[发明专利]一种反渗透/纳滤膜污染的强化清洗方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种膜污染的强化清洗方法，具体是指一种反渗透/纳滤膜污染的强化清洗方法。

技术背景

膜分离技术是一种高效、节能的绿色新型分离技术，具有设备简单、操作条件温和、处理量大、分离效率高等突出特点，已在海水和苦咸水淡化、废水处理与资源化、生物制品分离、环境工程、食品、医药等领域得到广泛应用，并已取得了很好的经济和社会效益；近年来，随着全球水资源短缺日益严重、水污染日益加重，膜分离技术在海水淡化、中水回用、清洁生产、饮用水净化等领域得到了更广泛的应用和重视。

膜分离技术的核心和基础是高性能的分离膜，在分离膜的使用过程中，溶液中的杂质将被截留在膜的表面，从而在膜表面形成污染层，因而，膜污染是膜分离技术应用过程中不可避免的。膜污染可以由下列过程引起：原水中的胶体颗粒在膜上沉积---胶体污染；难溶性无机盐在膜上沉积---结垢；微生物在膜上粘附及生长---生物污染；原水中的某些组分与膜表面成分本身发生物理或化学反应---化学污染；原水中的有机物极附于膜表面---有机污染。当膜表面污染物累积到一定程度后，压差逐渐升高，产水量和分离效率将会下降。如不及时清洗，则会导致装置的产水量和出水水质下降，增加水头损失，进而影响膜的分离性能，最终缩短膜的使用寿命，增加系统运行成本。

反渗透/纳滤膜技术是目前应用最广的水处理技术，而制约其规模应用和经济性的主要问题是膜污染，尤其是在废水处理与回用中的应用。膜清洗则是目前解决膜污染的主要有效手段之一，反渗透/纳滤膜污染清洗的方法分为物理清洗(例如：低压冲洗、反洗等)、化学清洗、物理-化学清洗，其中化学清洗使用得最为广泛。在化学清洗进行时清洗药剂扩散进入污染物在膜表面形成的沉积层并与污染物发生化学反应。清洗药剂的扩散速度取决于包括清洗液湍流特性在内的不同因素。在水解、溶解和分散等化学反应的作用下污染物被从反渗透膜表面去除。选择适宜的化学清洗药品及合理的清洗方案是化学清洗的关键。为达到最佳的清洗效果，有时会使用一些不同的化学清洗药品进行组合清洗。酸性清洗可用于去除反渗透膜上沉积的无机盐垢，碱性清洗可用于去除有机物和胶体污物。典型的程序是先采用酸性清洗，去除无机污染物，然后再采用碱性清洗，去除有机污染物。在有些情况下，也可先进行碱性清洗，去除油类或有机物，再进行酸性清洗。有些清洗溶液中加入了洗涤剂以帮助去除严重的生物和有机碎片污物。同时也可用其它药品，如在酸性洗液中加入氨水可克服单纯酸性洗液中可能形成难溶性亚铁柠檬酸盐的现象，在碱性洗液中加入EDTA来辅助去除胶体、有机物、微生物及硫酸盐垢。

但是，由于实际使用过程中，污染物的种类与结构繁多，同时对膜污染机理的认识又不足，使得膜污染清洗工艺的选择既十分复杂又较为盲目，而且膜污染的清洗效率得不到保证，尤其是复杂体系的膜污染的清洗，其清洗效率普遍偏低，从而导致运行成本增加；同时，高强度的化学清洗还会破坏膜材料结构，导致膜分离性能的下降甚至失效。

因而，如何强化膜污染清洗过程，提高膜污染的清洗效率，对于促进反渗透/纳滤膜分离技术的推广应用，尤其是在高污染流体的处理中的应用，提高膜分离效率和延长膜使用寿命等均是十分必要和具有重要实际意义的。

发明内容

本发明针对现有膜污染清洗技术中的不足，提出一种新的反渗透/纳滤膜污染的强化清洗方法，可以有效提高现有反渗透/纳滤膜污染的清洗效率。

本发明需要解决的技术问题是，使膜表面的污染层疏松化，更易从膜表面脱落。在反渗透/纳滤膜污染清洗过程中，导入具有pH敏感特性的功能材料，通过功能材料的扩散作用进入污染层，然后通过改变溶液pH值使膜表面污染层中的具有pH敏感特性的功能材料发生分子形态转变。pH敏感性功能材料分子形态的转变，不仅可使污染层疏松化，而且能促进膜清洗药剂渗透进入膜污染层，从而促进污染物从膜表面去除，提高膜污染的清洗效率。

本发明是通过下述技术方案得以实现的：

一种反渗透/纳滤膜污染的强化清洗方法，其特征在于：

(a)对膜分离系统中的反渗透/纳滤膜表面用含有一种或几种pH敏感性聚合物的水溶液进行循环浸泡处理，至少使其中的一种pH敏感聚合物能有效扩散进入分离膜表面的污染层中；

所述的pH敏感性聚合物为：

聚丙烯酸及其水溶性共聚物中的一种或几种混合物；

或，聚甲基丙烯酸及其水溶性共聚物中的一种或几种混合物；

或，水溶性羧甲基纤维素；

或，水溶性壳聚糖；

(b)用一定pH值的含清洗剂的清洗液对膜进行循环浸泡清洗处理，使扩散进入膜表面污染层中的pH敏感性聚合物发生形态转变；