CN115463549A - 一种抗生物污染的膜元件进水流道网的制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗生物污染的膜元件进水流道网的制备方法及应用，所述方法包括以下步骤：1）处理膜元件进水流道网：将膜元件进水流道网进行表面羟基化处理；2）配制溶液A：将alpha‑苯基哌啶基‑2‑乙酸溶于有机溶剂中，配制成溶液A；3）将膜元件进水流道网浸入溶液A中，处理后得到可以抑制生物污染的膜元件进水流道网。本发明方法制备的膜元件进水流道网具有优异的抗生物污染能力，方法简单易操作，具有实用性。
Description
技术领域
本发明涉及膜元件领域，尤其涉及一种抗生物污染的膜元件进水流道网的制备方法及应用。
背景技术
近年来，我国部分地区面临着严重的缺水危机，工业用水需求量大，且产生的废水含有大量的有害物质，如何能够充分利用工业废水，做好工业水回用，越来越收到人们的重视。
作为一种优异的技术，膜元件正成为工业水回用、零排放广泛使用的技术。但是，不同于饮用水处理、海水淡化等，工业水的进水水质较差，通常含有更多的污染物，如何制备可以更强抗污染的膜元件成为研究重点。
膜元件中，膜元件进水流道网因直接与浓水接触，成为影响膜元件抗污染性能的主要因素。目前，膜元件进水流道网主要由聚丙烯制成，而聚丙烯抗污染性能不好，容易引起一些污染物的沉积。CN 203710924 U公开了一种增加浓水流道网宽度的方法，通过改变流道结构提高了其抗污染性能。专利CN102941019A公开了一种提高反渗透膜元件抗污染性的方法，是将浓水流道网进行氧化处理，将其变为亲水性来增强反渗透膜元件的抗污染性能。专利CN106365253A公开了抗污染浓水流道网的制备方法，通过在浓水流道网表面涂覆交联的PVA，将其变为亲水，提高膜元件的抗污染能力。
以上方法虽然改变了流道结构或者对膜元件进水流道网进行了亲水改性，但水中生物污染一直存在。通过以上方法均无法实现较好的抑制生物污染的效果。因此，寻找一种抗生物污染的膜元件进水流道网的制备方法，成为提高膜元件抗污染性能的关键。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗生物污染的膜元件进水流道网的制备方法。通过化学改性在进水流道网上形成抗生物污染的化合物，大大提高了其抗污染性能。
膜元件本发明的另一个目的在于提供一种可以抑制生物污染的膜元件进水流道网在膜元件中的应用。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种抗生物污染的膜元件进水流道网的制备方法，包括以下步骤：
1)处理膜元件进水流道网：将膜元件进水流道网进行表面羟基化处理；
2)配制溶液A：将alpha-苯基哌啶基-2-乙酸溶于有机溶剂中，配制溶液A；
3)将膜元件进水流道网浸入溶液A中，处理得到可以抑制生物污染的膜元件进水流道网。
进一步地，步骤(1)中采用酸处理膜元件进水流道网进行表面羟基化，所述的酸为强酸，优选为硫酸、盐酸、硝酸、磷酸，进一步优选为浓硫酸，所述酸的浓度为20～50％，所述酸的处理温度为50～80℃，所述处理时间为0.2～1h。
进一步地，步骤2)中alpha-苯基哌啶基-2-乙酸在溶液A中的质量浓度为0.1-1％，所述有机溶剂为苯、甲苯、正己烷中的一种或多种。
进一步地，步骤3)中膜元件进水流道网应完全浸没到溶液A中。
进一步地，步骤3)反应时间为10～20小时，反应完成后将其晾干或烘干。
进一步地，所述膜元件进水流道网采用聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯中的任一种或多种制备而成。
本发明选用的alpha-苯基哌啶基-2-乙酸，可以有效抑制生物生长，同时分子链的苯基可以对哌啶基进行保护，二者互相协同，提高了进水流道网的使用寿命。本发明采用酸处理膜元件进水流道网，使其表面带有羟基。然后将alpha-苯基哌啶基-2-乙酸和含有羟基的膜元件进水流道网交联，即实现了在膜元件进水流道网表面接枝alpha-苯基哌啶基-2-乙酸。
本发明还提供一种本发明所述方法制备的膜元件进水流道网在膜元件中的应用。
本发明方法制备的膜元件进水流道网具有可以抑制生物污染的作用，并且制备方法简单，原料来源广，易于工业化。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步说明，本发明所述实施例只是作为对本发明的说明，不限制本发明的范围。
以下对本发明实施例或对比例中用到的测试方法进行说明：
本发明中的流道网，其抑制生物污染的测试方法为：
①将所制备的可以抑制生物污染的膜元件进水流道网卷制成8040型规格的膜元件，有效膜面积为365ft2；
