*CN102407077A*
(10)申请公布号 CN 102407077 A(43)申请公布日 2012.04.11
(12)发明专利申请
(21)申请号 201110408407.4(22)申请日 2011.12.09
(71)申请人佛山市新泰隆环保设备制造有限公
司
地址528515 广东省佛山市高明区沧江工业
园杨梅西区(72)发明人辛永光 张平 严丹燕
(74)专利代理机构深圳市君胜知识产权代理事
务所 44268
代理人刘文求 杨宏(51)Int.Cl.
B01D 65/06(2006.01)
权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页
(54)发明名称
一种废弃反渗透膜元件的再生方法及其装置(57)摘要
本发明公开了一种废弃反渗透膜元件的再生方法及其装置。通过利用发明提供的废弃反渗透膜元件再生装置，对废弃反渗透膜元件进行反渗透膜元件清洗液进行循环浸泡清洗处理后，再用纯水冲洗，再进行氧化药液的循环浸泡改性处理，然后对经氧化药剂循环浸泡改性处理后的废弃反渗透膜元件用纯水冲洗，最后对其用多元胺溶液循环浸泡涂覆处理。采用本发明提供的方法及装置处理后的废弃反渗透膜元件过滤性能得到恢复，具有一定的脱盐率，通量较高，操作压力较低等特点，截留性能比纳滤要好，脱盐性能介于纳滤和反渗透之间，且原料易得、再生装置简便，制作成本低廉，在特定领域定会发挥其独特的作用，弥补了现有废弃卷式反渗透膜元件处理技术的不足。
CN 102407077 ACN 102407077 ACN 102407080 A
权 利 要 求 书
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1.一种废弃反渗透膜元件再生方法，其特征在于，包括步骤：
A：对废弃反渗透膜元件用反渗透膜元件清洗液进行循环浸泡清洗处理，药液温度控制在28~32℃，冲洗时间为30min~2h；
所述反渗透膜元件清洗液为pH=2.5~3.5的HCL溶液或柠檬酸溶液；或pH=4~6的连二亚硫酸钠溶液；或pH=10.5~11.5的氢氧化钠或氢氧化钠及十二烷基苯环酸钠混合溶液；或pH=9.5~11的三聚磷酸钠及EDTA钠盐的混合溶液；
B：对经清洗处理的反渗透膜元件用纯水冲洗后，进行氧化药液的循环浸泡改性处理；所述氧化药液的温度为25~35℃，反应时间为20min~1.5h；所述氧化药液pH值为6~7.5；所述氧化药液含有质量浓度为0.01%~3%的氧化药剂；
C：对经氧化药剂循环浸泡改性处理后的废弃反渗透膜元件用纯水冲洗后，对其用质量浓度为0.05~1%的多元胺溶液循环浸泡涂覆处理，所述多元胺溶液温度范围为20~ 40℃，浸泡时间为10~20min；所述多元胺溶液为间苯二胺、对苯二胺、1，2-乙二胺、1,4-环己二胺或1,3环己二甲胺溶液。
2.根据权利要求1所述的废弃反渗透膜元件再生方法，其特征在于，所述步骤B中的氧化药剂为KMnO4、次氯酸钠、二氧化氯或过氧化氢。
3.根据权利要求1所述的废弃反渗透膜元件再生方法，其特征在于，所述步骤C中的多元胺溶液的质量浓度为0.7%。
4.一种废弃反渗透膜元件再生装置，其特征在于，包括溶液箱、药液泵、药液过滤器、反渗透装置、循环管路、蝶阀和止回阀；
所述溶液箱用于盛装废弃反渗透膜元件的再生药液，包括：反渗透膜元件清洗液、氧化药液或多元胺溶液，所述溶液箱的药液出口通过循环管路连通药液泵的药液入口；所药液泵用于使废弃反渗透膜元件的再生药液循环流动，所述药液泵的药液出口通过循环管路连通药液过滤器的药液入口；所述药液过滤器用于对废弃反渗透膜元件的再生药液进行过滤处理，所述药液过滤器的药液出口通过循环管路连通反渗透装置的药液入口；所述反渗透装置用于盛装废弃反渗透膜元件，所述反渗透装置的药液出口通过循环管路连通溶液箱的药液入口；所述止回阀和蝶阀设置在循环管路上。
