一种提高反渗透膜元件抗污染性能的方法

摘要

本发明提供了一种提高反渗透膜元件抗污染性能的方法，其特征在于：对膜元件中的浓水流道网表面以0.5～8mol/L的强氧化剂进行强氧化处理，处理后的浓水流道网用于LP4040膜元件的制备；主要包括以下步骤：（1）处理溶液的配制：配制0.5～8mol/L的浓硫酸溶液；（2）按重铬酸钾和硫酸的质量比为1:30加入重铬酸钾；（3）维持处理液的温度在40～90℃，将浓水流道网放入处理液中浸泡0.5～24h；（4）取出浓水流道网用水冲洗干净，然后将浓水流道网厚度晾干或用热风风干。本发明对浓水流道网进行强氧化处理，可有效提高反渗透膜元件抗污染的性能，提高脱盐率和膜通量的稳定性，有利于延长反渗透膜膜片的寿命。

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高反渗透膜元件抗污染性能的方法。

背景技术

在反渗透膜的使用过程中，由于水体中悬浮物、无机物、有机物、 微生物等截留物的存在，在透过液透过膜体的同时，截留物必然对膜体 产生渐进的污染。过度的膜污染将会使膜性能下降，甚至丧失膜系统应 有的分离功能。通常，防止膜元件污染的方法包括：对原水进行预处理， 降低水中悬浮物及有机物含量；调节进水pH值，保持水的稳定性，防 止膜面上形成垢；对膜进行定期清洗；停用时做好停运保护工作；定期 对膜元件进行更换。除此之外，还可以对膜元件中的浓水流道网进行一 定的处理，以提高膜元件抗污染的性能，保证反渗透膜系统能够持续稳 定工作。

在分离、浓缩蛋白质或其他大分子溶质时，“凝胶层”对膜透水率 影响甚大。当流速一定且浓差极化不明显时，膜透水率随压力的增加而 近似直线增加。在浓差极化起作用后，由于压力增加，透水率提高，浓 差极化随之严重，使透水率随压力提高而呈曲线增加。当压力升高到一 定数值后，浓差极化使膜表面溶质浓度达到极限浓度时，溶质在膜表面 析出，形成“凝胶层”。此时“凝胶层”阻力对膜的透水率起决定作用， 透水率几乎不依赖于压力。因此，对溶质浓度一定时，应设法避免形成 “凝胶层”，以得到最佳膜透水率。

中国专利ZL200610024540.9公开了一种高通量反渗透膜元件的制 作方法，是在反渗透膜膜片卷制之前或之后分步骤，以不同体积浓度比 的氧化剂对反渗透膜膜片进行氧化，使反渗透膜元件与现有技术相比具 有更高的产水流量。该方法对膜元件中的反渗透膜膜片进行氧化处理， 在一定程度上可以提高水通量，但是并不能减少“凝胶层”的形成，不 利于膜片的持久耐用性。

发明内容

本发明提供了一种提高反渗透膜元件抗污染性能的方法，解决了现 有技术中膜元件抗污染性能不足的问题。

本发明的技术方案如下所述。

一种提高反渗透膜元件抗污染性能的方法，是利用氧化手段对反渗 透膜元件的浓水流道网进行处理，增强浓水流道网亲水性并降低其对污 染物的吸附能力。

上述的提高反渗透膜元件抗污染性能的方法，主要包括以下步骤：

（1）处理溶液的配制：配制0.5～8mol/L的浓硫酸溶液；

（2）按重铬酸钾和硫酸的质量比为1:30加入重铬酸钾；

（3）维持处理液的温度在40～90℃，将浓水流道网放入处理液中 浸泡0.5～24h；

（4）取出浓水流道网用水冲洗干净，然后将浓水流道网厚度晾干 或用热风风干。

所述步骤（3）中的浓水流道网厚度1～100mil。

所述步骤（3）中的浓水流道网由聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酰胺、 聚甲基丙烯酸甲酯、尼龙和聚氨酯中的任一种或几种组成。

本发明的有益效果：对浓水流道网进行强氧化处理，可有效提高反 渗透膜元件抗污染的性能，提高脱盐率和膜通量的稳定性，有利于延长 反渗透膜膜片的寿命。

附图说明

图1为采用实施例1处理浓水流道网后的膜组件脱盐变化率图；

图2为采用实施例2处理浓水流道网后的膜组件脱盐变化率图；

图3为浓水流道网未经任何处理的膜组件脱盐变化率图；

图4为浓水流道网未经任何处理的膜组件脱盐变化率图；

图5为采用实施例1处理浓水流道网后的膜组件膜通量变化率图；

图6为采用实施例2处理浓水流道网后的膜组件膜通量变化率图；

图7为浓水流道网未经任何处理的膜组件膜通量变化率图；

图8为浓水流道网未经任何处理的膜组件膜通量变化率图；

图中：A为污染2h后的脱盐变化率，B为碱洗1h后的脱盐变化率； C为再次污染2h后的脱盐变化率；D为再次碱洗1h后的脱盐变化率； E为污染2h后的膜通量变化率，F为碱洗1h后的膜通量变化率；G为 再次污染2h后的膜通量变化率；H为再次碱洗1h后的膜通量变化率。

具体实施方式

为了加深对本发明理解，下面结合实施例对本发明作进一步详细的 描述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

实施例1

配制200L 8mol/L的浓硫酸溶液，按重铬酸钾和硫酸的质量比为 1:30加入重铬酸钾，溶解完全后将溶液升温至70℃。取尺寸为30000mm ×1067mm，厚度为27mil的聚丙烯材质浓水流道网置于70℃的重铬酸 钾硫酸溶液中进行表面氧化处理，浸泡2h后取出用去离子水清洗充分 取出残留的重铬酸钾硫酸溶液。洗净后的浓水流道网采用60℃热风风 干。将风干后的浓水流道网与反渗透膜片一起卷制成规格为LP4040的 膜组件并进行后续性能和抗污染能力评价。

