[發明專利]同時回收染料小分子和廢水再利用的方法

無效

• 申請號: 201310425996.6
• 申請日: 2013-09-18
• 公開（公告）號: CN103449572A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 邵嘉慧;陳秀雯;趙儀茹;趙玲;何義亮
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C02F1/44
• 分類號: C02F1/44
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

技術領域

本發明涉及一種同時回收染料小分子和廢水再利用的方法，屬于水處理技術領域。

背景技術

染料工業是國民經濟中的重要行業，其產品廣泛應用于紡織品、皮革、食品、涂油墨及橡膠等領域。我國是染料生產大國，能生產11大類550多個品種的染料，染料的產量和貿易量都居世界第一位。據統計合成染料在生產和處理過程中，有12%的量以廢水形式排出。在所有工業部門中，紡織工業排放的廢水是最具污染性的.多年來由于染料排放造成的污染一直是一個主要的環境問題。染料廢水中的有機物含量大，且大多數是以苯、萘、蒽、醌等芳香基團為母體而存在的，含有機染料污水具有水量大、分布面廣、水質變化大、有機毒物含量高、成分復雜以及難降解等特點，顏色很深，色度高達500～50萬，具有極強的污染感，且有色水體會影響日光照射，不利于水生生物的生長，一般的生化法很難對其進行處理；同時染料廢水還有很高的毒性，主要是由于有些原料和副產品含有鹵化物、硝基物、氨基物、苯胺酚等有機物。染料廢水排放至環境中不僅造成污染和危害，更是一種資源的浪費。因此，染料廢水的處理以及染料的回收再利用成為迫切需要解決的問題。

傳統的染料廢水處理方法有物化法、化學法、物理吸附法、生化法、電化學法等，但是目前對難降解的有機廢水的治理難度很大，已經滿足不了越來越高的環保和工藝要求。再加上越來越嚴格的規定和回用水的需求，我們迫切需求更加經濟有效的技術來處理染料廢水。

膜技術因其工藝簡單、能耗低、不需額外添加藥劑、運行可靠、設備緊湊和容易實現自動控制等優點，近年來在水處理工業生產中得到廣泛應用，被譽為“21世紀最有發展前途的水處理核心技術”。膜技術處理染料廢水可將廢水分離為濃縮液和透過液。其中收集濃縮液可實現染料回收，而透過液也可回用于染料生產。這樣做既可以實現廢水的資源化，又不會造成水質污染，是清潔生產重要手段。在水處理過程中，目前常用的幾種膜技術主要有：反滲透（RO）、納濾（NF）、超濾（UF）和微濾（MF）等。RO和NF對染料小分子有良好的截留性能，但NF運行壓力高，能耗較大。UF能有效除去懸浮顆粒、膠體雜質、細菌和病菌孢囊，但相對于染料小分子的分子量，UF膜的截留分子質量（MWCO）較大，導致它對染料小分子的去除率不高；同時，膜污染更是困擾和制約UF應用的瓶頸。

經對現有技術的文獻檢索發現，中國專利CN200810133419.9（公開日：2010.1.27）描述了一種印染廢水深度凈化處理的集成技術，將傳統生化技術與臭氧氧化、氣浮、膜分離結合，可實現印染廢水的再生。但該專利中未涉及對超濾膜特征的描述，且未明確處理的廢水中染料分子的粒徑范圍。耿峰和戴海平在《清潔生產》2005年第27卷第8期發表了題為《膜法染料廢水處理及膜污染的防治》一文，文中論述了膜法在染料廢水處理中的應用，在這些膜法中并未見對帶間隔臂的荷電超濾膜技術的描述。文章中提到郭明遠等采用聚砜超濾膜，在平板超濾器中對分散深藍染料水溶液進行分離實驗，發現聚砜超濾膜分離分散染料是可行的，但聚砜膜只呈現微弱負電性且無法調控荷電性能強弱，文章中也未提及去除染料分子的粒徑范圍。總之，至今并無利用可調控荷電性能參數的荷電超濾膜回收小分子染料和實現廢水回收的相關報道。

因此，本領域技術人員致力于開發一種利用可調控荷電性能參數的荷電超濾膜回收染料小分子和廢水的方法。

發明內容

鑒于現有技術的缺乏，本發明所要解決的技術問題是提供一種利用帶間隔臂的荷電超濾膜同時回收染料小分子物質和實現廢水再利用的方法。

為實現上述目的，本發明提供了一種同時回收染料小分子和廢水再利用的方法，包括以下步驟：

步驟一，選取恰當的荷電改性劑，對傳統中性超濾膜進行荷電改性，獲得優化的間隔臂長度的荷電超濾膜；

步驟二，將所述荷電超濾膜置于膜過濾裝置上，在恰當壓力下，對含染料小分子的廢水進行超濾；

所述間隔臂為連接傳統中性超濾膜與荷電基團之間的烴鏈，間隔臂長度表示烴鏈上甲基的數目。

采用荷電改性劑與傳統中性超濾膜一步化學反應制得的帶間隔臂的荷電超濾膜，其上間隔臂的長度與荷電改性劑的相同，也因此間隔臂的長度受到荷電改性劑的限制。為了更加靈活控制間隔臂長度，優選地，所述荷電改性分以下兩步進行：

第一步，傳統中性超濾膜與連接中間體反應，使間隔臂長度得到一定延長；

第二步，接枝上連接中間體的傳統中性超濾膜進一步與所述荷電改性劑反應，最終得到優化的間隔臂長度的荷電超濾膜。