[發明專利]一種納米顆粒涂層對超濾膜改性的方法

在審

• 申請號: 201510971390.1
• 申請日: 2015-12-22
• 公開（公告）號: CN105617870A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: 劉婷;連元龍;孫克寧
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D71/68;B01D71/34;B01D69/02;C02F1/44;C02F1/28
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技術領域

本發明涉及一種納米顆粒涂層對超濾膜改性的方法，屬于環保水處理領域。

背景技術

膜技術在環保水處理領域的應用越來越廣泛，逐步成為世界可持續發展戰 略的基礎之一，膜技術被認為是21世紀最重要的新技術之一，然而，膜污染依 舊是阻礙膜技術推廣應用的主要障礙。早期為了降低膜污染主要采取的方法是 對污水進行一個預處理過程以減少膜污染，最主要也是最傳統的預處理過程是 化學混凝。除此之外，還有對膜進行超聲、反洗、電絮凝、電混凝等預處理的 方法。超聲只能將膜表面吸附的一些物質去掉，而無法將膜孔中吸附的污染物 顆粒去除；反洗有著比超聲更好的去除效率，可以去除膜孔中吸附的顆粒，而 化學絮凝、電絮凝和電混凝這些方法雖然可以在一定程度上降低膜污染，但是 加入的化學試劑都會引起膜污染，而預沉積處理可以將化學試劑引起的膜污染 降到最低，而且預沉積層易于去除，不僅可以提高有機物的去除效率，還可以 降低膜通量的衰減。

發明內容

本發明的目的是針對現有的對于超濾膜水處理中的不足，提出了一種納米 顆粒涂層對超濾膜改性的方法，該方法在超濾膜表面預沉積一層納米顆粒作為 預處理，用于截留和吸附水中的污染物，以最大限度的減少膜的污染。

本發明的目的是通過下述技術方案實現的。

一種納米顆粒涂層對超濾膜改性的方法，具體步驟如下：將A加入到去離 子水中，然后再加入絮凝劑；A與絮凝劑的添加量的摩爾比為20:1-1：2；反應 完全后，通過酸性溶液或堿性溶液調節pH成中性；然后將溶液加熱沸騰，使溶 液中的無定形絮體顆粒化，將溶液靜置至室溫，在恒壓條件下，將溶液中的顆 粒負載到超濾膜表面。

所述A包括：碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、磷酸氫鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、 磷酸氫鉀、磷酸氫二鉀、磷酸二氫鉀中的一種或多種。

所述絮凝劑為硫酸鋁、氯化鋁、硝酸鋁、硫酸鐵、三氯化鐵、氯化亞鐵/錳 酸鉀、硫酸亞鐵/錳酸鉀、氯化亞鐵/高錳酸鉀、硫酸亞鐵/高錳酸鉀中的一種或多 種、一組或多組。

優選地，所述的溶液沸騰的時間為1min-1h。

優選地，所述的溶液沸騰溫度為110±10度。

優選地，所述的溶液中顆粒尺寸在20-75納米之間。

優選地，所述的恒壓為0.05-0.2MPa。

改性后的超濾膜，經清洗、再負載顆粒能夠反復使用。

有益效果

1)、超濾膜表面預沉積的納米顆粒優先吸附污染物，減少膜污染。提高膜 的使用壽命，提高水處理效率。

2)、超濾膜表面預沉積的納米顆粒與超濾膜之間是物理吸附，待反應后， 用塑料刮片將其刮掉再用去離子水洗即可將其完全除去，可反復使用。

3)、本發明方法簡單易操作且易于規模化使用，利于推廣。

附圖說明

圖1、實施案例一中在聚醚砜超濾膜表面經預沉積沸騰了3分鐘的10mmol/L 鋁納米顆粒的掃描電子顯微鏡圖(SEM)。

圖2、實施案例一中在聚醚砜超濾膜表面經預沉積沸騰了3分鐘的10mmol/L 鋁納米顆粒后對有機物牛血清蛋白(BSA)溶液的吸附通量衰減圖。

圖3、實施案例二中在聚醚砜超濾膜表面經預沉積沸騰了5分鐘的10mmol/L 鋁納米顆粒的掃描電子顯微鏡圖(SEM)。

圖4、實施案例二中在聚醚砜超濾膜表面經預沉積沸騰了5分鐘的10mmol/L 鋁納米顆粒后對有機物腐植酸鈉(HS)溶液的吸附通量衰減圖。

圖5、實施案例三中在聚醚砜超濾膜表面經預沉積沸騰了10分鐘的 10mmol/L鋁納米顆粒的掃描電子顯微鏡圖(SEM)。

圖6、實施案例三中在聚醚砜超濾膜表面經預沉積沸騰了10分鐘的 10mmol/L鋁納米顆粒后對有機物海藻酸鈉(SA)溶液的吸附通量衰減圖。

圖7、實施案例四中在聚偏氟乙烯超濾膜表面經預沉積0.5mmol/L鐵納米顆 粒的掃面電子顯微鏡圖(SEM)。

圖8、實施案例四中在聚偏氟乙烯超濾膜表面經預沉積0.5mmol/L鐵納米顆 粒后對有機物牛血清蛋白(BSA)溶液的多次使用吸附通量衰減圖。

具體實施方式

下面結合附圖與實施案例對本發明方法做進一步說明。應理解，這些案例 僅限于說明本發明方法，而不用于限制本發明的使用范圍。