CN113387415A - 一种脉冲电场辅助导电纳滤膜分离装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种脉冲电场辅助导电纳滤膜分离装置，属于膜分离装置制备技术领域。本发明解决了现有纳滤膜浓差极化和膜污染造成通量下降的问题。本发明的装置包括膜过滤系统、膜组件单元和脉冲电源。本发明将纳滤膜过滤系统和电场结合起来，通过增强纳滤膜和带电体之间的静电相互作用，提升纳滤膜的分离性能，并将导电纳滤膜在电—膜耦合系统中作为阴极独立使用，克服了传统电—膜耦合系统不导电膜电阻过大的限制，简化了系统，减小了电极之间的电阻，节约了能耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种脉冲电场辅助导电纳滤膜分离装置，属于膜分离装置制备技术领域。
背景技术
膜分离技术因其占地面积小、设备运行稳定、出水水质好等特点广泛地应用于水处理领域。纳滤膜技术因其较高的水通量和相对较低的能耗在水处理领域越来越有竞争力，被应用于饮用水净化、再生水处理和海水淡化等领域。
由于浓差极化和膜污染造成的通量下降是膜法水处理领域的重要技术瓶颈。除改变流动通道内的流态和对膜材料进行改性外，外力的应用也是减小浓差极化的一个重要途径。膜和进料悬浮液中的物质通常都是带电的，因此提供一种脉冲电场辅助导电纳滤膜分离装置，通过对导电纳滤膜施加外部电场来减少浓差极化和缓解膜污染是十分必要的。
发明内容
本发明为了解决现有纳滤膜浓差极化和膜污染造成通量下降的问题，提供一种脉冲电场辅助导电纳滤膜分离装置。
本发明的技术方案：
一种脉冲电场辅助导电纳滤膜分离装置，该装置包括膜过滤系统、膜组件单元8和脉冲电源13；所述的膜组件单元8连接在膜过滤系统中，脉冲电源13与膜组件单元8连接形成回路；
所述的膜组件单元8为板框式，由第一支撑板28、导电纳滤膜片22、橡胶圈27、阳电极23和第二支撑板29依次叠压而成，第一支撑板28和第二支撑板29通过固定连接件连接夹紧形成空腔，第一支撑板28中心设有渗透出水口19，第二撑板29开有进水口17和出水口18，所述的渗透出水口19、进水口17和出水口18均与空腔连通；所述的导电纳滤膜片22和阳电极23位于空腔内，橡胶圈27位于导电纳滤膜片22和阳电极23之间密封空腔的同时保证导电纳滤膜片22和阳电极23存在间隙形成水通道。
进一步限定，脉冲电源13为直流脉冲电源，阳极23与脉冲电源13的正极连接，导电纳滤膜片22与脉冲电源的负极连接。
进一步限定，阳极23为钛板。
进一步限定，膜过滤系统包括原水水箱1、给水泵2、旁通控制阀3、进水流量控制阀4、压力仪表5、出水流量控制阀6、转子流量计7、渗透出水流量控制阀9、渗透出水储存罐10、渗透出水计量天平11、计算机系统12、清洗泵14、清洗流量控制阀15和排水阀16；原水水箱1出口连接给水泵2，给水泵2出水口通过旁通控制阀3连接至原水水箱1，给水泵2出水口还通过进水流量控制阀4和压力仪表5与膜组件单元8的进水口17连通；膜组件单元8的出水口18通过流量控制阀6和转子流量计7连接至原水水箱1，膜组件单元8的出水口18还与排水阀16连通；膜组件单元8的渗透出水口19通过渗透出水流量控制阀9与渗透出水储存罐10进水口连通，渗透出水储存罐10盛接的膜组件单元8的渗透出水通过渗透出水计量天平11连接计算机系统12进行记录；渗透出水储存罐10的出水口与清洗泵14一端连接，清洗泵14另一端通过清洗流量控制阀15与膜组件单元8的进水口17相连。
进一步限定，该装置具有过滤和清洗两种工作模式，两种模式下均施加脉冲电场，脉冲采用单脉冲方形波。
更进一步限定，脉冲电场的脉冲时间间隔为10～300s。
更进一步限定，过滤工作模式下，脉冲电压为2～10V。
更进一步限定，清洗工作模式下，脉冲电压为5～15V。
进一步限定，第一支撑板28和第二支撑板29均设有螺旋口24，通过外置螺旋塞完成夹紧固定，所述的第一支撑板28和第二支撑板29还分别设有榫头25和榫口26，榫头25和榫口26相对配合起定位固定作用。
