[发明专利]一种石墨烯改性电抑菌膜元件及其电抑菌处理系统

说明书

一种石墨烯改性电抑菌膜元件及其电抑菌处理系统，其中电抑菌膜元件包括膜壳、膜元件、原水进水口、原水出水口、封头、对夹式快装接头、密封垫圈，对夹式快装接头的内侧分别设有石墨烯改性的导电中空膜丝，导电中空膜丝与导电中空膜丝、导电中空膜丝与膜壳之间填充有石墨烯改性的导电灌封胶，导电中空膜丝与膜壳的四个接触面分别设有一个导电铜环，上部的导电铜环与铜接线柱连接，石墨烯改性的导电中空膜丝的内侧位于膜壳底部分别设有一个产水出口管。本发明的电抑菌膜元件能够杀菌、抑菌，解决膜元件由于微生物污染所造成的运行压差增大、膜元件通量降低等问题，同时也可以避免频繁氧化性杀菌剂投加造成的运行费用增加和膜丝老化问题。

技术领域

本发明涉及一种水处理装置，尤其涉及一种石墨烯改性电抑菌膜元件及其电抑菌处理系统。

背景技术

当今世界生态环境日益恶化，水污染已成为全球性问题，它不仅阻碍了国家的产业发展，更影响了人类的生存环境。随着水污染的不断加剧，水处理对象更为千差万别，传统的水处理技术已经无法解决复杂问题，只有和新技术相结合才能有效解决问题。基于以上原因，近几年水处理技术取得了长足的发展，其重要的标志就是膜技术的大量应用。虽然膜技术发展比较迅速，但与其它技术相比，发展历史比较短，理论基础尚不够完善，工业应用存在不足，膜污染成为真正制约膜技术发展的最主要因素。在实际应用中，膜污染是不可避免的。只要膜与物料发生接触，膜污染便会发生，并且随着运行时间的延长，膜污染将会加剧，膜的性能也会发生变化，最终导致膜通量的下降。因此，找出控制污染的方法并且恢复膜通量，一直是膜分离技术领域的研究重点。

膜污染种类主要包括物理污染、化学污染和微生物污染，其中有机物污染和微生物污染是膜污染的主要原因。为了降低微滤、超滤膜元件的污染，因此在现有的微滤、超滤运行过程中均采用在线杀菌剂加药正洗、在线杀菌剂加药大流量反冲洗、在线加酸、在线加碱等工艺避免由于有机物、微生物污染造成的运行压差增大、设备出力下降等问题，甚至必要时进行在离线化学清洗解决微滤膜、超滤膜的污染问题。而在线加药及化学清洗加大了微滤、超滤工艺的复杂性，增大了设备投资和运行成本，同时频繁的加药及化学清洗也加速了膜元件的老化。因此有必要找到一种运行工艺简单、费用低的膜元件抗污染的方法。

高压脉冲电场对微生物灭活有良好的效果。高压脉冲电场( pulse electricfield，PEF) 灭菌是一种非热灭菌技术，与传统的灭菌方法比，具有灭菌时间短、升温幅度小、耗能少等优点在食品、饮料行业有广泛的应用。高压脉冲电场对微生物灭活作用的机制目前有如下几种假说:电崩解理论、电穿孔理论、电磁机制模型、臭氧效应、电解产物效应、黏弹极性形成模型。其中电崩解理论和电穿孔理论得到普遍接收和广泛认可。电崩解理论认为细胞处于外界电场中时，磷脂层内的带电物质按电场作用力来方向移动，各带电物质分别移至膜两侧，膜两壁之间形成微电场，即产生横跨膜电位。当跨膜电位增大到一定程度后细胞膜就出现穿孔极化现象，细胞膜结构紊乱和通透性大大提高，并使得胞内汁液流失，膜内各生物酶活力受到影响，最终导致细胞的彻底死亡。电穿孔理论认为高压电脉冲会改变脂肪的分子结构并增大蛋白质通道的开放度，蛋白通道打开后，大量电流就会通过，远远超过正常的生理状态，细胞膜变失去了半渗透性，导致细胞膨胀而死亡。见文献《高压脉冲电场对微生物的灭活作用研究进展》陈新梅、薛文静、赵元等，《中国药师》2016年第19卷第9期，《交流电场杀菌对酵母菌杀死率的影响》艾克拜尔·买买提，热夏提·达吾来提，阿布力米提·克力木，阿依屯姑丽·吐尔德，巴吐尔·阿不力克木等，《食品研究与开发》2016年7月第37卷第14期。

因此可以通过改善膜元件的导电性在膜丝表面和水之间形成高压脉冲电场达到杀菌抑菌的目的，减轻或降低膜元件的微生物污染。

发明内容

本发明的目的是提供一种石墨烯改性电抑菌膜元件，以解决微生物对微滤、超滤膜元件的污染，以电抑菌代替在线杀菌剂加药，减少微滤、超滤工艺的复杂性，降低微滤、超滤工艺的运行费用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：