一种已污染超微滤膜界面改性和性能恢复的方法技术

本发明专利技术提供了一种基于表面自组装接枝改性的已污染超微滤膜性能恢复方法，该方法包括：(1)提供已污染超微滤膜；(2)提供化学清洗所需的酸洗药剂和碱洗药剂；(3)依次对已污染膜进行酸洗和碱洗；(4)提供含有多巴胺的三羟甲基氨基甲烷盐酸盐溶液；(5)将步骤(3)所述经酸洗和碱清后的膜浸泡于步骤(4)所述的溶液中，浸泡时长为2

【技术实现步骤摘要】
一种已污染超微滤膜界面改性和性能恢复的方法


[0001]本专利技术属于膜分离
，具体涉及一种基于表面自组装接枝改性的已污染超微滤膜性能恢复方法。

技术介绍

[0002]随着经济发展和城市规模扩大，水资源短缺和水环境污染已成为我国面临的亟需解决的问题。污水再生回用是缓解我国水资源危机的有效措施。膜法水处理技术则是目前污水再生处理的主流技术，具有处理效率高、出水水质好等优点，受到学术界和企业界的广泛关注。膜技术主要包括微滤、超滤、纳滤、反渗透等，其中微滤、超滤(合称超微滤)技术凭借其运行成本低，能够有效去除污水中悬浮颗粒物、胶体、部分大分子有机物、致病性微生物等优点而在污水再生处理中占据重要地位。但是，膜污染问题严重制约着超微滤技术的可持续发展。随着超微滤工艺的运行，超微滤膜会发生膜孔堵塞、表面凝胶层污染等问题，导致产水通量下降或跨膜压差升高，进而致使运行成本升高。为缓解膜污染问题，通常需要定期对污染膜进行物理反冲洗、化学试剂清洗等操作。但是，随着化学清洗次数的增加，超微滤膜通常会出现表面亲水性流失、不可逆污染逐渐积累等现象，从而致使膜清洗过程的性能恢复效果不断变差。当常规膜清洗措施无法实现对污染膜性能的有效恢复时，超微滤膜即达到使用寿命，需要更换新膜，从而导致运行成本大幅上升。
[0003]通常，提升膜表面亲水性有助于提高膜材料的抗污染性能。因此，在超微滤膜的生产制造中，厂家会通过共混亲水添加剂、表面涂覆等方法来提升膜产品的亲水性，但这些操作需要在膜生产成形之前进行。对于已经在实际工程中运行一段时间后的已污染膜，由于已成形膜材料的分子结构是较为固定的，无法再将膜制备过程中使用的亲水添加剂再次嵌入膜材料中，这也成为已污染超微滤膜性能难以恢复的主要原因之一。因此，基于有效的低成本方法，对已污染超微滤膜进行亲水性改性以恢复其亲水性，进而恢复其膜过滤性能，降低运行成本，已成为领域内的重大发展需求和亟待突破的技术瓶颈。
[0004]有鉴于此，确有必要提供一种有效的已污染超微滤膜界面改性和性能恢复方法，旨在有效恢复实际工程中已污染超滤膜的亲水性和膜过滤性能，并保持对常规物理清洗和化学清洗操作的耐受性，实现超微滤膜技术的可持续发展。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在解决超微滤膜法污水处理中膜过滤性能难以通过清洗进行恢复的问题，通过将多巴胺自组装接枝表面改性技术和纳米材料自组装接枝改性技术进行巧妙融合，实现了已污染超微滤膜亲水性和抗酸碱性的提升，提供了一种已污染超微滤膜界面改性和性能恢复的方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0006](1)提供已污染超微滤膜；
[0007](2)提供化学清洗所需的酸洗药剂和碱洗药剂；
[0008](3)依次对已污染膜进行酸洗和碱洗；
[0009](4)提供含有多巴胺的三羟甲基氨基甲烷盐酸盐溶液；
[0010](5)将步骤(3)所述经酸洗和碱清后的膜浸泡于步骤(4)所述的溶液中，浸泡时长为2
–
6小时，得到多巴胺改性的超微滤膜；
[0011](6)提供表面含氨基的超亲水二氧化硅纳米颗粒；
[0012](7)将步骤(5)所述多巴胺改性的超微滤膜浸泡于步骤(6)所述溶液中，浸泡时长为6
–
18小时，得到多巴胺/纳米二氧化硅改性的超微滤膜。
[0013]所述步骤(2)中所述的酸洗药剂为0.1％
–
1％的柠檬酸溶液，碱洗药剂为含有浓度为0.5
–
2g/L次氯酸钠和质量分数为0.1％
–
1％的氢氧化钠混合液。
[0014]所述步骤(3)中所述的酸洗和碱洗过程为：
[0015](3
–
1)将超微滤膜浸没于柠檬酸溶液中冲洗5分钟，并浸泡36