进一步限定，导电纳滤膜片22为PANI-PSS/CNT-PAN导电膜。
上述PANI-PSS/CNT-PAN导电膜的制备方法，该方法包括以下步骤：
一、制备碳纳米管分散液：
(1)将5mg碳纳米管在80℃的体积比为1：3的硝酸-硫酸混合溶液中浸泡3h；通过真空过滤分离碳纳米管，并用去离子水完全洗涤，在室温下干燥；
(2)将(1)得到的碳纳米管通过超声分散在10mL超纯水中，得到0.5mg/mL的碳纳米管分散液。
二、制备PANI-PSS/CNT-PAN：
(1)聚丙烯腈超滤膜PAN在室温下浸泡在氢氧化钠溶液中12h后，再在去离子水中浸泡12h，得到水解聚丙烯腈膜；
(2)在(1)得到的聚丙烯腈膜上真空抽滤(一)获得的碳纳米管分散液，并在50℃下干燥，获得碳纳米管膜CNT-PAN。
(3)将(2)得到的碳纳米管膜浸入200mL由2.5mL苯胺单体、1.0mol/L盐酸和2.5g聚苯乙烯磺酸钠制成的混合液中，在冰水浴中保持60min；
(4)将50mL预冷的含有1.7g过硫酸铵溶液倒入(3)的混合溶液中，摇匀，在冰水浴中继续反应12h后，在室温下干燥；
(5)将(4)得到的干燥的膜浸入30mL交联剂溶液中，交联20min后，用去离子水完全洗涤得到的导电膜PANI-PSS/CNT-PAN，其中交联剂溶液为50％的戊二醛溶液。
本发明具有以下有益效果：本发明在板框式膜组件错流过滤进水端和出水端分别设置阳极和阴极，阳极与外接脉冲电源正极相连、作为阴极的导电纳滤膜片与负极相连以在膜组件中形成电场，增强了导电纳滤膜与带电体之间的静电相互作用，极大地增强了水通量；静电排斥的增强则增加了纳滤膜的截留率，有效地减小了浓差极化，减缓了膜污染，延长了膜组件的使用寿命。此外，本发明还具有以下优点：
(1)本发明将高导电性的导电纳滤膜作为阴极使用，相比较传统的电-膜耦合系统，设计更加简单，且突破了不导电膜的电阻阻隔，电极之间的电阻更小，所需的电压更小，进而减小了能耗；
(2)本发明采用外接脉冲电源，间隔地为过滤过程提供电场，大大地降低了电量消耗，减少了运行成本；且脉冲电场相较于连续电场模式能削弱pH变化太大产生的不利影响；
(3)本发明将装置设置了过滤和清洗两种工作模式，通过控制脉冲电源的连接方式和电压，进而控制外加脉冲电场强度，利用高压脉冲电场实现纳滤膜清洗，减缓膜污染造成的膜使用寿命降低；
(4)本发明可依据原水水质定制化设置电场强度、脉冲电场频率以及过滤和清洗两种工作模式的切换频率，有效地控制出水水质和减缓膜污染程度；
(5)本发明提供的装置还具有操作简便、设计简单、占地面积小和运行稳定等特点。
附图说明
图1为脉冲电场辅助纳滤分离装置系统示意图；
图2为膜组件单元的结构示意图；
图3为膜组件单元的实物图；
图4为膜组件单元内电极装配图；
图中1-原水水箱，2-给水泵，3-旁通控制阀，4-进水流量控制阀，5-压力仪表，6-出水流量控制阀，7-转子流量计，8-膜组件单元，9-渗透出水流量控制阀，10-渗透出水储存罐，11-渗透出水计量天平，12-计算机系统，13-脉冲电源，14-清洗泵，15-清洗流量控制阀，16-排水阀，17-进水口，18-出水口，19-渗透出水口，20-电源正极，21-电源负极，22-导电纳滤膜片，23-阳电极，24-螺旋口，25-榫头，26-榫口，27-橡胶圈，28-第一支撑板，29-第二支撑板。
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，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明均为常规方法。所用材料、试剂、方法和仪器，未经特殊说明，均为本领域常规材料、试剂、方法和仪器，本领域技术人员均可通过商业渠道获得。
实施例1：
一、制备导电膜PANI-PSS/CNT-PAN
(1)聚丙烯腈超滤膜PAN在室温下浸泡在氢氧化钠溶液中12h后，再在去离子水中浸泡12h，得到水解聚丙烯腈膜；
(2)在(1)得到的聚丙烯腈膜上真空抽滤(一)获得的碳纳米管分散液，并在50℃下干燥，获得碳纳米管膜CNT-PAN。
