申請日2017.09.28

　　公開(公告)日2017.12.15

　　IPC分類號B01D71/34; B01D69/06; B01D69/02; B01D67/00; C02F3/12

　　摘要

　　本發(fā)明提供的是一種用于MBR法處理生活污水的改性親水性膜及制備方法。將聚偏氟乙烯、乙烯乙烯醇、氯化鋰和溶劑二甲基亞砜按比例混合制得鑄膜液;將鑄膜液靜置脫泡;將無氣泡的鑄膜液通過刮膜機(jī)在聚酯無紡布上刮附膜;將所得的膜在空氣中靜置，然后將其浸入凝固浴中得到板框式平板膜;將平板膜通過AB膠水粘附到導(dǎo)流板上，得到板框式平板膜元件。本發(fā)明所制得的改性EVOH膜可減少污染物在膜表面的附著以及防止污染物堵塞膜孔，有效的減緩膜污染，透水性能進(jìn)一步增大。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種用于MBR法處理生活污水的改性親水性膜，其特征是：由聚偏氟乙烯、乙烯乙烯醇、氯化鋰和溶劑二甲基亞砜制成。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于MBR法處理生活污水的改性親水性膜，其特征是：聚偏氟乙烯與乙烯乙烯醇的共混比為1:8，兩者共占鑄膜液總質(zhì)量分?jǐn)?shù)的15%;占鑄膜液2%的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，二甲基亞砜占質(zhì)量分?jǐn)?shù)為83%。

　　3.一種用于MBR法處理生活污水的改性親水性膜的制備方法，其特征是：

　　(1)將聚偏氟乙烯、乙烯乙烯醇、氯化鋰和溶劑二甲基亞砜按比例混合，在70～90℃的溫度條件下，在磁力攪拌器上攪拌12～24h后溶解制得鑄膜液;

　　(2)將鑄膜液在70～90℃水浴加熱的條件下靜置脫泡24～36h;

　　(3)將步驟(2)中所得到的無氣泡的鑄膜液通過刮膜機(jī)在聚酯無紡布上刮附膜;

　　(4)將步驟(3)中所得的膜在空氣中靜置20～30s，然后將其浸入溫度為15～20℃的凝固浴中1～2h，得到板框式平板膜;

　　(5)將步驟(4)所得的平板膜通過AB膠水粘附到導(dǎo)流板上，得到板框式平板膜元件。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于MBR法處理生活污水的改性親水性膜的制備方法，其特征是聚偏氟乙烯、乙烯乙烯醇、氯化鋰和溶劑二甲基亞砜的比例混合比例為：聚偏氟乙烯與乙烯乙烯醇的共混比為1:8，兩者共占鑄膜液總質(zhì)量分?jǐn)?shù)的15%;占鑄膜液2%的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，二甲基亞砜占質(zhì)量分?jǐn)?shù)為83%。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的用于MBR法處理生活污水的改性親水性膜的制備方法，其特征是刮膜機(jī)刮膜速度為1.5～2m/min，刮膜厚度為0.2mm～0.5mm。

　　說明書

　　用于MBR法處理生活污水的改性親水性膜及制備方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及的是一種平板膜及制備方法，具體地說是一種改性乙烯乙烯醇平板膜及制備方法。

　　背景技術(shù)

　　在地球上，雖然水資源很充足，占總體的71%，但是絕大部分為海水，可直接供人類飲用的淡水只占2.53%。因此，在進(jìn)入后工業(yè)時(shí)代以后，隨著人口的不斷增長，水資源短缺和能源危機(jī)問題已經(jīng)成為威脅人類文明進(jìn)步發(fā)展的限制性因素。因此如何緩解水資源緊缺問題、如何合理而有效的利用能源成為社會關(guān)注的焦點(diǎn)。

