废水深度处理器的制作方法

本发明涉及污水处理领域，特别涉及一种废水深度处理器。

背景技术：

随着经济发展和人民生活水平的提高，电镀产品的需求与日剧增，而废水中含有大量的重金属等污染物质，如果不加以处理，任意排放，势必对环境及人类产生严重危害，因此，研究废水的处理是一个热点问题。膜分离技术由于兼具分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等优点，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。膜分离技术中所用的膜是一种具有特殊选择性分离功能的无机或高分子材料，它能把流体分隔成不相通的两个部分，使其中的一种或几种物质能够透过该膜，而将其它物质分离出来。高效、节能、环保、分子级过滤、过滤过程简单、易于控制的膜分离技术已被公认为21是世纪最重大产业技术之一，是一种新兴的绿色工业科技。

当前工业上膜处理器采用板框式膜分离器、螺旋卷式膜分离器和中空纤维式膜分离器，板框式膜分离器由支撑盘、平板膜、间隔盘交替重叠压紧构成，在支撑盘和间隔盘内形成原水和渗透液的流道；螺旋卷式膜分离器是将多孔支撑材料插入三边密封的信封状膜袋，袋口与中心集水管相接，衬以起导流作用的料液隔网，两者一起在中心管外缠绕成筒，装入耐压的圆筒中构成，结构紧凑，单位体积膜面积大；中空纤维式膜分离器由中空纤维膜并列，端部用环氧树脂密封，构成管板，封装在受压外壳中构成，单位体积内膜面积大，能够承受较高的压差。

现有技术的缺陷：现有的板框式膜分离器结构简单，膜组件内物料流动条件差，不易自动冲洗，且装卸复杂，拆卸清洗困难；螺旋卷式膜分离器原物料流程短，浓缩物料难循环，清洗、维修不方便，易堵塞；中空纤维式膜分离器的单纤维膜不能更换，单根损害时需更换整个膜组件，易堵塞；滤膜无法对未经过预处理的废水中的重金属进行有效去除。

技术实现要素：

为解决以上技术问题，本发明提供一种废水深度处理器，解决了膜分离器维护费用高、运行能耗高、拆卸清洗困难，避免废水预处理而造成二次污染等问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种废水深度处理器，关键在于：包括处理器本体，所述处理器本体中竖直设有筒形过滤组件，所述筒形过滤组件将所述处理器本体分隔成内净化区和外处理区，所述筒形过滤组件包括多个拼插式膜单元和膜单元驱动装置，相邻的拼插式膜单元之间可拆卸连接，所述处理器本体的顶部开设有组件安装孔，所述拼插式膜单元通过所述组件安装孔进出所述处理器本体；

所述拼插式膜单元包括正对设置的上钢架安装座和下钢架安装座，所述上钢架安装座和下钢架安装座之间固定连接有钢架网，所述钢架网内部设有复合膜，所述复合膜包括由改性聚偏氟乙烯基膜和改性纳米tio2经界面聚合而成；所述改性纳米tio2为掺杂稀土金属的纳米tio2，其中稀土金属的掺杂量为0.5-4％wt；所述改性聚偏氟乙烯基膜由质量比为(0.5-6)：100的二硫化二苯并噻唑和聚偏氟乙烯共混而成。

优选的，所述稀土金属为la、ce。

优选的，所述改性聚偏氟乙烯基膜采用以下方法获得：分别将体积比为(75-85)：(8-20)：1的二甲基乙酰胺、聚乙二醇和吐温80投入反应釜中，高速搅拌后，加入聚偏氟乙烯和二硫化二苯并噻唑，在60-90℃下搅拌1-3h，在40℃下静置脱泡处理12-20h，得到铸膜液，所述铸膜液中聚偏氟乙烯的质量分数为10-18％wt，将铸膜液在玻璃板上刮膜，经过预挥发5-25s后，将覆膜的玻璃板浸入蒸馏水，在60-90℃下进行凝固浴，脱膜，对膜表面进行清洗并置于去离子水中浸泡24h，烘干，得到所述改性聚偏氟乙烯基膜。

优选的，改性纳米tio2采用以下方法获得：将稀土金属盐投入质量分数为0.5-2％wt的聚乙二醇/硫酸氧钛溶液中，搅拌均匀，然后在25℃下，搅拌滴加草酸铵溶液，反应1-3h，调节ph值至中性，再升温至70-90℃，继续搅拌反应1-3h，得到草酸钛溶胶，将草酸钛溶胶蒸干、煅烧，得到所述改性纳米tio2。

