[发明专利]一种适用于藻水分离的界面催化氧化膜构建方法及应用

说明书

本发明属于膜滤技术领域，具体公开了一种适用于藻水分离的界面催化氧化膜构建方法及应用。本发明首先将聚合碳酸酯膜在有机溶剂中浸泡后置于盐酸多巴胺与聚乙烯亚胺的混合水溶液中继续浸泡；浸泡完成后再依次浸泡于聚丙烯酸水溶液和聚(二烯丙基二甲基氯化铵)水溶液中，重复此过程，且保证最后所用的浸泡溶液为聚丙烯酸水溶液，再将所得膜浸泡于亚铁离子溶液中，然后将硼氢化钠水溶液滴加至膜表面，得到界面催化氧化膜。本发明将纳米零价铁负载在界面催化氧化膜表面，用以活化过一硫酸盐，从而实现在过滤含藻水过程中的界面催化氧化。与传统的原位反应预氧化相比，本发明大大降低了藻细胞的破裂率，从而更好地保证了供水安全。

技术领域

本发明属于膜滤技术领域，特别涉及一种适用于藻水分离的界面催化氧化膜构建方法及应用。

技术背景

用膜滤技术将藻细胞与水相分离，是处理含藻水的一种重要手段。然而，在应用膜滤技术的过程中，不可避免的将发生膜污染现象，从而大大降低过滤通量，增加不必要的能耗。

为了解决膜污染的问题，目前广泛采用投加氧化剂对含藻水进行预氧化的方法。这种方法可以氧化藻细胞的胞外聚合物并促进藻细胞的絮凝，从而形成更为松散的滤饼层，进而提高过滤通量。然而，常见的预氧化剂次氯酸钠，臭氧等强氧化剂在氧化胞外聚合物的同时，也会破坏藻细胞，使藻细胞内部的胞内大分子有机物释放出来。这些胞内大分子有机物有些是有毒物质，如微囊藻毒素、节球藻毒素；有些是嗅味物质，如土臭素、2-甲基异莰醇；还有一些是典型的消毒副产物前体物，如蛋白质、多糖。这些胞内大分子有机物往往难以被后续的传统工艺(混凝、沉淀、过滤、消毒)去除，从而恶化出水水质。因此，利用预氧化技术来控制膜污染具有较高的风险，在实际使用中也往往受限。

传统的预氧化技术是一种均相反应，藻细胞与胞外聚合物在水体中与氧化剂充分接触。然而实际上，这种充分接触的氧化是不必要的。因为，膜污染只发生在膜表面，只有膜表面沉积的由藻细胞和胞外聚合物构成的滤饼层才是膜污染的主要原因。因此，若能够将氧化反应限制在膜表面，一方面可以达到氧化滤饼层，提高过滤通量的作用，另一方面可以极大限度的减少水体中藻细胞的破裂，降低后续处理难度和保障水质安全。因而，具有十分重大的现实意义。

发明内容

为解决利用膜滤技术处理含藻水过程中的膜污染问题，本发明的首要目的是提供一种适用于藻水分离的界面催化氧化膜的构建方法；

本发明另一目的在于提供上述方法制备得到的一种适用于藻水分离的界面催化氧化膜；以减缓膜污染同时降低藻细胞的破裂率。

本发明再一目的在于提供上述界面催化氧化膜在藻水分离中的应用。

一种适用于藻水分离的界面催化氧化膜的构建方法，包括以下步骤：

(1)将聚合碳酸酯膜清洗后得到膜I，然后在有机溶剂中浸泡后置于盐酸多巴胺与聚乙烯亚胺的混合水溶液中继续浸泡，浸泡完成后用水冲洗得到膜II；

(2)将步骤(1)所得膜II先浸泡于聚丙烯酸水溶液中，再浸泡于聚(二烯丙基二甲基氯化铵)水溶液中；重复此过程，且保证最后所用的浸泡溶液为聚丙烯酸水溶液，由此得到膜III；

(3)将步骤(2)所得膜III浸泡于亚铁离子溶液中，浸泡完成后再用水冲洗，并将硼氢化钠水溶液滴加至膜表面，直到不再产生新的氢气气泡，再用水冲洗膜表面；重复此过程，得到膜IV。

步骤(1)所述将聚合碳酸酯膜清洗的目的是去除膜表面的有机物；具体为将聚合碳酸酯(PC)膜置于水中浸泡12～72小时。

步骤(1)所述聚合碳酸酯膜在有机溶剂中的浸泡时间为5～30分钟；

步骤(1)所述有机溶剂为乙醇、甲醇和丙酮中的至少一种。

步骤(1)所述盐酸多巴胺与聚乙烯亚胺的混合水溶液中盐酸多巴胺的浓度为1～10g/L，聚乙烯亚胺的浓度为1～15g/L。