular type of activated sludge installations
- C02F3/1268—Membrane bioreactor systems
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/30—Aerobic and anaerobic processes
- C02F3/302—Nitrification and denitrification treatment
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
本发明公开了基于中空纤维膜的污水处理工艺,属于污水处理技术领域,将污水依次流经格栅、调节池、隔油池、气浮沉淀一体机、UASB池、A池、O池、水解+MBR池、消毒设备,排放;其中,MBR池内设置有至少一个膜组件,膜组件采用的中空纤维膜含有聚偏二氟乙烯树脂、铜肽改性纳米TiO2和致孔剂,该中空纤维膜具有较好的亲水性、水通量、抗污染性能、抗压实性能、耐碱性、机械性能、截留性,对难降解有机污染物具有较好的光催化降解性,对铜离子具有较佳的吸附性。因此,本发明污水处理工艺可以实现对污水的有效处理,出水满足《地表水环境质量标准》GB3838‑2002中规定的地表V类水排放标准。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域,具体涉及基于中空纤维膜的污水处理工艺。
背景技术
随着我国工业化和城镇化进程的加速,大量含有不同化学成分的工业废水和生活污水进入水环境,对水体造成了不同程度的污染。因此在工业和城市废水排放之前必须进行净化处理,一方面可以回收废水中的一些有用化学物质,另一方面达到减轻污染和保护环境的目的。与传统的离子交换和萃取等净化分离方法相比,膜分离技术(MembraneSeparating Technology)是材料科学与介质分离科学相交叉融合而成的一类综合技术,其设备简单,常温即可操作,分离过程中无污染、无相变。膜是膜分离技术的关键,它直接影响分离效果和市场应用价值。目前,大部分用于工业生产的膜材料均是由无机材料、有机聚合物以及无机/有机聚合物杂化制成,而聚合物膜材料占据着现有的膜市场。有机聚合物膜材料大概分为纤维素类、聚砜类、聚烯烃类、聚醋类、酞胺类和含氟聚合物等。常见的高分子膜材料有聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚砜(PSF),聚(醚砜)(PES),聚丙烯腈(PAN),聚酰胺,聚酰亚胺,聚偏氟乙烯(PVDF)和聚四氟乙烯(PTFE)。聚偏氟乙烯(PVDF)作为最常用的疏水性膜材料之一,近年来受到研究人员和制造商的广泛关注。PVDF是一种半结晶聚合物,具有重复单元-(CH2CF2)n-,它具有高机械强度,良好的耐化学性和热稳定性以及优异的耐老化性,这对于实际的分离应用非常重要。此外,PVDF显示出良好的加工性,可制备成平板、中空纤维或管状膜。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有较好的亲水性、水通量、抗污染性能、抗压实性能、耐碱性、机械性能、截留性的中空纤维膜,其对难降解有机污染物具有较好的光催化降解性,对铜离子具有较佳的吸附性。
本发明为实现上述目的所采取的技术方案为:
一种中空纤维膜,其含有聚偏二氟乙烯树脂、铜肽改性纳米TiO2和致孔剂。
由于铜肽改性纳米TiO2的存在,本发明中空纤维膜中具有较好的亲水性、机械性能和截留性,同时实现了优异的透水性并使中空纤维膜的弱耐碱性变得优异,因此,本发明中空纤维膜具有较长的服役寿命,在实际应用和环保方面有重要意义。此外,由于铜肽改性纳米TiO2的存在,本发明中空纤维膜对难降解有机污染物具有较好的光催化降解性,同时对铜离子具有较佳的吸附性。
根据本发明的优选实施方式,中空纤维膜,以100重量份的聚偏二氟乙烯树脂计,含有3-8重量份的铜肽改性纳米TiO2和1.0-5.0重量份的致孔剂。本发明中空纤维膜具有较好的亲水性,水接触角≤70°;具有较高的水通量,水通量≥350L/(m2·h);具有较佳的抗污染性能,经过5次抗污染测试后,膜通量恢复率(FRR)≥95%;具有较好的抗压实性能、耐碱性和机械性能及截留性;对难降解有机污染物具有较好的光催化降解性,对铜离子具有较佳的吸附性。
根据本发明的优选实施方式,铜肽改性纳米TiO2通过如下方法获得:将纳米TiO2加入到铜肽水溶液中,在500-1000W超声功率下反应10-60min,然后静置12-24h,过滤,采用去离子水洗涤2-5次,干燥,得到铜肽改性纳米TiO2。上述铜肽改性纳米TiO2在溶剂中的分散性变好。同时和致孔剂一起作用,使得中空纤维膜能形成发达的孔隙结构,具有较高的孔隙率(≥85%)和较小的孔径(≤20nm)。优选地,纳米TiO2、铜肽和水的用量为1g:0.2-0.5g:6-12mL。
