【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种降低管式陶瓷膜膜污染的方法和装置，属于陶瓷膜应用。
技术介绍
1、陶瓷膜以其分离效率高、强度高、化学稳定性好、耐高温等优势已经成功地被用于各种工业体系的分离工艺中，尤其在苛刻的体系和要求比较高的体系分离中越来越凸显其重要性和关键作用，为广大使用者所接受。
2、正如其他膜过程中所出现的问题一样，陶瓷膜在过滤过程中也存在着膜污染的问题。膜污染是膜过程中不可避免的一种现象。它包括过滤过程中产生的浓差极化，并由此而在膜表面形成的滤饼或凝胶层，也包括了由于膜孔的弯曲效应和膜材料的表面作用现象而导致的膜孔堵塞，这些都构成了影响膜通量的膜污染阻力因素。在每个膜过程中都会出现，只不过对于不同的膜过程，膜污染的阻力大小不同。因此，我们在膜过滤过程中要采取相应手段，针对不同的膜过程中出现的不同膜污染尽最大限度地降低它的影响，这样才能使得膜过程能在维持比较高的通量下运行，提高效率，降低成本。
3、对于以悬浮物颗粒为主要分离对象的膜过程，其主要膜污染阻力为浓差极化及膜表面层的污染，膜孔堵塞的污染阻力不占主要因素。因此，目前重点采取的措施是降低过滤过程中的浓差极化，减小或消除膜表面形成的滤饼层或凝胶层。通常采用的手段是提高膜表面流速降低浓差极化，频繁地反冲洗来消除或降低膜层污染物厚度。但这些方法只能短时间提高通量，而且能耗高，效率差。
4、超声也是近年来用来降低膜污染的一个手段，它是利用在固体表面附近产生空化效应而产生液体的高速微喷射，从而破坏固体表面被吸附的污染层。吴克宏等在研究了超声对50和200
技术实现思路
1、为克服以上超声技术在陶瓷膜过滤使用上的不足，本专利技术提供了一种降低管式陶瓷膜膜污染的方法和装置。既不添加任何化学药剂，又极大限度的降低了陶瓷膜的膜污染，具有很好的工业应用性。
2、本专利技术提供了一种降低陶瓷膜膜污染的方法，尤其是降低管式陶瓷膜过滤颗粒料液时形成的膜污染。根据陶瓷膜过滤颗粒料液的污染机理，充分利用经本申请特定方式改性的亲水性陶瓷膜的强度高、化学稳定性好、亲水性好、表面光洁度高等优势，在亲水性陶瓷膜过滤工艺基础上，创新性地将陶瓷膜良好的膜材料性能、纳米气泡和超声、反冲洗工艺有机结合起来。在低污染的亲水性陶瓷膜过滤过程中，利用纳米气泡能极大的降低浓差极化现象和膜表面污染；超声波能将膜孔内的污染物剥离下来，最后采用混合纳米气泡的渗透液反冲洗，将膜孔内剥离下来的污染物带出膜孔，从而极大地降低了过滤过程中形成的膜污染，延长了膜清洗周期，提高了通量和过程的稳定性。
3、为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
4、一种降低管式陶瓷膜膜污染的方法，将待处理液与纳米气泡混合后，送入管式陶瓷膜组件过滤，过滤过程中辅以周期性的超声和反冲洗；
5、其中，生产纳米气泡的气体与待处理液的体积流量比为1：8～30，纳米气泡的平均粒径为50～200nm；超声和反冲洗周期均为10～30min/次，且须先超声再反冲洗，超声时间为5～20s/次，反冲洗时间为5～20s/次；
6、管式陶瓷膜元件的过渡层(指支撑体上涂覆一层中间层，连接分离层和支撑体之用)表面上设有亲水性纳米氧化铝颗粒层作为分离层(即膜层)，分离层的光洁度为10nm以下，水接触角<20°。
7、上述过滤过程进行周期性的超声和反冲洗，不仅可有效降低膜表面污染和浓差极化现象，更重要的是降低膜孔内堵塞污染。
8、上述反冲洗压力0.5mpa以上。
9、本申请待处理料液为含有0～30％(v/v％)颗粒悬浮物的悬浮液。
10、上述管式陶瓷膜元件的孔径为50～1400nm，管式陶瓷膜元件的材质为氧化铝、氧化锆、氧化钛或碳化硅中的至少一种，管式陶瓷膜元件的弯曲强度大于5000n。
11、上述亲水性纳米氧化铝颗粒层的制备方法为：将质量浓度为0.5～6％的乙酸-铝氧烷纳米颗粒溶液涂覆在管式陶瓷膜元件的过渡层上，在温度为600～1300℃的条件下烧结4～12h，自然冷却，形成亲水性纳米氧化铝颗粒层。
12、进一步说，乙酸-铝氧烷纳米颗粒由无水乙酸和拟薄水铝石反应制得，其中，反应温度为60～110℃，反应时间为30～60min，所得到的反应物经离心、蒸发制得。
13、作为常识，管式陶瓷膜元件包括支撑层、过滤层和分离层等。
