申請(qǐng)日2015.07.28

　　公開(公告)日2015.11.11

　　IPC分類號(hào)B01D69/12; B01D71/34; C02F1/44; B01J20/26; C02F1/28; B01D67/00

　　摘要

　　本發(fā)明提供一種去除廢水中氨氮的膜吸附劑的制備方法，制備步驟如下：處理改性凈水污泥;將聚乙烯吡咯烷酮加入裝有二甲基乙酰胺的錐形瓶中，攪拌均勻后加入聚偏氟乙烯，溶解后再加入凈水污泥，經(jīng)充分?jǐn)嚢韬竺芊馄靠凇㈧o置脫泡，制得鑄膜液，其中聚乙烯吡咯烷酮的加入量占鑄膜液質(zhì)量的2～4%，聚偏氟乙烯和污泥顆粒的總質(zhì)量占鑄膜液質(zhì)量的17～20%，聚偏氟乙烯和污泥顆粒的質(zhì)量比為(3:7)～(7:3)，其余為二甲基乙酰胺。將鑄膜液在玻璃板上刮制成平板膜，然后將其置于純水凝固浴中，成膜后在去離子水中浸泡后取出，再放入無水乙醇中浸泡，取出后經(jīng)自然晾干即得膜吸附劑。本發(fā)明的膜吸附劑可吸附水中的氨氮并可再生。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種去除廢水中氨氮的膜吸附劑的制備方法，其特征在于制備步驟如下：

　　(1)改性凈水污泥的處理：將改性凈水污泥進(jìn)行研磨、粉碎、過篩制成粒徑為0.1～2μm的污泥顆粒;

　　(2)鑄膜液的制備：將聚乙烯吡咯烷酮加入裝有二甲基乙酰胺的錐形瓶中，混合攪拌均勻，待聚乙烯吡咯烷酮溶解后加入聚偏氟乙烯，保持溫度為50～70℃，待聚偏氟乙烯溶解后，加入污泥顆粒，攪拌5～7h后，用保鮮膜封住瓶口，靜置脫泡24～48h，得到鑄膜液，其中聚乙烯吡咯烷酮的加入量占鑄膜液質(zhì)量的2～4%，聚偏氟乙烯和污泥顆粒的總質(zhì)量占鑄膜液質(zhì)量的17～20%，聚偏氟乙烯和污泥顆粒的質(zhì)量比為(3:7)～(7:3)，其余為二甲基乙酰胺;

　　(3)膜吸附劑的制備：控制玻璃板的溫度為20～50℃，將鑄膜液在玻璃板上刮制成平板膜，然后將其置于溫度為20～50℃的純水凝固浴中，成膜后在去離子水中浸泡24～48h后取出，放入無水乙醇中浸泡3～6h，取出后經(jīng)自然晾干，即得膜吸附劑。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種去除廢水中氨氮的膜吸附劑的制備方法，其特征在于：所述步驟(1)中污泥顆粒的粒徑為1μm。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種去除廢水中氨氮的膜吸附劑的制備方法，其特征在于：所述步驟(2)中聚乙烯吡咯烷酮的加入量占鑄膜液質(zhì)量的3%。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種去除廢水中氨氮的膜吸附劑的制備方法，其特征在于：所述步驟(2)中聚偏氟乙烯和污泥顆粒的質(zhì)量比為3:7。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種去除廢水中氨氮的膜吸附劑的制備方法，其特征在于：所述步驟(2)聚偏氟乙烯和污泥顆粒的總質(zhì)量占鑄膜液質(zhì)量的18.5%。

　　說明書

　　一種去除廢水中氨氮的膜吸附劑的制備方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于廢水處理領(lǐng)域，尤其涉及一種去除廢水中氨氮的膜吸附劑的制備方法。

　　背景技術(shù)

　　凈水污泥是自來水生產(chǎn)的副產(chǎn)物，對(duì)其進(jìn)行資源化再利用具有重要意義。氨氮是引起水體富營養(yǎng)化和環(huán)境污染的一種重要污染物質(zhì)，其進(jìn)入水體可使水體缺氧、滋生有害水生物。將凈水污泥進(jìn)行改性能使其有效吸附廢水中的氨氮污染物。例如中國發(fā)明專利(專利號(hào)201310308975.6，申請(qǐng)日2013.07.23)公開了一種改性凈水污泥氨氮吸附劑的制備方法，該氨氮吸附劑是利用自來水廠凈水污泥為原料，把所述凈水污泥改性處理成結(jié)構(gòu)疏松、孔洞豐富的類沸石結(jié)構(gòu)并用于氨氮吸附。采用本發(fā)明技術(shù)方案，可以使凈水污泥對(duì)氨氮的吸附效果較改性前明顯改善，氨氮去除率大幅提高，接近商品沸石對(duì)氨氮的吸附效果。然而改性凈水污泥氨氮吸附劑呈粉末狀，在實(shí)際水處理應(yīng)用中存在吸附后過濾困難、與水體分離難的問題。

