本發(fā)明涉及微濾、超濾膜清洗再生劑技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種微濾、超濾膜再生劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

在食品工業(yè)、石化工業(yè)、污水處理、鋼鐵行業(yè)中各種微濾、超濾膜應(yīng)用廣泛，主要在除雜、大分子物質(zhì)提取、脫鹽、脫色、有機物濃縮、油水分離等工藝步驟中應(yīng)用；微濾、超濾膜的再生工藝對于膜分離工藝的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本有很重要的影響，其中再生劑性能是其重要因素之一。

膜再生劑作為清潔膜表面、膜孔內(nèi)部以及溶解被截留物質(zhì)的化學(xué)溶液，對于恢復(fù)膜的有效通透面積，增加凈水通量具有重要作用；目前，最常用的膜再生劑如氫氧化鈉，由于黏附性較強，難于被水沖洗，殘留于膜表面，尤其是膜孔內(nèi)部的堿容易和截留物質(zhì)中的鈣鎂離子，以及水中的鈣鎂離子形成結(jié)構(gòu)緊密的晶體，造成膜通透面積和凈水通量的永久性下降，另外單一氫氧化鈉對于截留物質(zhì)的溶解，清洗能力有限，其再生效果并不理想，因此限制了其應(yīng)用范圍；常用的鰲合劑如乙二胺四乙酸(EDTA)，其鰲合能力顯著，但無法增加氫氧化鈉的過水能力，對于抑制膜孔內(nèi)鈣鎂晶體結(jié)構(gòu)的形成并無顯著效果，而且鰲合能力并不會由于堿度和溫度的增加而增加，應(yīng)用范圍受到限制。

一般的微濾、超濾膜在膜分離的過程中會在膜的一側(cè)形成截留物質(zhì)的濃差極化層，有的甚至部分進入膜孔內(nèi)部，造成膜面積的下降以及凈水通透量的減少，這種膜面積的下降是暫時的，一般可以通過反沖、振動、超聲波等物理手段進行膜再生，以及添加含有氫氧化鈉或者磷酸的溶液進行循環(huán)溶解截留物等化學(xué)手段進行再生；傳統(tǒng)的氫氧化鈉溶液再生后，由于氫氧化鈉比較不容易過水，尤其是孔徑比較微小的膜孔內(nèi)部，幾乎無沖刷機械力，因此造成氫氧化鈉在膜孔內(nèi)殘留，殘留在膜內(nèi)的堿結(jié)合截留物或者分離溶液、清洗配制用水中的鈣、鎂離子會形成鈣、鎂化合物晶體，這類晶體如果形成在膜孔內(nèi)部，會造成膜孔堵塞，且由于此類晶體與膜材料的結(jié)合非常緊密，除非特殊手段一般很難再生，這種膜面積的下降為永久性的；近年來，研究人員對不含鈉離子的活性堿以及多聚磷酸鹽的性質(zhì)進行了研究，發(fā)現(xiàn)不含鈉離子的活性堿其表面黏附性小，相對容易被水沖洗完全，尤其是在膜孔內(nèi)部等一些沖洗水量微小，且機械力較小的區(qū)域，其堿殘留量相對較小對于抑制在膜孔內(nèi)鈣、鎂晶體結(jié)構(gòu)的形成有顯著作用；多聚磷酸鹽能夠明顯增加蛋白、油脂、多糖類高分子物質(zhì)在水中的分散能力，能夠加快截留物質(zhì)從膜表面去除的速度，加快膜再生的速度，改善膜再生的效果；另外，鰲合劑，尤其是鰲合能力隨溫度和堿度上升而上升的鰲合劑在膜再生過程中可以進一步抑制膜孔內(nèi)鈣鎂離子和殘留堿的結(jié)合，對于耐高溫高堿的膜材料在再生過程中形成的晶體可以進一步抑制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種以不含鈉離子的活性堿、水處理劑以及鰲合劑為原料，由穩(wěn)定化工藝制得的，具有優(yōu)良的微濾、超濾膜再生能力、易于過水性能，有機聚合物兼容性，并在再生過程中具有顯著抑制鈣、鎂等晶體結(jié)構(gòu)形成效果的微濾、超濾膜再生劑及其制備方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種微濾、超濾膜再生劑，通過不含鈉離子的活性堿即氫氧化鉀的優(yōu)良過水能力、水處理劑即氨基三亞甲基膦酸對大分子物質(zhì)的分散能力、在堿溶液中對有機物溶解能力的改善以及螯合劑對于水中鈣鎂離子的螯合能力共同作用實現(xiàn)的。

