利用鉍改性沸石預(yù)涂層強化超濾膜性能的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用鉍改性沸石預(yù)涂層強化超濾膜性能的方法，通過加藥裝置向原水中加入鉍改性處理后的沸石，含鉍改性沸石預(yù)涂層材料溶液和原水一同通過超濾膜組件，在超濾膜表面可形成更有效的預(yù)涂層，超濾膜濃水回流到原水池，一個過濾周期結(jié)束后，用水對超濾膜進行反沖洗和正沖洗。本方法操作易于控制，設(shè)備要求低，既能有效緩解膜通量的下降速度，改善超濾膜的抗污染能力，又能提高對有機物的去除效率。
【專利說明】利用鉍改性沸石預(yù)涂層強化超濾膜性能的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于污水深度處理及回用工程領(lǐng)域，涉及一種超濾膜深度處理的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]膜技術(shù)在污水深度處理及回用領(lǐng)域有著越來越廣泛的應(yīng)用，超濾技術(shù)優(yōu)點是操作簡單、成本相對較低、不發(fā)生相變等，而且超濾設(shè)備占地面積小、系統(tǒng)能耗低、運行費用低、可有效提高企業(yè)效益，超濾膜技術(shù)已成為是水處理領(lǐng)域近20年來最重要的熱點技術(shù)之一。超濾組合工藝在提高超濾對廢水的去除率上有較大作用，許多研究者發(fā)現(xiàn)將粉末活性炭與超濾聯(lián)用，可通過吸附來提高有機物的去除率。通過超濾-反滲透膜聯(lián)用，也是當(dāng)今膜【技術(shù)領(lǐng)域】常采用的組合工藝，處理效果較好，超濾膜可以減少后續(xù)反滲透膜的污染，但經(jīng)過一定時間的運行，超濾膜也會不可避免的受到污染。因此，超濾膜在實際運行中仍存在一定局限性，其應(yīng)用中的一個關(guān)鍵性問題是如何有效地控制膜污染，延長超濾膜的使用壽命，同時，超濾膜還存在著對有機物去除率低的缺陷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)中超濾深度處理及回用方法中存在的上述問題，本發(fā)明提供一種利用鉍改性沸石預(yù)涂層強化超濾膜性能的方法。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
利用鉍改性沸石預(yù)涂層強化超濾膜性能的方法，處理步驟為:通過加藥裝置向原水中加入鉍改性沸石預(yù)涂層材料，含鉍改性沸石預(yù)涂層材料溶液和原水一同通過超濾膜組件，在超濾膜表面有效形成預(yù)涂層，超濾膜濃水回流到原水池，一個過濾周期結(jié)束后，用水對超濾膜進行反沖洗和正沖洗。
[0005]上述鉍改性沸石預(yù)涂層材料的制備方法如下:
(1)將粒徑為300?2000目的沸石以固液比為1:10?1:5加入0.05?0.2 mol/L硫酸中，以10(T300r/min的振蕩速度動態(tài)浸潰12?36h，倒出上清液，再用純水洗f 2次，倒出上清液后8(T100° C條件下烘干；
(2)將步驟(I)制得的沸石以固液比1:10?1:5加入盛有0.0Γ0.lmol/L硝酸鉍溶液中，以10(T300r/min的振蕩速度動態(tài)浸潰12?36h，倒出上清液后8(Tl00° C條件下烘干；
(3)將步驟(2)制得的沸石于30(T500°C條件下焙燒2-4h，得到鉍改性沸石預(yù)涂層材料。
[0006]作為本發(fā)明的進一步改進，所述的加藥裝置中，含鉍改性沸石預(yù)涂層材料粒徑為300?2000目，加藥量為50?500 mg/L。
[0007]作為本發(fā)明的進一步改進，所述的超濾膜為中空纖維膜，超濾膜濃水回流比為0%?10%。
[0008]作為本發(fā)明的進一步改進，所述的過濾周期為0.5小時到3.5小時。
[0009]作為本發(fā)明的進一步改進，所述的用水為膜過濾出水，反沖洗和正沖洗時間均為10秒到80秒，反沖洗和正沖洗流量均為超濾進水流量的1.5倍到3.0倍。
[0010]本發(fā)明的有益效果:
采用本發(fā)明的鉍改性沸石預(yù)涂層強化超濾膜性能的方法，沸石通過鉍改性之后，可以擴寬和疏通沸石的內(nèi)部孔道，增加沸石的吸附活性中心，用于強化超濾膜性能，在超濾膜表面形成更有效的預(yù)涂層，減輕污染物和膜的直接接觸。
[0011]本發(fā)明利用鉍改性沸石預(yù)涂層強化超濾膜性能的方法，與傳統(tǒng)的超濾膜直接過濾的方法相比，本方法操作易于控制，設(shè)備要求低，既能改善超濾膜的抗污染能力，又能提高對有機物的去除效率。用于污水深度處理及回用中，可有效緩解超濾膜通量的下降速度，延緩膜的污染，強化膜的抗污染能力，同時大大提高超濾膜對水質(zhì)指標(biāo)的去除效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的膜通量變化比較圖。