根据本发明的优选实施方式,中空纤维膜中还含有锂云母粉,锂云母粉的加入能够进一步提高中空纤维膜的孔隙率和机械强度,同时能提高铜肽改性纳米TiO2的光催化降解性。优选地,中空纤维膜,以100重量份的聚偏二氟乙烯树脂计,含有3-8重量份的铜肽改性纳米TiO2、0.5-1.5重量份的锂云母粉和1.0-5.0重量份的致孔剂。
根据本发明的优选实施方式,致孔剂包括无机盐致孔剂和/或有机致孔剂。
优选地,无机盐致孔剂选自三氯化铝、氯化钠、氯化锂、氯化钙、硝酸锂、硝酸钙、氯化镁和氯化锌中的至少一种。有机致孔剂选自聚乙二醇、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙酸乙酯、聚马来酸酐、环己醇、甘油、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯酸和聚丙烯酰胺中的至少一种。更优选地,有机致孔剂选自PEG200、PEG400或PEG600。
根据本发明的优选实施方式,中空纤维膜的孔隙率≥85%,孔径≤20nm。
本发明还提供了铜肽改性纳米TiO2的用途,包括下述用途中的任一种:
1)提高聚偏二氟乙烯中空纤维膜的亲水性;
2)提高聚偏二氟乙烯中空纤维膜的机械性能;
3)提高聚偏二氟乙烯中空纤维膜的耐碱性;
4)提高聚偏二氟乙烯中空纤维膜对有机物的降解性;
5)提高聚偏二氟乙烯中空纤维膜对铜离子的吸附性。
本发明还提供了一种上述中空纤维膜的制备方法,包括以下步骤:
1)配制铸膜液,其中,铸膜液中含有聚偏二氟乙烯树脂、铜肽改性纳米TiO2、致孔剂和溶剂;
2)通过纺丝装置将铸膜液挤出,经过凝胶槽,沉淀凝胶,淋洗和水浸泡,即得到中空纤维膜。
根据本发明的优选实施方式,配制铸膜液中,将聚偏二氟乙烯树脂、铜肽改性纳米TiO2、致孔剂加入DMAc中,在90-120℃下搅拌10-30min后停止加热,静止脱泡24-48h,得到铸膜液;聚偏二氟乙烯树脂和DMAc的用量比为1g:5-10mL。
根据本发明的优选实施方式,凝胶浴中三甘醇的浓度为20-30wt%、二甘醇的浓度为10-20wt%。
本发明还提供了上述中空纤维膜在油水分离中的用途。
本发明还提供了上述中空纤维膜在MBR用膜组件中的用途。
本发明还提供了基于中空纤维膜的污水处理工艺,将污水依次流经格栅、调节池、隔油池、气浮沉淀一体机、UASB池、A池、O池、水解+MBR池、消毒设备,排放;其中,MBR池内设置有至少一个膜组件,膜组件采用上述中空纤维膜。
本发明污水处理工艺用中空纤维膜具有较好的亲水性、机械性能、截留性和耐碱性,具有较长的服役寿命,对难降解有机污染物具有较好的光催化降解性,对铜离子具有较佳的吸附性。本发明污水处理工艺将A/O工艺及MBR工艺合理地结合在一起,可以实现对污水的有效处理,出水满足《地表水环境质量标准》GB3838-2002中规定的地表V类水排放标准。
根据本发明的优选实施方式,A池投加盐酸硫胺素和羧肽酶,盐酸硫胺素和羧肽酶的加入能够提高活性污泥对磷的去除效果,这可能是因为盐酸硫胺素和羧肽酶的加入提高了活性污泥中聚磷菌的聚磷菌代谢;此外盐酸硫胺素和羧肽酶的加入还能减少污泥产率以及改善污泥沉降性能。优选地,盐酸硫胺素的投加量为污泥重量的0.5-2%,羧肽酶的投加量为污泥重量的0.1-0.3%。
本发明由于采用了铜肽改性纳米TiO2,因而具有如下有益效果:本发明中空纤维膜具有较好的亲水性,水接触角≤60°;具有较高的水通量,水通量≥350L/(m2·h);具有较佳的抗污染性能,经过5次抗污染测试后,膜通量恢复率(FRR)≥95%;具有较好的抗压实性能、耐碱性和机械性能及截留性;对难降解有机污染物具有较好的光催化降解性,对铜离子具有较佳的吸附性。
本发明由于采用了铜肽改性纳米TiO2的中空纤维膜,因而具有如下有益效果:本发明污水处理工艺将A/O工艺及MBR工艺合理地结合在一起,可以实现对污水的有效处理,出水满足《地表水环境质量标准》GB3838-2002中规定的地表V类水排放标准。
附图说明
图1为基于中空纤维膜的污水处理工艺流程图;
图2为铜肽改性纳米TiO2和纳米TiO2的FTIR图;
图3为铜肽改性纳米TiO2的表面静态水接触角;
图4为中空纤维膜水通量和BSA截留率的测试结果;
图5为中空纤维膜的水通量下降率;
图6为经5次抗污染测试后中空纤维膜的膜通量恢复率;
图7为中空纤维膜的拉伸强度和耐碱性;
图8为中空纤维膜对硝基苯的光催化降解率和对铜离子的吸附量。
具体实施方式
本发明允许各种修改及变形,其特定实施例进行了举例,下面进行详细说明。但并非要把本发明限定于公开的特别形态之意,相反,本发明包括与由权利要求项所定义的本发明思想一致的所有修改、均等及替代。这些实施例只用于更具体地说明本发明,根据本发明的要旨,本发明的范围并非限定于这些实施例,这是所属技术领域的技术人员不言而喻的。
