[发明专利]一种超滤膜的电场涂层工艺

说明书

一种超滤膜的电场涂层工艺，属于水处理膜的制备技术领域。将含有负电荷TiO₂的涂料液置于涂层池中，将超滤膜组件和不锈钢板电极浸没于涂料液内，将超滤膜组件和不锈钢板电极分别连接直流电源的正负极，在电场强度为30V/cm的条件下进行电场涂层，取得基于超滤膜组件的超滤膜表面具有TiO₂颗粒层的涂层改性超滤膜。制成的改性超滤膜可依靠预涂层对污染物吸附和截留等作用将对膜污染起主要作用的胶体和大分子有机物与膜表面隔离，从而大幅度降低膜污染。反冲洗时，污染物随预涂层从膜表面脱落，膜的反洗阻力减小，反洗效果提高。

技术领域

本发明属于水处理膜的制备技术领域。

背景技术

日益严格的环境标准使得膜处理技术应用于高效水处理工艺的优势显的尤为突出。然而膜污染是限制其广泛应用的一个关键因素。降低膜污染速率，提高膜使用寿命成为研究热点。国内外关于降低膜污染的研究主要集中于寻求抗污染能力强的膜材料，改善料液的可滤性和设计较佳的过滤流态等。

近年来，业内有人提出了防止膜与料液中的微小粒子直接接触降低膜污染的膜预涂层概念，已有很多研究表明超滤膜预涂层是一种有效的改善膜过滤通量、降低膜污染速率、提高某些污染物质去除效果的技术，然而影响预涂层效果的因素有很多，一般预涂层工艺所采用的粉末涂料在水中的都比较容易沉降，在预涂过程中会有大量的涂料沉积到膜池的底部，增加了膜池的产泥量，影响了预涂层的质量，即便增加搅拌设施，涂料与膜之间的结合程度也较难控制。另外，超滤膜预涂层工艺要求涂料既要容易沉积到膜表面形成预涂层，又要在反冲洗时容易从膜表面脱落，使得涂料筛选困难，预涂层工艺复杂且难以实现。

发明内容

本发明目的是提出一种可控性好、适应性强的超滤膜的电场涂层工艺。

本发明将含有负电荷TiO₂的涂料液置于涂层池中，将超滤膜组件和不锈钢板电极浸没于涂料液内，将超滤膜组件和不锈钢板电极分别连接直流电源的正负极，在电场强度为30V/cm的条件下进行电场涂层，取得基于超滤膜组件的超滤膜表面具有TiO₂颗粒层的涂层改性超滤膜。

采用本发明方法制成的改性超滤膜可依靠预涂层对污染物吸附和截留等作用将对膜污染起主要作用的胶体和大分子有机物与膜表面隔离，从而大幅度降低膜污染。本发明依靠荷电颗粒形成预涂层隔离导致膜污染的胶体和大分子有机物物质与超滤膜的直接接触，反冲洗时，污染物随预涂层从膜表面脱落，膜的反洗阻力减小，反洗效果提高。

较其他预涂层改性工艺，本发明具有以下明显优势：

1、本发明采用电场力取代常规水抽吸力将涂料涂覆到膜表面，形成的涂层更加松散，不但操作过程易控，而且经荷电改性后的TiO₂在水中的分散性能明显改善。

2、在外加电场作用下，荷电TiO₂可以很快的涂覆到超滤膜表面，通过电压和预涂层时间的调节可以很方便的获得一定厚度的预涂层。

3、在膜过滤工作过程中，预涂层后的超滤膜滤饼层更加松散，不可逆污染所占比例大幅减小，预涂层后的超滤膜反冲洗膜通量更易恢复。

进一步地，本发明所述涂料液中负电荷TiO₂的粒径为0.5～1μm。试验用超滤膜孔径为0.1μm，改性后TiO₂粒径小于0.188μm所占比例为0%，粒径在1.000μm左右处比例明显升高，所以预涂层时TiO₂主要是吸附在膜表面形成滤饼层，不会进入膜孔造成堵塞。

在所述涂料液中负电荷TiO₂的浓度为2g/L。对照其他组试验，预涂层涂料液浓度为2g/L时，预涂层超滤膜在过滤过程中膜通量下降最为缓慢，并且反冲洗过后膜通量的恢复情况更好。

为了实现快速、均匀的涂层成形，本发明所述不锈钢板电极为两块，分别对称布置在超滤膜组件的外侧。