[0013]圖2為本發(fā)明的化學(xué)需氧量(COD)去除率比較圖。
[0014]圖3為本發(fā)明的總氮(TN)去除率比較圖。

【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明。
[0016]本發(fā)明利用鉍改性沸石預(yù)涂層強化超濾膜性能的方法，是通過加藥裝置向原水中加入鉍改性沸石預(yù)涂層材料，含鉍改性沸石預(yù)涂層材料溶液和原水一同通過超濾膜組件，在超濾膜表面有效形成預(yù)涂層，超濾膜濃水回流到原水池，一個過濾周期結(jié)束后，用水對超濾膜進行反沖洗和正沖洗。
[0017]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，鉍改性沸石預(yù)涂層材料的制備方法如下:
(1)將粒徑為300?2000目的沸石以固液比為1:10?1:5加入0.05?0.2 mol/L硫酸中，以10(T300r/min的振蕩速度動態(tài)浸潰12?36h，倒出上清液，再用純水洗f 2次，倒出上清液后8(T100° C條件下烘干；
(2)將步驟(I)制得的沸石以固液比1:10?1:5加入盛有0.0Γ0.lmol/L硝酸鉍溶液中，以10(T300r/min的振蕩速度動態(tài)浸潰12?36h，倒出上清液后8(Tl00° C條件下烘干；
(3)將步驟(2)制得的沸石于30(T500°C條件下焙燒2-4h，得到鉍改性沸石預(yù)涂層材料。
[0018]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，其中，含鉍改性沸石預(yù)涂層材料粒徑為30(Γ2000目，力口藥量為5(T500 mg/L ;超濾膜為中空纖維膜，超濾膜濃水回流比為09Γ10% ;過濾周期為0.5小時到3.5小時；用水為膜過濾出水，反沖洗和正沖洗時間均為10秒到80秒，反沖洗和正沖洗流量均為超濾進水流量的1.5倍到3.0倍。
[0019]對比案例I (直接超濾，簡寫UF):
原水為某工業(yè)污水處理廠尾水(COD 58mg/L, TN 19.2mg/L)。原水直接通過超濾膜組件，超濾膜為中空纖維膜，超濾膜濃水回流比為3%，超濾膜濃水回流到原水池，過濾周期為3小時，一個過濾周期結(jié)束后，采用膜過濾出水對超濾膜依次進行反沖洗和正沖洗，反沖洗和正沖洗時間均為50秒，反沖洗和正沖洗流量均為超濾進水流量的2倍。過濾4個周期，膜通量變化如圖1所示，主要污染物去除率如圖2和圖3所示。
[0020]對比案例2 (僅利用沸石預(yù)涂層提高超濾膜性能的方法，簡寫Z-UF):
原水為某工業(yè)污水處理廠尾水(COD 58mg/L, TN 19.2mg/L)。通過加藥裝置向原水中加入未改性的天然沸石，沸石材料溶液和原水一同通過超濾膜組件，超濾膜為中空纖維膜，超濾膜濃水回流比為3%，超濾膜濃水回流到原水池，過濾周期為3小時，一個過濾周期結(jié)束后，采用膜過濾出水對超濾膜依次進行反沖洗和正沖洗，反沖洗和正沖洗時間均為50秒，反沖洗和正沖洗流量均為超濾進水流量的2倍。過濾4個周期，膜通量變化如圖1所示，主要污染物去除率如圖2和圖3所示，相比直接超濾，可緩解超濾膜通量的下降速度，但COD和TN的去除率僅分別提高41.6%和40.5%。
[0021]實施例1 (利用本發(fā)明鉍改性沸石預(yù)涂層強化超濾膜性能的方法，簡寫0.03B1-Z-UF):
原水為某工業(yè)污水處理廠尾水(COD 58mg/L, TN 19.2mg/L)。鉍改性沸石預(yù)涂層材料的制備方法如下:(I)將粒徑為1000目的沸石以固液比為1:5加入0.1 mol/L硫酸中，以20r/min的振蕩速度動態(tài)浸潰18h，倒出上清液，再用純水洗I次，倒出上清液后85° C條件下烘干；(2)將步驟(I)制得的沸石以固液比1:5加入盛有0.03mol/L硝酸鉍溶液中，以200r/min的振蕩速度動態(tài)浸潰18h，倒出上清液后85° C條件下烘干；(3)將步驟(2)制得的沸石于450° C條件下焙燒3h，得到鉍改性沸石預(yù)涂層材料。通過加藥裝置向原水中加入鉍改性沸石預(yù)涂層材料，沸石材料溶液和原水一同通過超濾膜組件，超濾膜為中空纖維膜，超濾膜濃水回流比為3%，超濾膜濃水回流到原水池，過濾周期為3小時，一個過濾周期結(jié)束后，采用膜過濾出水對超濾膜依次進行反沖洗和正沖洗，反沖洗和正沖洗時間均為50秒，反沖洗和正沖洗流量均為超濾進水流量的2倍。過濾4個周期，膜通量變化如圖1所示，主要污染物去除率如圖2和圖3所示，相比直接超濾，可有效緩解超濾膜通量的下降速度，且COD和TN的去除率分別提高了 102.5%和103.8%。
