基于微界面原位产气的蒸馏膜污染控制方法技术

本发明专利技术涉及一种基于微界面原位产气的蒸馏膜污染控制方法，包括：合成能够活化过氧化氢的纳米级材料；将纳米级材料均匀稳定地在蒸馏膜表面负载，制得催化蒸馏膜；对催化蒸馏膜进行亲疏水性调控，得到原位自清洁膜；当原位自清洁膜受到污染时，添加过氧化氢清洗液进行清洗，活化过氧化氢在膜蒸馏微界面产生微气泡，形成气反洗，去除膜污染物质。该方法不仅有利于提高膜的抗污性能和使用周期，而且易于实施，使用成本低，节能环保。节能环保。节能环保。

【技术实现步骤摘要】
基于微界面原位产气的蒸馏膜污染控制方法


[0001]本专利技术属于水处理
，具体涉及一种基于微界面原位产气的蒸馏膜污染控制方法。

技术介绍

[0002]在世界大多数地区，不断增加的用水需求和气候异常正在加剧水资源短缺。海水淡化水等非常规水源将在解决水资源供需矛盾方面发挥关键作用，而与海水淡化技术相关的一个主要挑战是处理其产生的高盐废水。高盐废水中不仅含有高盐度还可能含有有机物和重金属离子，如果未经有效处理而直接排放，会引发一系列的环境污染问题。
[0003]蒸馏是最常用的盐回收方法，但操作温度较高，能耗要求较大；对于膜分离技术，具有成本低效率高，节能环保，操作简单易维护等优点，但是当进料溶液高度浓缩或接近饱和时，会受到操作压力和膜结垢的限制。
[0004]膜蒸馏是一种热驱动的新型膜分离废水处理技术。膜蒸馏技术理论上可将废水中的大分子和离子100%截留，蒸馏膜可在较低的压力下运行，且不受浓度极化的影响，在高浓度废水，特别是高盐废水处理方面具有很大的潜力。然而在膜蒸馏处理高污染负荷的废水过程中，疏水膜会受到不同程度的膜污染和膜润湿的威胁，造成膜性能显著下降，大大缩短膜的使用寿命。因此，有必要研发一种治理膜污染与膜润湿问题的新型膜清洗技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种基于微界面原位产气的蒸馏膜污染控制方法，该方法不仅有利于提高膜的抗污性能和使用周期，而且易于实施，使用成本低，节能环保。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于微界面原位产气的蒸馏膜污染控制方法，包括：合成能够活化过氧化氢的纳米级材料；将纳米级材料均匀稳定地在蒸馏膜表面负载，制得催化蒸馏膜；对催化蒸馏膜进行亲疏水性调控，得到原位自清洁膜；当原位自清洁膜受到污染时，添加过氧化氢清洗液进行清洗，活化过氧化氢在膜蒸馏微界面产生微气泡，形成气反洗，去除膜污染物质。
[0007]进一步地，所述纳米级材料为纳米级二氧化锰颗粒。
[0008]进一步地，所述纳米级材料的合成方法为：将高锰酸钾颗粒和硝酸溶液混合放入水热釜中，将水热釜放入烘箱中，在110~130℃的条件下加热18~22小时，等待冷却至室温，用去离子水离心洗涤1～3次，干燥得到纳米级MnO2颗粒。
[0009]进一步地，所述催化蒸馏膜为聚偏氟乙烯膜，即PVDF膜。
[0010]进一步地，将纳米级材料均匀稳定地在蒸馏膜表面负载以制得催化蒸馏膜的方法为静电纺丝法。
[0011]进一步地，对催化蒸馏膜进行亲疏水性调控所采用的改性液为1H，1H，2H，2H
‑
全氟
癸基三氯硅烷溶液，即FDTS溶液。
[0012]进一步地，所述过氧化氢清洗液采用0.001wt%的过氧化氢清洗液，每轮清洗时间为10~15min。
[0013]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：（1）本专利技术将纳米级材料颗粒稳定且均匀负载于膜表面，活化过氧化氢产生氧气微气泡和大量的氧化自由基，在膜蒸馏微界面形成气反洗和氧化自由基降解污染物，赋予膜原位自清洁功能，提高了膜的抗污性能。
[0014]（2）本专利技术提出的微界面催化产气的膜污染控制方法在清洗过程中不需要拆卸膜构件，只需要将进料液换成过氧化氢清洗液，在不妨碍正常运行的情况下解决膜污染问题，降低使用成本；对膜结构损伤小，延长了膜的使用周期；化学药剂用量少，节能环保。
[0015]（3）本专利技术工艺简单，操作便捷，安全可靠，适宜推广使用。
附图说明