本实施方式中,基于中空纤维膜的污水处理工艺,其流程如图1,包括以下步骤:
1)将污水流经格栅,以去除原水中的粗大杂质;
2)经格栅过滤后的污水流入调节池,调整水体的水质和/或水量,水力停留时间为12-24h;
3)调节池出水进入隔油池,去除水体中的浮油,水力停留时间为6-12h;
4)调节池出水进入气浮沉淀一体机,去除水体中的污泥和浮渣,水力停留时间为5-10h;
5)气浮沉淀一体机出水进入UASB池,去除水体中的大分子有机污染物,水力停留时间为48-72h;
6)UASB池出水进入A池,通过硝化反应,将水体中的氨氮转化为硝态氮,同时降低水体中的COD和BOD,活性污泥浓度控制在5000-6500mg/L,水力停留时间为36-48h;
7)A池出水进入O池,通过反硝化反应,将水体中的硝态氮转化为氮气,以降低其中的氮元素含量,同时降低水体中的BOD,活性污泥浓度控制在5000-6500mg/L,水力停留时间为12-24h;
8)O池出水进入水解+MBR池,降低水体中的氮元素含量、BOD以及降解有机污染物和铜离子,水解+MBR池内填装亲水性聚氨酯填料,MBR池内设置有至少一个膜组件,膜组件采用上述中空纤维膜,活性污泥浓度控制在3000-5000mg/L,水力停留时间为24-36h;
9)水解+MBR池出水经次氯酸钠消毒系统,以去除其中的有害病菌,最终达标排放标准,出水排放或回用。
此外,4)中,根据污水情况按需投加PAC和PAM;7)中,根据污水情况按需投加除磷剂。
下述实施例中的实验方法,如无特殊说明,均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。
实施例1:
1、铜肽改性纳米TiO2的制备:将纳米TiO2加入到铜肽水溶液中,纳米TiO2、铜肽和水的用量为1g:0.4g:10mL,在900W超声功率下反应30min,然后静置24h,过滤,采用去离子水洗涤4次,干燥,得到铜肽改性纳米TiO2。
2、中空纤维膜,以100重量份的聚偏二氟乙烯树脂计,含有5重量份的铜肽改性纳米TiO2和2.0重量份的致孔剂PEG400。
中空纤维膜的制备方法,包括以下步骤:
1)配制铸膜液,将聚偏二氟乙烯树脂、铜肽改性纳米TiO2、致孔剂加入DMAc中,在105℃下搅拌30min后停止加热,静止脱泡24h,得到铸膜液;聚偏二氟乙烯树脂和DMAc的用量比为1g:7mL;
2)通过纺丝装置将铸膜液挤出,经过凝胶槽,沉淀凝胶,淋洗和水浸泡,即得到中空纤维膜;凝胶浴中三甘醇的浓度为25wt%、二甘醇的浓度为15wt%。
实施例2:
1、铜肽改性纳米TiO2的制备:将纳米TiO2加入到铜肽水溶液中,纳米TiO2、铜肽和水的用量为1g:0.25g:7mL,在800W超声功率下反应45min,然后静置24h,过滤,采用去离子水洗涤3次,干燥,得到铜肽改性纳米TiO2。
2、中空纤维膜,以100重量份的聚偏二氟乙烯树脂计,含有8重量份的铜肽改性纳米TiO2和5.0重量份的三氯化铝。
中空纤维膜的制备方法,包括以下步骤:
1)配制铸膜液,将聚偏二氟乙烯树脂、铜肽改性纳米TiO2、致孔剂加入DMAc中,在120℃下搅拌12min后停止加热,静止脱泡36h,得到铸膜液;聚偏二氟乙烯树脂和DMAc的用量比为1g:10mL;
2)通过纺丝装置将铸膜液挤出,经过凝胶槽,沉淀凝胶,淋洗和水浸泡,即得到中空纤维膜;凝胶浴中三甘醇的浓度为20wt%、二甘醇的浓度为20wt%。
实施例3:
1、铜肽改性纳米TiO2的制备:将纳米TiO2加入到铜肽水溶液中,纳米TiO2、铜肽和水的用量为1g:0.5g:12mL,在1000W超声功率下反应20min,然后静置12h,过滤,采用去离子水洗涤5次,干燥,得到铜肽改性纳米TiO2。
2、中空纤维膜,以100重量份的聚偏二氟乙烯树脂计,含有3重量份的铜肽改性纳米TiO2和1.5重量份的氯化钠、1.5重量份的PEG 200。
中空纤维膜的制备方法,包括以下步骤:
1)配制铸膜液,将聚偏二氟乙烯树脂、铜肽改性纳米TiO2、致孔剂加入DMAc中,在95℃下搅拌0min后停止加热,静止脱泡24h,得到铸膜液;聚偏二氟乙烯树脂和DMAc的用量比为1g:6mL;
2)通过纺丝装置将铸膜液挤出,经过凝胶槽,沉淀凝胶,淋洗和水浸泡,即得到中空纤维膜;凝胶浴中三甘醇的浓度为30wt%、二甘醇的浓度为12wt%。
实施例4:
1、铜肽改性纳米TiO2的制备:同实施例1。
2、中空纤维膜,以100重量份的聚偏二氟乙烯树脂计,含有5重量份的铜肽改性纳米TiO2、1.0重量份的锂云母粉和2.0重量份的致孔剂PEG400。
中空纤维膜的制备方法,包括以下步骤:
1)配制铸膜液,将聚偏二氟乙烯树脂、铜肽改性纳米TiO2、锂云母粉和致孔剂加入DMAc中,在105℃下搅拌30min后停止加热,静止脱泡24h,得到铸膜液;聚偏二氟乙烯树脂和DMAc的用量比为1g:7mL;
