一种用于聚丙烯酰胺污染膜的清洗剂及其清洗方法与流程

本发明涉及一种膜清洗剂，尤其是涉及一种用于聚丙烯酰胺污染膜的清洗剂及其清洗方法。

背景技术：

膜分离技术以其分离效率高、能耗低、操作方便、节能、环保等优势，广泛应用于水处理、食品、医药、石油开采等领域，尤其是在水处理领域中近40年的高速发展，已成为21世纪革命性水处理技术。而膜在水处理中与有机物发生吸附，进而产生的膜污染问题仍然是限制膜分离技术发展的重要因素。

传统自来水处理采用絮凝、沉淀、氯气消毒等工艺，这种处理工艺显然已经不能满足人们对饮用水质量的要求。而在絮凝沉淀后采用微滤膜或超滤膜进行过滤处理，可有效截留大分子杂质和一些微生物、细菌、ca²⁺、mg²⁺等高价离子，保证饮用水的安全。目前常用的絮凝剂分为无机絮凝剂和有机絮凝剂，无机絮凝剂使用过程中存在投放量大、絮凝效果差，污染环境等缺点限制了其在工业中的应用，而有机絮凝剂因其投入量小、粘性大、絮凝效果好，因此被广泛应用于污水处理领域。聚丙烯酰胺便是目前水处理中最常用的有机絮凝剂。然而除去沉淀后的上清液往往含有残留的聚丙烯酰胺，对后续的膜分离水处理过程中产生严重的污染，从而导致膜通量下降，过滤效率降低，严重缩短了膜的使用寿命，且易对水体造成二次污染。

水处理过程中常用的膜为平板微滤膜、平板超滤膜、中空纤维微滤膜、中空纤维超滤膜、反渗透膜等，膜材料包括聚醚砜（pes）、聚砜（ps）、聚氯乙烯（pvc）、聚偏氟乙烯（pvdf）、陶瓷膜等，均会受到有机絮凝剂聚丙烯酰胺（pam）残留物的污染，由于聚丙烯酰胺与膜表面材料间有较强的结合力，被聚丙烯酰胺污染的滤膜面临难以清洗与重复利用等问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够高效清洗并使膜可重复利用的用于聚丙烯酰胺污染膜的清洗剂及其清洗方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于聚丙烯酰胺污染膜的清洗剂，包括膜使用前的预浸泡液和膜使用后的清洗液，所述的预浸泡液为质量浓度为0.01-10wt%的可溶性阴离子聚合物水溶液，所述的清洗液为含有0.01-8wt%氢氧化钠和0.01-6wt%可溶性阴离子聚合物的水溶液。

所述的清洗液为含有0.05-1wt%氢氧化钠和0.03-0.5wt%可溶性阴离子聚合物的水溶液。

所述的可溶性阴离子聚合物为海藻酸钠和聚丙烯酸钠中的至少一种。

一种用于聚丙烯酰胺污染膜的清洗方法，包括以下步骤：

（1）预浸泡处理

将过滤膜浸泡在质量浓度为0.01-10wt%的可溶性阴离子聚合物溶液中，浸泡3-12h；

（2）过滤过程

取步骤（1）预浸泡得到的过滤膜对含有聚丙烯酰胺残留的各类进水进行过滤，当膜通量严重衰减，膜受到严重污染时，停止过滤；

（3）膜的清洗

采用清洗液对步骤（2）受污染过滤膜表面进行循环流动冲刷清洗，时间为3-200min，即完成聚丙烯酰胺污染膜的清洗，其中清洗液为含有0.01-8wt%氢氧化钠和0.01-6wt%可溶性阴离子聚合物的水溶液。