(3)将(2)得到的碳纳米管膜浸入200mL由2.5mL苯胺单体、1.0mol/L盐酸和2.5g聚苯乙烯磺酸钠制成的混合液中，在冰水浴中保持60min；
(4)将50mL预冷的含有1.7g过硫酸铵溶液倒入(3)的混合溶液中，摇匀，在冰水浴中继续反应12h后，在室温下干燥；
(5)将(4)得到的干燥的膜浸入30mL交联剂溶液中，交联20min后，用去离子水完全洗涤得到的导电膜PANI-PSS/CNT-PAN，其中交联剂溶液为50％的戊二醛溶液。
其中碳纳米管分散液制备过程为：
(1)将5mg碳纳米管在80℃的体积比为1：3的硝酸-硫酸混合溶液中浸泡3h；通过真空过滤分离碳纳米管，并用去离子水完全洗涤，在室温下干燥；
(2)将(1)得到的碳纳米管通过超声分散在10mL超纯水中，得到0.5mg/mL的碳纳米管分散液。
二、按照图2和图4所示组装膜组件单元8和电极装配结构
膜组件单元8为板框式，由第一支撑板28、导电纳滤膜片22、橡胶圈27、阳电极23和第二支撑板29依次叠压而成，第一支撑板28和第二支撑板29通过固定连接件连接夹紧形成空腔，第一支撑板28中心设有渗透出水口19，第二撑板29开有进水口17和出水口18，所述的渗透出水口19、进水口17和出水口18均与空腔连通；所述的导电纳滤膜片22和阳电极23位于空腔内，橡胶圈27位于导电纳滤膜片22和阳电极23之间密封空腔的同时保证导电纳滤膜片22和阳电极23存在相当的水通道。
脉冲电源13为直流脉冲电源，阳极23与电源正极20连接，导电纳滤膜片22与电源负极21连接。
三、按照图1所示组装脉冲电场辅助导电纳滤膜分离装置
原水水箱1出口连接给水泵2，给水泵2出水口通过旁通控制阀3连接至原水水箱1，给水泵2出水口还通过进水流量控制阀4和压力仪表5与膜组件单元8的进水口17连通；膜组件单元8的出水口18通过流量控制阀6和转子流量计7连接至原水水箱1，膜组件单元8的出水口18还与排水阀16连通；膜组件单元8的渗透出水口19通过渗透出水流量控制阀9与渗透出水储存罐10进水口连通，渗透出水储存罐10盛接的膜组件单元8的渗透出水通过渗透出水计量天平11连接计算机系统12进行记录；渗透出水储存罐10的出水口与清洗泵14一端连接，清洗泵14另一端通过清洗流量控制阀15与膜组件单元8的进水口17相连。
四、上述装置运行过滤工作状态时：
启动脉冲电源13，开启给水泵2，进水流量控制阀4、出水流量控制阀6、转子流量计7处于开启状态，渗透出水计量天平11和计算机系统12处于工作状态，旁通流量控制阀3、清洗泵14、清洗流量控制阀15和排水阀16处于关闭状态。给水泵2将原水从原水水箱1通过进水口17运送到膜组件单元8，错流循环液通过出水口18经流量控制阀6和转子流量计7回流到原水水箱1，膜处理出水通过渗透出水口19流至渗透液储存水罐10中，连接计算机系统12的渗透计量天平11对膜出水状况进行记录。
五、上述装置运行清洗工作状态时：
关闭给水泵2、进水流量控制阀4，出水流量控制阀6和转子流量计7，交换可调脉冲电源13与阳极23及导电纳滤膜片22的连接方式，此时电源正极20与导电纳滤膜片22相连，电源负极与原阳极23相连，并调节频率和电压等，获得高压脉冲电场。启动脉冲电源13，开启清洗泵14，开启清洗流量控制阀15、排水阀16。清洗泵14将膜组件单元8的出水从渗透出水储存罐10经清洗流量控制阀15运送到膜组件单元8，清洗后通过出水口18经排水阀16排出。
六、上述装置运行运行过滤工作状态时的效果验证：
实验组：进水为刚果红阴离子染料液，刚果红染料的浓度为30mg/L，运行时间为12h，清洗时间为10min，过滤面积为0.0021m2，错流流量为5mL/min，脉冲间隔时间为10s，脉冲电压为3V。
对照组：进水参数与实验组相同，区别在于对照组没有施加脉冲电场。
