适用于电场诱导进行超滤膜改性的平板超滤膜组件

摘要

适用于电场诱导进行超滤膜改性的平板超滤膜组件，属于水处理膜分离技术领域。在超滤膜内腔设置导流布，在导流布内腔设置导流板，其特征在于在导流布和导流板之间设置石墨丝网，一导线的内端电连接在石墨丝网上，所述导线的外端设置在超滤膜外侧，在石墨丝网内腔的导流板与出水接口之间设置出水通道。本发明膜组件采用石墨丝网充当阳极，耐腐性好，导电效果好，性能稳定，并且易于安装操作，具有很好的使用价值。

权利要求

1.适用于电场诱导进行超滤膜改性的平板超滤膜组件，包括通过固定夹夹持的超滤膜，在固定夹上设置出水接口；在超滤膜内腔设置导流布，在导流布内腔设置导流板，其特征在于在导流布和导流板之间设置石墨丝网，一导线的内端电连接在石墨丝网上，所述导线的外端设置在超滤膜外侧，在石墨丝网内腔的导流板与出水接口之间设置出水通道。

2.根据权利要求1所述的平板超滤膜组件，其特征在于所述超滤膜为聚偏氟乙烯超滤膜，标称孔径为0.1μm。

3.根据权利要求1所述的平板超滤膜组件，其特征在于所述石墨丝网的密度为60目。

4.根据权利要求1所述的平板超滤膜组件，其特征在于在超滤膜外侧的所述导线通过环氧树脂密封在固定夹上。

说明书

适用于电场诱导进行超滤膜改性的平板超滤膜组件

技术领域

[0001] 本发明属于水处理膜分离技术领域。

背景技术

[0002] 作为一种新型高效的水处理技术，以膜组件为核心的超滤技术日益受到世界各国的关注。超滤技术优点是操作简单而且处理成本相对较低，可有效提高企业效益。超滤膜技术已成为是水处理领域近代最重要的热点技术之一。其中平板膜是膜处理技术应用最广的一种，平板膜通常由用于夹持超滤膜的固定夹、设置在超滤膜内腔的导流布、设置在导流布内腔的导流板组成，其中导流板既有导流功能又有支撑功能，在固定夹还上设置出水接口，该出水接口与导流板之间的空腔相连通。当平板超滤膜组件置于需要过滤处理的混合体中时，通过在出水接口上连接的负压抽吸作用下，经过超滤膜吸附和截留之后的滤过水透过超滤膜经由导流布进入导流板，在导流板竖向导流沟的引导下，滤过水通过导流沟由出水接口排出。

[0003] 然而膜污染是限制其广泛应用的一个关键因素。近年来，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，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。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。传统的超滤膜预涂层技术往往直接采用负压抽吸形成预涂层，此方法形成的预涂层与超滤膜结合不够稳定。

[0004] 经研究，本发明人提出一种超滤膜的改性工艺：将含有负电荷TiO2的涂料液置于电解池中，将超滤膜组件和不锈钢板电极浸没于涂料液内，在超滤膜组件和不锈钢板电极之间连接直流电源，在一定电场强度下进行电解，取得在超滤膜表面具有TiO2颗粒层的改性超滤膜。此方法可有效减少膜污染，提高膜使用寿命。

发明内容

[0005] 本发明目的是提出一种适用于以上超滤膜的改性工艺的平板超滤膜组件。

[0006] 本发明包括通过固定夹夹持的超滤膜，在固定夹上设置出水接口；在超滤膜内腔设置导流布，在导流布内腔设置导流板，其特征在于在导流布和导流板之间设置石墨丝网，一导线的内端电连接在石墨丝网上，所述导线的外端设置在超滤膜外侧，在石墨丝网内腔的导流板与出水接口之间设置出水通道。

[0007] 在进行超滤膜的改性工艺时，将含有负电荷TiO2的涂料液置于电解池中，将本发明平板超滤膜组件安装在电解池内，膜组件上端的导线与外部直流电源的正极连接，石墨丝网充当阳极；在膜组件外侧设置两块不锈钢板，不锈钢板通过导线与直流电源的负极连接，充当阴极。接通直流电源，电解池内带负电荷的TiO2粒子在电场作用下向石墨丝网迁移，涂覆于超滤膜表面，形成TiO2粒子预涂层。

[0008] 在过滤使用时，在负压抽吸作用下，原水首先透过超滤膜的预涂层，预涂层将对膜污染其主要作用的胶体和大分子有机物与膜表面分离。经过吸附和截留之后的滤后水透过超滤膜经由导流布进入导流板，在导流板竖向导流沟的引导下，滤后水通过导流沟由出水接口排出。

