[发明专利]一种废弃反渗透膜元件的纳滤化再生方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种废弃反渗透膜元件的再利用方法，具体是指一种废弃反渗透膜元件的纳滤化再生方法。

技术背景

反渗透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，反渗透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。

反渗透膜分离技术的核心和基础是高性能的反渗透膜，在膜的使用过程中，随着小分子溶剂(通常为水)不断透过反渗透膜，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，反渗透膜的污染是反渗透膜分离技术应用过程中不可避免的。反渗透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。膜污染将直接导致反渗透膜的渗透通量显著下降，系统生产效率降低、运行成本和能耗增加；同时，膜污染还将导致系统的频繁清洗、装置不能正常运转、膜的截留特性严重劣化、产水水质变差、膜寿命降低和膜的频繁更换。尽管，通过膜清洗可减轻膜污染、恢复膜性能，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，从而导致膜分离性能的下降和最终的失效。目前，每年有数以十万计的反渗透膜元件被废弃，不仅造成资源浪费，而且形成了大量的固体废弃物。

Fibiger等在1990年的US Patent 4,894,165中，采用在聚酰胺类反渗透膜表面涂覆含羧基的水溶性聚合物方法，来提高废弃反渗透膜的脱盐率。

李保光等(天津城市建设学院学报，14(4)271-274)采用对废弃聚酰胺反渗透膜化学清洗和表面氧化方法来再生，经再生处理后，膜体现了一些纳滤膜的分离特性，但是，由于采用了破坏性氧化处理，对膜材料有一定的破坏作用，将影响再生膜的寿命。

Musale等在2010年的US Patent 7,658,852中采用正向渗透技术对废弃反渗透膜进行清洗再生，利用渗透液在渗透压的作用下回扩散作用来去除膜表面的污染物。但是，由于存在浓差极化效应，溶剂正渗透的作用十分有限。

纳滤膜是孔径介于反渗透膜和超滤膜之间的一种新型分离膜，由于其具有纳米级的膜孔径、膜上多带电荷，允许低分子盐通过而截留较高分子量的有机物和多价离子，具有独特的分离性能、更高的分离精度。与其它分离膜相比，纳滤膜具有膜通量更大、过程渗透压低、选择分离离子、操作压力低、系统的动力要求低等特点。目前，纳滤膜技术已被广泛应用于水软化和苦咸水淡化、饮用水净化、物料分离纯化和浓缩、废水处理和中水回用、清洁生产等领域，取得了很好的经济和社会效益。但目前纳滤膜的发展还不是非常成熟，主要体现在：纳滤膜的制造成本相对较高、纳滤膜性能无法满足实际应用的需要。因而，开拓新的纳滤膜制造途径对纳滤膜技术的推广应用十分关键和必要。

因而，如何通过简单、实用的方法对废弃反渗透膜元件的特殊处理，通过改变废弃反渗透膜元件中膜片的孔径、表面微结构及膜表面电荷，使废弃反渗透膜元件转化为具有纳滤分离特性的膜元件，对于实现废弃反渗透膜元件的资源化利用，降低纳滤膜的制造成本，扩大纳滤膜的品种，有效拓展纳滤膜的使用范围等均是十分必要和具有重要实际意义的。

发明内容

本发明针对现有反渗透膜元件因性能劣化而被大量废弃和纳滤膜制造中存在的成本高、品种单一等不足，提出一种废弃反渗透膜元件的纳滤化再生方法，不仅可有效实现对废弃反渗透膜元件的资源化利用，而且可以开拓一种新的纳滤膜制造途径。

本发明需要解决的技术问题是，如何改变反渗透膜的表面微结构，使废弃反渗透膜元件具有纳滤膜的选择分离特性。在对废弃反渗透膜进行常规化学清洗的基础上，采用简单、方便的溶液改性方法，通过对废弃反渗透膜表面进行含胺溶液的浸泡改性处理，改变废弃反渗透膜元件中膜片的孔径、表面微结构及膜表面电荷；采用聚合物膜性能调节剂对改性反渗透膜元件作进一步的性能调节处理，调节废弃反渗透膜对目标物质的截留率和膜的渗透效率，使废弃反渗透膜具有纳滤膜的某些特有功能，从而实现对废弃反渗透膜元件的纳滤化再生。