本發(fā)明屬于水處理膜分離技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
作為一種新型高效的水處理技術(shù)，以膜組件為核心的超濾技術(shù)日益受到世界各國的關(guān)注。超濾技術(shù)優(yōu)點是操作簡單而且處理成本相對較低，可有效提高企業(yè)效益。超濾膜技術(shù)已成為是水處理領(lǐng)域近代最重要的熱點技術(shù)之一。其中平板膜是膜處理技術(shù)應(yīng)用最廣的一種，平板膜通常由用于夾持超濾膜的固定夾、設(shè)置在超濾膜內(nèi)腔的導(dǎo)流布、設(shè)置在導(dǎo)流布內(nèi)腔的導(dǎo)流板組成，其中導(dǎo)流板既有導(dǎo)流功能又有支撐功能，在固定夾還上設(shè)置出水接口，該出水接口與導(dǎo)流板之間的空腔相連通。當(dāng)平板超濾膜組件置于需要過濾處理的混合體中時，通過在出水接口上連接的負(fù)壓抽吸作用下，經(jīng)過超濾膜吸附和截留之后的濾過水透過超濾膜經(jīng)由導(dǎo)流布進入導(dǎo)流板，在導(dǎo)流板豎向?qū)Я鳒系囊龑?dǎo)下，濾過水通過導(dǎo)流溝由出水接口排出。
然而膜污染是限制其廣泛應(yīng)用的一個關(guān)鍵因素。近年來，有人提出了防止膜與料液中的微小粒子直接接觸降低膜污染的膜預(yù)涂層概念，國內(nèi)外關(guān)于降低膜污染的研究主要集中于尋求抗污染能力強的膜材料，改善料液的可濾性和設(shè)計較佳的過濾流態(tài)等。已有很多研究表明超濾膜預(yù)涂層是一種有效的改善膜過濾通量、降低膜污染速率、提高某些污染物質(zhì)去除效果的技術(shù)。傳統(tǒng)的超濾膜預(yù)涂層技術(shù)往往直接采用負(fù)壓抽吸形成預(yù)涂層，此方法形成的預(yù)涂層與超濾膜結(jié)合不夠穩(wěn)定。
經(jīng)研究，本發(fā)明人提出一種超濾膜的改性工藝：將含有負(fù)電荷TiO2的涂料液置于電解池中，將超濾膜組件和不銹鋼板電極浸沒于涂料液內(nèi)，在超濾膜組件和不銹鋼板電極之間連接直流電源，在一定電場強度下進行電解，取得在超濾膜表面具有TiO2顆粒層的改性超濾膜。此方法可有效減少膜污染，提高膜使用壽命。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的是提出一種適用于以上超濾膜的改性工藝的平板超濾膜組件。
本發(fā)明包括通過固定夾夾持的超濾膜，在固定夾上設(shè)置出水接口；在超濾膜內(nèi)腔設(shè)置導(dǎo)流布，在導(dǎo)流布內(nèi)腔設(shè)置導(dǎo)流板，其特征在于在導(dǎo)流布和導(dǎo)流板之間設(shè)置石墨絲網(wǎng)，一導(dǎo)線的內(nèi)端電連接在石墨絲網(wǎng)上，所述導(dǎo)線的外端設(shè)置在超濾膜外側(cè)，在石墨絲網(wǎng)內(nèi)腔的導(dǎo)流板與出水接口之間設(shè)置出水通道。
在進行超濾膜的改性工藝時，將含有負(fù)電荷TiO2的涂料液置于電解池中，將本發(fā)明平板超濾膜組件安裝在電解池內(nèi)，膜組件上端的導(dǎo)線與外部直流電源的正極連接，石墨絲網(wǎng)充當(dāng)陽極；在膜組件外側(cè)設(shè)置兩塊不銹鋼板，不銹鋼板通過導(dǎo)線與直流電源的負(fù)極連接，充當(dāng)陰極。接通直流電源，電解池內(nèi)帶負(fù)電荷的TiO2粒子在電場作用下向石墨絲網(wǎng)遷移，涂覆于超濾膜表面，形成TiO2粒子預(yù)涂層。
在過濾使用時，在負(fù)壓抽吸作用下，原水首先透過超濾膜的預(yù)涂層，預(yù)涂層將對膜污染其主要作用的膠體和大分子有機物與膜表面分離。經(jīng)過吸附和截留之后的濾后水透過超濾膜經(jīng)由導(dǎo)流布進入導(dǎo)流板，在導(dǎo)流板豎向?qū)Я鳒系囊龑?dǎo)下，濾后水通過導(dǎo)流溝由出水接口排出。
本發(fā)明組件具有以下幾個明顯的優(yōu)勢：
1、本發(fā)明膜組件采用石墨絲網(wǎng)充當(dāng)陽極，耐腐性好，導(dǎo)電效果好，性能穩(wěn)定。