作為本發(fā)明進一步的方案：所述不含鈉離子的活性堿為氫氧化鉀，鰲合劑為葡萄糖酸鉀，水處理劑為氨基三亞甲基膦酸；各原料按照質(zhì)量百分比的配比分別為：氫氧化鉀30％～45％、氨基三亞甲基膦酸含量6％～10％、葡萄糖酸鉀5％～15％、去離子水30％～59％。

作為本發(fā)明再進一步的方案：所述微濾、超濾膜再生劑的制備方法，包括以下步驟：

1)首先，按配方量各原料，在去離子水中加入葡萄糖酸鉀，攪拌使得葡萄糖酸鉀在去離子水中完全溶解；

2)其次，在步驟1)制備的葡萄糖酸鉀水溶液中加入氫氧化鉀，攪拌15min以上至氫氧化鉀完全溶解；

3)最后，在步驟2)制備的含有鰲合劑、活性堿的水溶液中加入液體水處理劑氨基三亞甲基膦酸，攪拌均勻，得到再生劑成品，制成的再生劑成品于20℃條件下的比重為1.25～1.50g/ml。

再生劑成品加入去離子水，稀釋成濃度為1％的再生劑水溶液，用于食品工業(yè)、石化工業(yè)、污水處理、鋼鐵行業(yè)中微濾、超濾膜的清洗再生，濃度為1％的再生劑水溶液的pH值為12.5～14.0。

作為本發(fā)明再進一步的方案：所述微濾、超濾膜再生劑的制備方法包括以下步驟：

1)取去離子水1600-2750g，加入裝有攪拌器的容器中，室溫下加入450-600g作為螯合劑的葡萄糖酸鉀，勻速攪拌混合15min至葡萄糖酸鉀完全溶解；

2)向步驟1)的葡萄糖酸鉀水溶液中加入不含鈉離子的活性堿氫氧化鉀固體1500-2250g，氫氧化鉀純度為98％，于25℃-40℃溫度條件下反應(yīng)0.5-2h，攪拌至氫氧化鉀完全溶解；

3)向步驟2)中含有螯合劑和活性堿的水溶液中，加入300-550g作為水處理劑的氨基三亞甲基膦酸，用去離子水或活性堿調(diào)節(jié)成濃度為1％再生劑水溶液，其pH值為12.5-14.0，控制再生劑水溶液總質(zhì)量為5000g，得到成品。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明是利用由不含鈉離子的活性堿、水處理劑、以及鰲合劑為原料由穩(wěn)定化工藝制得的膜清洗再生劑，用水配制成含有本發(fā)明再生劑0.5％～3.0％體積百分比的溶液，用于對受污染的微濾、超濾膜進行清洗再生，有優(yōu)良的微濾、超濾膜再生能力，明顯的易于過水性能，有機聚合物兼容性好，并在再生過程中具有顯著抑制鈣、鎂等晶體結(jié)構(gòu)形成的效果，在膜表面或者膜孔內(nèi)部幾乎無殘留；膜再生效率高；同時膜再生工藝簡單，易于操作，膜材料、污垢以及水質(zhì)條件適用寬泛；不僅膜再生時間縮短，膜再生效果改善，而且長期使用使得膜永久性通量下降的趨勢得到顯著抑制，從而延長了膜的使用壽命、降低了膜分離工藝的生產(chǎn)成本，增加了膜的生產(chǎn)效率，放寬了膜再生對水質(zhì)條件的要求；本大明的微濾、超濾膜再生劑可以廣泛用于食品工業(yè)、石化工業(yè)、污水處理、鋼鐵行業(yè)中。

