[發(fā)明專利]一種用于膜污染清洗的磁性高強度高韌性水凝膠和使用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810618480.6
• 申請日: 2018-06-15
• 公開（公告）號: CN108722196B
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發(fā)明（設計）人: 魏俊富;齊夢;張?zhí)鞜?/a>;王捷;趙孔銀;趙磊;李淑文;馬開心;葉昀
• 申請（專利權）人: 天津工業(yè)大學
• 主分類號: B01D65/02
• 分類號: B01D65/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種膜污染清洗磁性復合水凝膠微球的制備和使用方法，是以海藻酸鈉為骨架，以丙烯酰胺及其衍生物為聚合單體，將硅酸鈉與聚合單體和海藻酸鈉一起溶解于水中，紫外引發(fā)丙烯酰胺聚合，經鈣離子交聯(lián)在水凝膠中原位生成硅酸鈣納米粒子，經過葡萄糖酸?δ?內酯水溶液浸泡，生成表面含介孔硅膠的硅酸鈣，從而提高了水凝膠的強度和穩(wěn)定性。原位礦化生成均勻分散的納米硅酸鈣提高了水凝膠的強度。本發(fā)明以微納米磁性粒子為增強劑，利用注射器制備微球，利用其密度和水非常接近，本身具有高強度高韌性且具有較好穩(wěn)定性的優(yōu)點，在水流或鼓氣沖洗過程中提高清洗效果。加入硅酸鹽的復合水凝膠在水中穩(wěn)定性顯著提高，在膜污染清洗領域有良好的應用前景。

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于膜污染清洗的磁性高強度高韌性水凝膠和使用方法，屬于功能材料和環(huán)境領域。

背景技術

膜分離技術由于兼有分離、濃縮、純化和精制的功能，又有高效、節(jié)能、環(huán)保、分子級過濾及過濾過程簡單、易于控制等特征，因此，膜分離成為當今分離科學中最重要的手段之一。膜污染是指在膜過濾過程中，水中的微粒、膠體粒子或溶質大分子由于與膜存在物理化學相互作用或機械作用而引起的在膜表面或膜孔內吸附、沉積造成膜孔徑變小或堵塞，使膜產生透過流量與分離特性的不可逆變化現象。污染后的膜透液通量下降，過濾效果惡化，壽命縮短，清洗難度大，嚴重影響了超濾的工作效率和經濟效益，防治膜的污染與膜清洗成為膜過程的一個研究熱點。在膜運行過程中，可以采取預處理濾料、改性膜材料、優(yōu)化操作條件等技術減緩膜污染，延長膜的使用壽命，但對于已經污染的膜，必須進行清洗才能消除或減輕污染，以保證反應器的正常處理效果。膜清洗有物理清洗、化學清洗、生物清洗等方法。針對不同形式的膜污染，應采用不同的清洗方法。

物理清洗是指人工、機械清洗和清水清洗等不使用任何形式化學藥劑來剝離膜面污染物的清洗方法，整個清洗過程不發(fā)生任何化學反應。這種方法不引入新污染物、清洗步驟簡單，然而該方法僅對污染初期的膜有效，清洗效果不能持久。孫振龍等用海綿球擦洗平片膜組件，用水力控制海綿球經過膜表面，可以強行去除膜表面的污染物，基本恢復膜通量【環(huán)境工程，2003，21(2)：7-9】。Civisvanathan等對過濾-空氣反吹的研究發(fā)現，過濾15min、空氣反吹15min可以獲得最佳的透過穩(wěn)定性和總通量，盡管這種循環(huán)操作不能完全清除膜污染，但與連續(xù)運行工藝相比，提高了271％的通量【Wat.Sci.Technol.，1997，36(12)：259-266.】。

在實際運行中，對于污染嚴重的膜，僅靠物理清洗很難使膜通量完全恢復，必須借助于化學清洗?；瘜W清洗是在水中加入某種合適的化學藥劑，連續(xù)循環(huán)清洗，該法能夠很好的清除復合污垢，使得膜通量迅速恢復?；瘜W清洗通常是根據膜的污染程度，用氧化劑(次氯酸鈉等)、酸(鹽酸、硫酸、硝酸等)、堿(氫氧化鈉等)、絡合劑、表面活性劑、酶、洗滌劑等化學清洗劑對膜進行浸泡和清洗，是一種去除膜污染的相對最有效的方法。Maartens等人對被紙漿和果漿污染的聚醚礬(PES)膜進行化學清洗時發(fā)現，非離子表面活性劑TritonX.100和海綿球同時清洗的效果優(yōu)于非離子表面活性劑十二烷基磺酸鈉(SDS)與氫氧化鈉溶液的混合清洗【J.Membr.Sci.，2002，209：81-89.】。仝攀瑞等研究發(fā)現MBR處理印染廢水的PVDF膜污染主要由膜表面凝膠層造成的，化學清洗能恢復膜通量約90％以上，而采用空曝氣加反沖洗的方法對膜進行物理清洗僅能恢復膜通量約70％【中國給水排水，2006，22(5)：106-108】。