优选的，所述稀土金属盐为硝酸镧、硝酸铈；草酸铵与硫酸氧钛的摩尔比为(1-1.5)：1。

优选的，所述处理器本体中正对设有上环形固定座和下环形固定座，所述上环形固定座和所述下环形固定座分别与所述处理器本体的顶壁和底壁固定连接，所述上环形固定座的下表面和所述下环形固定座的上表面分别竖直开设有上环形槽和下环形槽，所述上钢架安装座和下钢架安装座分别与上环形槽和下环形槽滑动连接，所述组件安装孔与所述上环形槽连通。

优选的，所述膜单元驱动装置包括竖直设置的膜单元导向板和驱动电机，所述驱动电机设置在处理器本体顶部，所述膜单元导向板设置在任两个所述拼插式膜单元之间，所述膜单元导向板的两端分别插设在上环形槽和下环形槽中，所述上环形固定座的内壁上水平开设一圈导向通孔，所述膜单元导向板的上部固定连接有水平连接杆，该水平连接杆穿出所述导向通孔与所述驱动电机的输出轴固定连接。

优选的，所述上钢架安装座和所述膜单元导向板的两侧端面上分别竖向开设有t形槽和t形凸条，所述t形凸条能插入相邻的t形槽中，所述膜单元导向板的下端设有水平限位块，所述下环形槽的槽壁上开设有相应的限位槽。

优选的，所述下钢架安装座包括内座和外座，所述内座和外座之间夹设有复位弹簧，所述内座的顶部与所述钢架网的下端固定连接，所述内座活动穿设在所述外座中。

优选的，所述处理器本体上开设有进水口和排水口，所述进水口设置在所述外处理区，所述排水口设置在所述内净化区。

有益效果：与现有技术相比，本发明提供的废水深度处理器，处理效果好且稳定，运行维护方便，避免采用化学沉淀法对废水进行预处理而对水体造成二次污染引起水质变质。多个拼插式膜单元和膜单元导向板通过t形槽和t形凸条相互卡接成筒形过滤组件，当需要更换拼插式膜单元时，膜驱动电机可以带动膜单元导向板在处理器本体中做圆周运动，从而推动拼插式膜单元运动至组件安装孔处进行快速更换；复合膜具有良好的重金属粒子吸附性能，截留效果和耐酸碱性能，通过将二硫化二苯并噻唑共混到聚偏氟乙烯中，二硫化二苯并噻唑的特征基团与重金属离子有较强络合作用，可以提高对重金属离子的吸附能力，改性纳米tio2中掺杂稀土金属可抑制tio2粒子的长大，有效改善膜层粒子的大小和形貌，具有更高的截留率，并且能有效提高膜层的的耐酸碱性能；通过界面聚合，稀土金属掺杂的tio2膜层与基膜中的基团发生反应后以化学键牢固地与基膜结合在一起，确保复合膜的稳定性和分离体系的安全性与纯度，延长复合膜的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1的a处放大图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附表和具体实施方式对本发明作详细说明。

实施例1废水深度处理器i

如图1-3所示，一种废水深度处理器，包括处理器本体1，所述处理器本体1中竖直设有筒形过滤组件，所述筒形过滤组件将所述处理器本体1分隔成内净化区a和外处理区b，所述处理器本体1上开设有进水口9和排水口10，所述进水口9设置在所述外处理区b，所述排水口10设置在所述内净化区a，所述处理器本体1中正对设有上环形固定座5和下环形固定座6，所述上环形固定座5和所述下环形固定座6分别与所述处理器本体1的顶壁和底壁固定连接，所述上环形固定座5的下表面和所述下环形固定座6的上表面分别竖直开设有上环形槽51和下环形槽52，所述筒形过滤组件包括多个拼插式膜单元2和膜单元驱动装置3，相邻的拼插式膜单元2之间可拆卸连接，所述处理器本体1的顶部开设有组件安装孔4，所述拼插式膜单元2通过所述组件安装孔4进出所述处理器本体1；

所述拼插式膜单元2包括正对设置的上钢架安装座21和下钢架安装座22，所述上钢架安装座21和下钢架安装座22之间固定连接有钢架网23，所述上钢架安装座21和下钢架安装座22分别与上环形槽51和下环形槽52滑动连接，所述组件安装孔4与所述上环形槽51连通，所述钢架网23内部设有复合膜i。

