首页> 中国专利> 一种中空纤维纳滤膜在水体除砷中的应用

一种中空纤维纳滤膜在水体除砷中的应用

摘要

本发明提供了一种同时去除水体中三价砷和五价砷的中空纤维纳滤膜的应用。本发明的中空纤维纳滤膜为采用涂层法制得的低压中空纤维磺化高分子涂层复合纳滤膜,包括中空纤维超滤基膜和其内表面上涂有的有效分离层;有效分离层为含有可氧化三价砷的二氧化锰微纳米粒子的磺化高分子涂层。本发明中空纤维纳滤膜可有效的截留水体中的砷,处理的水体中砷含量为10~10000μg/L。本发明水体除砷在操作压力仅为3~10bar的情况下,其砷截留率在95%以上,渗透出水量大,达10L/m

著录项

  • 公开/公告号CN102716682A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2012-10-10

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 上海中科高等研究院;何涛;

    申请/专利号CN201210224268.4

  • 发明设计人 何涛;李雪梅;宋健峰;姜标;王建;

    申请日2012-06-29

  • 分类号B01D71/68;B01D69/08;B01D61/08;B01D67/00;C02F1/44;

  • 代理机构上海光华专利事务所;

  • 代理人许亦琳

  • 地址 201210 上海市浦东新区海科路99号

  • 入库时间 2023-12-18 06:42:37

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2022-06-14

    未缴年费专利权终止 IPC(主分类):B01D71/68 专利号:ZL2012102242684 申请日:20120629 授权公告日:20140514

    专利权的终止

  • 2014-05-14

    授权

    授权

  • 2013-11-06

    专利申请权的转移 IPC(主分类):B01D71/68 变更前: 变更后: 登记生效日:20131016 申请日:20120629

    专利申请权、专利权的转移

  • 2012-12-05

    实质审查的生效 IPC(主分类):B01D71/68 申请日:20120629

    实质审查的生效

  • 2012-10-10

    公开

    公开

说明书

技术领域

本发明属于水处理领域,具体涉及一种面向水体中三价砷和五价砷同时去除的中空纤维 纳滤膜材料的应用及其该材料的制备和应用。

背景技术

砷及其化合物被世界卫生组织(WHO)下属的国际癌症研究所(IARC)、美国环保局(US- EPA)等诸多权威机构所公认的人类已确定的第一类致癌物。由于砷在有机体内的富集效应, 即使是低含量的砷,长期接触也会容易导致肝脏、肺、膀胱及肾脏等癌症的发生。水源中的 砷污染已成为世界范围内的一个重要的环境问题。1993年,WHO将饮用水中砷的标准限值由 50μg/L降到10μg/L。我国自2007年7月1日实施的《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006) 将饮用水中砷的标准限值从原国标的不超过50μg/L提高到不超过10μg/L。而在《地表水 环境质量标准》(GB3838-2002)中规定I、II、III类水体中砷含量不得超过50μg/L。

水体中三价态砷的去除最为关键。三价态的砷是毒性最强的,特别是三氧化二砷俗称砒 霜,为剧毒物质。水体中三价态砷去除的通常做法为将三价态的砷氧化,然后采用分离技术 去除。目前最常见的砷分离技术包括吸附法、沉降法、离子交换法、生物法处理和膜技术分 离法。其中纳滤(NF)是经常被用在水体中多价离子的分离过程。纳滤膜对于多价离子的分 离作用的原理包括筛分和Donnan效应。Donnan效应是由于离子和纳滤膜表面的活性基团的 静电排斥作用所引起的,所以对多价离子的截留作用明显的高于单价离子。由于三价态的砷 在水体中的存在形式一般为中性,一般的纳滤膜技术无法达到完整的分离效果。因此,非常 需要单一的过程或者膜材料就能将三价和五价态的砷完全去除的技术。