5.根据权利要求4所述的废弃反渗透膜元件再生装置，其特征在于，还包括pH计和压力表；所述pH计用于测试废弃反渗透膜元件的再生药液的pH值，所述压力表用于测试循环管路中的压力参数；所述pH计设置在所述药液泵和药液过滤器之间的循环管路上，所述压力表设置在所述药液泵和药液过滤器之间的循环管路上和药业过滤器与反渗透装置之间的循环管路上。
6.根据权利要求4所述的废弃反渗透膜元件再生装置，其特征在于，还包括温度计和加热棒；所述温度计用于测试溶液箱中的再生药液的温度，所述加热棒用对对溶液箱中再生药液加热；所述温度计和加热棒设置在所述溶液箱中。
7.根据权利要求4所述的废弃反渗透膜元件再生装置，其特征在于，所述溶液箱底部设置有排污口，用于排出溶液箱中的污染物，排污口上设置有蝶阀；所述反渗透装置的产水侧设置有蝶阀，用于调节反渗透装置的回收率。
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说 明 书
一种废弃反渗透膜元件的再生方法及其装置
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技术领域
[0001]
本发明涉及一种水处理领域，尤其涉及的是一种废弃反渗透膜元件的再生方法及
其装置。背景技术
由于反渗透过滤技术具有常温、无相变、能耗低、占地面积小、无环境污染等优点，使其问世后倍受业界青睐。近年来，反渗透技术得到了高速发展，被广泛应用于海水淡化、市政给水与污水处理领域，在石油、电力、冶金、化工、电子、制药、食品等多个工业行业中也得到充分发展。据估计，2008年国内8in 反渗透膜元件的销量超过20万支，4in 反渗透膜元件的销量超过15万支；国内运行的8in 反渗透膜元件大约45万支，4in 反渗透膜元件大约30万支，其中卷式反渗透约占3/4。随着反渗透市场不断壮大，每年约有数十万支膜元件因性能下降而被废弃也成为事实，这不仅污染了环境也浪费了资源。实现废弃卷式反渗透膜元件的再生与再利用，不仅减少了废弃膜元件的数量，降低了废弃膜元件的处理成本，同时实现了废弃膜元件的资源化。
[0003] 现有的废弃反渗透膜元件再生技术中，Jose M. Veza在Desalination， 157 (2003) 65-72中主要针对的是废弃的海水淡化膜元件，用高锰酸钾溶液改性膜元件的表面，使得膜元件的脱盐率降至2%，但未对废弃膜元件的更高脱盐率进行研究。李保光、靖大为等在天津城市建设学院学报，14（4）271-274，2008.12中提到通过化学清洗及NaClO对膜表面进行氧化的方式进行废弃反渗透膜元件的纳滤化研究，处理后的膜元件具有一定纳滤膜分离性能，然而膜元件裸露的不平整脱盐表面很易受污染，直接影响膜元件的运行周期及使用寿命。俞三传、刘梅红在申请号为201010574082.2的发明专利中提及直接将清洗后的废弃膜元件进行含胺溶液改性处理，所得的膜元件有一定的纳滤膜性能，但是常规清洗无法恢复的废弃反渗透膜元件的性能，且含胺溶液只是在表面改性，原有的脱盐污染层仍然存在，短时间的测试、运行善可，长时间的运行势必会受影响。[0004] 因此，现有技术还有待于改进和发展。
[0002]
发明内容
本发明的目的在于提供一种反渗透膜元件的再生方法及其装置，以解决现有的废弃反渗透膜元件再生技术所得的反渗透膜元件的反渗透效果不佳，使用寿命不长的技术问题。
[0006] 本发明的技术方案如下：