　　膜吸附劑作為一種新型的分離材料，不僅吸附后易與水體分離，并且有利于吸附質(zhì)的回收以及吸附劑的再生。有研究報(bào)道利用具有吸附功能的樹脂、分子篩以及碳酸鈣、粘土等作為無機(jī)填充材料，可制備用于去除廢水中重金屬離子、銨離子等污染物的膜吸附劑，而目前凈水污泥用于這方面的研究還未見報(bào)道。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　解決的技術(shù)問題：針對(duì)現(xiàn)有的粉末狀改性凈水污泥氨氮吸附劑在實(shí)際應(yīng)用中存在的不足，本發(fā)明提供一種去除廢水中氨氮的膜吸附劑的制備方法，該吸附劑為膜狀的改性凈水污泥氨氮吸附劑，制備方法簡(jiǎn)單、制備過程快捷，具有疏松的孔結(jié)構(gòu)。

　　技術(shù)方案：一種去除廢水中氨氮的膜吸附劑的制備方法，制備步驟如下：

　　(1)改性凈水污泥的處理：將改性凈水污泥進(jìn)行研磨、粉碎、過篩制成粒徑為0.1～2μm的污泥顆粒;

　　(2)鑄膜液的制備：將聚乙烯吡咯烷酮加入裝有二甲基乙酰胺的錐形瓶中，混合攪拌均勻，待聚乙烯吡咯烷酮溶解后加入聚偏氟乙烯，保持溫度為50～70℃，待聚偏氟乙烯溶解后，加入污泥顆粒，攪拌5～7h后，用保鮮膜封住瓶口，靜置脫泡24～48h，得到鑄膜液，其中聚乙烯吡咯烷酮的加入量占鑄膜液質(zhì)量的2～4%，聚偏氟乙烯和污泥顆粒的總質(zhì)量占鑄膜液質(zhì)量的17～20%，聚偏氟乙烯和污泥顆粒的質(zhì)量比為(3:7)～(7:3)，其余為二甲基乙酰胺;

　　(3)膜吸附劑的制備：控制玻璃板的溫度為20～50℃，將鑄膜液在玻璃板上刮制成平板膜，然后將其置于溫度為20～50℃的純水凝固浴中，成膜后在去離子水中浸泡24～48h后取出，放入無水乙醇中浸泡3～6h，取出后經(jīng)自然晾干，即得膜吸附劑。

　　上述所述的步驟(1)中污泥顆粒的粒徑為1μm。

　　上述所述的步驟(2)中聚乙烯吡咯烷酮的加入量占鑄膜液質(zhì)量的3%。

　　上述所述的步驟(2)中聚偏氟乙烯和污泥顆粒的質(zhì)量比為3:7。

　　上述所述的步驟(2)聚偏氟乙烯和污泥顆粒的總質(zhì)量占鑄膜液質(zhì)量的18.5%。

　　本發(fā)明將改性凈水污泥顆粒作為無機(jī)粒子填充在聚合物中，采用浸沒沉淀相轉(zhuǎn)化法制備共混復(fù)合膜吸附材料。無機(jī)粒子與聚合物共混可改變復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)和性能。通過無機(jī)粒子的加入可改變鑄膜液的組成，降低聚合物相對(duì)含量，使聚合物耐溶劑性能降低，膜結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。同時(shí)無機(jī)粒子與聚合物間的相容性較差，存在相界面，容易形成界面微孔。界面孔的形成可增加對(duì)非界面孔的連通性，提高復(fù)合膜的孔隙率，進(jìn)而提高水通量。吸附型復(fù)合材料基質(zhì)的選擇主要考慮易于制得孔徑尺寸適當(dāng)并且孔徑分布較窄的膜，以利于功能離子均勻附著在其孔壁上;另外，材料要具有一定的物理化學(xué)穩(wěn)定性，以便能承受料液流過膜孔時(shí)產(chǎn)生的壓力，并可耐受酸、堿或氧化劑對(duì)膜的清洗及再生。鑒于聚合物聚偏氟乙烯材料具有化學(xué)、機(jī)械及熱力學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，膜的加工較為便利，膜孔結(jié)構(gòu)容易控制等特點(diǎn)，本發(fā)明選擇聚偏氟乙烯作為膜基質(zhì)材料。

　　有益效果：本發(fā)明提供的一種去除廢水中氨氮的膜吸附劑的制備方法，該制備方法制備得到的膜吸附劑具有疏松的孔結(jié)構(gòu)，水通量達(dá)200L/(m2·h)以上，對(duì)氨氮的吸附是可逆的物理吸附，處理初始濃度為50mg/L的氨氮溶液時(shí)，最大飽和吸附量可達(dá)5mg/g;經(jīng)濃度為200mg/L氯化鈉溶液兩次洗脫后，氨氮洗脫率可達(dá)到70%以上。同時(shí)，該膜吸附劑原料來源豐富、制備方法簡(jiǎn)單、制備過程快捷，為凈水污泥的資源化利用提供了一條有效途徑。