利用铋改性沸石预涂层强化超滤膜性能的方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用铋改性沸石预涂层强化超滤膜性能的方法，通过加药装置向原水中加入铋改性处理后的沸石，含铋改性沸石预涂层材料溶液和原水一同通过超滤膜组件，在超滤膜表面可形成更有效的预涂层，超滤膜浓水回流到原水池，一个过滤周期结束后，用水对超滤膜进行反冲洗和正冲洗。本方法操作易于控制，设备要求低，既能有效缓解膜通量的下降速度，改善超滤膜的抗污染能力，又能提高对有机物的去除效率。
【专利说明】利用铋改性沸石预涂层强化超滤膜性能的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于污水深度处理及回用工程领域，涉及一种超滤膜深度处理的方法。
【背景技术】
[0002]膜技术在污水深度处理及回用领域有着越来越广泛的应用，超滤技术优点是操作简单、成本相对较低、不发生相变等，而且超滤设备占地面积小、系统能耗低、运行费用低、可有效提高企业效益，超滤膜技术已成为是水处理领域近20年来最重要的热点技术之一。超滤组合工艺在提高超滤对废水的去除率上有较大作用，许多研究者发现将粉末活性炭与超滤联用，可通过吸附来提高有机物的去除率。通过超滤-反渗透膜联用，也是当今膜【技术领域】常采用的组合工艺，处理效果较好，超滤膜可以减少后续反渗透膜的污染，但经过一定时间的运行，超滤膜也会不可避免的受到污染。因此，超滤膜在实际运行中仍存在一定局限性，其应用中的一个关键性问题是如何有效地控制膜污染，延长超滤膜的使用寿命，同时，超滤膜还存在着对有机物去除率低的缺陷。
【发明内容】
[0003]针对现有技术中超滤深度处理及回用方法中存在的上述问题，本发明提供一种利用铋改性沸石预涂层强化超滤膜性能的方法。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下:
利用铋改性沸石预涂层强化超滤膜性能的方法，处理步骤为:通过加药装置向原水中加入铋改性沸石预涂层材料，含铋改性沸石预涂层材料溶液和原水一同通过超滤膜组件，在超滤膜表面有效形成预涂层，超滤膜浓水回流到原水池，一个过滤周期结束后，用水对超滤膜进行反冲洗和正冲洗。
[0005]上述铋改性沸石预涂层材料的制备方法如下:
(1)将粒径为300?2000目的沸石以固液比为1:10?1:5加入0.05?0.2 mol/L硫酸中，以10(T300r/min的振荡速度动态浸溃12?36h，倒出上清液，再用纯水洗f 2次，倒出上清液后8(T100° C条件下烘干；
(2)将步骤(I)制得的沸石以固液比1:10?1:5加入盛有0.0Γ0.lmol/L硝酸铋溶液中，以10(T300r/min的振荡速度动态浸溃12?36h，倒出上清液后8(Tl00° C条件下烘干；
(3)将步骤(2)制得的沸石于30(T500°C条件下焙烧2-4h，得到铋改性沸石预涂层材料。
[0006]作为本发明的进一步改进，所述的加药装置中，含铋改性沸石预涂层材料粒径为300?2000目，加药量为50?500 mg/L。
[0007]作为本发明的进一步改进，所述的超滤膜为中空纤维膜，超滤膜浓水回流比为0%?10%。
[0008]作为本发明的进一步改进，所述的过滤周期为0.5小时到3.5小时。
[0009]作为本发明的进一步改进，所述的用水为膜过滤出水，反冲洗和正冲洗时间均为10秒到80秒，反冲洗和正冲洗流量均为超滤进水流量的1.5倍到3.0倍。
[0010]本发明的有益效果:
采用本发明的铋改性沸石预涂层强化超滤膜性能的方法，沸石通过铋改性之后，可以扩宽和疏通沸石的内部孔道，增加沸石的吸附活性中心，用于强化超滤膜性能，在超滤膜表面形成更有效的预涂层，减轻污染物和膜的直接接触。
[0011]本发明利用铋改性沸石预涂层强化超滤膜性能的方法，与传统的超滤膜直接过滤的方法相比，本方法操作易于控制，设备要求低，既能改善超滤膜的抗污染能力，又能提高对有机物的去除效率。用于污水深度处理及回用中，可有效缓解超滤膜通量的下降速度，延缓膜的污染，强化膜的抗污染能力，同时大大提高超滤膜对水质指标的去除效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本发明的膜通量变化比较图。