三价砷的氧化通常是采用二氧化锰为氧化剂,在填料柱中进行。将含三价砷的废水通过 二氧化锰的填料柱,则砷被氧化成五价砷,并进一步纳滤处理。目前国内外所采用的纳滤膜制 备方法主要有溶液涂层法、界面聚合法、相转化法、表面接枝技术等。如美国专利4,769,148 公开了一种界面聚合制备纳滤膜的方法,采用水相为哌嗪和湿润剂的水相,交联剂为均苯三 甲酰氯;美国专利5,152,90公开了一种纳滤膜的制备方法,以均苯三甲酰氯和间苯二甲酰氯 为交联剂,与哌嗪衍生物类多元胺在聚砜支撑上反应制备纳滤膜;美国专利5,693,227公开 的纳滤膜的制备方法中,以5-异氰酸酯异酞酰氯为交联剂,与哌嗪在聚砜支撑膜上反应制备 纳滤膜;专利CN1288776公开了一种制备纳滤膜的方法,其原料为磺化聚醚砜,采用相转化 法制备了纳滤膜;专利CN 1586702公开了一种表面接枝技术制备亲水性纳滤膜的方法,专利 CN101829508A中公开了一种采用界面聚合法制备纳滤膜的方法,在聚砜支撑膜上通过芳香环 上带有改性酰氯基团的芳香多元酰氯或与其他芳香多元酰氯混合物与4-氨基哌啶水溶液界面 缩聚复合上一层芳香聚酰胺超薄功能层。

在各种方法中,涂层法是将含有电荷性高分子稀溶液直接涂覆在基膜表面,再处理后在 基膜表面复合一层起脱盐作用的超薄层,其超薄层最薄可达几个纳米,从而使跨膜压差和操 作压力大幅下降;凹凸不平的皱形表面也提高了过滤的有效面积,使通量大大提高。砷在自 然界中的主要存在方式为As(III)及As(V),其中地表水中砷的主要存在方式为As(V),而As(V) 在水中则以砷酸根或砷酸氢根的负价酸根形式存在,所以具有负电荷性涂层的纳滤由于其电 荷排斥的Donnan作用以及筛分作用可实现砷酸根的有效截留分离。并且本发明方法中采用的 负电荷涂层高分子即磺化高分子的磺酸根具有较高的亲水性,因此操作压力较低。

目前几乎所有的纳滤除砷研究采用商业纳滤膜,并且研究中所采用的平板膜的操作压力 一般都在十几到几十个巴,其渗透出水量一般不足5L/m2*h*bar,而低于10bar的操作条件 也较难达到分离要求。较高的操作压力以及相对中空纤维纳滤膜较低的渗透水通量增加了平 板纳滤膜的应用成本,降低了纳滤的处理效率,提高了处理成本,不利于该方法在偏远不发 达的砷污染区的应用,而我国大部分砷污染区域正是位于经济不发达地区。相对于平板膜, 中空纤维膜具有自支撑,填充密度大,易清洗等优点。而且中空纤维膜在应用过程中具有结 构紧凑占地面积小等优势。但尚未有关于中空纤维纳滤膜用于含砷水处理的研究及应用。

总结目前纳滤膜的制备方法和应用技术,还没有关于一步法将水体中的三价态的砷和五 价态的砷去除的材料。

发明内容

鉴于上述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种可以同时去除三价态砷与五价态 砷的复合型的中空纤维纳滤膜及其制备以及该中空纤维纳滤膜在水体除砷中的应用。本发明 可有效的截留水体中的砷,改善水体环境,并且节约处理成本。本发明的复合型中空纤维纳 滤膜具有同时去除三价态和五价态的砷的能力;采用该中空纤维纳滤膜的操作压力比现有的 膜材料低,成本较反渗透纳滤膜低。

为实现上述目的及其他相关目的,本发明采用如下的技术方案:

一种中空纤维纳滤膜在水体除砷中的应用,所述水体除砷为同时去除水体中三价砷和五 价砷。

进一步的,所述中空纤维纳滤膜为采用涂层法制得的低压中空纤维磺化高分子涂层复合 纳滤膜。本发明的中空纤维磺化高分子涂层复合纳滤膜为在中空纤维超滤基膜的内表面涂有 有效分离层的复合纳滤膜。

进一步的,所述中空纤维纳滤膜包括中空纤维超滤基膜和中空纤维超滤基膜内表面上涂 有的有效分离层。

优选的,所述中空纤维纳滤膜的有效分离层为含有可氧化三价砷的二氧化锰微纳米粒子 的磺化高分子涂层。

本发明的中空纤维纳滤膜为复合膜材料,其有效分离层由含有二氧化锰微纳米粒子的磺 化高分子涂层;该涂层的功能主要为二氧化锰氧化三价砷成为五价态砷,然后利用高分子涂 层的负电性对五价态砷酸根离子的电荷排斥作用和纳滤膜的筛分作用,实现水体中三价态砷 和五价态砷的同时去除。

本发明可以通过高分子涂层法制备中空纤维纳滤膜,并应用于水体中砷的去除。本发明 所述的中空纤维纳滤膜,可在比商业纳滤膜更低压力的情况下,具有较高的出水量,能够高 效处理含砷水体。

进一步的,除砷时,先调节含砷水体的pH值在6.5~9之间,然后在3~10bar的操作压 力下,将含砷水体通过压力泵打入中空纤维磺化高分子涂层复合纳滤膜的组件中进行一级或 多级渗透出水。其中,当水体中总砷浓度在低于600μg/L时采用一级渗透出水处理;当水体 中总砷浓度高于该600μg/L时可采用二级或更多级渗透水处理。

进一步的,本发明的用于水体除砷的中空纤维磺化高分子涂层复合纳滤膜由以下步骤的 方法制得:将磺化高分子溶解于溶剂中,并添加二氧化锰粒子,配制成涂层溶液;然后将涂 层溶液涂覆到中空纤维超滤基膜内表面上,得到复合膜,将得到的复合膜在50~70℃环境中 进行5~10小时的热处理,得到所述中空纤维磺化高分子涂层复合纳滤膜,即为本发明所述 的中空纤维纳滤膜。

优选的,所述涂层溶液中磺化高分子的质量百分比浓度为0.5~10%。

优选的,所述中空纤维磺化高分子涂层复合纳滤膜的有效涂层厚度为0.02~20μm。更 优选的,所述中空纤维磺化高分子涂层复合纳滤膜的有效分离层的厚度为1~20μm。

优选的,所述磺化高分子选自磺化聚醚醚酮、磺化聚苯乙烯、磺化聚苯胺和磺化聚砜。

优选的,上述对中空纤维超滤基膜的内表面进行涂覆时,采用单次膜内腔浸没涂层溶液 进行涂覆或者将涂层溶液在膜内腔循环多次进行涂覆。更优的,所述涂层溶液对中空纤维超 滤基膜的涂覆时间为1~30秒。

优选的,所采用的中空纤维超滤基膜的材料为聚醚砜PES、聚砜、聚丙烯氰、聚氯乙烯、 聚乙烯或聚偏氟乙烯PVDF。

本发明所采用的涂层溶液为含有二氧化锰粒子的磺化高分子混合溶液,其中二氧化锰粒 子在二氧化锰粒子与磺化高分子的总固体含量重量比例为5-80%;优选为5-55%。

优选的,所述涂层溶液中二氧化锰粒子与磺化高分子的重量比例为1:10000-1:1,优选 为1:20-1:1,更优选为1:5-1:1。

优选的,所述二氧化锰粒子的粒径范围为1-10000纳米;优选为5-1000纳米。

优选的,所述溶剂为甲醇、乙醇、丙酮、四氢呋喃、N、N-二甲基甲酰胺、N、N-二甲基 乙酰胺、己烷、乙酸乙酯中的一种或几种。

本发明添加二氧化锰粒子的目的是使在磺化高分子涂层中固化一定的氧化剂二氧化锰粒 子,通过氧化作用将三价态的砷氧化从而转化为五价态的砷。由于磺化高分子对五价态的砷 酸根离子具有非常高的截流作用,从而达到将三价态砷与五价态砷同时分离去除的目的。

