[發明專利]一種微納米氣泡技術強化化學清洗控制超濾膜老化的方法

有效

• 申請號: 202110171638.1
• 申請日: 2021-02-08
• 公開（公告）號: CN112537823B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 劉貴彩;張夢迪;趙東升;朱友兵;孫紹芳;謝康;邱立平;厲鵬遠
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: C02F1/44
• 分類號: C02F1/44
• 代理公司: 北京盛廣信合知識產權代理有限公司 16117
• 代理人: 秦全

一種利用微納米氣泡技術強化化學清洗控制超濾膜老化的方法，利用微納米氣泡膠體穩定性、比表面積大、高傳質等特點增強了化學清洗藥劑與膜污染物的接觸面積，同時其自身也因高界面電荷、空化產生活性氧與污染物作用，促進有機污染物的解析。本發明主要涉及純凈水噴洗及反沖洗、微納米氣泡技術強化適宜暴露劑量化學清洗藥劑對超濾膜進行清洗、純凈水再次沖洗三個步驟，每一步的清洗時間在10?180分鐘范圍內。該發明不僅達到所需的膜清洗效果并使膜初始性能得以恢復，相較于常規化學清洗，膜通量恢復率提高了0.5~2.6倍，最主要的是有效緩解目前超濾膜常規化學清洗過程中化學藥劑對膜物理/化學特性及過濾性能的不可逆影響，進而控制了膜老化進程。

技術領域

本發明涉及超濾膜老化控制領域，具體涉及微納米氣泡技術強化超濾膜化學清洗控制超濾膜老化的方法。

背景技術

自 1990 年開始，基于膜孔篩分原理的超濾工藝憑借其適應性強、出水水質好、成本低等優勢廣泛用于污廢水的回用和飲用水深度處理中，可以有效地去除原水中的細菌、病原體、膠體、大分子污染物甚至部分病毒。然而在運行過程中，膜污染嚴重且不可避免，導致膜通量和膜性能不斷衰減，其中有機聚合物是主要的超濾膜污染物，廣泛分布在各種水體中，例如含藻類有機物的水體、含胞內外聚合物的市政和工業廢水、含陽離子聚合物的洗衣廢水、含有機聚合絮凝劑的混凝廢水和含陰離子聚丙烯酰胺（APAM）的廢水，使得膜清洗頻繁，清洗周期短。

膜更換通常占膜工廠總成本的25-40％，并且清潔/消毒程序占運營成本的15％至20％。常規的物理清洗一般能將污染膜的膜通量恢復到較低的水平，對于不可逆污染，幾乎無法去除，所以需要結合化學清洗。然而已經有研究表明，有機膜對化學暴露和機械應力敏感，化學清洗雖然有效控制污染，但頻繁清洗會影響膜的物理/化學特性，例如會造成膜親水添加物質流失，對膜進行改性，破壞其機械強度等，從而導致超濾膜處理性能和使用壽命下降，加速膜老化進程，縮短了膜使用壽命。膜污染、清潔和老化是工業膜應用問題的核心。基于此，學者提出了化學清洗的最大壽命暴露劑量，這也表明膜老化與化學清洗的種類、濃度、時間等因素有關，目前常規化學清洗不可避免的造成膜老化現象。如何在達到清潔度并使膜初始性能得以恢復的前提下，正確控制膜老化，提高膜的使用壽命已經成為了亟待解決的問題。

近年來，微納米氣泡作為新型的清洗方式，以其高傳質效率、水力停留時間長、界面電位高等優勢受到廣泛關注。研究發現它能有效地恢復膜通量達 90%以上，且不會產生二次污染，對于控制膜老化提供了新思路，但單一微納米氣泡清洗存在費用高等弊端。同時發現微納米氣泡氣液界面處積聚離子可以提高反應進程，不僅增大了化學藥劑與超濾膜工藝污染物的接觸面積，其自身也因高界面電荷、空化產生活性氧與污染物作用，促進有機污染物的解析，協同使用降低了化學藥劑的使用量，縮短了反應時間，這也為微納米氣泡強化化學清洗提供理論依據。

發明內容

本發明目的是為解決超濾膜化學清洗時化學藥劑損傷膜材質及內部結構、影響膜化學穩定性，造成膜過濾性能不可逆影響，加速膜老化進程等關鍵問題，提出了一種微納米氣泡技術強化化學清洗控制超濾膜老化的方法，該方法將微納米氣泡技術與膜化學清洗相結合，既在遠低于常規清洗的藥劑濃度下也發揮出高效膜清洗效果，滿足膜清洗需求恢復了膜通量，又有效的控制了化學清洗造成的膜老化，提高了膜的使用壽命。

本發明：一種微納米氣泡技術強化化學清洗控制超濾膜老化的方法，為實現上述目的，具體通過以下步驟實施：

（1）將污染膜進行純凈水噴洗及反沖洗，去除膜表面的可逆污染；

（2）加入適宜暴露劑量的特定化學清洗液，調節pH，同時開啟微納米氣泡發生器在溶液中通入微納米氣泡，待整體工藝運行穩定后，進行膜清洗，直至膜通量恢復；

（3）再次進行純凈水沖洗以去除膜表面的化學藥劑殘留。