一种抗污染中空纤维膜及其制造方法与流程

本发明涉及过滤膜领域，具体为一种抗污染中空纤维膜及其制造方法。

背景技术：

膜生物反应器是将高效膜分离技术与污水生物处理工艺相结合而开发的新型污水处理系统，英文简称MBR。MBR出现于20世纪60年代，是一种以膜组件取代传统生化处理技术中二次沉淀池和沙滤池，实现泥水分离、HRT和SRT完全分离的一种新技术。20世纪90年代，我国开始MBR实验室研究，起步较晚，因其高效处理性能、易管理、操作方便等优点，目前已在国内大范围推广。但是传统MBR易出现污泥膨胀，膜污染严重等不足而影响了其运行维护成本。就目前膜污染研究现状，多数学者认为，引起膜污染的主要分为孔径堵塞污染和微生物代谢产物引起的化学污染。部分孔径堵塞污染可通过反冲洗，化学法清洗去除，但微生物代谢产物引起的污染部分属于不可逆污染，无法清洗，这给膜长期使用带来了困难，不仅降低膜通量，还加剧了维护成本。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种抗污染中空纤维膜及其制造方法，所述抗污染中空纤维膜在膜主体外有导电保护层，导电保护层能对污水进行粗滤，保证膜主体长期处于高通量的状态，减少了膜污染的速度。此外，导电保护层使得整个抗污染中空纤维膜机械强度得到增强，可以抵抗更强力的物理冲击。若导电保护层作为电极连接至电源阴极，并在MBR中放置阳极板可形成电化学体系对污水进行处理。本发明所述方法是在MBR反应器中制备，制备方法简单。

本发明的技术方案是：一种抗污染中空纤维膜，其特征在于，包括中空纤维膜主体和导电性保护层；所述中空纤维膜主体是由过滤膜围成的管状结构，所述管状结构的外表面覆盖有导电性保护层。

所述过滤膜设有若干孔隙，所述孔隙的孔径为0.1-2μm；所述过滤膜膜设计通量为8-10L/m²/h。

所述导电性保护层为活性炭层。

所述活性炭层的孔隙直径为6-10μm。

所述过滤膜为PP亲水膜或PVDF亲水膜中的一种。

一种抗污染中空纤维膜的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤一、在MBR容器池中加入亲水性胶黏剂，将导电颗粒倒入所述亲水性胶黏剂中搅拌均匀，使之形成均匀的固液混合样；

步骤二、将膜组件浸没于所述MBR容器池的固液混合样中，所述膜组件中安装有中空纤维膜主体；接好各管道阀门，在负压泵作用下，通过负压表控制中空纤维膜主体内部负压0.2-0.6MPa，控制MBR容器池内流体流经中空纤维膜主体外表面的流速；负压作用下，所述导电颗粒留在中空纤维膜主体外表面形成导电性保护层；

步骤三、将形成有导电性保护层的中空纤维膜主体取出，置于空气中继续负压直至导电性保护层中的亲水性胶黏剂风干，再在80-100℃温度下烘烤所述中空纤维膜，使亲水性胶黏剂固化，所述导电性保护层形态结构固定，即得抗污染中空纤维膜。

所述导电颗粒为活性炭颗粒。

所述亲水性胶黏剂为水性聚氨酯胶黏剂。

本发明的有益效果：

(3)导电性保护层延缓了膜主体的污染；

(1)导电性保护层有效增加了膜机械强度；

(2)导电性保护层作为阴极时，电极氧化和过滤作用提升了MBR处理效能；

(4)中空纤维膜主体长期处于高通量状态，降低了过滤能耗；

(5)本发明制备方法简单，便于大范围应用与推广。

附图说明

图1为抗污染中空纤维膜剖面图。

图2为膜组件示意图。

图3为抗污染中空纤维膜的制作方式示意图。

如图：膜组件1；亲水性胶黏剂2；MBR容器池3；负压泵4；导电颗粒5；中空纤维膜主体6；孔隙7；过滤膜8；导电性保护层9；负压表10。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步详细说明。

图1是本发明所述中空纤维膜剖面图，如图所示，抗污染中空纤维膜包括中空纤维膜主体6和外围导电性保护层9两部分。中空纤维膜主体6的过滤膜8上有9L/m²/h通量的空隙7，孔隙7的孔径为0.5-2μm；过滤膜8为PP亲水膜；导电性保护层9为活性炭层，活性炭层的孔隙直径为6-10μm。

图2、图3可以看出，在MBR容器池3中加入亲水性胶黏剂2，所述亲水性胶黏剂2为水性聚氨酯胶黏剂APU；将导电颗粒5倒入所述亲水性胶黏剂2中搅拌均匀，使之形成均匀的固液混合样；导电颗粒5为活性炭颗粒。将膜组件1浸没于所述MBR容器池3的固液混合样中，膜组件1中安装有中空纤维膜主体6；接好各管道阀门，在负压泵4作用下，通过负压表10控制中空纤维膜主体6内部负压，负压为0.4MPa，MBR容器池3内流体流经中空纤维膜主体6外表面的流速为8-10L/h；负压作用下，MBR容器池3内导电活性炭颗粒和液体不断向中空纤维膜主体6外表面靠近，在中空纤维膜主体6的拦截下，亲水性流体通过过滤膜8上的孔隙7进入膜内部，而导电活性炭颗粒留在中空纤维膜主体6表面，形成导电性保护层9；将形成有导电性保护层9的中空纤维膜主体6取出，置于空气中继续负压1h直至导电性保护层9中的亲水性胶黏剂2风干，再在90℃温度下烘烤所述中空纤维膜，使活性炭颗粒中水性聚氨酯胶黏剂APU固化，所述导电性保护层9形态结构固定，厚度为2μm，即得抗污染中空纤维膜。

传统的中空纤维膜，在内部负压作用下，通过膜上的小孔被压进来实现泥水高效分离。但由于许多细小颗粒和微生物代谢产物会堵塞膜孔，本发明所述的抗污染中空纤维膜因在中空纤维膜主体6外侧增加导电保护层9。导电保护层9可以实现以下几个功能：1.可初步对泥水混合物中的颗粒物进行过滤，降低中空纤维膜负担；2.保护层的存在可缓解污水在曝气过程中产生的紊乱造成对膜丝的冲击，从而保护过滤膜8的正常工作状态。若要实现所述抗污染中空纤维膜的后备功能，可以将导电保护层9作为电极连接至电源阴极，并在MBR中放置阳极板形成电化学体系。通过该方法，可将导电保护层9及中空纤维膜主体6表面的难以清理的杂质分解去除。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡在本发明的原则之内所做的任何简单修改、等同变换与改型，仍应属于本发明的保护范围之内。