[发明专利]一种纳滤膜进水的预处理方法

说明书

技术领域

本发明属于水污染控制技术领域，具体涉及利用纳米氧化镁和过滤组合预处理控制纳滤膜污染的技术。

背景技术

纳滤膜介于反渗透和超滤之间，截留分子量大约在200～1000道尔顿，孔径约为几纳米，分离对象的粒径约为1nm。纳滤膜上或膜孔中存在带电基团，因此纳滤膜分离具筛分效应和电荷效应两个特征。目前纳滤已在生活用水、废水的处理、食品、医药化工等领域得到广泛的应用。然而，在应用纳滤膜技术处理天然水的过程中，很多物质都可以造成膜的污染，如溶解的天然有机物，微溶的无机物，胶体，悬浮粒子和微生物等。

纳米氧化镁是随着纳米材料技术的发展而产生的一种新型功能精细的无机材料，具有明显的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观隧道效应。经研究表明，纳米氧化镁可以去除水体中有机物、重金属、氨氮、微生物等多种污染物，主要的去除机理包括吸附、氧化和絮凝。因此，使用纳米氧化镁作为纳滤膜的预处理工艺，可以大大降低水体中有机物、悬浮物等对纳滤膜造成的污染。然而，纳米材料由于其极微小的尺寸可能透过细胞膜对人体细胞产生毒害效应，因此，水体中残留的纳米材料可能会对人体健康产生潜在的风险。

基于此，本发明通过投加纳米氧化镁作为纳滤膜的预处理工艺，并在其后设置多孔性介质滤柱，吸附水中的大部分纳米氧化镁。一方面，纳米氧化镁的使用大大降低了水中有机物和悬浮物的浓度，缓解了后续纳滤工艺中的膜污染问题；另一方面，多孔性介质的加入有效地截留了纳米氧化镁粉末，减少了出水中纳米材料对人体健康的潜在风险，并降低了后续纳滤膜工艺的处理压力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳滤膜进水的预处理方法，降低纳滤膜的污染程度，提高纳滤膜的操作通量和处理能力。

本发明的方法由以下步骤组成：

(1)向微污染原水中投加纳米氧化镁粉末，搅拌；

(2)静置；

(3)经步骤(2)处理的水经混合滤柱过滤，然后供给后续的纳滤膜组件。

所述的步骤(1)中纳米氧化镁粉末平均粒径为10～80nm，比表面积为30～50m²/g。

所述的步骤(3)中混合滤柱组成为：下层填入25～35cm石英砂作为支撑；中层填入20～30cm活性炭和石英砂的混合填料；上层再填入30～50cm石英砂。

所述的活性炭和石英砂的混合填料中二者的重量比为1∶4～1∶6。

所述的活性炭颗粒为20～40目。

本发明利用纳米氧化镁和过滤组合工艺作为纳滤膜进水的预处理方法。首先向微污染原水中投加纳米氧化镁粉末，去除水中的大部分有机物、重金属、氨氮和细菌，再通过活性炭和石英砂混合滤柱，截留水中的纳米材料，并进一步去除水中的颗粒物和微生物。

本发明具有以下优点：

1.本发明所选用纳米氧化镁，其原料来源广泛、价格低廉，而且安全无毒，广泛应用于环境污染的处理和环境修复领域。

2.纳米氧化镁粒径小，比表面积大，吸附能力强，处理速率高。

3.纳米氧化镁的使用，可以同时去除水中有机物、重金属、氨氮和微生物等多种污染物。

4.反应操作工艺简单，条件容易控制，污染物去除效率高，可有效缓解后续纳滤膜的污染程度。

附图说明

图1为本发明的反应流程图；

图2为实施例1的装置示意图。

具体实施方式

本发明通过以下实施例结合附图进一步说明，但本实施例所述技术内容仅是说明性的，非限定性的，不应依此来局限本发明的保护范围。

实施例1：

如图2所示，将混合池中灌满微污染原水后，向其中投加0.3kg纳米氧化镁粉末，搅拌20min，控制转速控制为60rpm；静置20min后，打开真空泵1，使混合池中的水流入混合滤柱中，调节进水流量为100L/h。同时打开真空泵2，使过滤后出水进入纳滤膜中进行处理。原水中，高锰酸盐指数为6.02mg/L，氨氮为0.432mg/L(以N计)，Fe含量为0.017mg/L，Mn含量为0.014mg/L，细菌总数为4393CFU/mL。经过预处理后，水中高锰酸盐指数去除率可达69.4％，氨氮去除率为26.9％，细菌总数减少99.9％，Fe、Mn均未检出。与单纯使用混合滤柱作为纳滤预处理工艺相比，纳滤膜通量的降低速率减少26.5％。

实施例2：

在投加纳米氧化镁的步骤中，将纳米氧化镁的投加量变为0.5kg，其余条件同实施例1。

原水中，浊度为5.6NTU，高锰酸盐指数为6.83mg/L，氨氮为0.384mg/L(以N计)，Fe含量为0.018mg/L，Mn含量为0.012mg/L，Mg含量为25.01mg/L，细菌总数为3542CFU/mL。经过预处理后，水中高锰酸盐指数去除率可达75.4％，氨氮去除率为40.8％，浊度小于0.1NTU，细菌总数小于1CFU/mL，Fe、Mn均未检出，Mg含量升高到62.03mg/L，折算成硬度仅有258.46mg/L(以CaCO₃计)。