②将上述膜元件装入测试反渗透膜元件的压力容器中，进行抑制生物污染性能测试。
本评价方法在进料中添加含有生物的污染物，通过计算膜元件通量衰减降幅度大小，来反应不同流道网的抗生物污染能力，即污染后膜的通量(F1)与起始通量(F0)之比，如式(1)所示：
通量衰减率＝(F0-F1)/F0×100％ 式(1)
可定量计算反渗透膜元件的抗生物污染程度，如果反渗透膜元件的膜通量衰减降幅度越大，表明生物在流道网之间生长的越多，膜元件的抑制生物污染性能越差。
为了更好地理解本测试方法，将抑制生物污染性能的评价步骤简要描述如下：
1.污染物溶液的配制
(1)取1kg乳酸发酵液加入到99kg水中，充分溶解后，得到生物含量高的溶液。
(2)将0.2kg氯化钠加入到步骤(1)配制的溶液中。
将膜元件的测试压力设置为1.55MPa，进料液温度为37℃。
原材料信息：
膜元件进水流道网采购于上海泽达过滤材料有限公司。产品型号3409-90PP-NAT，厚度34mil，材质PP，颜色：本色，角度90°。
alpha-苯基哌啶基-2-乙酸采购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司。
NaCl、NaOH、采购自科密欧化学。
【实施例1】
1)处理膜元件进水流道网：将100m膜元件进水流道网浸入到100kg处理液中，所用处理溶液为硫酸，质量浓度为30％，处理温度为70℃，所述浸没时间为0.5h；
2)配制溶液A：将0.5kg的alpha-苯基哌啶基-2-乙酸溶于99.5kg甲苯中，配制溶液A；配成质量浓度为0.5％的溶液A，
3)将经过步骤1)处理完的膜元件进水流道网浸入溶液A中，并用氮气保护，处理时间为15h，处理完成后，将膜元件进水流道网烘干以去除表面液体。
【实施例2～10】
按照实施例1中方法制备膜元件进水流道网，各反应条件参加表1。
【对比例1】
按照实施例1中方法制备膜元件进水流道网，其注意区别之处在于，步骤2)中未添加alpha-苯基哌啶基-2-乙酸。
使用不同实施例、对比例准备的膜元件进水流道网卷制8040型规格的膜元件，进行抗污性能测试，测试结果如表1所示：
表1、配方及性能测试结果
从实施例及对比例的测试结果可以看出，采用不同浓度的alpha-苯基哌啶基-2-乙酸制备的可以抑制生物污染的膜元件进水流道网，膜元件的通量衰减优于对比例，说明不同种类alpha-苯基哌啶基-2-乙酸制备的膜元件进水流道网在膜元件中具有良好的可以抑制生物污染的性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域技术的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种抗生物污染的膜元件进水流道网的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)处理膜元件进水流道网：将膜元件进水流道网进行表面羟基化处理；
2)配制溶液A：将alpha-苯基哌啶基-2-乙酸溶于有机溶剂中，配制溶液A；
3)将膜元件进水流道网浸入溶液A中，处理得到可以抑制生物污染的膜元件进水流道网。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中采用酸处理膜元件进水流道网进行表面羟基化，所述的酸为强酸，优选为硫酸、盐酸、硝酸、磷酸，进一步优选为浓硫酸，所述酸的浓度为20～50％，所述酸的处理温度为50～80℃，处理时间为0.2～1h。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中alpha-苯基哌啶基-2-乙酸在溶液A中的质量浓度为0.1-1％，所述有机溶剂为苯、甲苯、正己烷中的一种或多种。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中膜元件进水流道网应完全浸没到溶液A中。
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤3)反应时间为10～20小时，反应完成后将其晾干或烘干。
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述膜元件进水流道网采用聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯中的任一种或多种制备而成。
7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法制备的膜元件进水流道网在膜元件中的应用。
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