一种催化超滤膜及其制备方法与流程

    专利2025-07-02  7


    本发明涉水处理,具体而言,涉及一种催化超滤膜及其制备方法。


    背景技术:

    1、随着工业用水量和废水排放总量的持续上升,为了节约水资源、减少环境污染,废水再生回用已成为工业企业节水提效的必由之路。目前,采用双膜法进行废水回收利用比较常见,双膜法废水回用工艺中,二沉池出水经砂滤、多介质过滤器预处理后,经超滤+反渗透的双膜工艺净化过滤,产水进入生产用水系统。对于原水中含有难降解有机物的应用场景,常需要结合紫外光催化、催化臭氧氧化、芬顿/类芬顿氧化、电化学氧化等前端处理措施,对难降解有机物进行开环断链等处理,以降低膜系统的运行负荷,提升工艺的运行效率。前端预处理工艺一般通过催化/活化作用促进强氧化剂分解产生活性氧物种(羟基自由基、超氧自由基、硫酸根自由基等),活性氧物种对难降解有机物进行降解,这样经预处理的水中会残留少量的臭氧、双氧水等强氧化剂。这些强氧化剂在进入后置反渗透膜(ro膜)系统时,会对ro膜造成损伤。为保护ro膜系统的正常运行,需配置在线仪表监测进入ro膜系统的水质,添加亚硫酸钠等还原剂对强氧化剂进行中和,造成药剂耗量的升高,进而造成废水回用成本较高。


    技术实现思路

    1、本发明解决的技术问题是:双膜法废水回用工艺中,为了避免前端预处理工艺残留的强氧化剂对ro膜造成损伤,需要增加专用设备和药剂投入来对强氧化剂进行中和,进而造成废水回用成本较高。

    2、为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:

    3、一种催化超滤膜的制备方法,包括:

    4、步骤s1、将聚合物切片a进行干燥、熔融挤出,得到熔体a;将聚合物切片b与催化剂微粒混合后,进行干燥、熔融挤出,得到熔体b;所述催化剂微粒包括具有强氧化剂催化分解作用的金属氧化物微粒;

    5、步骤s2、以所述熔体a和所述熔体b为原料进行纺丝,得到皮芯型的复合催化纤维;所述复合催化纤维的芯层由所述熔体a形成,所述复合催化纤维的皮层由所述熔体b形成;

    6、步骤s3、采用所述复合催化纤维通过编织或针织的方式得到中空纤维管;

    7、步骤s4、制备铸膜液,利用所述铸膜液在所述中空纤维管的外壁上形成分离精度层,得到催化超滤膜;所述分离精度层用于过滤大分子有机物。

    8、较佳地,所述步骤s1中,所述催化剂微粒包括二氧化锰微粒、氧化铁微粒和氧化铜微粒中的至少一种。

    9、较佳地,所述步骤s1中,所述催化剂微粒的粒径为0.1-50μm。

    10、较佳地,所述步骤s1中,所述聚合物切片a、所述聚合物切片b均由聚酰胺、聚酯、聚烯烃、聚乙烯醇和聚氨酯中的一种或多种制成。

    11、较佳地,所述步骤s2中,所述以所述熔体a和所述熔体b为原料进行纺丝,得到皮芯型的复合催化纤维,包括:将所述熔体a和所述熔体b分别经计量泵进入复合纺丝机,经喷丝板喷出形成丝束,再经吹风冷却、上油、热牵伸和卷取,得到所述复合催化纤维。

    12、较佳地,所述步骤s1中,所述聚合物切片b与所述催化剂微粒的质量比为(60-99):(1-40)。

    13、较佳地,所述步骤s2中,所述熔体a和所述熔体b的质量之比为(30-70):(30-70)。

    14、较佳地,所述步骤s4中,所述铸膜液由第一聚合物、添加剂和有机溶剂按质量比(15-20):(15-20):(60-70)配制而成,所述第一聚合物选自聚偏氟乙烯、聚醚砜、聚砜和聚氯乙烯,所述添加剂包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇和表面活性剂中的至少一种,所述有机溶剂包括n,n-二甲基乙酰胺和n-甲基吡咯烷酮中的至少一种;所述铸膜液在70℃的粘度为5000-20000mpa·s。

    15、较佳地,所述步骤s4中,所述利用所述铸膜液在所述中空纤维管的外壁上形成分离精度层,得到催化超滤膜,包括:将所述铸膜液均匀涂覆于所述中空纤维管的外壁上,经凝胶化、水洗和晾干,以在所述中空纤维管的外壁上形成所述分离精度层,从而得到所述催化超滤膜。