一种废弃反渗透膜元件再生方法，包括步骤：A：对废弃反渗透膜元件用反渗透膜元件清洗液进行循环浸泡清洗处理，药液温度控制在28~32℃，冲洗时间为30min~2h；
所述反渗透膜元件清洗液为pH=2.5~3.5的HCL溶液或柠檬酸溶液；或pH=4~6的连二亚硫酸钠溶液；或pH=10.5~11.5的氢氧化钠或氢氧化钠及十二烷基苯环酸钠混合溶液；或
[0005]
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说 明 书
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pH=9.5~11的三聚磷酸钠及EDTA钠盐的混合溶液；
B：对经清洗处理的反渗透膜元件用纯水冲洗后，进行氧化药液的循环浸泡改性处理；所述氧化药液的温度为25~35℃，反应时间为20min~1.5h；所述氧化药液pH值为6~7.5；所述氧化药液含有质量浓度为0.01%~3%的氧化药剂；
C：对经氧化药剂循环浸泡改性处理后的废弃反渗透膜元件用纯水冲洗后，对其用质量浓度为0.05~1%的多元胺溶液循环浸泡涂覆处理，所述多元胺溶液温度范围为20~ 40℃，浸泡时间为10~20min；所述多元胺溶液为间苯二胺、对苯二胺、1，2-乙二胺、1,4-环己二胺或1,3环己二甲胺溶液。
[0007] 所述的废弃反渗透膜元件再生方法，其中，所述步骤B中的氧化药剂为KMnO4、次氯酸钠、二氧化氯或过氧化氢。
[0008] 所述的废弃反渗透膜元件再生方法，其中，所述步骤C中的多元胺溶液的质量浓度为0.7%。
[0009] 一种废弃反渗透膜元件再生装置，包括溶液箱、药液泵、药液过滤器、反渗透装置、循环管路、蝶阀和止回阀；
所述溶液箱用于盛装废弃反渗透膜元件的再生药液，包括：反渗透膜元件清洗液、氧化药液或多元胺溶液，所述溶液箱的药液出口通过循环管路连通药液泵的药液入口；所药液泵用于使废弃反渗透膜元件的再生药液循环流动，所述药液泵的药液出口通过循环管路连通药液过滤器的药液入口；所述药液过滤器用于对废弃反渗透膜元件的再生药液进行过滤处理，所述药液过滤器的药液出口通过循环管路连通反渗透装置的药液入口；所述反渗透装置用于盛装废弃反渗透膜元件，所述反渗透装置的药液出口通过循环管路连通溶液箱的药液入口；所述止回阀和蝶阀设置在循环管路上。[0010] 所述的废弃反渗透膜元件再生装置，其中，还包括pH计和压力表；所述pH计用于测试废弃反渗透膜元件的再生药液的pH值，所述压力表用于测试循环管路中的压力参数；所pH计设置在所述药液泵和药液过滤器之间的循环管路上，所述压力表设置在所述药液泵和药液过滤器之间的循环管路上和药业过滤器与反渗透装置之间的循环管路上。[0011] 所述的废弃反渗透膜元件再生装置，其中，还包括温度计和加热棒；所述温度计用于测试溶液箱中的再生药液的温度，所述加热棒用于对溶液箱中各种药液加热；所述温度计和加热棒设置在所述溶液箱中。
[0012] 所述的废弃反渗透膜元件再生装置，其中，所述溶液箱底部设置有排污口，用于排出溶液箱中的污染物，排污口上设置有蝶阀；所述反渗透装置的产水侧设置有蝶阀，用于调节反渗透装置的回收率。
[0013] 本发明通过利用发明提供的废弃反渗透膜元件再生装置，对废弃反渗透膜元件进行反渗透膜清洗液进行循环浸泡清洗处理后，再用纯水冲洗，再进行氧化药液的循环浸泡改性处理，然后对经氧化药剂循环浸泡改性处理后的废弃反渗透膜元件用纯水冲洗，最后对其用多元胺溶液循环浸泡涂覆处理。采用本发明提供的方法及装置处理后的废弃反渗透膜元件过滤性能得到恢复，具有一定的脱盐率，通量较高，操作压力较低等特点，截留性能比纳滤要好，脱盐性能介于纳滤和反渗透之间，且原料易得、再生装置简便，制作成本低廉，在特定领域定会发挥其独特的作用，弥补了现有废弃卷式反渗透膜元件处理技术的不足。