　　膜生物反應(yīng)器(MBR)是現(xiàn)代膜分離技術(shù)與生物技術(shù)有機(jī)結(jié)合的新型廢水處理技術(shù)。此方法不用另外設(shè)置二次沉淀池，可以實(shí)現(xiàn)水利停留時(shí)間和污泥停留時(shí)間的完全分離，可以避免污泥膨脹現(xiàn)象的發(fā)生，具有占地面積小、處理效率高、便于自動化控制，運(yùn)行操作簡單的優(yōu)點(diǎn)，以生活污水作為處理對象，出水水質(zhì)很好，是目前在高濃度有機(jī)廢水處理、生活污水處理、中水回用處理等領(lǐng)域最有前途的廢水生物處理技術(shù)之一。但是膜污染限制了膜生物反應(yīng)器技術(shù)的推廣應(yīng)用，膜污染導(dǎo)致通量下降快，而維持通量導(dǎo)致能耗的增加;膜污染問題大大影響了膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，導(dǎo)致膜的清洗和更換頻率增高，使膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)的運(yùn)行成本增加，限制了膜生物反應(yīng)器技術(shù)的推廣應(yīng)用。

　　當(dāng)今用于膜污染的防治技術(shù)主要可以分為兩大類：一是通過改變膜表面液體流動性能，減少凝膠層在膜表面的富集，以減輕濃差極化等可逆膜污染的形成;另一類是通過對膜自身性能的改進(jìn)，提高膜表面的抗污染能力，從而減小膜表面不可逆污染的形成。而膜的改性分為膜表面改性及膜基體改性，常用的方法有，膜表面涂覆改性，膜表面接枝改性，膜表面化學(xué)改性，膜表面等離子體改性，共混改性。但這些方法都是基于已有疏水性有機(jī)膜的基礎(chǔ)上進(jìn)行親水性改性，來活化膜表面的化學(xué)基團(tuán)，達(dá)到延緩膜污染的問題，但并沒有從根本上解決膜污染情況，在MBR工藝運(yùn)行一段時(shí)間后，膜表面親水性基團(tuán)活性降低，膜污染情況再次加劇。直接采用親水性材料制膜可從根本上解決膜污染問題，但一般親水性材料的機(jī)械性能均較差，所得膜抗壓能力差，易損壞。

　　膜材料是MBR技術(shù)中的核心部件，目前用于MBR的膜材料有中空纖維式和平板式兩種，平板式膜材料的MBR相對中空纖維膜材料的MBR相比，具有更高的抗污染、膜清洗頻率低、使用壽命長、單張可更換等優(yōu)勢。市場上平板MBR的膜材料常用的有聚偏氟乙烯、聚醚礬、聚礬、聚氯乙烯等疏水性材料，每種材料有不同的性能，而聚偏氟乙烯的性能尤為優(yōu)良，聚偏氟乙烯(PVDF)是半結(jié)晶型聚合物，具有良好的力學(xué)強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性、耐熱性、耐候性、抗紫外等性能。但疏水性膜在用于MBR中處理生活污水時(shí)易引發(fā)膜污染問題，所以選用一種親水性膜材料至關(guān)重要。乙烯乙烯醇是己經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)的親水性膜材料，分子中同時(shí)含有疏水性的乙烯鏈段和親水性的乙烯醇鏈段，成膜性能良好。而且EVOH聚合物有一系列不同牌號的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品含有不同的聚合度和乙烯含量，可以滿足不同的需要。目前還沒有研究將EVOH膜用于MBR中處理生活污水領(lǐng)域。

　　因此，將親水性膜材料EVOH應(yīng)用到MBR中處理生活污水，起著里程碑的作用。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的在于提供一種親水性能好，通量大的用于MBR法處理生活污水的改性親水性膜。本發(fā)明的目的還在于提供一種用于MBR法處理生活污水的改性親水性膜的制備方法。