运行一段时间后，实验组和对照组的压差上升率分别为15.6％和28.3％。对膜组件单元进行清洗，脉冲电压调节为6V，实验组和对照组的压差恢复率分别为62.3％和42.8％。由此可知，脉冲电场可以减缓膜污染，并且可以起到强化清洗效果的作用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种脉冲电场辅助导电纳滤膜分离装置，其特征在于，该装置包括膜过滤系统、膜组件单元(8)和脉冲电源(13)；所述的膜组件单元(8)连接在膜过滤系统中，脉冲电源(13)与膜组件单元(8)连接形成回路；
所述的膜组件单元(8)为板框式，由第一支撑板(28)、导电纳滤膜片(22)、橡胶圈(27)、阳电极(23)和第二支撑板(29)依次叠压而成，第一支撑板(28)和第二支撑板(29)通过固定连接件连接夹紧形成空腔，第一支撑板(28)中心设有渗透出水口(19)，第二撑板(29)开有进水口(17)和出水口(18)，所述的渗透出水口(19)、进水口(17)和出水口(18)均与空腔连通；所述的导电纳滤膜片(22)和阳电极(23)位于空腔内，橡胶圈(27)位于导电纳滤膜片(22)和阳电极(23)之间密封空腔的同时保证导电纳滤膜片(22)和阳电极(23)存在间隙形成水通道。
2.根据权利要求1所述的一种脉冲电场辅助导电纳滤膜分离装置，其特征在于，所述的脉冲电源(13)为直流脉冲电源，阳极(23)与脉冲电源(13)的正极连接，导电纳滤膜片(22)与脉冲电源的负极连接。
3.根据权利要求1所述的一种脉冲电场辅助导电纳滤膜分离装置，其特征在于，所述的阳极(23)为钛板。
4.根据权利要求1所述的一种脉冲电场辅助导电纳滤膜分离装置，其特征在于，所述的膜过滤系统包括原水水箱(1)、给水泵(2)、旁通控制阀(3)、进水流量控制阀(4)、压力仪表(5)、出水流量控制阀(6)、转子流量计(7)、渗透出水流量控制阀(9)、渗透出水储存罐(10)、渗透出水计量天平(11)、计算机系统(12)、清洗泵(14)、清洗流量控制阀(15)和排水阀(16)；原水水箱(1)出口连接给水泵(2)，给水泵(2)出水口通过旁通控制阀(3)连接至原水水箱(1)，给水泵(2)出水口还通过进水流量控制阀(4)和压力仪表(5)与膜组件单元(8)的进水口(17)连通；膜组件单元(8)的出水口(18)通过流量控制阀6和转子流量计(7)连接至原水水箱(1)，膜组件单元(8)的出水口(18)还与排水阀(16)连通；膜组件单元(8)的渗透出水口(19)通过渗透出水流量控制阀(9)与渗透出水储存罐(10)进水口连通，渗透出水储存罐(10)盛接的膜组件单元渗透出水通过渗透出水计量天平(11)连接计算机系统(12)进行记录；渗透出水储存罐(10)的出水口与清洗泵(14)一端连接，清洗泵(14)另一端通过清洗流量控制阀(15)与膜组件单元(8)的进水口(17)相连。
5.根据权利要求1所述的一种脉冲电场辅助导电纳滤膜分离装置，其特征在于，该装置具有过滤和清洗两种工作模式，两种模式下均施加脉冲电场，脉冲采用单脉冲方形波。
6.根据权利要求5所述的一种脉冲电场辅助导电纳滤膜分离装置，其特征在于，所述的脉冲电场的脉冲时间间隔为10～300s。
7.根据权利要求6所述的一种脉冲电场辅助导电纳滤膜分离装置，其特征在于，所述的过滤工作模式下，脉冲电压为2～10V。
8.根据权利要求6所述的一种脉冲电场辅助导电纳滤膜分离装置，其特征在于，所述的清洗工作模式下，脉冲电压为5～15V。
9.根据权利要求1所述的一种脉冲电场辅助导电纳滤膜分离装置，其特征在于，所述的第一支撑板(28)和第二支撑板(29)均设有螺旋口(24)，通过外置螺旋塞完成夹紧固定，所述的第一支撑板(28)和第二支撑板(29)还分别设有榫头(25)和榫口(26)，榫头(25)和榫口(26)相对配合起定位固定作用。
10.根据权利要求1所述的一种脉冲电场辅助导电纳滤膜分离装置，其特征在于，所述的导电纳滤膜片(22)为PANI-PSS/CNT-PAN导电膜。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN203577651U (zh) * | 2013-11-15 | 2014-05-07 | 华南理工大学 | 一种利用脉冲电场强化内压膜过滤的装置 |
