[發(fā)明專(zhuān)利]一種再生利用水處理報(bào)廢PVDF膜的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110284052.6
• 申請(qǐng)日: 2021-03-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112999881B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王志偉;田晨昕;戴若彬;王天霖;陳簡(jiǎn)素璇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B01D65/02
• 分類(lèi)號(hào): B01D65/02;B01D65/10;B01D65/06;C02F1/44
• 代理公司: 北京挺立專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 11265
• 代理人: 余瑩

本發(fā)明公開(kāi)了一種采用化學(xué)清洗?結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化?親水修復(fù)的報(bào)廢PVDF膜再生利用延長(zhǎng)使用壽命的方法，可實(shí)現(xiàn)報(bào)廢PVDF膜材料(即到使用壽命的膜)的再生延壽。方法包括以下步驟：用次氯酸鈉和檸檬酸對(duì)報(bào)廢膜進(jìn)行清洗后，用結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化藥劑對(duì)膜進(jìn)行處理，對(duì)PVDF膜進(jìn)行擴(kuò)孔、親水化的同時(shí)，洗出不可恢復(fù)污染物；隨后，利用多巴胺在膜表面的自聚合反應(yīng)進(jìn)一步改善膜表面親水性，提升抗污染性能，同時(shí)修復(fù)報(bào)廢PVDF膜表面在長(zhǎng)期運(yùn)行中產(chǎn)生的破損點(diǎn)。修復(fù)得到的再生膜的水通量不低于新膜，抗污染性能得到提升，延長(zhǎng)了膜的使用壽命，并顯著降低報(bào)廢PVDF膜處理處置對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的危害。本發(fā)明操作方法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水處理分離膜技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種再生利用水處理報(bào)廢PVDF膜的方法。

背景技術(shù)

聚偏氟乙烯(PVDF)微濾/超濾膜在水處理領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，如污水處理工程中常見(jiàn)的膜生物反應(yīng)器(MBR)等。在實(shí)際PVDF膜使用過(guò)程中，因水體中膠體、微生物等的存在，不可避免地會(huì)出現(xiàn)膜污染問(wèn)題，故須對(duì)膜組件進(jìn)行周期性的清洗。雖然PVDF膜化學(xué)穩(wěn)定性較好，但在長(zhǎng)期清洗后，PVDF膜表面性質(zhì)仍會(huì)改變(如變得更為疏水)，使其污染-清洗周期大幅縮短，增加系統(tǒng)維護(hù)成本。同時(shí)，由于膜污染中不可恢復(fù)污染的存在，膜在長(zhǎng)期污染-清洗周期中其膜通量整體呈下降趨勢(shì)。當(dāng)膜通量下降至較低水平，無(wú)法滿足工程產(chǎn)水需要，且經(jīng)清洗難以恢復(fù)時(shí)，膜即到達(dá)使用壽命終點(diǎn)(常為5～8年)，此時(shí)按傳統(tǒng)思維需報(bào)廢并更換新膜，對(duì)企業(yè)而言投資較大，同時(shí)也會(huì)對(duì)環(huán)境造成極大負(fù)擔(dān)。

膜報(bào)廢的本質(zhì)可分解為以下兩點(diǎn)：(1)膜通量過(guò)低，難以通過(guò)常規(guī)處理恢復(fù)；(2)膜表面親水性較差，導(dǎo)致污染-清洗周期短。若能解決上述兩點(diǎn)問(wèn)題，則當(dāng)膜到達(dá)傳統(tǒng)意義上的壽命終點(diǎn)后，經(jīng)一定處理后仍能繼續(xù)使用，從而延長(zhǎng)膜使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)上述缺陷，本發(fā)明提供一種水處理報(bào)廢PVDF膜再生延壽的方法，使報(bào)廢膜水通量恢復(fù)至接近新膜水平的同時(shí)，抗污染性能得以同步提升，從而實(shí)現(xiàn)水處理報(bào)廢PVDF膜的再生延壽。

本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種再生利用水處理報(bào)廢PVDF膜的方法，包括以下步驟：

1)報(bào)廢PVDF膜的清洗：將報(bào)廢PVDF膜用0.2～1.0wt％次氯酸鈉浸泡清洗0.5～4h，然后再采用0.5～4.0wt％的檸檬酸浸泡清洗0.5～4h，去除其表面附著的泥餅層，隨后用去離子水清洗后備用；

2)報(bào)廢PVDF膜的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化：將經(jīng)所述步驟1)前處理后的PVDF膜浸泡于10～40℃的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化藥劑中0.5～4.0min，在對(duì)報(bào)廢PVDF膜進(jìn)行擴(kuò)孔、親水化的同時(shí)，洗出不可恢復(fù)污染物，隨后用去離子水充分淋洗以除去表面殘余藥劑；

3)報(bào)廢PVDF膜的親水修復(fù)：將多巴胺溶解于濃度為15mM的Tris-HCl緩沖水溶液中制備得到濃度為0.4～4mg/mL的多巴胺溶液，將膜在加熱情況下浸入多巴胺溶液中，置于搖床中振蕩；利用多巴胺在膜表面的自聚合反應(yīng)形成聚多巴胺親水層，從而進(jìn)一步改善膜表面親水性，提升抗污染性能，并修復(fù)報(bào)廢PVDF膜表面在長(zhǎng)期運(yùn)行中產(chǎn)生的破損點(diǎn)。反應(yīng)結(jié)束后，用流動(dòng)的去離子水洗滌以除去弱結(jié)合的聚多巴胺。

進(jìn)一步地，所述報(bào)廢PVDF膜是指膜通量下降至30L/(m²h bar)以下，無(wú)法滿足工程產(chǎn)水需要，且經(jīng)清洗難以恢復(fù)的PVDF膜。

進(jìn)一步地，所述報(bào)廢PVDF膜為使用5～8年后的膜。

進(jìn)一步地，所針對(duì)的報(bào)廢PVDF膜膜組件形式為平板膜、中空纖維膜或卷式膜。

進(jìn)一步地，所述步驟2)中的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化藥劑是指N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺和甲醇按10～60:10～60:30體積比配制的混合溶液。

進(jìn)一步地，所述步驟2)中的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化藥劑重復(fù)使用的次數(shù)為5～8次。

進(jìn)一步地，所述步驟3)中的Tris-HCl緩沖水溶液的pH為8.8。