图1和图2中可以看到，所述膜单元驱动装置3包括竖直设置的膜单元导向板31和驱动电机，所述驱动电机设置在处理器本体1顶部，所述膜单元导向板31设置在任两个所述拼插式膜单元2之间，所述膜单元导向板31的两端分别插设在上环形槽51和下环形槽52中，所述上环形固定座5的内壁上水平开设一圈导向通孔32，所述膜单元导向板31的上部固定连接有水平连接杆33，该水平连接杆33穿出所述导向通孔与所述驱动电机的输出轴固定连接；

所述上钢架安装座21和所述膜单元导向板31的两侧端面上分别竖向开设有t形槽7和t形凸条8，所述t形凸条8能插入相邻的t形槽7中，所述膜单元导向板31的下端设有水平限位块34，所述下环形槽52的槽壁上开设有相应的限位槽35。

图1和图3中可以看到，所述下钢架安装座22包括内座22a和外座22b，所述内座22a和外座22b之间夹设有复位弹簧22c，所述内座22a的顶部与所述钢架网23的下端固定连接，所述内座22a活动穿设在所述外座22b中。

所述复合膜i采用以下方法制备：

步骤一、改性聚偏氟乙烯基膜的制备：分别将体积比为75：8：1的二甲基乙酰胺、聚乙二醇和吐温80投入反应釜中，高速搅拌后，加入聚偏氟乙烯和二硫化二苯并噻唑，在60℃下搅拌1-3h，在40℃下静置脱泡处理12-20h，得到铸膜液，所述铸膜液中聚偏氟乙烯的质量分数为10％wt，将铸膜液在玻璃板上刮膜，经过预挥发5s后，将覆膜的玻璃板浸入蒸馏水，在60℃下进行凝固浴，脱膜，对膜表面进行清洗并置于去离子水中浸泡24h，烘干，得到所述改性聚偏氟乙烯基膜；

改性纳米tio2的制备：将硝酸镧投入质量分数为0.5％wt的聚乙二醇/硫酸氧钛溶液中，搅拌均匀，然后在25℃下，搅拌滴加草酸铵溶液，草酸铵与硫酸氧钛的摩尔比为1：1，反应1-3h，调节ph值至中性，再升温至70℃，继续搅拌反应1-3h，得到草酸钛溶胶，将草酸钛溶胶蒸干、煅烧，得到所述改性纳米tio2，其中la掺杂量为0.5％wt；

步骤二、将步骤一制得的改性纳米tio2置于质量分数为0.2％wt的均苯三甲酰氯的正己烷溶液中，其中改性纳米tio2和均苯三甲酰氯的正己烷溶液的质量体积比为0.01g：100ml，经超声波作用50min，超声功率为150w，得到改性纳米tio2溶胶。

步骤三、将去离子水中加入三乙胺和稀盐酸，调节ph值至8，然后投入间苯二胺配置成质量分数为0.5％wt的间苯二胺水溶液，将间苯二胺水溶液均匀涂覆在步骤一制得的改性聚偏氟乙烯基膜上达到饱和形成预聚层，然后将步骤二制得的改性纳米tio2溶胶涂覆在所述预聚层上，进行界面聚合反应，最后在100℃进行热处理，得到复合膜i。

测试结果：废水深度处理器的渗透通量达到318l·m²·h^-1，截留率为86.4％，复合膜的汞离子吸附量0.336mg/cm²。

实施例2废水深度处理器ii

如图1-3所示，一种废水深度处理器，包括处理器本体1，所述处理器本体1中竖直设有筒形过滤组件，所述筒形过滤组件将所述处理器本体1分隔成内净化区a和外处理区b，所述处理器本体1上开设有进水口9和排水口10，所述进水口9设置在所述外处理区b，所述排水口10设置在所述内净化区a，所述处理器本体1中正对设有上环形固定座5和下环形固定座6，所述上环形固定座5和所述下环形固定座6分别与所述处理器本体1的顶壁和底壁固定连接，所述上环形固定座5的下表面和所述下环形固定座6的上表面分别竖直开设有上环形槽51和下环形槽52，所述筒形过滤组件包括多个拼插式膜单元2和膜单元驱动装置3，相邻的拼插式膜单元2之间可拆卸连接，所述处理器本体1的顶部开设有组件安装孔4，所述拼插式膜单元2通过所述组件安装孔4进出所述处理器本体1；