本发明的中空纤维纳滤膜可有效的截留水体中的砷,处理的水体中砷的含量为10~10000 μg/L。本发明水体除砷在操作压力仅为3bar~10bar的情况下,其砷截留率在95%以上, 渗透出水量大,达10L/m2·h·bar以上,相对于商业平板纳滤膜来说,能够在较低的操作 压力下获得较高的渗透水通量,同时获得与商业纳滤膜相当的砷截留率。

本发明还提供一种中空纤维纳滤膜,该中空纤维纳滤膜为能同时去除水体中三价砷和五 价砷的中空纤维纳滤膜,所述中空纤维纳滤膜包括中空纤维超滤基膜和中空纤维超滤基膜内 表面上涂有的有效分离层。

优选的,所述有效分离层为含有可氧化三价砷的二氧化锰微纳米粒子的磺化高分子涂层; 更优选的,所述有效分离层的厚度为0.02~20μm。

本发明进一步提供一种中空纤维纳滤膜的制备方法,包括如下步骤:将磺化高分子溶解 于溶剂中,并添加二氧化锰粒子,配制成涂层溶液;然后将涂层溶液涂覆到中空纤维超滤基 膜内表面上,得到复合膜;将得到的复合膜在50~70℃环境中进行5~10小时的热处理,得 到中空纤维磺化高分子涂层复合纳滤膜,即为所述的中空纤维纳滤膜。

优选的,所述涂层溶液中磺化高分子与二氧化锰粒子的含量满足下列条件之一:

一、所述涂层溶液中磺化高分子的质量百分比浓度为0.5~10%,所述涂层溶液中二氧化 锰粒子与磺化高分子的重量比例为1:10000-1:1;

二、所述涂层溶液中二氧化锰粒子在二氧化锰粒子与磺化高分子的总固体含量重量比例为 5-80%。

优选的,所采用的中空纤维超滤基膜的材料为聚醚砜、聚砜、聚丙烯氰、聚氯乙烯、聚 乙烯或聚偏氟乙烯;所述溶剂为甲醇、乙醇、丙酮、四氢呋喃、N、N-二甲基甲酰胺、N、N- 二甲基乙酰胺、己烷、乙酸乙酯中的一种或几种。

本发明更进一步的提供一种水体除砷的方法,为采用中空纤维纳滤膜同时去除水体中三 价砷和五价砷,所述空纤维纳滤膜包括中空纤维超滤基膜和中空纤维超滤基膜内表面上涂有 的有效分离层;所述有效分离层为含有可氧化三价砷的二氧化锰微纳米粒子的磺化高分子涂 层;优选的,所述有效分离层的厚度为0.02~20μm。

优选的,除砷时,先调节含砷水体的pH值在6.5~9之间,然后在3~10bar的操作压力 下,将含砷水体通过压力泵打入含有中空纤维磺化高分子涂层复合纳滤膜的组件中进行一级 或多级渗透出水;其中,当水体中总砷浓度在低于600μg/L时采用一级渗透出水处理;当水 体中总砷浓度高于该600μg/L时可采用二级或更多级渗透水处理。

本发明的中空纤维纳滤膜具有一步法将水体中的三价砷与五价砷同时分离去除的优势, 是一种简单而高效率的砷去除材料。本发明的中空纤维纳滤膜制作工艺简单,处理后的渗透 液可达到世界卫生组织建议的饮用水含砷标准,相对于目前的商业纳滤膜,操作压力低,渗 透水通量高,并且中空纤维纳滤膜除砷的扩大化只需增加相应的膜组件就可实现。该方法在 分离砷改善饮水环境的同时能够有效的节约成本,还能进一步截留水体中微量悬浮物以及细 菌等,处理效率高、操作成本低,方便各种场合特别是偏远或能源不足的砷污染地区应用, 可应用于中国某些偏远不发达或能源不足地区的水体除砷。