| CN104129830A (zh) * | 2013-05-03 | 2014-11-05 | 中国科学院生态环境研究中心 | 处理重金属络合物废水以及从中回收重金属离子的光电催化方法 |
| CN106621816A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-05-10 | 太原理工大学 | 一种双电层碳基膜连续回收稀溶液中铅离子的方法 |
| CN107441950A (zh) * | 2017-08-02 | 2017-12-08 | 同济大学 | 一种电化学耦合陶瓷滤膜及其应用 |
| CN108947084A (zh) * | 2018-07-09 | 2018-12-07 | 河海大学 | 一种使用脉冲电场减缓无机膜污染的膜蒸馏装置 |
| CN109603566A (zh) * | 2018-12-18 | 2019-04-12 | 大连理工大学 | 一种导电聚合物/碳纳米管复合纳滤膜的制备方法及应用 |
| CN111841340A (zh) * | 2019-04-24 | 2020-10-30 | 南京动量材料科技有限公司 | 一种具有多孔碳膜的过滤组件和过滤装置及应用 |
-
2021
- 2021-06-28 CN CN202110720243.2A patent/CN113387415A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104129830A (zh) * | 2013-05-03 | 2014-11-05 | 中国科学院生态环境研究中心 | 处理重金属络合物废水以及从中回收重金属离子的光电催化方法 |
| CN203577651U (zh) * | 2013-11-15 | 2014-05-07 | 华南理工大学 | 一种利用脉冲电场强化内压膜过滤的装置 |
| CN106621816A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-05-10 | 太原理工大学 | 一种双电层碳基膜连续回收稀溶液中铅离子的方法 |
| CN107441950A (zh) * | 2017-08-02 | 2017-12-08 | 同济大学 | 一种电化学耦合陶瓷滤膜及其应用 |
| CN108947084A (zh) * | 2018-07-09 | 2018-12-07 | 河海大学 | 一种使用脉冲电场减缓无机膜污染的膜蒸馏装置 |
| CN109603566A (zh) * | 2018-12-18 | 2019-04-12 | 大连理工大学 | 一种导电聚合物/碳纳米管复合纳滤膜的制备方法及应用 |
| CN111841340A (zh) * | 2019-04-24 | 2020-10-30 | 南京动量材料科技有限公司 | 一种具有多孔碳膜的过滤组件和过滤装置及应用 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| TEOW, Y H等: "Optimization of nanocomposite conductive membrane formulation and operating parameters for electrically-enhanced palm oil mill effluent filtration using response surface methodology", 《PROCESS SAFETY AND ENVIRONMENTAL PROTECTION》 * |
| 李业琛，杨清娥: "电膜过滤的效能", 《化学通报》 * |
| 杜磊等: "CNT-PVDF复合中空纤维膜的制备及其电辅助抗膜污染性能", 《环境工程学报》 * |
| 环国兰等: "膜污染分析及防治", 《水处理技术》 * |
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