2)同实施例1。
实施例5:
中空纤维膜,以100重量份的聚偏二氟乙烯树脂计,含有5重量份的纳米TiO2和2.0重量份的致孔剂PEG400。
中空纤维膜的制备方法,包括以下步骤:
1)配制铸膜液,将聚偏二氟乙烯树脂、纳米TiO2和致孔剂加入DMAc中,在105℃下搅拌30min后停止加热,静止脱泡24h,得到铸膜液;聚偏二氟乙烯树脂和DMAc的用量比为1g:7mL;
2)同实施例1。
实施例6:
中空纤维膜,以100重量份的聚偏二氟乙烯树脂计,含有2.0重量份的致孔剂PEG400。
中空纤维膜的制备方法,包括以下步骤:
1)配制铸膜液,将聚偏二氟乙烯树脂和致孔剂加入DMAc中,在105℃下搅拌30min后停止加热,静止脱泡24h,得到铸膜液;聚偏二氟乙烯树脂和DMAc的用量比为1g:7mL;
2)同实施例1。
实施例7:
基于中空纤维膜的污水处理工艺,包括以下步骤:
1)将污水流经格栅,以去除原水中的粗大杂质;
2)经格栅过滤后的污水流入调节池,调整水体的水质和/或水量,水力停留时间为24h;
3)调节池出水进入隔油池,去除水体中的浮油,水力停留时间为12h;
4)调节池出水进入气浮沉淀一体机,去除水体中的污泥和浮渣,水力停留时间为6h;
5)气浮沉淀一体机出水进入UASB池,去除水体中的大分子有机污染物,水力停留时间为60h;
6)UASB池出水进入A池,通过硝化反应,将水体中的氨氮转化为硝态氮,同时降低水体中的COD和BOD,活性污泥浓度控制在5500mg/L,水力停留时间为36h;
7)A池出水进入O池,通过反硝化反应,将水体中的硝态氮转化为氮气,以降低其中的氮元素含量,同时降低水体中的BOD,活性污泥浓度控制在5500mg/L,水力停留时间为24h;同时好氧池中的曝气装置采用管状微孔曝气管,通气量0.75-1.00m3/m·h,氧利用率15-18%;
8)O池出水进入水解+MBR池,降低水体中的氮元素含量、BOD以及降解有机污染物和铜离子,水解+MBR池内填装亲水性聚氨酯填料,MBR池内设置有2个膜组件,膜组件采用实施例1中空纤维膜,活性污泥浓度控制在4000mg/L,水力停留时间为36h;
9)水解+MBR池出水经次氯酸钠消毒系统,以去除其中的有害病菌,最终达标排放标准,出水排放或回用。
实施例8:
基于中空纤维膜的污水处理工艺,与实施例7的不同之处在于,8)中,膜组件采用实施例2中空纤维膜。
实施例9:
基于中空纤维膜的污水处理工艺,与实施例7的不同之处在于,8)中,膜组件采用实施例3中空纤维膜。
实施例10:
基于中空纤维膜的污水处理工艺,与实施例7的不同之处在于,8)中,膜组件采用实施例4中空纤维膜。
实施例11:
基于中空纤维膜的污水处理工艺,与实施例7的不同之处在于,8)中,膜组件采用实施例5中空纤维膜。
实施例12:
基于中空纤维膜的污水处理工艺,与实施例7的不同之处在于,8)中,膜组件采用实施例6中空纤维膜。
实施例13:
基于中空纤维膜的污水处理工艺,与实施例7的不同之处在于,6)中,投加盐酸硫胺素和羧肽酶,盐酸硫胺素的投加量为污泥重量的1%,羧肽酶的投加量为污泥重量的0.15%。
实施例14:
基于中空纤维膜的污水处理工艺,与实施例10的不同之处在于,6)中,投加盐酸硫胺素和羧肽酶,盐酸硫胺素的投加量为污泥重量的1%,羧肽酶的投加量为污泥重量的0.15%。
试验例1:
铜肽改性纳米TiO2的性能测试
1.铜肽改性纳米TiO2的FTIR表征
本试验采用Nieolet公司的NEXUS-670光谱仪对吸附剂和甜菜粕进行傅里叶变换红外表征(溴化钾压片法),扫描范围为4000-500cm-1。
2.铜肽改性纳米TiO2的亲水性测试
用静态接触角测量仪进行铜肽改性纳米TiO2表面静态水接触角测试,随机选取并做五次平行测试,取其平均值。
图2为铜肽改性纳米TiO2和纳米TiO2的FTIR图,其中a为纳米TiO2的红外光谱图,b为实施例1得铜肽改性纳米TiO2的红外光谱图。与纳米TiO2的红外光谱图相比,铜肽改性纳米TiO2的红外光谱图在2978.52cm-1处出现的吸收峰是由C-H伸缩振动引起的,在1710.35cm-1处出现的吸收峰是由C=O伸缩振动引起的,1675.22cm-1附近出现C=C的吸收峰,1660.24cm-1附近出现C=N的吸收峰,1043.50cm-1附近出现C-N的吸收峰。以上结果说明,铜肽成功地接枝到TiO2表面。
图3为铜肽改性纳米TiO2的表面静态水接触角,从图3可以看出,实施例1-4铜肽改性纳米TiO2的表面静态水接触角的大于纳米TiO2,这说明实施例1-4方法减弱了铜肽改性纳米TiO2的亲水性。
试验例2:
中空纤维膜的性能测试
1.中空纤维膜的亲水性测试
测试方法同试验例1中铜肽改性纳米TiO2的亲水性测试,结果见表1。