所述的清洗液为含有0.05-1wt%氢氧化钠和0.03-0.5wt%可溶性阴离子聚合物的水溶液。

所述的可溶性阴离子聚合物为海藻酸钠和聚丙烯酸钠中的至少一种。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明一种用于聚丙烯酰胺污染膜的清洗剂及其清洗方法，将使用前的膜浸泡在可溶性阴离子聚合物溶液中，在膜表面形成一层可溶性预保护层，在清洗过程中保护膜结构不受到损伤；然后对含有聚丙烯酰胺残留的各类进水进行过滤，当膜通量严重衰减，膜受到严重污染时，停止过滤，此时预保护层中的阴离子基团与聚丙烯酰胺污染物中的酰胺基团通过氢键结合，形成稳定的聚集体；在清洗过程当中，清洗液中的可溶性阴离子继续与污染物聚丙烯酰胺中基团发生氢键结合，形成可溶性的可溶性阴离子预保护层—cpam污染物—可溶性阴离子清洗液形成的“三明治”型的聚集体，其中保护层和清洗液均为可溶性物质，更容易发生溶解，使聚集体在水流冲刷作用下被从膜表面冲走，可使受到污染的膜得到较为彻底的清洗，膜通量恢复率达到70%以上，达到清洗效果，且可保护膜表面结构完整，在清洗过程中不受损伤，具有清洗液浓度较低，处理过程中对膜无腐蚀性，并有效避免二次污染的产生，使污染膜通量得以恢复并可重复使用，操作简单、清洗时间短、清洗彻底以及水处理成本低的优势。

附图说明

图1为本发明用于聚丙烯酰胺污染膜的清洗方法原理图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

具体实施例

一种用于聚丙烯酰胺污染膜的清洗剂，包括膜使用前的预浸泡液和膜使用后的清洗液，所述的预浸泡液为质量浓度为0.01-10wt%的可溶性阴离子聚合物水溶液，所述的清洗液为含有0.01-8wt%氢氧化钠和0.01-6wt%可溶性阴离子聚合物的水溶液，所述的可溶性阴离子聚合物为海藻酸钠或者聚丙烯酸钠。其清洗方法，包括以下步骤：

（1）预浸泡处理

将过滤膜浸泡在质量浓度为0.01-10wt%的可溶性阴离子聚合物溶液中，浸泡3-12h，在膜表面形成一层可溶性预保护层，保护膜表面不受清洗剂损伤，其中可溶性阴离子聚合物为海藻酸钠或者聚丙烯酸钠；

（2）过滤过程

取步骤（1）预浸泡得到的过滤膜对含有聚丙烯酰胺残留的各类进水进行过滤，当膜通量严重衰减，膜受到严重污染时，停止过滤，此时预保护层中的阴离子基团与聚丙烯酰胺污染物中的酰胺基团通过氢键结合，形成稳定的聚集体；

（3）膜的清洗

采用清洗液对步骤（2）受污染过滤膜表面进行循环流动冲刷清洗，时间为3-200min，即完成聚丙烯酰胺污染膜的清洗，在清洗过程当中，清洗液中的可溶性阴离子继续与污染物聚丙烯酰胺中基团发生氢键结合，形成可溶性的“三明治”型的聚集体，具体如图1，在水流冲刷作用下聚集体被从膜表面冲走，可使受到污染的膜得到较为彻底的清洗，膜通量恢复率达到70%以上，达到清洗效果，且可保护膜表面结构完整，在清洗过程中不受损伤。

实施例1

选用切割分子量500万的ps中空纤维超滤膜在质量浓度0.1%的聚丙烯酸钠溶液中浸泡3h，取出后应用于自来水厂的净水工艺。水厂将未经处理的水进行絮凝、沉淀等工序后，其上清液会有些许残留的聚丙烯酰胺絮凝剂等杂质，将预浸泡的ps中空纤维超滤膜对自来水进行深度净化，即继续过滤絮凝沉淀后的上清液。膜的初始纯水通量为350l/(m²*h)，用于絮凝沉淀后的自来水上清液过滤，初始过滤通量为190l/(m²*h)，经过滤反冲流程，过滤一段时间后，膜的平衡过滤通量为30l/(m²*h)，与初始过滤通量相比，衰减了84%左右，停止过滤，膜受到严重污染；将污染后的膜采用含有0.05wt%naoh和0.03wt%海藻酸钠的水溶液，对受污染膜表面进行循环流动冲刷清洗，清洗时间为60min；清洗后膜的纯水通量300l/(m²*h)，与初始膜纯水通量350l/(m²*h)相比，恢复率为86%，再次对进行自来水上清液进行过滤，初始过滤通量为212l/(m²*h)。

