[发明专利]一种实现寿命终点膜再生的方法

说明书

本发明公开了一种实现寿命终点膜再生的方法。其是先用含次氯酸钠和氢氧化钠的混合溶液对寿命终点膜进行预清洗，以溶解和破坏污染物在膜表面形成的凝胶层，将大颗粒有机物分解为小颗粒和溶解性有机物；然后用含十二烷基硫酸钠和盐酸的混合溶液进行深度清洗，溶出膜表面污染层中的无机金属离子；再利用单宁酸和铁离子发生络合反应，在膜表面形成单宁酸‑铁涂层，以修复寿命终点膜表面的破损点，同步提升污染物分子附着在膜表面上所需能垒，从而有效去除膜表面不可恢复性污染，完成过水位点再生，同时改善表面亲水特性，提高膜的抗污染性能，延长膜的使用寿命，节省了寿命终点膜报废处理处置成本。

技术领域

本发明属于水处理分离膜技术领域，具体涉及一种通过预清洗-深度清洗-表面涂覆修复实现寿命终点膜再生的方法。

背景技术

膜技术在城市污水处理中应用的常见形式之一是膜生物反应器。然而，在长期的污染-清洗周期中，由于部分污染不可恢复，膜的水渗透率不可避免地降低，在无法满足产水需求时，膜即达到寿命终点（通常为5~10年）。通常情况下，达到寿命终点的报废膜被直接作为固体废弃物进行填埋。据统计，2020年，全球膜组件市场达200亿美元，相应的，每年产生相应超过30000吨的聚合物废弃膜，对环境产生极大负担，同时造成了资源的浪费。

从资源的可持续利用角度，膜材料的再生循环利用是未来膜技术发展的必然趋势。通过分析造成膜寿命终点污染物的成分可见，膜面污染物应由有机污染、无机污染组成，而膜面因长期清洗导致的疏水化是其抗污染性能下降的主要原因之一。因此，针对有机污染、无机污染和表面疏水化三个问题，本发明创新性地提出了一种通过预清洗-深度清洗-表面涂覆修复实现寿命终点膜再生的方法，其中预清洗负责去除有机污染，深度清洗用于去除无机污染，而表面涂覆则用于修复疏水的膜面。本发明能有效地恢复寿命终点膜的水通量，同时保持膜的截留率，并延长膜的使用寿命。

发明内容

本发明针对上述缺陷，提供了一种通过预清洗-深度清洗-表面涂覆修复实现寿命终点膜再生的方法，使膜到达传统意义上的寿命终点后，仍可使水通量恢复到正常值，膜表面亲水性能得到改善，抗污染性能增强，从而延长膜的使用寿命。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种实现寿命终点膜再生的方法，其包括以下步骤：

1）预清洗：将寿命终点膜在含0.1~2.0 wt%次氯酸钠和0.2~0.4wt%氢氧化钠的混合溶液中浸泡清洗0.5~6 h，以很好地溶解和破坏污染物在膜表面形成的凝胶层，随后用去离子水洗去表面药剂；

2）深度清洗：将经步骤1）处理后的寿命终点膜在含0.1~0.5 wt%十二烷基苯磺酸钠和0.1~0.3 wt%盐酸的混合溶液中浸泡清洗0.5~6 h，强化污染层中的无机金属离子溶出效果，随后用去离子水充分淋洗以去除表面药剂，得到膜组件；

3）表面涂覆修复：将步骤2）所得膜组件先在1.0~5.0 g/L的氯化铁溶液中浸泡2~6min，然后将其取出，晾至微干（以不滴水为度），再浸泡在2~8 g/L的单宁酸溶液中1~5 min，使膜表面形成单宁酸-铁涂层，最后，用去离子水洗涤以去除膜表面残余的反应溶液，即完成寿命终点膜的再生。

所述寿命终点膜是已使用4~6年，且膜污染严重，经常规清洗后膜通量仍低于其初始通量20%的聚偏氟乙烯（PVDF）膜或聚醚砜（PES）膜。

本发明的有益效果在于：

1、本发明提供的寿命终点膜修复再生方法能有效延长膜材料使用寿命，显著降低寿命终点膜废弃处置时对环境产生的危害。其中，预清洗是为了很好地溶解和破坏污染物在膜表面形成的凝胶层，有效避免孔阻塞，方便后续进行深度处理；在深度清洗中，通过酸性清洗药剂和表面表面活性剂的作用，能有效地去除膜表面的无机金属离子，提高清洗效率，有效恢复膜的分离性能；表面涂覆修复是利用单宁酸和铁离子发生络合反应，在膜表面形成单宁酸-铁涂层，以修复寿命终点膜表面的破损点，同步提升污染物分子附着在膜表面所需能垒，从而显著改善膜的亲水性能，保证寿命终点膜再生后的有效过水能力，有效延长膜污染-清洗周期。