附图说明

图1为本发明的一级纳滤装置结构示意图。

1:原料池;

1-1:渗透液;

2:初级过滤装置;

3:压力泵;

4:纳滤组件;

5:调节阀;

6:排水阀。

图2为本发明的二级纳滤装置结构示意图。

1:原料池;

1-1:二级纳滤液池(一级渗透液);

1-2二级纳滤渗透液;

2:初级过滤装置;

3:压力泵;

4:一级纳滤组件;

4-1:二级纳滤组件。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露 的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加 以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精 神下进行各种修饰或改变。

将磺化高分子溶解于溶剂中,按与磺化高分子的配比添加二氧化锰纳米粒子,混合形成 均匀的涂层溶液。将涂层溶液通过泵输送到中空纤维纳滤膜的内侧,与中空纤维纳滤膜的接 触时间为1~30秒,得到复合膜,再将得到的复合膜在50~70℃环境中放置5~10小时热处 理,得到中空纤维纳滤膜,将该中空纤维纳滤膜做成组件,待用。将上述中空纤维纳滤膜做 成的组件,即将中空纤维膜丝装入组件外壳,并将端头采用环氧树脂封装;料液通入中空纤 维膜的内孔,砷被膜内表面的涂层分离后洁净的水通过膜结构渗透到膜的外表面。

下面结合图1所示的一级纳滤装置对本发明的中空纤维纳滤膜除砷过程做进一步阐述: 含原料池1中的砷原水经过初级过滤装置2进行简单过滤,经压力泵3加压后进入中空纤维 纳滤膜的纳滤组件4,形成产水和浓排水,浓排水可以回流,也可以直接排放,取决于水资源 的稀缺程度。如图2所示的二级纳滤装置可以将一级纳滤渗透出水通过二级纳滤装置进一步 处理。

以下借助具体实施例对本发明进一步阐述。

实施例1

将磺化聚醚醚酮溶解于甲醇溶液配制磺化高分子浓度为0.5%的溶液,然后将粒径为10 纳米的二氧化锰纳米粒子混合到上述溶液中形成混合均匀的涂层溶液,控制二氧化锰粒子与 磺化高分子的重量比例为1/3。采用单次涂层将其涂覆到PVDF中空纤维超滤基膜上(内外 直径分别为0.9mm、1.4mm),65摄氏度环境中将膜后处理6小时得到具有有效涂层(即有 效分离层)的中空纤维纳滤膜,磺化聚醚醚酮复合纳滤膜的有效涂层厚度为5μm,将该纳 滤膜组装成中空纤维纳滤膜组件并利用如附图1所示的装置进行除砷。

原料液为自然水体(TDS 550mg/L,硬度CaCO3650mg/L)添加三氧化二砷和砷酸钠使 其三价砷浓度达到100μg/L,五价砷的浓度达到300μg/L。进入装置前调节水体pH到7.6 左右,实施运行过程中调节压力泵和阀门使压力达到4bar。渗透出水中五价砷的浓度为8 μg/L,三价砷无法检出,低于世界卫生组织建议的饮用水含砷标准和我国的《生活饮用水卫 生标准》(GB5749-2006)一级饮用水标准,装置中膜组件的出水量为45.7L/m2h,即11.4 L/m2·h·bar。

实施例2

将磺化聚醚醚酮溶解于甲醇溶液配制磺化高分子浓度1.0%的涂层溶液,将其涂覆到PES 中空纤维超滤基膜上(基膜MWCO为100000Da,内外径分别为0.9/1.3mm),65摄氏度环境 中将膜后处理6小时得到具有有效涂层的中空纤维纳滤膜,磺化聚醚醚酮复合纳滤膜的有效 涂层厚度为5-10μm,将该纳滤膜组装成中空纤维纳滤膜组件利用如附图1所示的装置进行 除砷。