2.中空纤维膜的孔径和孔隙率测试
采用膜材料孔径分析仪测试中空纤维膜的孔径。
采用吸附称量法来测试膜的孔隙率,裁取一定面积的中空纤维膜,在35℃真空烘箱中干燥24h,用电子天平准确称量其质量,随后浸入正辛醇溶剂中,用超声处理10min,使膜内空隙充满正辛醇,准确称取其质量,膜孔隙率的计算公式如式(1),结果见表1。
表1中空纤维膜的基本性能测试结果
组别 | 水接触角(°) | 孔隙率(%) | 平均孔径(nm) |
实施例1 | 56.4 | 87.5 | 18.2 |
实施例2 | 59.2 | 85.3 | 19.7 |
实施例3 | 58.1 | 86.2 | 17.8 |
实施例4 | 53.9 | 88.4 | 16.5 |
实施例5 | 54.8 | 75.6 | 27.4 |
实施例6 | 82.2 | 68.5 | 31.5 |
从表1中可以看出,1)实施例1-4中空纤维膜具有较好的亲水性,水接触角≤60°,实施例1中空纤维膜的水接触角低于实施例5-6,这说明铜肽改性纳米TiO2能改善中空纤维膜的亲水性;2)实施例1-4中空纤维膜具有较高的孔隙率(≥85%)和较小的孔径(≤20nm),实施例1中空纤维膜的孔隙率高于实施例5-6,实施例1中空纤维膜的孔径小于实施例5-6,这说明铜肽改性纳米TiO2能改善中空纤维膜的孔隙结构;同时实施例4中空纤维膜的孔隙率高于实施例1,实施例4中空纤维膜的孔径小于实施例1,这说明锂云母粉的加入能够进一步提高中空纤维膜的孔隙率,降低空纤维膜的孔径。
3.中空纤维膜的水通量和BSA截留率的测试
在0.1MPa和温度25℃下,测试中空纤维膜的纯水通量,水通量计算公式为式(2),每种样品进行三次实验,取平均值。配置0.5g/L的牛血清蛋白溶液(BSA),在0.1Mpa压力下过滤BSA溶液,采用紫外-可见分光分度计测量原液和过滤液浓度,用式(3)计算BSA截留率。
图4为中空纤维膜水通量和BSA截留率的测试结果,可以看出,1)实施例1-4中空纤维膜具有较高的水通量,水通量≥350L/(m2·h),实施例1中空纤维膜的水通量低于实施例5-6,这说明铜肽改性纳米TiO2能提高中空纤维膜的水通量;同时实施例4中空纤维膜的水通量高于实施例1;2)实施例1-4中空纤维膜的BSA截留率高于实施例5-6,这说明铜肽改性纳米TiO2能提高中空纤维膜的BSA截留率。
4.中空纤维膜的抗压实性的测试
通过计算膜的水通量下降率来反映膜的抗压实性能,因为纯水可以排除膜的污染对通量下降造成的影响,用式(4)计算抗压实性。
中空纤维膜的水通量下降率见图5,可以看出,实施例1-4中空纤维膜具有较好的抗压实性能,实施例1中空纤维膜的水通量下降率低于实施例5-6,这说明铜肽改性纳米TiO2能改善中空纤维膜的抗压实性。
5.中空纤维膜的抗污染性测试
配置1000ppm牛血清蛋白溶液(BSA),在0.1MPa和温度25℃下,过滤BSA溶液,然后在磁力搅拌下用蒸馏水彻底洗涤膜30min,在1h内再次测量清洁膜的纯水通量,上述过程循环操作,通量恢复率(%)通过以下式(5)获得。
通量恢复率(%)=循环操作后水通量/水通量(5)
经5次抗污染测试后中空纤维膜的膜通量恢复率见图6,可以看出,实施例1-4中空纤维膜具有较佳的抗污染性能,膜通量恢复率≥95%,实施例1中空纤维膜的膜通量恢复率高于实施例5-6,这说明铜肽改性纳米TiO2能改善中空纤维膜的抗污染性。
6.中空纤维膜的机械性能测试
利用电子单纱强力仪测定中空纤维膜的拉伸强度,测试条件设为:室温,拉伸速度为500mm/min,间距为50mm。取分割成长约20cm中空纤维膜进行测试,每个条件下各取10个平行样品,取平均值。
7.中空纤维膜的耐碱性测试
将中空纤维膜置于0.1mol/L的NaOH溶液中,50℃浸渍1h,然后用纯水洗涤,并在常温下干燥24h后测量中空纤维膜的抗拉强度,来比较中空纤维膜由强度变化导致的相对于碱的化学损害的的拉伸强度变化率。
中空纤维膜的拉伸强度和耐碱性见图7,可以看出,实施例1-4中空纤维膜具有较好的拉伸强度和耐碱性,实施例1中空纤维膜的拉伸强度和耐碱性高于实施例5-6,这说明铜肽改性纳米TiO2能改善中空纤维膜的拉伸强度和耐碱性;实施例4中空纤维膜的拉伸强度和耐碱性高于实施例1,这说明锂云母粉的加入能提高中空纤维膜的拉伸强度和耐碱性。
8.中空纤维膜对硝基苯的光催化降解性测试
用无水乙醇溶解硝基苯配制浓度为50mg/L、pH 3.5的硝基苯乙醇溶液,取20mL硝基苯乙醇溶液,加入2g中空纤维膜后置于暗箱中,快速搅拌下6h达到吸附平衡,取出少量的溶液,于最大吸收波长258nm处测定其初始吸光度,然后进行可见光(500W氙灯)光催化反应12h后,取出少量的溶液,测定硝基苯的吸光度,计算中空纤维膜对硝基苯的光催化降解率。
9.中空纤维膜对铜离子的吸附性测试