实施例2

选用孔径规格在0.1μm的pes微滤平板膜组件，膜的初始纯水通量为700l/(m²*h)，放入质量浓度为0.05%的海藻酸钠溶液中浸泡3h，后过滤质量浓度为10^-6（g/l）聚丙烯酰胺（pam）水溶液。初始过滤pam的通量为250l/(m²*h)，过滤一段时间后，膜的平衡过滤通量为20l/(m²*h)时，与初始过滤pam通量相比，过滤通量衰减92%左右，停止过滤，膜受到严重污染。采用含0.3wt%naoh和0.06wt%聚丙烯酸钠的水溶液，对污染膜循环流动清洗60min；清洗后，膜的纯水通量为885l/(m²*h)，与初始纯水通量相比，恢复率为126%。将上述清洗并恢复通量的pes微滤平板膜组件再次浸泡在质量浓度为0.05%的海藻酸钠溶液中，过滤10^-6（g/l）聚丙烯酰胺水溶液，初始过滤通量为260l×m^-2×h^-1，过滤一段时间后，平衡过滤通量为24l/(m²*h)，过滤通量下降91%左右，膜受到污染，使用含0.3wt%naoh和0.06wt%聚丙烯酸钠的水溶液，对污染膜循环流动清洗60min，处理顺序与第一遍相同；清洗后膜的纯水通量为350l/(m²*h)，与初始膜的纯水通量700l/(m²*h)相比，第二次过滤后清洗膜的纯水通量恢复率为50%。

将经过第二次过滤清洗的膜继续过滤后，进行第三次清洗，处理顺序与第一遍相同，即浸泡在0.05wt%的海藻酸钠溶液中，过滤10^-6聚丙烯酰胺水溶液，膜的初始过滤通量为212l/(m²*h)，过滤一段时间后，膜的平衡过滤通量为20l/(m²*h)，过滤通量下降90%左右，膜受到污染，使用含0.3wt%naoh和0.06wt%聚丙烯酸钠的水溶液，对污染膜循环流动震荡清洗60min，清洗后膜的纯水通量为400l/(m²*h)，与初始纯水通量700l/(m²*h)相比，反复过滤清洗三遍的膜纯水通量恢复率为57%。

实施例3

选用孔径规格在0.2μm的pvdf中空纤维微滤膜，膜的初始纯水通量为1200l/(m²*h)，过滤前将膜放入含质量分数为0.08%的聚丙烯酸钠和0.1%的海藻酸钠的共混溶液中浸泡4h，将浸泡过的pvdf中空纤维微滤膜应用于反渗透技术淡化海水的预处理过程，海水经过聚丙烯酰胺絮凝沉降以后，使用pvdf中空纤维微滤膜对海水进行过滤，初始过滤通量为450l/(m²*h)，经过滤反冲流程，使用到一定程度及次数时，过滤平衡通量衰减为35l/(m²*h)，膜的过滤通量下降了93%左右，膜受到严重污染；将膜放入含0.7wt%naoh和0.09wt%海藻酸钠的水溶液中，对受污染膜进行循环流动冲刷清洗，清洗时间为70min；清洗后膜的纯水通量为950l/(m²*h)，恢复率达到79%。再次对海水进行过滤，初始过滤通量420l/(m²*h)，平衡后膜的过滤通量60l/(m²*h)。

实施例4

反渗透膜在海水淡化过程中长期使用时，污染物沉积会对膜产生污染，反渗透膜的部分污染物为絮凝剂聚丙烯酰胺残留物，这时就需要对反渗透膜进行清洗。在使用前，将反渗透膜浸泡在0.2wt%的海藻酸钠溶液中，4h后对海水进行过滤，膜的初始过滤通量为30l/(m²*h)，过滤一段时间后，平衡过滤通量为10l/(m²*h)，通量衰减了66%，使用含0.7wt%naoh和0.09wt%海藻酸钠的水溶液反渗透膜进行循环冲刷清洗100min，清洗后通量恢复到25l/(m²*h)，恢复率达到83%。

上述说明并非对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例。本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内，做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。