原料液为自然水体(TDS 550mg/L,硬度CaCO3650mg/L)添加三氧化二砷和砷酸钠使 其三价砷浓度达到100μg/L,五价砷的浓度达到300μg/L,进入装置前调节水体pH到7.8, 实施运行过程中调节压力泵和阀门使压力达到6bar。渗透出水中五价砷的浓度为5μg/L, 三价砷的浓度为54μg/L。三价砷没有被纳滤膜截流,无法达到世界卫生组织建议的饮用水 砷的阀值浓度和我国的《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)一级饮用水标准。这一数据表 明没有在涂层中添加二氧化锰粒子队三价砷的去除率较低,无法达到饮用水的标准。

实施例3

将磺化聚砜溶解于甲醇溶液配制磺化高分子浓度1.0%的溶液,然后将粒径为10纳米的 二氧化锰纳米粒子混合到上述溶液中形成混合均匀的涂层溶液,控制二氧化锰粒子与磺化高 分子的重量比例为1/2。采用单次涂层将其涂覆到PES中空纤维超滤基膜上(内外直径为 0.8/1.3mm),65摄氏度环境中将膜后处理6小时得到具有有效涂层(即有效分离层)的中 空纤维纳滤膜,磺化聚砜复合纳滤膜的有效涂层厚度为9-10μm,将该纳滤膜组装成中空纤 维纳滤膜组件并装入到附图1的除砷应用装置中。

水体中三价和五价砷浓度分别为80μg/L和360μg/L,进入装置前调节水体酸碱度到 8.0左右,实施运行过程中调节压力泵和阀门使压力达到6bar。渗透出水中总砷的浓度为6 μg/L,低于世界卫生组织建议的饮用水含砷标准和我国的《生活饮用水卫生标准》 (GB5749-2006)一级饮用水标准,装置中膜组件的出水量为67L/m2h。

实施例4

将磺化聚苯胺溶解于甲醇溶液配制磺化高分子浓度5%的溶液,然后将粒径为15纳米的 二氧化锰纳米粒子混合到上述溶液中形成混合均匀的涂层溶液,控制二氧化锰粒子与磺化高 分子的重量比例为1/1.5。将其涂覆到PES中空纤维超滤基膜上,70摄氏度环境中将膜后处 理6小时得到具有有效涂层(即有效分离层)的中空纤维纳滤膜,磺化聚苯胺复合纳滤膜的 有效涂层厚度为10μm,将该纳滤膜组装成中空纤维纳滤膜组件并利用如附图1的所示的装 置进行除砷。

水体中三价和五价砷浓度分别为80μg/L和360μg/L,进入装置前调节水体pH到8.0 左右,实施运行过程中调节压力泵和阀门使压力达到8bar。渗透出水中总砷的浓度为1μg/L 其值低于世界卫生组织建议的饮用水含砷标准和我国的《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006) 一级饮用水标准,装置中膜组件的出水量为40.4L/m2h。

实施例5

将磺化聚醚醚酮溶解于甲醇溶液配制磺化高分子浓度1.5%的溶液,然后将粒径为100纳 米的二氧化锰纳米粒子混合到上述溶液中形成混合均匀的涂层溶液,控制二氧化锰粒子与磺 化高分子的重量比例为1/3采用循环涂层将其涂覆到聚丙烯氰中空纤维超滤基膜上(内外径 为0.7/1.1mm),60摄氏度左右热风吹扫6小时得到具有有效涂层(即有效分离层)的中空纤 维纳滤膜,磺化聚醚醚酮复合纳滤膜的有效涂层厚度为5-6μm,将该纳滤膜组装成中空纤 维纳滤膜组件并利用如附图1所示的装置进行除砷。