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附图说明
图1是本发明中废弃反渗透膜元件再生方法的流程图。[0015] 图2是本发明中废弃反渗透膜元件再生装置的结构示意图。
[0014]
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对
本发明进一步详细说明。
[0017] 一种废弃反渗透膜元件再生方法，如图1本发明中废弃反渗透膜元件再生方法的流程图所示，该废弃反渗透膜元件再生方法包括：步骤A，对废弃反渗透膜元件用反渗透膜元件清洗液进行循环浸泡清洗处理。反渗透膜元件清洗液为pH=2.5~3.5的HCl溶液、柠檬酸溶液或pH=4~6的连二亚硫酸钠溶液或pH=10.5~11.5的氢氧化钠或氢氧化钠及十二烷基苯环酸钠混合溶液或pH=9.5~11的三聚磷酸钠及EDTA钠盐的混合溶液或其他适合清洗污染的反渗透膜元件的清洗药液对膜元件进行单次或多次的彻底的循环清洗，其中药液温度控制在28~32℃范围内，冲洗时间为30min~2h，药液的温度和冲洗的时间的具体值根据废弃反渗透膜元件的污染程度而设置。在对废弃反渗透膜元件清洗后，对膜元件进行性能测试，记录膜元件的运行压力、压差、脱盐率、截留效果以及产水通量等，以排除发生泄漏的膜元件。
[0018] 步骤B，对经清洗处理的反渗透膜元件用纯水冲洗后，进行氧化药液的循环浸泡改性处理。用配好的氧化药剂KMnO4质量浓度为0.01%~3%，pH值控制在6~7.5的氧化药液对废弃的卷式反渗透膜元件循环浸泡在温度为25~35℃的氧化溶液中，反应时间为20min~1.5h，药液的温度和冲洗的时间的具体值根据废弃反渗透膜元件的具体参数而设置。该步骤的目的在于使膜元件的脱盐层表面发生氧化改性。通过将氧化药剂的浓度控制在一定范围内，不至原有脱盐层完全破坏，再生出来的反渗透膜元件具有一定的脱盐率和截留率，实验测试得出经氧化的膜元件其过滤性能介于超滤与纳滤之间。所述的氧化药剂KMnO4可以用次氯酸钠、二氧化氯、过氧化氢等其他氧化药剂代替。在对废弃反渗透膜元件进行氧化药剂的循环浸泡改性处理后，对膜元件进行性能测试，记录膜元件的运行压力、压差、脱盐率、截留效果以及产水通量等，以排除发生泄漏的膜元件。[0019] 由于氧化改性后膜元件表面不再平滑，致使其会因受污染不均衡而清洗周期缩短。为了延长再生膜元件的运行周期及使用寿命，对改性后的膜元件进行后处理十分必要。
[0016]
步骤C，对经氧化药剂循环浸泡改性处理后的废弃反渗透膜元件用纯水冲洗后，对其用芳香聚酰胺溶液循环浸泡处理。本步骤是采用浸涂法，使氧化的废弃反渗透膜元件表面涂覆一层薄且致密的膜。即用质量浓度为0.05~1%的多元胺溶液（间苯二胺（MPDA）、对苯二胺（PPDA）、1，2-乙二胺、1,4-环己二胺或1,3环己二甲胺溶液）循环浸泡，温度范围控制在20~40℃，浸泡时间为10~20min，药液的温度和浸泡的时间的具体值根据废弃反渗透膜元件的表面平滑参数而设置。多元胺为高分子的聚合物，远大于超滤的截留孔径，而氧化改性后的膜元件截留孔径介于超滤和纳滤之间，所以溶液不能渗入改性膜元件内部发生孔渗，即不会堵塞膜元件内部的过滤通道，不会减小膜元件的过滤通量。因此，再利用的膜元件截留效果、脱盐性能及产水通量得到保证。本步骤还可用另外的制备反渗透膜元件新膜的方法处理氧化改性后的膜元件，如界面聚合法、单体就地聚合法和等离子体聚合法等。本