–
72小时，冲洗流速为10
–
40L(m
2 h)
‑1；
[0016](3
–
2)将步骤(3
–
1)所述酸洗后的超微滤膜浸没于次氯酸钠
–
氢氧化钠混合溶液中冲洗5分钟，并浸泡12
–
36小时，冲洗流速为10
–
40L(m
2 h)
‑1。
[0017]所述步骤(4)中所述的多巴胺浓度为0.5
–
2g/L，所述三羟甲基氨基甲烷盐酸盐的浓度为15mM，溶液pH为8
–
9。
[0018]本专利技术的有益效果为：
[0019]①
有效、稳定地实现了污染超微滤膜表面的亲水性恢复：通过表面依次自组装接枝聚多巴胺层和二氧化硅纳米颗粒层，在膜表面构建新的亲水性界面，使膜表面亲水性得到有效恢复，并能在水相环境中保持与膜的紧密结合，具有良好的长期稳定性。
[0020]②
有效提升超微滤膜表面亲水性的酸碱耐受性：改性膜经过多巴胺涂覆以及二氧化硅纳米颗粒接枝后，在膜表面形成的复合层能够有效抵抗酸碱腐蚀，增加改性后超微滤膜的耐酸碱性能。
[0021]③
有效提升污染后超微滤膜的抗污染性：经过改性后的超微滤膜能够有效增加膜表面水分子亲和力，亲水性的提升有效提升了超微滤膜的抗污染性能。
附图说明
[0022]图1为本专利技术所述已污染超微滤膜界面改性和性能恢复的流程图。
[0023]图2显示了根据本专利技术的一个实施例，新膜、污染膜、酸碱清洗膜、多巴胺改性膜和多巴胺/纳米二氧化硅改性膜的纯水接触角对比图。
[0024]图3显示了根据本专利技术的一个实施例，多巴胺改性膜和多巴胺/纳米二氧化硅改性膜在柠檬酸液浸泡前后的纯水接触角对比图。
[0025]图4显示了根据本专利技术的一个实施例，多巴胺改性膜和多巴胺/纳米二氧化硅改性超微滤膜在次氯酸钠和氢氧化钠混合碱液浸泡前后的纯水接触角对比图。
[0026]图5显示了根据本专利技术的一个实施例，多巴胺改性膜和多巴胺/纳米二氧化硅改性超微滤膜
具体实施方式
[0027]下面详细描述本专利技术的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文
献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
[0028]本专利技术提供了一种已污染超微滤膜界面改性和性能恢复的方法，根据本专利技术实施例，实施流程图见图1，具体包括以下步骤。
[0029]S100、已污染超微滤膜的采集
[0030]根据本专利技术实施例，已污染超微滤膜为水处理过程中污染的膜性能衰减且清洗后难以恢复的膜。
[0031]S200、已污染超微滤膜酸洗和碱洗
[0032]对S100所述的污染超微滤膜进行酸洗，即在室温条件下，将污染超微滤膜浸没于0.1％
–
1％的柠檬酸溶液，并利用蠕动泵对其进行反向冲洗，时长36
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种已污染超微滤膜界面改性和性能恢复的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)提供已污染超微滤膜；(2)提供化学清洗所需的酸洗药剂和碱洗药剂；(3)依次对已污染膜进行酸洗和碱洗；(4)提供含有多巴胺的三羟甲基氨基甲烷盐酸盐溶液；(5)将步骤(3)所述经酸洗和碱清后的膜浸泡于步骤(4)所述的溶液中，浸泡时长为2
–
6小时，得到多巴胺改性的超微滤膜；(6)提供表面含氨基的超亲水二氧化硅纳米颗粒；(7)将步骤(5)所述多巴胺改性的超微滤膜浸泡于步骤(6)所述溶液中，浸泡时长为6
–
18小时，得到多巴胺/纳米二氧化硅改性的超微滤膜。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中所述的酸洗药剂为0.1％
–
1％的柠檬酸溶液，碱洗药剂为含有浓度为0.5
–
2g/L次氯酸钠和质量分数为0.1％
–
1％的氢氧化钠混合液。3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁帅，姚子坤，黄鹏琳，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：