2、本發(fā)明在外加電場作用下，荷電TiO2可以很快的涂覆到超濾膜表面，通過電壓和預(yù)涂層時間的調(diào)節(jié)可以很方便的獲得一定厚度的預(yù)涂層。
3、本發(fā)明涉及到的荷電TiO2電場預(yù)涂層超濾膜能夠有效的降低水體濁度和高錳酸鹽指數(shù)，能夠有效的減少膜污染，提高膜使用壽命。
4、本發(fā)明制造工藝簡單，易于安裝操作，具有很好的使用價值。
進一步地，本發(fā)明所述超濾膜為聚偏氟乙?。≒VDF）超濾膜，標(biāo)稱孔徑為0.1μm。聚丙烯晴（PAN）強度低，脆性大，耐酸堿程度弱；聚醚砜（PES）、聚砜（PSF）抗污染能力較差，并且容易斷絲。而聚偏氟乙烯（PVDF）伸展率極高，不易斷絲，耐酸耐堿性很好，抗污染性強，適合本發(fā)明所需。另外，在0.1μm的標(biāo)稱孔徑下，聚偏氟乙烯超濾膜的滲透通量相對較大，同時抗污染能力相對較好，是最優(yōu)選擇。
所述石墨絲網(wǎng)的密度為60目。在該密度下，石墨絲網(wǎng)不僅能有效支撐整個膜組件，在充當(dāng)電極時導(dǎo)電效果好，性能穩(wěn)定。
在超濾膜外側(cè)的所述導(dǎo)線通過環(huán)氧樹脂密封在固定夾上。使用環(huán)氧樹脂封膠，固化后電氣性能優(yōu)越、表面光澤度高，操作簡單方便。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
一、平板超濾膜組件的結(jié)構(gòu)介紹：
如圖1所示，包括通過固定夾7夾持有超濾膜6，該超濾膜6為聚偏氟乙稀超濾膜，標(biāo)稱孔徑為0.1μm，固定夾7由ABS樹脂制成。
在超濾膜6的內(nèi)腔設(shè)置導(dǎo)流布5，在導(dǎo)流布5的內(nèi)腔設(shè)置密度為60目的石墨絲網(wǎng)4，在石墨絲網(wǎng)4的內(nèi)腔設(shè)置導(dǎo)流板3。
在石墨絲網(wǎng)4與一組導(dǎo)線1的內(nèi)端電連接，導(dǎo)線1的中部穿過導(dǎo)流板3的縫隙，導(dǎo)線1的外端設(shè)置在超濾膜6的外側(cè)，然后通過環(huán)氧樹脂密封在固定夾7上。
在固定夾7上設(shè)置出水接口2，在石墨絲網(wǎng)4內(nèi)腔的導(dǎo)流板3之間設(shè)置與出水接口2之間連通的出水通道8。
出水通道8可以由一個橫向通道和一個豎向通道組成，橫向通道位于導(dǎo)流板3上方，在橫向通道上設(shè)置與各導(dǎo)流板3之前的縫隙對應(yīng)的導(dǎo)流溝，豎向通道的一端與橫向通道相連通，另一端與出水接口2的下端相連通，以使濾出的液體由導(dǎo)流板3之前的縫隙依次經(jīng)導(dǎo)流溝匯集至出水通道8的橫向通道，再經(jīng)豎向通道引至出水接口2。
二、改性工藝：
1、制備顆粒狀負(fù)電荷TiO2：
在磁力攪拌條件下，將TiO2溶于六偏磷酸鈉的水溶液中，以稀酸調(diào)節(jié)pH值6后，再加入十二烷基苯磺酸鈉，然后在恒溫磁力攪拌條件下分散1小時，經(jīng)分離取得固相，在105℃下烘干2小時，經(jīng)研磨，取得粒徑為0.5～1μm的顆粒狀負(fù)電荷TiO2。
2、制備有負(fù)電荷TiO2的涂料液：
取2g顆粒狀負(fù)電荷TiO2稀釋于1L純水中，形成含有負(fù)電荷TiO2的涂料液，配成的涂料液中負(fù)電荷TiO2的濃度為2g/L。
3、制備改性超濾膜：
將配制的涂料液置于電解池中，將超濾膜組件和兩塊不銹鋼板電極浸沒于涂料液內(nèi)，并使兩塊不銹鋼板電極對稱布置在超濾膜組件的兩個外側(cè)。
在超濾膜組件上連接直流電源的正極，在兩塊不銹鋼板電極上都連接直流電源的負(fù)極，在電場強度為30V/cm的條件下進行電解10min以上，然后排去剩余涂料液，取得在超濾膜組件的超濾膜表面具有TiO2顆粒層的改性超濾膜。
三、應(yīng)用試驗及結(jié)果：
取制成的改性超濾膜組件進入源水進行膜處理：開啟超濾膜的抽吸泵，預(yù)涂層依靠負(fù)壓抽吸工作。當(dāng)一個過濾周期結(jié)束時，關(guān)閉抽吸泵，打開反沖泵進行膜反洗，此時預(yù)涂層脫落。反洗結(jié)束后，開啟電源進行電場預(yù)涂層，重復(fù)上述工作步驟。