附圖說明

圖1為本發(fā)明再生劑抑制微濾、超濾膜永久性通量下降的趨勢圖。

圖2為本發(fā)明再生劑縮短微濾、超濾膜再生時間的趨勢圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式對本專利的技術(shù)方案作進一步詳細地說明。

實施例1

請參閱圖1，一種微濾、超濾膜再生劑及其制備方法，所述再生劑由葡萄糖酸鉀作為螯合劑，氫氧化鉀作為不含鈉離子的活性堿，氨基三亞甲基膦酸作為水處理劑制備而成，具體制備方法為：

取去離子水2500g，加入裝有攪拌器的容器中，室溫下均勻攪拌中加入600g葡萄糖酸鉀，持續(xù)混合15分鐘,確認完全溶解后，隨后加入1500g純度為98％氫氧化鉀固體，于25℃溫度條件下反應(yīng)2.0h，確認完全溶解后，加入300g氨基三亞甲基膦酸，用去離子水或者活性堿調(diào)節(jié)濃度為1％的再生劑水溶液pH為12.5～14.0,控制再生劑水溶液總質(zhì)量為5000g,得到成品1。

成品1清洗效率實驗如下：

用水硬度為50ppm(以CaCO₃計)的水配制含有成品1濃度約為2.5％的水溶液作為再生劑，對截留分子量約100萬道爾頓的聚砜材質(zhì)超濾膜進行加壓沖洗，每次清洗約1h，清洗溫度控制在50℃，后用水硬度為50ppm(以CaCO₃計)的水加壓沖洗約0.5h，沖洗溫度控制在50℃，重復(fù)上述再生過程100次后膜的凈水通量下降約2.7％。

用水硬度為50ppm(以CaCO₃計)的水配制含有30％氫氧化鈉(NaOH)溶液約2.5％的水溶液作為再生劑，對截留分子量約100萬道爾頓的聚砜材質(zhì)超濾膜進行加壓沖洗，每次清洗約1h，清洗溫度控制在50℃，后用水硬度為50ppm(以CaCO₃計)的水加壓沖洗約0.5h，沖洗溫度控制在50℃；重復(fù)上述再生過程100次后膜的凈水通量下降約41.0％。

兩組再生劑抑制微濾、超濾膜永久性通量下降的趨勢見附圖1，由附圖1中的數(shù)據(jù)可以看出，在溫度、時間、堿度、水硬度以及膜材料完全相同的情況下，進行100次清洗再生后，用本發(fā)明再生劑再生的膜，永久性通量損失約3.0％，傳統(tǒng)堿再生劑再生的膜永久性通量損失達到40％，由于高溫堿和鈣鎂離子造成的通量損失幾乎無法再生，因此本發(fā)明對于延長膜壽命，抑制膜永久通量下降有顯著作用。

實施例2

一種微濾、超濾膜再生劑及其制備方法，所述再生劑由葡萄糖酸鉀作為螯合劑，氫氧化鉀作為不含鈉離子的活性堿，氨基三亞甲基膦酸作為水處理劑制備而成，具體制備方法為：

取去離子水2000g，加入裝有攪拌器的容器中，室溫下勻速攪拌條件下加入450g葡萄糖酸鉀，持續(xù)混合15分鐘,確認完全溶解后。隨后加入1850g純度為98％的氫氧化鉀固體，32℃溫度條件下反應(yīng)1.0h，確認完全溶解后，加入550g氨基三亞甲基膦酸，用去離子水或者活性堿調(diào)節(jié)成濃度為1％的再生劑水溶液pH約12.5～14.0,控制再生劑水溶液總質(zhì)量約5000g,得到成品2。