将2cm×2cm的中空纤维膜置于20mL浓度为200mg/L、pH 7.0的铜离子溶液中,在25℃的恒温水浴振荡器中进行铜离子吸附实验,24h后取出,用电感耦合等离子体发射光谱测试吸附后的铜离子溶液浓度,计算中空纤维膜对铜离子的吸附量。
中空纤维膜对硝基苯的光催化降解率和对铜离子的吸附量见图8,可以看出,实施例1-4中空纤维膜对硝基苯具有较好的光催化降解性,实施例1中空纤维膜对硝基苯的光催化降解率高于实施例5-6,这说明铜肽改性纳米TiO2的存在,使得中空纤维膜对硝基苯具有光催化降解性;实施例4中空纤维膜对硝基苯的光催化降解率高于实施例1,这说明锂云母粉的加入能提高中空纤维膜的光催化降解性。从图8还可以看出,实施例1-4中空纤维膜对铜离子具有较佳的吸附性,实施例1中空纤维膜对铜离子的吸附量高于实施例5-6,这说明铜肽改性纳米TiO2能提高中空纤维膜对铜离子的吸附性。
试验例3:
基于中空纤维膜的污水处理工艺
实施例7-13用污水为某生活垃圾填埋场垃圾渗滤液,水质指标主要依据《水和废水检测分析方法(第四版)》和《生活饮用水标准检测方法》(GB/T 5750.1-12-2006)检测,详见表2,本实施例用污水的主要水质指标如表3所示。污水经实施例7-13方法处理后,出水水质见表2。
表2指标测定项目与方法
指标测定项目 | 方法 | 仪器及设备型号 |
COD | 重铬酸钾法 | HACH DRB200消解器HACH DR5000水质分析仪 |
BOD<sub>5</sub> | 稀释倍数法 | HL-1000型BOD快速测定仪 |
SS | 浊度-SS对照法 | / |
氨氮 | 纳氏试剂光度法 | 721分光光度计 |
TP | 钼酸铵分光光度法 | 721分光光度计 |
pH | 仪器直读法 | pHS-25酸度计 |
表3污水水质指标
水质指标 | COD(mg/L) | BOD<sub>5</sub>(mg/L) | SS(mg/L) | 氨氮(mg/L) | TP(mg/L) | pH |
污水 | 7530.3 | 2160.1 | 570.7 | 1549.6 | 16.7 | 8.3 |
实施例7 | 30.1 | 7.6 | <1 | 1.5 | 0.36 | 7.6 |
实施例8 | 35.6 | 8.4 | <1 | 1.7 | 0.38 | 7.8 |
实施例9 | 36.7 | 8.7 | <1 | 1.6 | 0.38 | 7.5 |
实施例10 | 25.1 | 5.3 | <1 | 1.3 | 0.35 | 7.5 |
实施例11 | 67.7 | 83.5 | 46.8 | 49.4 | 6.5 | 8.1 |
实施例12 | 70.6 | 97.7 | 55.4 | 58.2 | 7.1 | 8.2 |
实施例13 | 32.4 | 8.9 | <1 | 1.8 | 0.08 | 7.4 |
实施例14 | 26.5 | 6.1 | <1 | 1.6 | 0.07 | 7.5 |
从表3可以看出,实施例7-10和实施例13-14污水处理工艺的出水出水满足《地表水环境质量标准》GB3838-2002中规定的地表V类水排放标准。实施例13-14污水处理工艺对磷的处理效果优于实施例7和实施例10,这说明盐酸硫胺素和羧肽酶的加入能够提高活性污泥对磷的去除效果。运行期间,实施例13-14污水处理工艺的污泥产率低于实施例7和实施例10,这说明盐酸硫胺素和羧肽酶的加入能够能减少污泥产率。活性污泥的SV采用沉降法进行测试。实施例7污水处理工艺的SVI维持在138.6mL/g,实施例10污水处理工艺的SVI维持在132.5mL/g,实施例13污水处理工艺的SVI维持在93.5mL/g,实施例14污水处理工艺的SVI维持在90.1mL/g,这说明盐酸硫胺素和羧肽酶的加入能改善污泥沉降性能。
本发明的操作步骤中的常规操作为本领域技术人员所熟知,在此不进行赘述。
以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明,应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例,并不用于限制本发明,凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种中空纤维膜,其含有聚偏二氟乙烯树脂、铜肽改性纳米TiO2和致孔剂。
2.根据权利要求1所述的一种中空纤维膜,其特征是:所述中空纤维膜,以100重量份的聚偏二氟乙烯树脂计,含有3-8重量份的铜肽改性纳米TiO2和1.0-5.0重量份的致孔剂。
3.根据权利要求1所述的一种中空纤维膜,其特征是:所述铜肽改性纳米TiO2通过如下方法获得:将纳米TiO2加入到铜肽溶液中,在500-1000W超声功率下反应10-60min,然后静置12-24h,过滤,采用去离子水洗涤2-5次,干燥,得到铜肽改性纳米TiO2。