实施例2

配制200L 3mol/L的浓硫酸溶液，按重铬酸钾和硫酸的质量比为 1:30加入重铬酸钾，溶解完全后将溶液升温至70℃。取尺寸为30000mm ×1067mm，厚度为27mil的聚丙烯材质浓水流道网置于70℃的重铬酸 钾硫酸溶液中进行表面氧化处理，浸泡10h后取出用去离子水清洗充分 取出残留的重铬酸钾硫酸溶液。洗净后的浓水流道网采用60℃热风风 干。将风干后的浓水流道网与反渗透膜片一起卷制成规格为LP4040的 膜组件并进行后续性能和抗污染能力评价。

实施例3

配制200L 6mol/L的浓硫酸溶液，按重铬酸钾和硫酸的质量比为 1:30加入重铬酸钾，溶解完全后将溶液升温至90℃。取尺寸为30000mm ×1067mm，厚度为100mil的聚丙烯酰胺材质浓水流道网置于90℃的重 铬酸钾硫酸溶液中进行表面氧化处理，浸泡24h后取出用去离子水清洗 充分取出残留的重铬酸钾硫酸溶液。洗净后的浓水流道网晾干。

实施例4

配制200L 6mol/L的浓硫酸溶液，按重铬酸钾和硫酸的质量比为 1:30加入重铬酸钾，溶解完全后将溶液升温至50℃。取尺寸为30000mm ×1067mm，厚度为70mil的聚乙烯材质浓水流道网置于50℃的重铬酸 钾硫酸溶液中进行表面氧化处理，浸泡20h后取出用去离子水清洗充分 取出残留的重铬酸钾硫酸溶液。洗净后的浓水流道网晾干。

实施例5

配制200L 6mol/L的浓硫酸溶液，按重铬酸钾和硫酸的质量比为 1:30加入重铬酸钾，溶解完全后将溶液升温至60℃。取尺寸为30000mm ×1067mm，厚度为40mil的聚甲基丙烯酸甲酯材质浓水流道网置于60 ℃的重铬酸钾硫酸溶液中进行表面氧化处理，浸泡15h后取出用去离子 水清洗充分取出残留的重铬酸钾硫酸溶液。洗净后的浓水流道网晾干。

实施例6

配制200L 6mol/L的浓硫酸溶液，按重铬酸钾和硫酸的质量比为 1:30加入重铬酸钾，溶解完全后将溶液升温至80℃。取尺寸为30000mm ×1067mm，厚度为1mil的聚氨酯材质浓水流道网置于80℃的重铬酸钾 硫酸溶液中进行表面氧化处理，浸泡0.5h后取出用去离子水清洗充分 取出残留的重铬酸钾硫酸溶液。洗净后的浓水流道网晾干。

分别用实施例1和2所述方法处理的浓水流道网和未处理的浓水流 道网卷制LP-4040的膜组件，各2支，一共4支，编号为改性浓水流道 网1、改性浓水流道网2、普通浓水流道网1、普通浓水流道网2。将膜 组件放入检测台，在标准条件下运行半个小时（225psi，4000ppm NaCl， 回收率10%）检测它们的通量和脱盐率。配制牛奶蛋白污染液，以污染 液为膜元件的进水，在标准条件下运行，对膜组件进行污染；待膜组件 被污染后，用0.1%的碱溶液对膜组件进行清洗，测试它们的性能变化 情况。再次配置牛奶蛋白污染液，以污染液为膜元件的进水，在标准条 件下运行，对膜组件进行污染；待膜组件被污染后，用0.1%的碱溶液 对膜组件进行清洗，测试它们的性能变化情况。各膜组件在经过两次污 染和碱洗的过程中，测试得到的浓水流道网脱盐变化率见表1，浓水流 道网膜通量变化率见表2。

表1浓水流道网脱盐变化率

表2浓水流道网膜通量变化率

表1为4件被试浓水流道网的脱盐变化率，对应附图1、2、3、4， 表2为4件被试浓水流道网的膜通量变化率，对应附图5、6、7、8。 图1为采用实施例1处理浓水流道网后的膜组件脱盐变化率图；图2为 采用实施例2处理浓水流道网后的膜组件脱盐变化率图；图3为浓水流 道网未经任何处理的膜组件脱盐变化率图；图4为浓水流道网未经任何 处理的膜组件脱盐变化率图；图5为采用实施例1处理浓水流道网后的 膜组件膜通量变化率图；图6为采用实施例2处理浓水流道网后的膜组 件膜通量变化率图；图7为浓水流道网未经任何处理的膜组件膜通量变 化率图；图8为浓水流道网未经任何处理的膜组件膜通量变化率图。在 附图中：A为污染2h后的脱盐变化率，B为碱洗1h后的脱盐变化率； C为再次污染2h后的脱盐变化率；D为再次碱洗1h后的脱盐变化率； E为污染2h后的膜通量变化率，F为碱洗1h后的膜通量变化率；G为 再次污染2h后的膜通量变化率；H为再次碱洗1h后的膜通量变化率。

由表1、表2可知，采用本发明实施例方法处理浓水流道网后卷制 的膜元件改性浓水流道网1、改性浓水流道网2的脱盐变化率的变化幅 度，明显小于未经任何处理的普通浓水流道网1、普通浓水流道网2； 膜通量上，4件被试浓水流道网的区别则不明显，说明是否经过本发明 方法处理对膜元件的膜通量则没有多大影响。总而言之，本发明可提高 膜元件的脱盐率和膜通量的稳定性，提高反渗透膜元件抗污染的性能。