[0022]實施例2 (利用本發(fā)明鉍改性沸石預(yù)涂層強化超濾膜性能的方法，簡寫0.08B1-Z-UF):
原水為某工業(yè)污水處理廠尾水(COD 58mg/L, TN 19.2mg/L)。鉍改性沸石預(yù)涂層材料的制備方法如下:(I)將粒徑為1000目的沸石以固液比為1:5加入0.1 mol/L硫酸中，以20r/min的振蕩速度動態(tài)浸潰18h，倒出上清液，再用純水洗I次，倒出上清液后85° C條件下烘干；(2)將步驟(I)制得的沸石以固液比1:5加入盛有0.08mol/L硝酸鉍溶液中，以200r/min的振蕩速度動態(tài)浸潰18h，倒出上清液后85° C條件下烘干；(3)將步驟(2)制得的沸石于450° C條件下焙燒3h，得到鉍改性沸石預(yù)涂層材料。通過加藥裝置向原水中加入鉍改性沸石預(yù)涂層材料，沸石材料溶液和原水一同通過超濾膜組件，超濾膜為中空纖維膜，超濾膜濃水回流比為3%，超濾膜濃水回流到原水池，過濾周期為3小時，一個過濾周期結(jié)束后，采用膜過濾出水對超濾膜依次進行反沖洗和正沖洗，反沖洗和正沖洗時間均為50秒，反沖洗和正沖洗流量均為超濾進水流量的2倍。過濾4個周期，膜通量變化如圖1所示，主要污染物去除率如圖2和圖3所示，相比直接超濾，可有效緩解超濾膜通量的下降速度，且COD和TN的去除率分別提高了 116.8%和119.2%。
[0023]綜上可見，利用本鉍改性沸石預(yù)涂層強化超濾膜性能的方法，相比直接超濾和僅利用沸石預(yù)涂層提高超濾膜性能的方法，可更有效緩解膜通量的下降速度，延緩膜的污染，同時大大提高膜對水質(zhì)指標(biāo)的去除效果。
[0024]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.利用鉍改性沸石預(yù)涂層強化超濾膜性能的方法，其特征在于:處理步驟為:通過加藥裝置向原水中加入鉍改性沸石預(yù)涂層材料，含鉍改性沸石預(yù)涂層材料溶液和原水一同通過超濾膜組件，在超濾膜表面有效形成預(yù)涂層，超濾膜濃水回流到原水池，一個過濾周期結(jié)束后，用水對超濾膜進行反沖洗和正沖洗。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用鉍改性沸石預(yù)涂層強化超濾膜性能的方法，其特征在于:所述鉍改性沸石預(yù)涂層材料的制備方法為: (1)將粒徑為300?2000目的沸石以固液比為1:10?1:5加入0.05?0.2 mol/L硫酸中，以10(T300r/min的振蕩速度動態(tài)浸潰12?36h，倒出上清液，再用純水洗1?2次，倒出上清液后8(T100° C條件下烘干； (2)將步驟(I)制得的沸石以固液比1:10?1:5加入盛有0.0Γ0.lmol/L硝酸鉍溶液中，以10(T300r/min的振蕩速度動態(tài)浸潰12?36h，倒出上清液后8(Tl00° C條件下烘干； (3)將步驟(2)制得的沸石于30(T500°C條件下焙燒2-4h，得到鉍改性沸石預(yù)涂層材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用鉍改性沸石預(yù)涂層強化超濾膜性能的方法，其特征在于:所述的加藥裝置中，鉍改性沸石預(yù)涂層材料粒徑為300?2000目，加藥量為5(T500 mg/L0
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用鉍改性沸石預(yù)涂層強化超濾膜性能的方法，其特征在于:所述的超濾膜為中空纖維膜，超濾膜濃水回流比為09Γ10%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用鉍改性沸石預(yù)涂層強化超濾膜性能的方法，其特征在于:所述的過濾周期為0.5小時到3.5小時。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用鉍改性沸石預(yù)涂層強化超濾膜性能的方法，其特征在于:所述的用水為膜過濾出水，反沖洗和正沖洗時間均為10秒到80秒，反沖洗和正沖洗流量均為超濾進水流量的1.5倍到3.0倍。
【文檔編號】B01D67/00GK104147938SQ201410421245
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月26日
【發(fā)明者】陳勇, 涂勇, 唐敏, 白永剛, 吳海鎖, 陸嘉昂, 張耀輝, 徐軍, 張龍 申請人:江蘇省環(huán)境科學(xué)研究院