　　本發(fā)明的用于MBR法處理生活污水的改性親水性膜是由聚偏氟乙烯、乙烯乙烯醇、氯化鋰和溶劑二甲基亞砜制成。

　　聚偏氟乙烯與乙烯乙烯醇的共混比為1:8，兩者共占鑄膜液總質(zhì)量分?jǐn)?shù)的15%;占鑄膜液2%的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，二甲基亞砜占質(zhì)量分?jǐn)?shù)為83%。

　　本發(fā)明的用于MBR法處理生活污水的改性親水性膜的制備方法為：

　　(1)將聚偏氟乙烯、乙烯乙烯醇、氯化鋰和溶劑二甲基亞砜按比例混合，在70～90℃的溫度條件下，在磁力攪拌器上攪拌12～24h后溶解制得鑄膜液;

　　(2)將鑄膜液在70～90℃水浴加熱的條件下靜置脫泡24～36h;

　　(3)將步驟(2)中所得到的無氣泡的鑄膜液通過刮膜機(jī)在聚酯無紡布上刮附膜;

　　(4)將步驟(3)中所得的膜在空氣中靜置20～30s，然后將其浸入溫度為15～20℃的凝固浴中1～2h，得到板框式平板膜;

　　(5)將步驟(4)所得的平板膜通過AB膠水粘附到導(dǎo)流板上，得到板框式平板膜元件;

　　(6)將步驟(5)所得的平板膜元件在去離子水中保存。

　　本發(fā)明的用于MBR法處理生活污水的改性親水性膜的制備方法還可以包括：

　　1、聚偏氟乙烯、乙烯乙烯醇、氯化鋰和溶劑二甲基亞砜的比例混合比例為：聚偏氟乙烯與乙烯乙烯醇的共混比為1:8，兩者共占鑄膜液總質(zhì)量分?jǐn)?shù)的15%;占鑄膜液2%的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，二甲基亞砜占質(zhì)量分?jǐn)?shù)為83%。

　　2、刮膜機(jī)刮膜速度為1.5～2m/min，刮膜厚度為0.2mm～0.5mm。

　　針對MBR法處理生活污水時(shí)易引發(fā)膜污染的問題，本發(fā)明提供了一種改性親水性平板膜及制備方法。

　　本發(fā)明以聚偏氟乙烯為改性劑，增大膜的機(jī)械性能;以氯化鋰為成孔劑，以二甲基亞砜為溶劑。所得的平板膜上表面為乙烯乙烯醇，表面光滑、親水性好，下表面為聚偏氟乙烯，表面粗糙，機(jī)械強(qiáng)度好，所得膜可達(dá)100～115N。本發(fā)明所得到的改性親水性平板膜用于MBR膜生物反應(yīng)器為內(nèi)置式好氧MBR反應(yīng)器，處理生活污水為人工配水，處理后的污水達(dá)到國家出水標(biāo)準(zhǔn)。

　　本發(fā)明的有益效果為：

　　1.本發(fā)明所發(fā)明的是一種應(yīng)用于MBR法處理生活污水中的改性親水性平板膜，此種膜采用的是乙烯乙烯醇(EVOH)作為主物料，相比于目前MBR中常用的疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)膜，EVOH膜為親水性材料，可大幅度的增高膜的親水性能，增大膜通量。并且EVOH膜的表面光滑，可減少污染物在膜表面的附著以及防止污染物堵塞膜孔，有效的減緩膜污染。

　　2.本發(fā)明中因主料EVOH的機(jī)械性能差，向其中添加了PVDF共混劑，可增大膜的機(jī)械性能、抗氧化性能。并且PVDF的引入還可增加EVOH的成孔率，使所制得的改性EVOH膜透水性能進(jìn)一步增大。

　　3.本發(fā)明采用的是浸沒相轉(zhuǎn)換沉淀法，方法簡單、便于推廣使用，實(shí)驗(yàn)步驟可簡化為：攪拌混合、靜置脫泡、刮膜機(jī)刮膜、進(jìn)入凝固浴、制作膜元件，操作簡單。