[发明专利]一种正渗透膜清洗剂及其应用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种正渗透膜清洗剂及其应用方法，属于水处理药剂技术领域。

背景技术

正渗透(Forward Osmosis，简称FO)膜分离过程是一种新兴的膜分离技术，它通过FO膜两侧溶液的渗透压差而产生干净的出水，无需外加压力。正渗透膜生物反应器(Forward osmotic membrane bioreactor，OMBR)是集FO膜的截留作用和活性污泥的降解作用于一身的污水处理系统，相比传统的膜处理技术具有以下优点：(1)由于正渗透在低压或没有外压条件下工作，工艺能耗和膜污染程度大幅度降低；(2)半透膜仅允许水分子通过，正渗透膜出水水质可靠；(3)汲取液在反渗透单元循环流动，不产生浓缩水，纯水回收率更高。但是一些学者经过长时间的研究发现OMBR也存在不可逆膜污染。

目前，还没有关于正渗透膜的清洗剂。常规的微滤或超滤膜清洗剂次氯酸钠或柠檬酸，由于部分FO膜(如，醋酸纤维膜)耐pH范围较窄，所以不宜使用化学清洗剂。而其他的金属氧化物纳米颗粒(如，ZnO纳米颗粒)纳米颗粒及其释放的二价锌离子透过膜进入到污染层的量会减少，效果不佳，若浓度过高则易造成二次污染。关于FO膜清洗的清洗剂和清洗工艺研究甚少，一般采用增加错流速率或简单的清水反清洗等物理方法进行清洗。

OMBR系统中的FO膜污染物，主要为活性污泥中的高分子有机污染物、菌藻残骸以及微生物吸附在表面上，不断累积会造成FO膜系统的污堵，导致膜通量下降，长期运行会造成不可逆的膜污染，带来严重损失。因此，FO膜也要进行定期清洗，同时需要选择合适的清洗方法和清洗剂，以恢复膜通量，延长FO膜的使用寿命，更大程度的降低运行成本。

本发明选取新型的银纳米颗粒悬浮液作为清洗剂，采用反冲洗的在线清洗方式，操作简便，对膜面生物污染和有机污染的清洗效果显著。

发明内容

本发明提供了一种正渗透膜清洗剂，该清洗剂适用范围广，可适用于多种材料的正渗透膜，可直接用于在线清洗，且可有效清除膜面的有机污染和生物污染。

本发明的第一个目的是提供一种正渗透膜清洗剂，所述清洗剂为分散于0.025％-0.05％的十二烷基苯磺酸钠溶液中的银纳米颗粒浓度为0.5-2.0mg/L的银纳米颗粒悬浮液。

所述银纳米颗粒，在本发明的一种实施方式中，粒径为20-40nm，均匀分散于十二烷基苯磺酸钠溶液中。

本发明的第二个目的是提供一种所述清洗剂的制备方法，所述方法是将粒径为20-40nm的银纳米颗粒，采用超声和连续搅拌相结合的方式，均匀分散于十二烷基苯磺酸钠溶液中。

所述方法，在本发明的一种实施方式中，是：(1)分散剂配置：配置质量分数为0.025％-0.05％的十二烷基苯磺酸钠溶液；(2)准确称取一定量的20-40nm的银纳米颗粒，置于容器中，加入少量上述分散剂；将上述溶液在超声下连续搅拌，然后静置，转移上清，继续添加少量上述分散剂，超声、搅拌，静置，转移上清；重复上述操作直至静置后无团聚的银纳米颗粒，配置成0.5-2.0mg/L的银纳米颗粒悬浮液。

所述方法，在本发明的一种实施方式中，是采用40kHz，功率为80-100W的超声。

所述方法，在本发明的一种实施方式中，具体是：

(1)分散剂配置：配置质量分数为0.025％-0.05％的十二烷基苯磺酸钠溶液；

(2)准确称取一定量的20-40nm的银纳米颗粒，置于容器中，加入少量上述分散剂；

(3)将上述溶液在40kHz的超声频率和80-100W的超声功率下，连续搅拌5min以上，静置30min以上后将上清液转移至容器；继续添加少量上述分散剂，超声加搅拌5min以上，静置30min以上，转移上清液；重复该操作直至静置30min后无团聚的银纳米颗粒即可定容，配置成0.5-2.0mg/L的银纳米颗粒悬浮液。

所述少量上述分散剂，在本发明的一种实施方式中，添加量约为最终使用的十二烷基苯磺酸钠溶液的1/10。

本发明的第三个目的是提供所述清洗剂在正渗透膜清洗方面的应用方法。

所述应用方法，在本发明的一种实施方式中，是采用反冲洗的方式清洗正渗透膜。

所述应用方法，在本发明的一种实施方式中，是：先用清水预清洗，然后用银纳米颗粒悬浮液连续清洗1-10h，再用清水漂洗30min以上，然后用汲取液深度漂洗30min以上，即清洗完毕。

所述应用方法，在本发明的一种实施方式中，具体是：