成品2清洗效率實驗如下：

用水硬度為20ppm(以CaCO₃計)的水配制含有成品2濃度約2.5％的水溶液作為再生劑，對過濾蘆薈植物提取液約5h的截留分子量約50萬道爾頓的陶瓷材質(zhì)超濾膜進行加壓沖洗，再生前該膜凈水通量下降至設(shè)計通量的17％,清洗約2h，清洗溫度控制在70℃，后用用水硬度為20ppm(以CaCO₃計)的水加壓沖洗約0.5h，沖洗溫度控制在40℃，再生后膜的凈水通量恢復(fù)至設(shè)計通量的93.5％。

用水硬度為20ppm(以CaCO₃計)的水配制含有39％氫氧化鈉溶液濃度約2.5％的水溶液作為再生劑，對過濾植物提取液約5h的截留分子量約50萬道爾頓的陶瓷材質(zhì)超濾膜進行加壓沖洗，再生前該膜凈水通量下降至設(shè)計通量的21％,清洗約2h，清洗溫度控制在70℃，后用用水硬度為20ppm(以CaCO₃計)的水加壓沖洗約0.5h，沖洗溫度控制在40℃，再生后膜的凈水通量恢復(fù)至設(shè)計通量的72.2％，兩組再生劑抑制微濾、超濾膜永久性通量下降的趨勢如下表所示：

表1：恢復(fù)微濾、超濾膜暫時性通量下降的趨勢

從表1的數(shù)據(jù)中可以看出，在溫度、時間、堿度、水硬度均相同的情況下，按照實施例2制備的再生劑成品2再生的膜通量較傳統(tǒng)堿再生提高了約50％左右，說明本發(fā)明的再生劑在再生過程中具有較強的截留物溶解、分散能力，再生效率較傳統(tǒng)堿再生高。

實施例3

一種微濾、超濾膜再生劑及其制備方法，所述再生劑由葡萄糖酸鉀作為螯合劑，氫氧化鉀作為不含鈉離子的活性堿，氨基三亞甲基膦酸作為水處理劑制備而成，具體制備方法為：

取去離子水1850g，加入裝有攪拌器的容器中，室溫下勻速攪拌條件下加入500g葡萄糖酸鉀，持續(xù)混合15分鐘,確認完全溶解后，加入2250g純度為98％的氫氧化鉀固體，于40℃反應(yīng)0.5h，確認完全溶解后，加入400g氨基三亞甲基膦酸，用去離子水或者活性堿調(diào)節(jié)成濃度為1％的再生劑水溶液pH約12.5～14.0,控制再生劑水溶液總質(zhì)量約5000g,得到成品3。

成品3清洗效率實驗如下：

用水硬度為140ppm(以CaCO₃計)的水配制含有成品3濃度約2.0％的水溶液作為再生劑，對過濾氨基酸發(fā)酵液約8h的醋酸纖維材質(zhì)納濾膜進行加壓沖洗，再生前該膜凈水通量下降至設(shè)計通量的25％，清洗溫度控制在45℃，溶液通透量達到設(shè)計通量的85％時所用的時間約110分鐘。

用水硬度為140ppm(以CaCO₃計)的水配制含有45％氫氧化鈉溶液濃度約2.0％的水溶液作為再生劑，對過濾氨基酸發(fā)酵液約8h的醋酸纖維材質(zhì)納濾膜進行加壓沖洗，再生前該膜凈水通量下降至設(shè)計通量的28％，清洗溫度控制在45℃，溶液通透量達到設(shè)計通量的85％時所用的時間約200分鐘。

兩組再生劑縮短微濾、超濾膜再生時間的趨勢如附圖2所示，從圖2可以看出，在溫度、時間、堿度、水硬度均相同的情況下，再生前納濾膜通量接近的情況下，本發(fā)明實施例3制備的成品3再生的膜通量達到設(shè)計通量的75％，時間約80分鐘，而傳統(tǒng)堿需約140分鐘；本發(fā)明實施例3制備的成品3再生的膜通量達到設(shè)計通量的85％時間約120分鐘,傳統(tǒng)堿需約180分鐘，說明本發(fā)明較傳統(tǒng)堿能提高再生效率，較少再生時間。

上面對本專利的較佳實施方式作了詳細說明，但是本專利并不限于上述實施方式，在本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本專利宗旨的前提下做出各種變化。