[0013]图2为本发明的化学需氧量(COD)去除率比较图。
[0014]图3为本发明的总氮(TN)去除率比较图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0016]本发明利用铋改性沸石预涂层强化超滤膜性能的方法，是通过加药装置向原水中加入铋改性沸石预涂层材料，含铋改性沸石预涂层材料溶液和原水一同通过超滤膜组件，在超滤膜表面有效形成预涂层，超滤膜浓水回流到原水池，一个过滤周期结束后，用水对超滤膜进行反冲洗和正冲洗。
[0017]作为本发明的优选方案，铋改性沸石预涂层材料的制备方法如下:
(1)将粒径为300?2000目的沸石以固液比为1:10?1:5加入0.05?0.2 mol/L硫酸中，以10(T300r/min的振荡速度动态浸溃12?36h，倒出上清液，再用纯水洗f 2次，倒出上清液后8(T100° C条件下烘干；
(2)将步骤(I)制得的沸石以固液比1:10?1:5加入盛有0.0Γ0.lmol/L硝酸铋溶液中，以10(T300r/min的振荡速度动态浸溃12?36h，倒出上清液后8(Tl00° C条件下烘干；
(3)将步骤(2)制得的沸石于30(T500°C条件下焙烧2-4h，得到铋改性沸石预涂层材料。
[0018]作为本发明的优选方案，其中，含铋改性沸石预涂层材料粒径为30(Γ2000目，力口药量为5(T500 mg/L ;超滤膜为中空纤维膜，超滤膜浓水回流比为09Γ10% ;过滤周期为0.5小时到3.5小时；用水为膜过滤出水，反冲洗和正冲洗时间均为10秒到80秒，反冲洗和正冲洗流量均为超滤进水流量的1.5倍到3.0倍。
[0019]对比案例I (直接超滤，简写UF):
原水为某工业污水处理厂尾水(COD 58mg/L, TN 19.2mg/L)。原水直接通过超滤膜组件，超滤膜为中空纤维膜，超滤膜浓水回流比为3%，超滤膜浓水回流到原水池，过滤周期为3小时，一个过滤周期结束后，采用膜过滤出水对超滤膜依次进行反冲洗和正冲洗，反冲洗和正冲洗时间均为50秒，反冲洗和正冲洗流量均为超滤进水流量的2倍。过滤4个周期，膜通量变化如图1所示，主要污染物去除率如图2和图3所示。
[0020]对比案例2 (仅利用沸石预涂层提高超滤膜性能的方法，简写Z-UF):
原水为某工业污水处理厂尾水(COD 58mg/L, TN 19.2mg/L)。通过加药装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过超滤膜组件，超滤膜为中空纤维膜，超滤膜浓水回流比为3%，超滤膜浓水回流到原水池，过滤周期为3小时，一个过滤周期结束后，采用膜过滤出水对超滤膜依次进行反冲洗和正冲洗，反冲洗和正冲洗时间均为50秒，反冲洗和正冲洗流量均为超滤进水流量的2倍。过滤4个周期，膜通量变化如图1所示，主要污染物去除率如图2和图3所示，相比直接超滤，可缓解超滤膜通量的下降速度，但COD和TN的去除率仅分别提高41.6%和40.5%。
[0021]实施例1 (利用本发明铋改性沸石预涂层强化超滤膜性能的方法，简写0.03B1-Z-UF):
原水为某工业污水处理厂尾水(COD 58mg/L, TN 19.2mg/L)。铋改性沸石预涂层材料的制备方法如下:(I)将粒径为1000目的沸石以固液比为1:5加入0.1 mol/L硫酸中，以20r/min的振荡速度动态浸溃18h，倒出上清液，再用纯水洗I次，倒出上清液后85° C条件下烘干；(2)将步骤(I)制得的沸石以固液比1:5加入盛有0.03mol/L硝酸铋溶液中，以200r/min的振荡速度动态浸溃18h，倒出上清液后85° C条件下烘干；(3)将步骤(2)制得的沸石于450° C条件下焙烧3h，得到铋改性沸石预涂层材料。通过加药装置向原水中加入铋改性沸石预涂层材料，沸石材料溶液和原水一同通过超滤膜组件，超滤膜为中空纤维膜，超滤膜浓水回流比为3%，超滤膜浓水回流到原水池，过滤周期为3小时，一个过滤周期结束后，采用膜过滤出水对超滤膜依次进行反冲洗和正冲洗，反冲洗和正冲洗时间均为50秒，反冲洗和正冲洗流量均为超滤进水流量的2倍。过滤4个周期，膜通量变化如图1所示，主要污染物去除率如图2和图3所示，相比直接超滤，可有效缓解超滤膜通量的下降速度，且COD和TN的去除率分别提高了 102.5%和103.8%。