所述拼插式膜单元2包括正对设置的上钢架安装座21和下钢架安装座22，所述上钢架安装座21和下钢架安装座22之间固定连接有钢架网23，所述上钢架安装座21和下钢架安装座22分别与上环形槽51和下环形槽52滑动连接，所述组件安装孔4与所述上环形槽51连通，所述钢架网23内部设有复合膜ii。

图1和图2中可以看到，所述膜单元驱动装置3包括竖直设置的膜单元导向板31和驱动电机，所述驱动电机设置在处理器本体1顶部，所述膜单元导向板31设置在任两个所述拼插式膜单元2之间，所述膜单元导向板31的两端分别插设在上环形槽51和下环形槽52中，所述上环形固定座5的内壁上水平开设一圈导向通孔32，所述膜单元导向板31的上部固定连接有水平连接杆33，该水平连接杆33穿出所述导向通孔与所述驱动电机的输出轴固定连接；

所述上钢架安装座21和所述膜单元导向板31的两侧端面上分别竖向开设有t形槽7和t形凸条8，所述t形凸条8能插入相邻的t形槽7中，所述膜单元导向板31的下端设有水平限位块34，所述下环形槽52的槽壁上开设有相应的限位槽35。

图1和图3中可以看到，所述下钢架安装座22包括内座22a和外座22b，所述内座22a和外座22b之间夹设有复位弹簧22c，所述内座22a的顶部与所述钢架网23的下端固定连接，所述内座22a活动穿设在所述外座22b中。

所述复合膜ii采用以下方法制备：

步骤一、改性聚偏氟乙烯基膜的制备：分别将体积比为85：20：1的二甲基乙酰胺、聚乙二醇和吐温80投入反应釜中，高速搅拌后，加入聚偏氟乙烯和二硫化二苯并噻唑，在90℃下搅拌1-3h，在40℃下静置脱泡处理12-20h，得到铸膜液，所述铸膜液中聚偏氟乙烯的质量分数为18％wt，将铸膜液在玻璃板上刮膜，经过预挥发25s后，将覆膜的玻璃板浸入蒸馏水，在90℃下进行凝固浴，脱膜，对膜表面进行清洗并置于去离子水中浸泡24h，烘干，得到所述改性聚偏氟乙烯基膜；

改性纳米tio2的制备：将硝酸铈投入质量分数为2％wt的聚乙二醇/硫酸氧钛溶液中，搅拌均匀，然后在25℃下，搅拌滴加草酸铵溶液，草酸铵与硫酸氧钛的摩尔比为1.5：1，反应1-3h，调节ph值至中性，再升温至90℃，继续搅拌反应1-3h，得到草酸钛溶胶，将草酸钛溶胶蒸干、煅烧，得到所述改性纳米tio2，其中ce掺杂量为4％wr；

步骤二、将步骤一制得的改性纳米tio2置于质量分数为1％wt的均苯三甲酰氯的正己烷溶液中，其中改性纳米tio2和均苯三甲酰氯的正己烷溶液的质量体积比为0.1g：100ml，经超声波作用100min，超声功率为150w，得到改性纳米tio2溶胶。

步骤三、将去离子水中加入三乙胺和稀盐酸，调节ph值至8，然后投入间苯二胺配置成质量分数为5％wt的间苯二胺水溶液，将间苯二胺水溶液均匀涂覆在步骤一制得的改性聚偏氟乙烯基膜上达到饱和形成预聚层，然后将步骤二制得的改性纳米tio2溶胶涂覆在所述预聚层上，进行界面聚合反应，最后在150℃进行热处理，得到复合膜ii。

测试结果：废水深度处理器的渗透通量达到296l·m²·h^-1，截留率为84.8％，复合膜的汞离子吸附量0.283mg/cm²。

实施例3废水深度处理器iii

如图1-3所示，一种废水深度处理器，包括处理器本体1，所述处理器本体1中竖直设有筒形过滤组件，所述筒形过滤组件将所述处理器本体1分隔成内净化区a和外处理区b，所述处理器本体1上开设有进水口9和排水口10，所述进水口9设置在所述外处理区b，所述排水口10设置在所述内净化区a，所述处理器本体1中正对设有上环形固定座5和下环形固定座6，所述上环形固定座5和所述下环形固定座6分别与所述处理器本体1的顶壁和底壁固定连接，所述上环形固定座5的下表面和所述下环形固定座6的上表面分别竖直开设有上环形槽51和下环形槽52，所述筒形过滤组件包括多个拼插式膜单元2和膜单元驱动装置3，相邻的拼插式膜单元2之间可拆卸连接，所述处理器本体1的顶部开设有组件安装孔4，所述拼插式膜单元2通过所述组件安装孔4进出所述处理器本体1；