    16、本发明还提供了一种催化超滤膜,采用如上所述的催化超滤膜的制备方法制得。

    17、与现有技术相比,采用本发明方法制得的超滤膜由中空纤维管和分离精度层组成,其中,中空纤维管由皮芯型的复合催化纤维制成,复合催化纤维的皮层中含有具有氧化剂催化分解作用的催化剂微粒;将该超滤膜应用于双膜法废水回用工艺时,利用分离精度层可滤除大分子有机物,通过中空纤维管中负载的具有氧化剂催化分解作用的催化剂微粒对超滤膜清液侧出水中的强氧化剂进行催化分解,且对超滤膜浓液侧残留氧化剂的抑菌作用无影响,可避免前端预处理工艺残留的强氧化剂对ro膜造成损伤,无需改变原有工艺设计、增添设备和药剂投入。另外,本发明中是通过纺丝工艺在复合催化纤维的制造过程中将催化剂微粒负载于复合纤维中,工艺过程更加简单可靠,且无需额外消耗辅助试剂。



    技术特征:

    1.一种催化超滤膜的制备方法,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的催化超滤膜的制备方法,其特征在于,所述步骤s1中,所述催化剂微粒包括二氧化锰微粒、氧化铁微粒和氧化铜微粒中的至少一种。

    3.根据权利要求1所述的催化超滤膜的制备方法,其特征在于,所述步骤s1中,所述催化剂微粒的粒径为0.1-50μm。

    4.根据权利要求1所述的催化超滤膜的制备方法,其特征在于,所述步骤s1中,所述聚合物切片a、所述聚合物切片b均由聚酰胺、聚酯、聚烯烃、聚乙烯醇和聚氨酯中的一种或多种制成。

    5.根据权利要求1所述的催化超滤膜的制备方法,其特征在于,所述步骤s2中,所述以所述熔体a和所述熔体b为原料进行纺丝,得到皮芯型的复合催化纤维,包括:将所述熔体a和所述熔体b分别经计量泵进入复合纺丝机,经喷丝板喷出形成丝束,再经吹风冷却、上油、热牵伸和卷取,得到所述复合催化纤维。

    6.根据权利要求1所述的催化超滤膜的制备方法,其特征在于,所述步骤s1中,所述聚合物切片b与所述催化剂微粒的质量比为(60-99):(1-40)。

    7.根据权利要求1所述的催化超滤膜的制备方法,其特征在于,所述步骤s2中,所述熔体a和所述熔体b的质量之比为(30-70):(30-70)。

    8.根据权利要求1所述的催化超滤膜的制备方法,其特征在于,所述步骤s4中,所述铸膜液由第一聚合物、添加剂和有机溶剂按质量比(15-20):(15-20):(60-70)配制而成,所述第一聚合物选自聚偏氟乙烯、聚醚砜、聚砜和聚氯乙烯,所述添加剂包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇和表面活性剂中的至少一种,所述有机溶剂包括n,n-二甲基乙酰胺和n-甲基吡咯烷酮中的至少一种;所述铸膜液在70℃的粘度为5000-20000mpa·s。

    9.根据权利要求1所述的催化超滤膜的制备方法,其特征在于,所述步骤s4中,所述利用所述铸膜液在所述中空纤维管的外壁上形成分离精度层,得到催化超滤膜,包括:将所述铸膜液均匀涂覆于所述中空纤维管的外壁上,经凝胶化、水洗和晾干,以在所述中空纤维管的外壁上形成所述分离精度层,从而得到所述催化超滤膜。

    10.一种催化超滤膜,其特征在于,采用如权利要求1-9任一项所述的催化超滤膜的制备方法制得。


    技术总结
    本发明涉水处理技术领域,具体而言,涉及一种催化超滤膜及其制备方法;采用本发明方法制得的催化超滤膜由中空纤维管和分离精度层组成,其中,中空纤维管由皮芯型的复合催化纤维制成,复合催化纤维的皮层中含有具有强氧化剂催化分解作用的催化剂微粒;将该催化超滤膜应用于双膜法废水回用工艺时,利用分离精度层可滤除大分子有机物,通过中空纤维管中负载的催化剂微粒对超滤膜清液侧出水中的强氧化剂进行催化分解,可避免前端预处理工艺残留的强氧化剂对RO膜造成损伤,无需改变原有工艺设计、增添设备和药剂投入。

    技术研发人员:李保国,曹志宏,毛哲林,卢志明
    受保护的技术使用者:杭州司迈特水处理工程有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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