4.根据权利要求1所述的一种中空纤维膜,其特征是:所述致孔剂包括无机盐致孔剂和/或有机致孔剂。
5.根据权利要求1所述的一种中空纤维膜,其特征是:所述中空纤维膜的孔隙率≥85%,孔径≤20nm。
6.权利要求1中所述铜肽改性纳米TiO2的用途,包括下述用途中的任一种:
1)提高聚偏二氟乙烯中空纤维膜的亲水性;
2)提高聚偏二氟乙烯中空纤维膜的机械性能;
3)提高聚偏二氟乙烯中空纤维膜的耐碱性;
4)提高聚偏二氟乙烯中空纤维膜对有机物的降解性;
5)提高聚偏二氟乙烯中空纤维膜对铜离子的吸附性。
7.一种权利要求1-5任一项所述的中空纤维膜的制备方法,包括以下步骤:
1)配制铸膜液,其中,所述铸膜液中含有聚偏二氟乙烯树脂、铜肽改性纳米TiO2、致孔剂和溶剂;
2)通过纺丝装置将铸膜液挤出,经过凝胶槽,沉淀凝胶,淋洗和水浸泡,即得到中空纤维膜。
8.权利要求1-5任一项所述的中空纤维膜在油水分离中的用途。
9.权利要求1-5任一项所述的中空纤维膜在MBR用膜组件中的用途。
10.基于中空纤维膜的污水处理工艺,将污水依次流经格栅、调节池、隔油池、气浮沉淀一体机、UASB池、A池、O池、水解+MBR池、消毒设备,排放;其中,所述MBR池内设置有至少一个膜组件,所述膜组件采用权利要求1-4任一项所述的中空纤维膜。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110187742.XA CN112960858B (zh) | 2021-02-18 | 2021-02-18 | 基于中空纤维膜的污水处理工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110187742.XA CN112960858B (zh) | 2021-02-18 | 2021-02-18 | 基于中空纤维膜的污水处理工艺 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112960858A true CN112960858A (zh) | 2021-06-15 |
CN112960858B CN112960858B (zh) | 2022-05-24 |
Family
ID=76284996
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110187742.XA Active CN112960858B (zh) | 2021-02-18 | 2021-02-18 | 基于中空纤维膜的污水处理工艺 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112960858B (zh) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102166485A (zh) * | 2011-05-27 | 2011-08-31 | 上海应用技术学院 | 一种改性聚偏氟乙烯(pvdf)中空纤维膜及其制备方法 |
CN103084072A (zh) * | 2013-01-19 | 2013-05-08 | 南昌航空大学 | 一种利用钽铌尾矿砂制备中空纤维陶瓷膜的方法 |
KR20180119232A (ko) * | 2017-04-25 | 2018-11-02 | 을지대학교 산학협력단 | Cu-Peptide의 경피약물전달 증진을 위한 각질투과세포 펩티드 조성물 |
CN110330568A (zh) * | 2019-07-23 | 2019-10-15 | 西南交通大学 | 功能化和活性自组装多肽、水凝胶、制备方法、应用和生物支架 |
-
2021
- 2021-02-18 CN CN202110187742.XA patent/CN112960858B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102166485A (zh) * | 2011-05-27 | 2011-08-31 | 上海应用技术学院 | 一种改性聚偏氟乙烯(pvdf)中空纤维膜及其制备方法 |
CN103084072A (zh) * | 2013-01-19 | 2013-05-08 | 南昌航空大学 | 一种利用钽铌尾矿砂制备中空纤维陶瓷膜的方法 |
KR20180119232A (ko) * | 2017-04-25 | 2018-11-02 | 을지대학교 산학협력단 | Cu-Peptide의 경피약물전달 증진을 위한 각질투과세포 펩티드 조성물 |