14、一种降低管式陶瓷膜膜污染的系统，包括循环罐、第一管路、第一纳米气泡发生装置、第二管路、第三管路、管式陶瓷膜组件、供料泵、第四管路、第五管路、气液分离装置、第六管路、第七管路、反冲罐、第二纳米气泡发生装置、第八管路、第九管路、第十管路、反冲泵、第一超声波振动器和第二超声波振动器；
15、待处理液通过进料管路通入循环罐中；循环罐、第一管路、第一纳米气泡发生装置、第二管路和循环罐依次相接、形成循环；
16、第三管路一端与循环罐底部出液口连通、另一端与管式陶瓷膜组件的进料口连通；供料泵设在第三管路上；
17、管式陶瓷膜组件的浓缩液出口分支为两路、分别为第一浓缩液出口和第二浓缩液出口；第四管路一端与第一浓缩液出口连通、另一端通入循环罐中；气液分离装置设在第四管路上；第二浓缩液出口通过第五管路通入废液收集池；
18、管式陶瓷膜组件的清液出口分支为两路、分别为第一清液出口和第二清液出口；第六管路一端与第一清液出口连通、另一端与反冲罐进液口连通；第七管路一端与第二清液出口连通、另一端通向清液收集装置；
19、反冲罐、第八管路、第二纳米气泡发生装置、第九管路和反冲罐依次相接、形成循环；第十管路一端连接反冲罐底部出料口、另一端连接管式陶瓷膜组件的反冲进液口；反冲泵设在第十管路上；
20、第一超声波振动器和第二超声波振动器分别设在管式陶瓷膜组件外围的中上部和中下部。
21、上述中上部指管式陶瓷膜组件高度方向上中部以上的位置，中下部指管式陶瓷膜组件高度方向上中部以下的位置。
22、利用上述降低管式陶瓷膜膜污染的系统，处理待处理液的过程如下：
23、1)待处理液进入循环罐，然后进入第一纳米气泡发生装置加入纳米气泡后，循环进入本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种降低管式陶瓷膜膜污染的方法，其特征在于：将待处理液与纳米气泡混合后，送入管式陶瓷膜组件过滤，过滤过程中辅以周期性的超声和反冲洗；
2.如权利要求1所述的降低管式陶瓷膜膜污染的方法，其特征在于：亲水性纳米氧化铝颗粒层的制备方法为：将质量浓度为0.5～6％的乙酸-铝氧烷纳米颗粒溶液涂覆在管式陶瓷膜元件的过渡层上，在温度为600～1300℃的条件下烧结4～12h，自然冷却，形成亲水性纳米氧化铝颗粒层。
3.如权利要求2所述的降低管式陶瓷膜膜污染的方法，其特征在于：乙酸-铝氧烷纳米颗粒由无水乙酸和拟薄水铝石反应制得，其中，反应温度为60-110℃，反应时间为30～60min。
4.如权利要求1或2所述的降低管式陶瓷膜膜污染的方法，其特征在于：反冲洗介质由管式陶瓷膜组件的渗透液和纳米气泡混合而成，其中，气体与渗透液体积流量比为1：8～30，纳米气泡的平均粒径为50～200nm，反冲洗压力0.5MPa以上。
5.如权利要求1或2所述的降低管式陶瓷膜膜污染的方法，其特征在于：待处理料液为含有0～30％悬浮物的悬浮液，前述％为体积百分比。<...
【技术特征摘要】
1.一种降低管式陶瓷膜膜污染的方法，其特征在于：将待处理液与纳米气泡混合后，送入管式陶瓷膜组件过滤，过滤过程中辅以周期性的超声和反冲洗；
2.如权利要求1所述的降低管式陶瓷膜膜污染的方法，其特征在于：亲水性纳米氧化铝颗粒层的制备方法为：将质量浓度为0.5～6％的乙酸-铝氧烷纳米颗粒溶液涂覆在管式陶瓷膜元件的过渡层上，在温度为600～1300℃的条件下烧结4～12h，自然冷却，形成亲水性纳米氧化铝颗粒层。
3.如权利要求2所述的降低管式陶瓷膜膜污染的方法，其特征在于：乙酸-铝氧烷纳米颗粒由无水乙酸和拟薄水铝石反应制得，其中，反应温度为60-110℃，反应时间为30～60min。
4.如权利要求1或2所述的降低管式陶瓷膜膜污染的方法，其特征在于：反冲洗介质由管式陶瓷膜组件的渗透液和纳米气泡混合而成，其中，气体与渗透液体积流量比为1：8～30，纳米气泡的平均粒径为50～200nm，反冲洗压力0.5mpa以上。
5.如权利要求1或2所述的降低管式陶瓷膜膜污染的方法，其特征在于：待处理料液为含有0～30％悬浮物的悬浮液，前述％为体积百分比。
6.如权利要求1或2所述的降低管式陶瓷膜膜污染的方法，其特征在于：管式陶瓷膜元件的孔...
【专利技术属性】
技术研发人员：王志高，唐礼升，时宏斌，
申请(专利权)人：南京钛净流体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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