一种坡缕石络合-超滤膜污染的水力冲洗方法技术

本发明专利技术公开了一种坡缕石络合‑超滤膜污染的水力冲洗方法，该方法所述的坡缕石络合‑超滤膜污染为重金属离子废水先用坡缕石吸附络合处理，再经超滤膜超滤所产生的滤饼层，所述方法包括在超滤运行结束后，先用气水对超滤膜进行正冲洗，再用水或酸液进行反冲洗。本发明专利技术的水力冲洗方法可以有效清除超滤膜表面覆盖的吸附络合了重金属离子的坡缕石污物，具有良好的膜通量恢复率，从而延长超滤膜的使用寿命。

A Hydraulic Flushing Method for Pollution of Palygorskite Complex-Ultrafiltration Membrane

The invention discloses a hydraulic flushing method for palygorskite complexation and ultrafiltration membrane fouling. The palygorskite complexation and ultrafiltration membrane fouling of wastewater containing heavy metal ions is firstly treated by palygorskite adsorption and complexation, and then the cake layer produced by ultrafiltration membrane ultrafiltration. The method includes that after ultrafiltration operation, the ultrafiltration membrane is firstly washed by air-water, and then by water or acid solution. Backwash. The hydraulic flushing method of the invention can effectively remove palygorskite contaminants adsorbed and complexed with heavy metal ions on the surface of the ultrafiltration membrane, and has good flux recovery rate, thereby prolonging the service life of the ultrafiltration membrane.