[0020]
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步骤中，还可对废弃反渗透膜元件涂覆另一种含羧基的溶液，使其脱盐率得到提高。[0021] 上述步骤中的清洗液、氧化药液和多元胺溶液可统称为废弃反渗透膜元件的再生药液。
[0022] 经上述步骤处理后得到的膜元件，用纯水彻底清洗后静置晾干，即得到成型的再生反渗透膜元件，对膜元件进行性能测试，记录膜元件的运行压力、压差、脱盐率、截留效果以及产水通量等，以排除性能不足的膜元件。
[0023] 经本发明提供的废弃反渗透膜元件再生方法处理的得到的反渗透膜元件，过滤性能介于纳滤及反渗透之间，可应用于生产实践，实现了废弃反渗透膜元件的资源化。表面氧化改性的废弃膜元件再经芳香聚酰胺溶液涂覆处理后，具有一定的脱盐率，通量较高，操作压力较低等特点，截留性能比超滤要好，脱盐效果低于纳滤，但由于原料易得、再生装置简便，制作成本低廉，在特定领域定会发挥其独特的作用。其还可用于处理反渗透系统的浓水。目前反渗透系统的回收率大多为75%，浓水极少利用或全部排放，意味着一个系统就有25%的水资源被浪费，再生的废弃反渗透膜元件对浓水的回收利用，能很大程度的节约水资源。再生的废弃反渗透膜元件对悬浮物及微生物的截留效果远大于超滤，所以也可用于中水回用系统，能得到较好的处理效果。
[0024] 一种废弃反渗透膜元件再生装置，如图2本发明中废弃反渗透膜元件再生装置的结构示意图所示，该装置包括溶液箱1、药液泵8、药液过滤器12、反渗透装置13、蝶阀3、止回阀9、加热棒5、温度计6、pH计10、压力表11、循环管路14。溶液箱1的底部设置有溶液箱排污口2，溶液箱1的顶部设置有药液循环入口4，溶液箱1的底部还设置有药液循环出口7。溶液箱1、药液泵8、药液过滤器12和反渗透装置13依次通过循环管路14连成一个环路，其中反渗透装置13连通溶液箱1的循环药液入口4，溶液箱1的循环药液出口7连通药液泵8，药液泵8的出口连通药液过滤器12的入口，药液过滤器12的出口连通反渗透装置13的浓水侧。溶液箱1的溶液箱排污口2上设置有蝶阀3。溶液箱1和药液泵8之间的循环管路14上设置有蝶阀3。药液泵8和药液过滤器12之间的循环管路14上依次设置有止回阀9、蝶阀3、pH计10、压力表11、蝶阀3。药液过滤器12与反渗透装置13之间的循环管路14上设置有蝶阀3和压力表11。反渗透装置13的产水侧设置有蝶阀3。在本实施例中，药液箱1盛装废弃反渗透膜元件的再生药液，药液泵8用于使再生药液在该再生装置中循环流动，药液过滤器12用于对再生药液进行过滤处理，反渗透装置13用于盛装废弃反渗透膜元件，再生药液在反渗透装置13中对废弃反渗透膜元件进行再生处理。[0025] 利用该装置对废弃反渗透膜元件进行再生处理时，废弃反渗透膜元件装在反渗透装置13中，将药液装入药箱1，开启相应的阀门和药液泵8使药液在循环管路14中畅通流动，药液经药业过滤器12过滤后进入反渗透装置13对废弃反渗透膜元件进行循环浸泡，最后又流回溶液箱1。利用本装置还可对膜元件进行性能测试，通过调节反渗透装置13的浓水侧和产水侧的蝶阀3调节回收率，进而实现对膜元件性能的测试。循环流程实现了再生药液与废弃反渗透膜元件的充分接触，避免了接触死角，及能全面的对废弃反渗透膜元件进行药液处理，又能充分利用药液，节约药剂用量。[0026] 应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
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