[0016]图1为本专利技术实施例中原位自清洁膜的自清洁原理图；图2为本专利技术实施例中静电纺丝制MnO2/PVDF膜扫描电镜图；图3为本专利技术实施例中制备的MnO2/PVDF膜水接触角示意图；图4为本专利技术实施例中制备的原位自清洁膜的水接触角示意图；图5为本专利技术实施例中制备的原位自清洁膜进行微饱和硫酸钙污染实验数据图；图6为本专利技术实施例中制备的原位自清洁膜进行清洗液为0.001wt%的过氧化氢自清洁循环实验数据图。
具体实施方式
[0017]下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步说明。
[0018]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0019]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0020]本实施例提供了一种基于微界面原位产气的蒸馏膜污染控制方法，包括以下步骤：1）合成能够活化过氧化氢的纳米级材料。
[0021]2）通过共混、表面涂覆等表面负载技术，将纳米级材料均匀稳定地在蒸馏膜表面负载，制得催化蒸馏膜。
[0022]3）对催化蒸馏膜进行亲疏水性调控，得到膜通量、疏水性良好的原位自清洁膜。
[0023]4）当原位自清洁膜受到污染时，添加过氧化氢清洗液进行清洗，活化过氧化氢在膜蒸馏微界面产生微气泡，形成气反洗，去除膜污染物质。
[0024]本方法制备的原位自清洁膜的自清洁原理如图1所示。本专利技术将高级氧化技术应
用于膜蒸馏微界面，通过在膜表面均匀负载能够催化过氧化氢分解析氧材料，在表面和表面沉积物之间形成微气泡，在微界面上形成气反洗，有效去除膜表面污染问题；同时利用活化过氧化氢过程产生的强氧化性自由基，与污染物发生链式反应，氧化去除膜表面的有机污染物，赋予表面强力的抗有机物和无机物的污染自清洁能力，有效提高表面的抗污性能。
[0025]步骤1）中，所述纳米级材料为纳米级二氧化锰颗粒。
[0026]所述纳米级材料的合成方法为：将高锰酸钾颗粒和硝酸溶液混合放入水热釜中，将水热釜放入烘箱中，在110~130℃的条件下加热18~22小时，等待冷却至室温，用去离子水离心洗涤1～3次，干燥得到纳米级MnO2颗粒。
[0027]步骤2）中，所述催化蒸馏膜为聚偏氟乙烯（PVDF）膜。
[0028]步骤2）中，将纳米级材料均匀稳定地在蒸馏膜表面负载以制得催化蒸馏膜的方法为静电纺丝法。
[0029]步骤3）中，对催化蒸馏膜进行亲疏水性调控所采用的改性液为1H，1H，2H，2H
‑
全氟癸基三氯硅烷溶液，即FDTS溶液。膜界面可根据污染物类型调控为亲水性界面和疏水性界面。
[0030]步骤4）中，所述过氧化氢清洗液采用质量分数小于0.1 wt%的过氧化氢清洗液。在本实施例中，采用0.001wt%的过氧化氢清洗液，每轮清洗时间为10~15min。
[0031]实施例1：纳米级MnO2颗粒的合成：将高锰酸钾颗粒和硝酸溶液混合放入水热釜中，将水热釜放入烘箱中，在120℃的条件下加热20小时，等待冷却至室本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于微界面原位产气的蒸馏膜污染控制方法，其特征在于，包括：合成能够活化过氧化氢的纳米级材料；将纳米级材料均匀稳定地在蒸馏膜表面负载，制得催化蒸馏膜；对催化蒸馏膜进行亲疏水性调控，得到原位自清洁膜；当原位自清洁膜受到污染时，添加过氧化氢清洗液进行清洗，活化过氧化氢在膜蒸馏微界面产生微气泡，形成气反洗，去除膜污染物质。2.根据权利要求1所述的基于微界面原位产气的蒸馏膜污染控制方法，其特征在于，所述纳米级材料为纳米级二氧化锰颗粒。3.根据权利要求2所述的基于微界面原位产气的蒸馏膜污染控制方法，其特征在于，所述纳米级材料的合成方法为：将高锰酸钾颗粒和硝酸溶液混合放入水热釜中，将水热釜放入烘箱中，在110~130℃的条件下加热18~22小时，等待冷却至室温，用去离子水离心洗涤1～3...

【专利技术属性】
技术研发人员：鄢忠森，严泽祺，范功端，林雨亭，卢振宇，蒋宇铃，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：