[发明专利]一种用于水处理的网孔状非织造布膜材料的表面改性方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及污水处理领域，更具体地讲，涉及一种用于水处理的布膜材料的改性方法及其在污水处理中的应用。

背景技术

随着经济和社会的发展，水资源短缺已成为全球面临的共同挑战，面对这一问题很多国家都把污水的再生利用作为解决水资源短缺的重要手段之一。长期以来以活性污泥为代表的传统生物处理工艺，在生活污水以及工业废水的处理中得到广泛应用，其具有处理工艺完善、处理效果稳定等优点。但也存在占地面积大，基建投资大，产生大量剩余污泥，为了克服这些问题，各种新型、高效的污水处理技术应运而生，特别是将膜分离技术和生物处理工艺相结合的膜生物反应器(Membrane bioreactor，MBR)技术，因其取代传统生物处理工艺中的二沉池，实现高污泥浓度运行，且具有出水水质好、运行维护简单、占地面积小、污泥浓度高、剩余污泥产量低，在废水处理领域得到广泛应用。

虽然MBR技术拥有许多传统活性污泥法所不具有的优点。但是，其能耗高、成本高仍是阻碍MBR发展的两大瓶颈。高昂的膜价格以及频繁的膜污染造成的膜组件清洗、更换是导致MBR运行成本高的主要原因。而膜污染造成的膜使用寿命缩短、频繁的化学清洗、膜通量下降以及操作费用的增加等问题，大大限制了MBR技术的推广和应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种表面改性方法，基于非织造布的过滤特性，并通过对非织造布膜表面进行改性处理使膜表面孔径降低，提高非织造布对活性污泥的截留能力，有效延长非织造布平板膜的使用时间。并发挥其价格低廉、强度高、截留性能好的优点，制成平板膜组件，可以大大降低膜组件的制造成本。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现：

一种用于水处理的网孔状非织造布膜材料的表面改性方法，按照下述步骤进行：

(1)将网孔状非织造布膜材料进行清洗以除去杂质，然后进行氧化性处理，例如可将网孔状非织造布膜材料放入丙酮中浸泡2h，用去离子水反复冲洗，150℃烘干，再放入2wt％H₂O₂中浸泡30-50min后取出晾干

(2)配置用于表面改性的水溶液，其中明胶蛋白10-20质量份，戊二醛4-6质量份，20wt％的硫酸水溶液1-3质量份，乙酸2-5质量份，甲醇3-6质量份，去离子水80-90质量份

(3)将网孔状非织造布膜材料浸入步骤(2)制备的用于表面改性的水溶液中，35-40℃恒温反应2-5小时

(4)将步骤(3)反应后的网孔状非织造布膜材料进行烘干后，进行清洗以除去残留的化学试剂。

在本发明的技术方案中，在所述步骤(2)中，明胶蛋白10质量份，戊二醛4质量份，20wt％的硫酸水溶液1质量份，乙酸2质量份，甲醇3质量份，去离子水90质量份。

在本发明的技术方案中，在所述步骤(3)中，可将非织造布转移至恒温振荡器中，设定振荡器转速为200r/min，恒温40℃反应2h后，将样品放于恒温鼓风干燥箱80℃烘干5h。

在本发明的技术方案中，在所述步骤(4)中，将反应后的非织造布至于无水乙醇中超声清洗15～20min，取出后再置于5-10wt％稀硫酸H₂SO₄中超声清洗15～20min，后用去离子水清洗至pH中性，并将改性后的非织造布置于去离子水中浸泡20-24h，以去除残留于非织造布表面的化学试剂，清洗后将改性非织造布放置于烘箱干燥20-24h，得到明胶蛋白表面改良型网孔状非织造布。

在本发明的技术方案中，原始的网孔状非织造布膜材料通常具有网孔状，如附图1(a)所示；由于非织造布网孔孔径较大不利于活性污泥的截留，且粗糙的非织造布表面易造成活性污泥的堵塞，使得非织造布平板膜使用时间缩短。经过改性后，网孔状非织造布膜具有光滑的膜表面，通过电镜扫描照片可以看到改性非织造布表面具有一层致密的表皮层，厚度大约可以达到200-350μm，表面接触角可以达到110-120°，且膜表面分布着孔径为10～30μm的膜孔，与非织造布内部孔径40～80μm相比，膜孔径下降很多，因此膜的截流能力、抗膜污染能力都有明显提高。利用本发明的改性方法获得膜材料组建膜生反应器(如附图5所示)，包括膜组件、缺氧池、好氧池、搅拌器、内回流泵、进水泵、出水泵和曝气泵，其中：

所述好氧池与缺氧池之间的底部设置有底部过流孔，顶端设置有内回流泵

所述缺氧池中设置有搅拌器和进水泵