所述拼插式膜单元2包括正对设置的上钢架安装座21和下钢架安装座22，所述上钢架安装座21和下钢架安装座22之间固定连接有钢架网23，所述上钢架安装座21和下钢架安装座22分别与上环形槽51和下环形槽52滑动连接，所述组件安装孔4与所述上环形槽51连通，所述钢架网23内部设有复合膜iii。

图1和图2中可以看到，所述膜单元驱动装置3包括竖直设置的膜单元导向板31和驱动电机，所述驱动电机设置在处理器本体1顶部，所述膜单元导向板31设置在任两个所述拼插式膜单元2之间，所述膜单元导向板31的两端分别插设在上环形槽51和下环形槽52中，所述上环形固定座5的内壁上水平开设一圈导向通孔32，所述膜单元导向板31的上部固定连接有水平连接杆33，该水平连接杆33穿出所述导向通孔与所述驱动电机的输出轴固定连接；

所述上钢架安装座21和所述膜单元导向板31的两侧端面上分别竖向开设有t形槽7和t形凸条8，所述t形凸条8能插入相邻的t形槽7中，所述膜单元导向板31的下端设有水平限位块34，所述下环形槽52的槽壁上开设有相应的限位槽35。

图1和图3中可以看到，所述下钢架安装座22包括内座22a和外座22b，所述内座22a和外座22b之间夹设有复位弹簧22c，所述内座22a的顶部与所述钢架网23的下端固定连接，所述内座22a活动穿设在所述外座22b中。

所述复合膜iii采用以下方法制备：

步骤一、改性聚偏氟乙烯基膜的制备：分别将体积比为80：15：1的二甲基乙酰胺、聚乙二醇和吐温80投入反应釜中，高速搅拌后，加入聚偏氟乙烯和二硫化二苯并噻唑，在80℃下搅拌1-3h，在40℃下静置脱泡处理12-20h，得到铸膜液，所述铸膜液中聚偏氟乙烯的质量分数为12％wt，将铸膜液在玻璃板上刮膜，经过预挥发10s后，将覆膜的玻璃板浸入蒸馏水，在80℃下进行凝固浴，脱膜，对膜表面进行清洗并置于去离子水中浸泡24h，烘干，得到所述改性聚偏氟乙烯基膜；

改性纳米tio2的制备：将硝酸镧投入质量分数为1％wt的聚乙二醇/硫酸氧钛溶液中，搅拌均匀，然后在25℃下，搅拌滴加草酸铵溶液，草酸铵与硫酸氧钛的摩尔比为1.2：1，反应1-3h，调节ph值至中性，再升温至80℃，继续搅拌反应1-3h，得到草酸钛溶胶，将草酸钛溶胶蒸干、煅烧，得到所述改性纳米tio2，其中la掺杂量为4％wt；

步骤二、将步骤一制得的改性纳米tio2置于质量分数为0.8％wt的均苯三甲酰氯的正己烷溶液中，其中改性纳米tio2和均苯三甲酰氯的正己烷溶液的质量体积比为0.06g：100ml，经超声波作用90min，超声功率为150w，得到改性纳米tio2溶胶。

步骤三、将去离子水中加入三乙胺和稀盐酸，调节ph值至8，然后投入间苯二胺配置成质量分数为2.5％wt的间苯二胺水溶液，将间苯二胺水溶液均匀涂覆在步骤一制得的改性聚偏氟乙烯基膜上达到饱和形成预聚层，然后将步骤二制得的改性纳米tio2溶胶涂覆在所述预聚层上，进行界面聚合反应，最后在120℃进行热处理，得到复合膜iii。

测试结果：废水深度处理器的渗透通量达到329l·m²·h^-1，截留率为87.5％，复合膜的汞离子吸附量0.358mg/cm²。

最后需要说明，上述描述仅为本发明的优选实施例，本领域的技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。