【技术实现步骤摘要】
一种坡缕石络合-超滤膜污染的水力冲洗方法
本专利技术涉及一种坡缕石络合-超滤膜污染的水力冲洗方法。
技术介绍
膜分离技术操作方便、能耗低、高效环保，但膜分离过程中产生的膜污染限制着膜分离技术的发展。为了恢复膜的过滤性能，通常使用物理清洗、化学清洗、生物清洗和其他清洗方法消除膜污染。物理方法常使用水或者空气和水的混合流体对膜进行冲洗，一方面物理清洗可以机械作用清除膜表面的滤饼层，另一方面可以降低原水与膜面之间的浓差极化，破坏垢层。物理清洗主要包括水力清洗、气体脉冲清洗、超声波清洗、机械清洗等。反冲洗是一种常用的物理清洗方法，它是从膜产水端向进水端冲洗的一种清洗方法，反冲洗过程中因膜材料所能承受的压力有限通常反冲洗会在低压状态下进行，一般反冲洗的压力小于0.1MPa。反冲洗的效果通常受到膜污染类别、反冲洗操作条件的影响，如反冲洗温度、反冲洗流量、反冲洗压力等。络合-超滤技术是一种处理重金属的高效工艺，络合-超滤中常用的络合剂多为有机高分子聚合物，但这些络合剂成本较高难以推广使用。坡缕石是一种吸附重金属的良好材料，它廉价且储量丰富可以作为传统络合剂的替代物。对坡缕石络合-超滤处理重金属废水过程中膜污染清洗的研究意义重大。
技术实现思路
针对
技术介绍
中提及的问题，本专利技术的目的在于提供一种坡缕石络合-超滤膜污染的水力冲洗方法。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种坡缕石络合-超滤膜污染的水力冲洗方法，所述坡缕石络合-超滤膜污染为重金属离子废水先用坡缕石吸附络合处理，再经超滤膜超滤所产生的滤饼层，所述水力冲洗方法包括在超滤运行结束后，先用气水对超滤膜进行正冲洗，再用水或酸液进行反冲洗。优选地，用气水进行正冲洗时，气、水体积流量比为25:1，时间为15min。优选地，用水进行反冲洗时，水的温度为45℃，流量为10-14L/(m2·h)，反冲洗时间为12-20min，冲洗周期为30-60min。优选地，所述酸液为浓度0.01mol/L的盐酸，温度为25℃，流量为10L/(m2·h)，反冲洗时间为20min，冲洗周期为90-150min。本专利技术的水力冲洗方法可以有效清除超滤膜表面覆盖的吸附络合了重金属离子的坡缕石污物，具有良好的膜通量恢复率。具体实施方式以下对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1坡缕石络合-超滤处理铜离子废水，处理条件为：废水中坡缕石添加量为5g/L，Cu2+初始浓度为30mg/L，超滤膜的截留分子量为10000Da，操作压力为0.1MPa，流量为25L/(m2·h)，pH值为7，超滤时间150min。超滤运行结束后，超滤膜表面覆盖一层厚厚的滤饼层，在进行反冲洗前均在25:1气液比（以空气压缩机作为气源，水的流量为25L/(m2·h)）下气水正冲洗15min（与超滤运行的水流方向相同），再用纯水反冲洗。（1）不同反冲洗时间下的清洗在反冲洗流量为10L/(m2·h)、温度25℃的条件下使用纯水分别反冲洗2、4、6、8、10、12、14、16min，通量恢复率由91.31%（0min）增加到95.21%（12min），通量恢复率增加较为明显。反冲洗时间大于12min后膜通量恢复率变化趋缓，最终通量恢复率稳定在95.45%。在使用纯水反冲洗清洗时，12min可作为最佳的反冲洗时间。（2）不同温度和反冲洗流量下的清洗在反冲洗通量为10L/(m2·h)，温度25、30、35、40、45℃的条件下使用纯水充分反冲洗20min。在充分反冲洗20min后，当反冲洗温度从25到35℃变化时，膜通量恢复率提高较小，仅增加了0.39%，而随着清洗温度增高膜通量恢复率继续增大，45℃时的膜通量恢复率达到最高为96.25%。膜清洗效果随反冲洗温度升高而升高，但整体膜通量恢复率提高不大。这可能是因为膜表面的污染物主要以无机物污染为主，且在反冲洗前先用气水正冲洗清除了膜表面大量的污染物质。在温度25℃、反冲洗流量为6、8、10、12、14L/(m2·h)的条件下使用纯水充分反冲洗20min。在反冲洗通量为6和8L/(m2·h)时，膜通量恢复率均小于95%，而随反冲洗流量增大，膜通量恢复率逐渐增大，在14L/(m2·h)时，膜通量恢复率达到95.55%。但随反冲洗通量的增大，膜通量恢复率仅增大了0.70%，这说明在充分的冲洗时间下，反冲洗的流量对膜通量恢复率影响较小。在实际清洗过程中，为了减少时间成本，在保证不损坏膜结构的前提下反冲洗流量越大越好。实施例2坡缕石络合-超滤处理铜离子废水，处理条件为：废水中坡缕石添加量为5g/L，Cu2+初始浓度为30mg/L，超滤膜的截留分子量为10000Da，操作压力为0.1MPa，流量为25L/(m2·h)，pH值为7，超滤时间150min。超滤运行结束后，超滤膜表面覆盖一层厚厚的滤饼层，在进行反冲洗前均在25:1气液比（水的流量为25L/(m2·h)）下气水正冲洗15min，再分别使用0.01mol/L盐酸、草酸（pH=2）、2%柠檬酸、0.01mol/L氢氧化钠溶液为反洗液进行反冲洗，在反冲洗流量为10L/(m2·h)、温度25℃的条件下分别反冲洗2、4、6、8、10、12、14、16、18、20min。上述四种反冲液的膜通量恢复率整体呈上升趋势。在0-10min四种清洗剂对膜通量恢复较快，膜通量恢复率分别增加了4.54%、3.48%、3.63%、3.60%。使用柠檬酸和NaOH反冲洗时，反冲洗时间超过10min后通量恢复率增加趋缓，反冲洗时间为20min时膜通量恢复率分别稳定在95.79%、95.26%。使用HCl、草酸溶液反冲洗时，膜通量恢复率随时间增加持续增大，在16min时通量恢复率变化趋缓，反冲洗20min时膜通量恢复率分别稳定在97.43%、96.45%。坡缕石络合超滤处理重金属的过程中，主要的污染来自于吸附络合了重金属离子的坡缕石颗粒，酸溶液对胶体、无机物颗粒等物质有较好的去除效果，而NaOH溶液可能会与重金属离子形成沉淀依附在膜表面，因此酸溶液的清洗效果好于碱溶液的清洗效果。比较几种酸溶液的膜通量恢复率可以发现，HCl的清洗效果好于草酸的效果，而柠檬酸的效果相对最差。实施例3冲洗周期的影响废水中坡缕石添加量为5g/L，Cu2+初始浓度为30mg/L，超滤膜的截留分子量为10000Da，操作压力为0.1MPa，流量为25L/(m2·h)，pH值为7，超滤运行时间分别为30，60，90，150min。超滤运行结束后，先在25:1气液比（水的流量为25L/(m2·h)）下气水正冲洗15min，再先别用20℃纯水、45℃纯水、0.01mol/LHCl溶液（25℃）为反冲液，在流量为10L/(m2·h)的条件下充分反冲洗20min。随冲洗周期（即上述的超滤运行时间）的延长，膜通量恢复率整体呈下降趋势。在冲洗周期为30min时，膜通量几乎恢复到初始膜通量，膜通量恢复率均超过98.5%，比较三种反冲洗方法可以发现，使用45℃纯水反冲洗时效果最佳达到99.35%，使用HCl和25℃纯水的清洗效果依次降低，膜通量恢复率分别为99.14%、98.72%。在冲洗周期为60min时，使用三种反冲洗方法的膜通量恢复率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种坡缕石络合‑超滤膜污染的水力冲洗方法，所述坡缕石络合‑超滤膜污染为重金属离子废水先用坡缕石吸附络合处理，再经超滤膜超滤所产生的滤饼层，所述水力冲洗方法包括在超滤运行结束后，先用气水对超滤膜进行正冲洗，再用水或酸液进行反冲洗。

【技术特征摘要】
1.一种坡缕石络合-超滤膜污染的水力冲洗方法，所述坡缕石络合-超滤膜污染为重金属离子废水先用坡缕石吸附络合处理，再经超滤膜超滤所产生的滤饼层，所述水力冲洗方法包括在超滤运行结束后，先用气水对超滤膜进行正冲洗，再用水或酸液进行反冲洗。2.根据权利要求1所述的水力冲洗方法，其特征在于：用气水进行正冲洗时，气、水体积流量比为25:1，时间为15min。3.根据权利要求1所述的水力冲洗方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶玲，任珺，张雪彬，杨宜珺，曹天轶，
申请(专利权)人：兰州交通大学，
类型：发明
国别省市：甘肃,62