水体中三价砷和五价砷浓度分别为25μg/L和250μg/L,进入装置前调节水体pH到8 左右,实施运行过程中调节压力泵和阀门使压力达到8bar。渗透出水中砷截留率达到了100%, 出水量为80.4L/m2h。

实施例6

将磺化聚醚醚酮溶解于甲醇溶液配制磺化高分子浓度10%的溶液,然后将粒径为30纳米 的二氧化锰纳米粒子混合到上述溶液中形成混合均匀的涂层溶液,控制二氧化锰粒子与磺化 高分子的重量比例为1/1采用循环涂层将其涂覆到聚氯乙烯中空纤维超滤基膜上(内外径为 1.5/2.60mm),66摄氏度左右热风吹扫8小时得到具有有效涂层(即有效分离层)的中空纤 维纳滤膜,磺化聚醚醚酮复合纳滤膜的有效涂层厚度为4-5μm,将该纳滤膜组装成中空纤 维纳滤膜组件并利用如附图1所示的装置进行除砷。

水体中三价砷和五价砷浓度分别为25μg/L和250μg/L,进入装置前调节水体pH到7.5 左右,实施运行过程中调节压力泵和阀门使压力达到8bar。渗透出水中砷截留率达到了100%, 出水量为82.4L/m2h。

实施例7

将磺化聚苯乙烯溶解于甲醇溶液配制磺化高分子浓度为0.5%的溶液,然后将粒径为10 纳米的二氧化锰纳米粒子混合到上述溶液中形成混合均匀的涂层溶液,控制二氧化锰粒子与 磺化高分子的重量比例为1/3。采用单次涂层将其涂覆到PVDF中空纤维超滤基膜上(内外 直径分别为0.9mm、1.4mm),65摄氏度环境中将膜后处理6小时得到具有有效涂层(即有 效分离层)的中空纤维纳滤膜,磺化聚苯乙烯复合纳滤膜的有效涂层厚度为5μm,将该纳 滤膜组装成中空纤维纳滤膜组件并利用如附图1所示的装置进行除砷。

原料液为自然水体(TDS 550mg/L,硬度CaCO3650mg/L)添加三氧化二砷和砷酸钠使 其三价砷浓度达到100μg/L,五价砷的浓度达到300μg/L。进入装置前调节水体pH到7.6 左右,实施运行过程中调节压力泵和阀门使压力达到4bar。渗透出水中五价砷的浓度为8 μg/L,三价砷无法检出,低于世界卫生组织建议的饮用水含砷标准和我国的《生活饮用水卫 生标准》(GB5749-2006)一级饮用水标准,装置中膜组件的出水量为45.7L/m2h,即11.4 L/m2·h·bar。

本发明的优点在于采用中空纤维膜为基膜,利用磺化高分子涂层法制作中空纤维纳滤膜, 将其在水体除砷的应用。纳滤膜的制作工艺简单,处理后的渗透液可达到世界卫生组织和我 国的《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)的饮用水含砷标准,并且相对于目前的商业纳滤 膜,操作压力低,水通量高,在分离砷改善水体环境的同时能够有效的节约成本。

以上所述,仅为本发明的较佳实施例,并非对本发明任何形式上和实质上的限制,应当 指出,对于本技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明方法的前提下,还将可以做出若干 改进和补充,这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员,在不 脱离本发明的精神和范围的情况下,当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修 饰与演变的等同变化,均为本发明的等效实施例;同时,凡依据本发明的实质技术对上述实 施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变,均仍属于本发明的技术方案的范围内。

去获取专利,查看全文>

相似文献

  • 专利
  • 中文文献
  • 外文文献
获取专利

客服邮箱:kefu@zhangqiaokeyan.com

京公网安备:11010802029741号 ICP备案号:京ICP备15016152号-6 六维联合信息科技 (北京) 有限公司©版权所有
  • 客服微信

  • 服务号