CN110330568A (zh) * | 2019-07-23 | 2019-10-15 | 西南交通大学 | 功能化和活性自组装多肽、水凝胶、制备方法、应用和生物支架 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN112960858B (zh) | 2022-05-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Vatanpour et al. | Hyperbranched polyethylenimine functionalized silica/polysulfone nanocomposite membranes for water purification | |
CN109621739B (zh) | 一种高通量pvdf多孔膜亲水化改性方法 | |
WO2017107658A1 (zh) | 一种蒽醌功能化的聚偏氟乙烯膜及其制备方法与应用 | |
CN101298040B (zh) | 巯基功能化聚乙烯醇-明胶复合交联微球吸附剂及其制备方法 | |
CN112679731A (zh) | 一类含有磺酸基团的共价有机框架材料及其制备和应用 | |
CN104828926A (zh) | 一种催化臭氧膜反应器废水深度处理设备及方法 | |
CN114042387B (zh) | 光催化降解染料废水分离多层复合膜及其制备方法与应用 | |
CN113977722A (zh) | 一种Janus型特殊润湿性木质纳米复合材料的制备方法 | |
CN210764701U (zh) | 一种基于脱氨膜组件的生活垃圾渗滤液前处理装置 | |
CN110683729A (zh) | 一种基于生物炭烧制的污泥资源化方法及其用途 | |
CN113087312B (zh) | 一种基于PSF-g-CS聚合物微滤膜的化工污水处理工艺 | |
CN110586022A (zh) | 一种用酸碱改性的多孔氮化硼从纺织工业废水中去除脂肪酸的方法 | |
CN112452310B (zh) | 一种氮掺杂碳吸附剂及其制备方法和对有机染料的吸附应用 | |
CN112960858B (zh) | 基于中空纤维膜的污水处理工艺 | |
CN111229165B (zh) | 净化富营养化水体的方法、活化荞麦壳生物炭及制备方法 | |
CN110156108B (zh) | 一种利用基于MIL-101(Cr3+)的金属有机骨架材料吸附水中有机染料的方法 | |
CN112090296A (zh) | 基于F-TiO2/Fe-g-C3N4的自清洁平板式PVDF超滤膜及制备方法 | |
CN111115661A (zh) | 硝酸废水的处理系统和处理方法 | |
CN108126678B (zh) | 一种可再生的纳米碳材料涂覆纤维吸附剂及其制备方法 | |
CN103894150B (zh) | 一种用于油水分离的炭膜的制备方法 | |
CN109200998A (zh) | 生物活性炭法给水深度处理工艺中的废弃活性炭、制备方法以及再应用 | |
CN210410244U (zh) | 一种氨基化氧化石墨烯与石墨相氮化碳复合改性膜 | |
CN113401961A (zh) | 一种可光谱调控的水处理用黑色素材料及其制备方法 | |
CN114432909A (zh) | 一种高稳定陶瓷基亚纳米孔石墨烯复合膜及精密分离应用 | |
CN115386136B (zh) | 胺化聚丙烯酰胺泡沫吸附剂的制备方法及其应用 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
CB02 | Change of applicant information | ||
CB02 | Change of applicant information |
Address after: 310000 floor 2, building 2, No. 16, 18th Street, Qiantang District, Hangzhou, Zhejiang Applicant after: Hangzhou NANDA Environmental Protection Technology Co.,Ltd. Address before: Room 1155, building a, Hangzhou creative design center, No.102, Gen Xi'an Road, Jianggan District, Hangzhou City, Zhejiang Province 310000 Applicant before: Hangzhou NANDA Environmental Protection Technology Co.,Ltd. |
|
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |