一種工業超濾膜裝置污染物在線提取及剖析方法，屬于膜法污水深度處理及回用的領域。包括如下工藝步驟：(1)選用具有相對致密皮層結構的超濾膜制作側線膜組件。(2)將側線膜組件并聯到工業超濾膜裝置中，控制進水在側線組件的膜面流速為0～8m/s；(3)運行過程中定時記錄側線膜組件的產水量變化，當產水量相對初始產水量下降50～95％，取出被污染的側線膜組件，取出部分被污染超濾膜，低溫烘干后進行膜面污染物的觀測和剖析；(5)采用酸和堿分別對被污染的超濾膜進行浸泡清洗，檢測清洗液中特定污染物的含量大小。根據本發明專利技術確定的方法對污染超濾膜進行清洗，經清洗后的被污染超濾膜產水量可恢復為初始產水量的95％以上。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于膜法污水深度處理及回用領域，涉及工業超濾膜裝置應用過程中污染物的在線提取及剖析方法，更具體地涉及一種膜法污水適度處理及回用過程中膜污染物的在線提取、識別及污染物清洗方法。
技術介紹
超濾是重要的膜分離技術之一，目前已廣泛應用于能源、環保、電子、醫藥、食品等領域，與常規分離方法比，超濾具有能耗低、效率高、過程簡單、不污染環境等優點，是解決當代能源、資源和環境問題的重要技術。但由于超濾膜在應用中極易受到溶質的污染，由此而引起的膜通量衰減問題已成為阻礙其工業化進程的一個關鍵問題，因此，對工業膜裝置中超濾膜污染物的快速提取、污染物的識別，并根據污染物的類型和含量采取合適的預處理方法對超濾膜污染進行有效清洗對實際的工業應用具有較強的指導意義。超濾膜的污染主要是指由于物理或化學的原因，引起待處理物料中的微粒、膠體粒子或較大的溶質分子因吸附、沉積在膜表面或膜孔內形成沉淀而造成的堵塞或膜過濾阻力增加。按照超濾膜污染的程度可分為三種類型的膜污染:①表層污染:污染物只覆蓋膜表面，膜仍保持較高的透水量——該種過濾過程可稱為是表面過濾，此情況下的可逆性膜污染成份比較大。②深層污染:污染物不僅覆蓋于膜表面，膜孔內部部分孔也被堵塞，造成膜的透水通量嚴重衰減，此種現象可能是由于所選膜本身的孔徑大小和孔徑分布不均勻造成的，另外也有可能是待處理料液中顆粒物的粒徑分布不均勻，而對于膜孔徑和孔徑分布的選擇不合適造成的污染，這部分污染中的不可逆污染所占比例相對較高。③“壞死”性污染:由于深層嚴重污染，保存或使用不當，失水、干燥等原因造成，并伴有膜結構的改變，失去分離性能。按照超濾膜污染的種類可分為三種類型:①顆粒物的沉積主要表現為膠體污染，常見的污染物主要有氫氧化鐵、氫氧化鋁、二氧化硅膠體等；②微生物的粘附和生長，常見的污染物有細菌、水藻類等；③有機大分子或有機高分子在膜面的吸附導致的有機物污染。由于工業生產原料的多樣性、生產工藝的復雜性以及化學反應的非完全轉化等原因，導致廢水體系中含有各種各樣的污染物，這些污染物雖然經過了生化處理、但并非所有的有機物都能完全被生物所降解，但也并非未被生化掉的物質都是影響工業超濾膜裝置運行的原因，因而，如何有效獲得嚴重影響工業超濾膜裝置運行的關鍵污染物，對被污染超濾膜進行有效清洗以恢復其性能，降低因嚴重污染導致的換膜成本增加，降低工業超濾膜裝置的運行維護具有較強的現實意義和工業應用價值。雖然采用化學分離的方法在一定程度上能提取廢水中的污染物，但提取到的污染物信息受所提取水樣是否具有代表性的影響較大。在工業應用過程中，實際污染物的獲取方法主要是待超濾系統停機后對嚴重污染的工業超濾膜組件切開后進行解剖和分析。