[发明专利]一种过滤膜清洗方法

说明书

技术领域

本发明涉及膜分离技术领域；特别是涉及一种利于了高压脉冲放电作用处理的过滤膜清洗方法。

背景技术

膜分离是在20世纪初出现，20世纪60年代后迅速崛起的一门分离新技术。采用具有选择性分离功能的过滤膜，利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离。膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征，因此，目前已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。

过滤膜由于具有耐高温、机械强度大、结构稳定、孔径分布窄、化学稳定性好、不易被微生物侵蚀等特点，近年来在越来越多的领域中得到应用。这些应用的成功与否与膜本身性能是否稳定、污染后能否再生有着密切的关系。传统的膜清洗技术已经达不到现今膜的需求。因此确定有效且稳定的清洗方法对于膜分离技术的工业化应用相当重要。

浓差极化和膜污染造成的渗透通量下降是膜技术广泛应用受到限制的最主要问题之一。膜污染按其程度可分为三个部分：表面沉积，膜孔内阻塞，膜表面和孔内的吸附。传统的膜清洗的方法目前可分为物理方法和化学方法。物理方法包括：增大膜表面湍动程度，气体、液体反冲，超声清洗、海绵球清洗；化学方法包括：酸、碱清洗，表面活性剂、螯合剂清洗，氧化剂和酶清洗。根据膜材质、污染物和污染程度不同加以选用。目前为止，单纯的以上两种方法都存在清洗效果不理想或清洗成本过高导致无法应用到实际工作中，此外还存在着有二次污染等问题。

故对于本领域人员，有必要研发一种能够对过滤膜实现高效清洗，快速回复膜通量达到膜再生，清洗周期短，成本低，效果好的过滤膜清洗方法。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种能够对过滤膜实现高效清洗，快速回复膜通量达到膜再生，清洗周期短，成本低，效果好的过滤膜清洗方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种过滤膜清洗方法，其特征在于，将待清洗过滤膜置于液相中，然后采用高压脉冲电源通过电极对待清洗过滤膜进行液相放电，使得在液相中发生电晕放电、辉光放电或流光放电；在放电反应过程中产生的物理化学效应下，阻塞膜孔的物质从膜孔脱离，实现清洗。

本发明中通过高压脉冲放电产生等离子体的化学效应以及物理效应，对膜进行高强度、全方位的清洗。具体地说，其原理为通过使用短脉冲放电形式（优选采用电压为10~30KV，电源脉冲频率为50~100Hz的高压短脉冲）可以有效地建立液相等离子体。随着电源技术的发展，使得高压脉冲液相放电使用的短电压上升时间小于100ns、窄脉冲宽度小于几微秒的脉冲得以实现，因此在电极间形成瞬时高强电场。这一瞬时高强电场可以在不加速离子的情况下加速电子，从而形成高能能化电子，电子撞击周围的原子和分子，形成等离子体通道。在产生这一过程的同时还伴随着物理和化学效应，物理效应为除了强电场外，还可以形成紫外光、冲击波、超声空穴作用。化学效应主要为产生各种活性物质，如瞬时存在的·OH、·O、·HO₂和存在时间较长的H₂O₂和O₃等物质。也就是说，液相放电可以同时产生强电场、强氧化性自由基、紫外光和冲击波四种作用效果。

这样过滤膜在冲击波和超声波（超声空穴）的作用下，膜孔内的附着的物质开始脱落并扩散至清洗液中，膜通量逐渐恢复。此外，紫外光的形成是脉冲液相放电重要的物理特征，紫外线具有很强的光能，可使附着于膜表面的有机物的化学键发生断裂而分解，而且紫外线具有很强的穿透能力，可透过膜的表层并深入达到数微米从而产生作用。紫外辐射被本体溶液吸收后，使溶解氧产生激发态氧原子降解被污染膜中的有机物。此外，在液相中进行高压脉冲放电会产生·OH、·O、·HO₂和H₂O₂和O₃强氧化性物质，氧化从膜内扩散至水中的有机物，从而达到恢复膜通量的目的。

本发明中，待清洗的膜为无机膜或其他耐高温氧化类膜。因为有机膜可能因为放电作用而损坏。

作为优化，本发明可以具体包括以下步骤：