[0009] 本发明组件具有以下几个明显的优势：

[0010] 1、本发明膜组件采用石墨丝网充当阳极，耐腐性好，导电效果好，性能稳定。

[0011] 2、本发明在外加电场作用下，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。

[0012] 3、本发明涉及到的荷电TiO2电场预涂层超滤膜能够有效的降低水体浊度和高锰酸盐指数，能够有效的减少膜污染，提高膜使用寿命。

[0013] 4、本发明制造工艺简单，易于安装操作，具有很好的使用价值。

[0014] 进一步地，本发明所述超滤膜为聚偏氟乙稀（PVDF）超滤膜，标称孔径为0.1μm。聚丙烯晴（PAN）强度低，脆性大，耐酸碱程度弱；聚醚砜（PES）、聚砜（PSF）抗污染能力较差，并且容易断丝。而聚偏氟乙烯（PVDF）伸展率极高，不易断丝，耐酸耐碱性很好，抗污染性强，适合本发明所需。另外，在0.1μm的标称孔径下，聚偏氟乙烯超滤膜的渗透通量相对较大，同时抗污染能力相对较好，是最优选择。

[0015] 所述石墨丝网的密度为60目。在该密度下，石墨丝网不仅能有效支撑整个膜组件，在充当电极时导电效果好，性能稳定。

[0016] 在超滤膜外侧的所述导线通过环氧树脂密封在固定夹上。使用环氧树脂封胶，固化后电气性能优越、表面光泽度高，操作简单方便。

附图说明

[0017] 图1为本发明的一种结构示意图。

具体实施方式

[0018] 一、平板超滤膜组件的结构介绍：

[0019] 如图1所示，包括通过固定夹7夹持有超滤膜6，该超滤膜6为聚偏氟乙稀超滤膜，标称孔径为0.1μm，固定夹7由ABS树脂制成。

[0020] 在超滤膜6的内腔设置导流布5，在导流布5的内腔设置密度为60目的石墨丝网4，在石墨丝网4的内腔设置导流板3。

[0021] 在石墨丝网4与一组导线1的内端电连接，导线1的中部穿过导流板3的缝隙，导线1的外端设置在超滤膜6的外侧，然后通过环氧树脂密封在固定夹7上。

[0022] 在固定夹7上设置出水接口2，在石墨丝网4内腔的导流板3之间设置与出水接口2之间连通的出水通道8。

[0023] 出水通道8可以由一个横向通道和一个竖向通道组成，横向通道位于导流板3上方，在横向通道上设置与各导流板3之前的缝隙对应的导流沟，竖向通道的一端与横向通道相连通，另一端与出水接口2的下端相连通，以使滤出的液体由导流板3之前的缝隙依次经导流沟汇集至出水通道8的横向通道，再经竖向通道引至出水接口2。

[0024] 二、改性工艺：

[0025] 1、制备颗粒状负电荷TiO2：

[0026] 在磁力搅拌条件下，将TiO2溶于六偏磷酸钠的水溶液中，以稀酸调节pH值6后，再加入十二烷基苯磺酸钠，然后在恒温磁力搅拌条件下分散1小时，经分离取得固相，在105℃下烘干2小时，经研磨，取得粒径为0.5～1μm的颗粒状负电荷TiO2。

[0027] 2、制备有负电荷TiO2的涂料液：

[0028] 取2g颗粒状负电荷TiO2稀释于1L纯水中，形成含有负电荷TiO2的涂料液，配成的涂料液中负电荷TiO2的浓度为2g/L。

[0029] 3、制备改性超滤膜：

[0030] 将配制的涂料液置于电解池中，将超滤膜组件和两块不锈钢板电极浸没于涂料液内，并使两块不锈钢板电极对称布置在超滤膜组件的两个外侧。

[0031] 在超滤膜组件上连接直流电源的正极，在两块不锈钢板电极上都连接直流电源的负极，在电场强度为30V/cm的条件下进行电解10min以上，然后排去剩余涂料液，取得在超滤膜组件的超滤膜表面具有TiO2颗粒层的改性超滤膜。

[0032] 三、应用试验及结果：

[0033] 取制成的改性超滤膜组件进入源水进行膜处理：开启超滤膜的抽吸泵，预涂层依靠负压抽吸工作。当一个过滤周期结束时，关闭抽吸泵，打开反冲泵进行膜反洗，此时预涂层脱落。反洗结束后，开启电源进行电场预涂层，重复上述工作步骤。