所述的嚴重污染的工業超濾膜組件為產水量相對初始運行狀態下降大于50%，但經常規酸堿清洗后的產水量小于初始狀態80%。常規方法的主要缺點包含如下幾個方面:(I)在超濾系統運行過程中不能及時獲取超濾膜面的污染物信息；(2)解剖后的膜組件分析只用一小部分污染膜就可進行污染物的全面分析，造成因解剖導致膜組件破壞，無法再用；(3)即使通過對停機后超濾膜面污染物的剖析獲得相關的污染物信息，但被污染超濾膜清洗工藝的選擇與優化過程耗時較長，會影響整個系統的正常生產和運行。上述超濾膜工業應用中的污染物提取及剖析過程中存在的實際問題，不僅造成了工業膜應用過程中超濾膜系統因污染嚴重而頻繁更換膜組件導致的運行成本增加，且在超濾膜系統運行過程中無法快速、及早掌握超濾膜面污染物信息，無法及時為工業超濾膜系統的長期、穩定運行及關鍵參數的優化提供依據和參考。
技術實現思路
針對工業膜裝置運行過程中的超濾膜面污染物相關技術信息無法快速獲取、污染物的獲取需要以整只超濾膜組件的破壞為代價以及超濾膜面污染物剖析中存在的技術問題，本專利技術提供了一種工業超濾膜面污染物在線提取、剖析方法，不僅能夠實現工業膜裝置運行過程中超濾膜面污染物的快速、真實客觀的提取過程，而且通過適當分析手段的組合，進而可以較為詳細的掌握超濾膜面污染物的相關技術信息，在此基礎上能夠為嚴重污染的工業超濾膜組件清洗工藝的選擇和優化提供關鍵的數據參考和依據。本專利技術所采取的技術方案: 本專利技術提供的一種工業超濾膜裝置污染物提取及剖析方法，包括以下步驟: (1)選用具有相對致密皮層結構的超濾膜制作側線膜組件，作為工業超濾膜裝置運行過程中關鍵污染物提取的載體，其中關鍵污染物是指影響超濾膜運行的主要污染物，主要指懸浮物、顆粒物、膠體、微生物粘泥、細菌類物質，此處非指溶解性有機物和無機污染物； (2)將側線膜組件與工業超濾膜裝置并聯，調節側線膜組件的進出水閥門開度大小，以控制進水在膜面的流速為Olm/s，其中所述的側線膜組件如圖1中的卷式膜和中空纖維膜組件； (3)運行過程中定時記錄側線膜組件的產水量變化，當產水量相對初始產水量下降5(Γ95%，則認為超濾膜面污染物含量及污染層厚度達到剖析要求； (4)取出被污染的側線膜組件，并從中取出約1/4的超濾膜絲低溫烘干后進行超濾膜面污染物的觀測，結合能譜分析進行被污染區間的掃描，定性確定污染物的種類； (5)采用酸和堿分別對步驟(4)中被污染超濾膜絲的1/4進行浸泡清洗，并分別檢測酸、堿清洗液中特定污染物的含量大小，其中特定污染物是指步驟(4)中檢測到的污染物及油、T0C。經上述步驟處理后，可得出被污染工業超濾膜中關鍵污染物的組成及含量，避免了因剖析污染物、清洗工藝優化造成的工業超濾膜裝置的長時間停機及工業超濾組件的破壞，根據在線提取、剖析的結果可對被污染超濾膜進行有效清洗以恢復其性能。所述，步驟I中的具有相對致密結構皮層的超濾膜以中空纖維膜或卷式超濾膜為宜，優選卷式超濾膜；其中，中空纖維膜以內皮層相對致密或外皮層相對致密為宜，優選外皮層相對致密；中空纖維膜或卷式超濾膜材質以雙酚A型聚砜、聚醚砜、酚酞型聚醚砜和聚醚酮、聚芳醚砜酮、聚偏氟乙烯類為宜，最優為聚偏氟乙烯、聚醚砜、聚芳醚砜酮；相對致密結構皮層的超濾膜孔徑大小以0.001-0.02 μ m為宜，最優為0.005-0.0lym0所述，側線超濾膜組件的結構具有與工業超濾膜組件類似的結構，如進水端、產水端和濃水排放端，但其與工業超濾膜組件的主要區別在于該側線組件的有效膜面積在0.1-0.5m2 ； 所述，步驟2中側線膜組件的進水口、濃水口和產水口與工業超濾膜裝置采用并聯的方式進行連接，其中側線膜組件的運行方式以錯流或死端方式，優選錯流方式；運行過程中，調節超濾進水在側線膜組件中的流速以0-8m/s為宜，最優以2-6m/s ； 所述，步驟3中的定時記錄側線膜組件的產水量變化0-5h內以5-60min記錄一次為宜，最優以15-30min記錄一次；側線膜組件運行5h后以l_4h記錄一次為宜，最優以2h記錄一次側線膜組件產水量大小； 所述，步驟3中的側線膜組件的產水量相對初始產水量下降以50-95%為宜，最優60-90% ； 所述，步驟4中的對取出的污染超濾膜采用20-60°C低溫烘干，最優烘干溫度為30-50 0C ； 所述，步驟4中污染的超濾膜面污染物以SEM、SEM-EDS、SEM-XPS和FTIR的直接觀測和剖析為宜，最優以SEM-EDS和FTIR ； 所述本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種工業超濾膜裝置污染物在線提取及剖析方法，包括以下步驟：選用具有相對致密皮層結構的超濾膜制作側線膜組件，作為工業超濾膜裝置運行過程中關鍵污染物提取的載體；將側線膜組件并聯到工業超濾膜裝置中，調節側線膜組件的進出水閥門開度大小，以控制進水在膜面的流速為0~8m/s；運行過程中定時記錄側線膜組件的產水量變化，當產水量相對初始產水量下降50~95%，則超濾膜面污染物含量及污染層厚度達到剖析要求；取出污染的側線膜組件，取出側線膜組件中部分被污染的超濾膜，低溫烘干后進行關鍵污染物的觀測和剖析；采用酸和堿分別對步驟（4）中被污染超濾膜進行浸泡清洗，檢測清洗液中特定污染物的含量大小。
【技術特征摘要】
1.一種工業超濾膜裝置污染物在線提取及剖析方法，包括以下步驟: 選用具有相對致密皮層結構的超濾膜制作側線膜組件，作為工業超濾膜裝置運行過程中關鍵污染物提取的載體； 將側線膜組件并聯到工業超濾膜裝置中，調節側線膜組件的進出水閥門開度大小，以控制進水在膜面的流速為(T8m/s ； 運行過程中定時記錄側線膜組件的產水量變化，當產水量相對初始產水量下降5(Γ95%，則超濾膜面污染物含量及污染層厚度達到剖析要求； 取出污染的側線膜組件，取出側線膜組件中部分被污染的超濾膜，低溫烘干后進行關鍵污染物的觀測和剖析； 采用酸和堿分別對步驟(4)中被污染超濾膜進行浸泡清洗，檢測清洗液中特定污染物的含量大小。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于步驟(I)中具有相對致密結構皮層的超濾膜包括內皮層相對致密或外皮層相對致密的中空纖維膜或卷式超濾膜，其中相對致密皮層的超濾膜孔徑大小為0.001-0.02 μ m。3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于中空纖維膜或卷式超濾膜材質可以選擇雙酚A型聚砜、聚醚砜、酚酞型聚醚砜和聚醚酮、聚芳醚砜酮、聚偏氟乙烯類中的任意一種。4.根...
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊永強，謝梓峰，彭海珠，趙鵬，
申請(專利權)人：中國石油化工股份有限公司，中國石油化工股份有限公司北京化工研究院，
類型：發明
國別省市：
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