[0022]实施例2 (利用本发明铋改性沸石预涂层强化超滤膜性能的方法，简写0.08B1-Z-UF):
原水为某工业污水处理厂尾水(COD 58mg/L, TN 19.2mg/L)。铋改性沸石预涂层材料的制备方法如下:(I)将粒径为1000目的沸石以固液比为1:5加入0.1 mol/L硫酸中，以20r/min的振荡速度动态浸溃18h，倒出上清液，再用纯水洗I次，倒出上清液后85° C条件下烘干；(2)将步骤(I)制得的沸石以固液比1:5加入盛有0.08mol/L硝酸铋溶液中，以200r/min的振荡速度动态浸溃18h，倒出上清液后85° C条件下烘干；(3)将步骤(2)制得的沸石于450° C条件下焙烧3h，得到铋改性沸石预涂层材料。通过加药装置向原水中加入铋改性沸石预涂层材料，沸石材料溶液和原水一同通过超滤膜组件，超滤膜为中空纤维膜，超滤膜浓水回流比为3%，超滤膜浓水回流到原水池，过滤周期为3小时，一个过滤周期结束后，采用膜过滤出水对超滤膜依次进行反冲洗和正冲洗，反冲洗和正冲洗时间均为50秒，反冲洗和正冲洗流量均为超滤进水流量的2倍。过滤4个周期，膜通量变化如图1所示，主要污染物去除率如图2和图3所示，相比直接超滤，可有效缓解超滤膜通量的下降速度，且COD和TN的去除率分别提高了 116.8%和119.2%。
[0023]综上可见，利用本铋改性沸石预涂层强化超滤膜性能的方法，相比直接超滤和仅利用沸石预涂层提高超滤膜性能的方法，可更有效缓解膜通量的下降速度，延缓膜的污染，同时大大提高膜对水质指标的去除效果。
[0024]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.利用铋改性沸石预涂层强化超滤膜性能的方法，其特征在于:处理步骤为:通过加药装置向原水中加入铋改性沸石预涂层材料，含铋改性沸石预涂层材料溶液和原水一同通过超滤膜组件，在超滤膜表面有效形成预涂层，超滤膜浓水回流到原水池，一个过滤周期结束后，用水对超滤膜进行反冲洗和正冲洗。
2.根据权利要求1所述的利用铋改性沸石预涂层强化超滤膜性能的方法，其特征在于:所述铋改性沸石预涂层材料的制备方法为: (1)将粒径为300?2000目的沸石以固液比为1:10?1:5加入0.05?0.2 mol/L硫酸中，以10(T300r/min的振荡速度动态浸溃12?36h，倒出上清液，再用纯水洗1?2次，倒出上清液后8(T100° C条件下烘干； (2)将步骤(I)制得的沸石以固液比1:10?1:5加入盛有0.0Γ0.lmol/L硝酸铋溶液中，以10(T300r/min的振荡速度动态浸溃12?36h，倒出上清液后8(Tl00° C条件下烘干； (3)将步骤(2)制得的沸石于30(T500°C条件下焙烧2-4h，得到铋改性沸石预涂层材料。
3.根据权利要求1所述的利用铋改性沸石预涂层强化超滤膜性能的方法，其特征在于:所述的加药装置中，铋改性沸石预涂层材料粒径为300?2000目，加药量为5(T500 mg/L0
4.根据权利要求1所述的利用铋改性沸石预涂层强化超滤膜性能的方法，其特征在于:所述的超滤膜为中空纤维膜，超滤膜浓水回流比为09Γ10%。
5.根据权利要求1所述的利用铋改性沸石预涂层强化超滤膜性能的方法，其特征在于:所述的过滤周期为0.5小时到3.5小时。
6.根据权利要求1所述的利用铋改性沸石预涂层强化超滤膜性能的方法，其特征在于:所述的用水为膜过滤出水，反冲洗和正冲洗时间均为10秒到80秒，反冲洗和正冲洗流量均为超滤进水流量的1.5倍到3.0倍。
【文档编号】B01D67/00GK104147938SQ201410421245
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月26日 优先权日:2014年8月26日
【发明者】陈勇, 涂勇, 唐敏, 白永刚, 吴海锁, 陆嘉昂, 张耀辉, 徐军, 张龙 申请人:江苏省环境科学研究院