同时回收染料小分子和废水再利用的方法技术

本发明专利技术公开了一种同时回收染料小分子和废水再利用的方法，包括如下步骤：步骤一，选取具有间隔臂长度的荷电改性剂，采用有效的化学反应途径对传统中性超滤膜进行荷电改性，获得不同间隔臂长度的荷电超滤膜。步骤二，将制备的荷电超滤膜置于膜过滤器上，在恰当压力下，采用死端过滤或错流过滤对含染料小分子的待处理水进行过滤。本发明专利技术制备了间隔臂长度可调控的荷电超滤膜，可以截留相对分子质量从几百到几千的染料小分子物质，不但使染料废水得到净化，还能实现对染料小分子和废水的回收再利用。本发明专利技术的方法工艺简单，不需加药剂，运行可靠，设备紧凑和容易自动控制，能有效降低膜污染，延长膜的使用寿命，降低工艺费用。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种，包括如下步骤：步骤一，选取具有间隔臂长度的荷电改性剂，采用有效的化学反应途径对传统中性超滤膜进行荷电改性，获得不同间隔臂长度的荷电超滤膜。步骤二，将制备的荷电超滤膜置于膜过滤器上，在恰当压力下，采用死端过滤或错流过滤对含染料小分子的待处理水进行过滤。本专利技术制备了间隔臂长度可调控的荷电超滤膜，可以截留相对分子质量从几百到几千的染料小分子物质，不但使染料废水得到净化，还能实现对染料小分子和废水的回收再利用。本专利技术的方法工艺简单，不需加药剂，运行可靠，设备紧凑和容易自动控制，能有效降低膜污染，延长膜的使用寿命，降低工艺费用。【专利说明】
本专利技术涉及一种，属于水处理
。
技术介绍
染料工业是国民经济中的重要行业，其产品广泛应用于纺织品、皮革、食品、涂油墨及橡胶等领域。我国是染料生产大国，能生产11大类550多个品种的染料，染料的产量和贸易量都居世界第一位。据统计合成染料在生产和处理过程中，有12%的量以废水形式排出。在所有工业部门中，纺织工业排放的废水是最具污染性的.多年来由于染料排放造成的污染一直是一个主要的环境问题。染料废水中的有机物含量大，且大多数是以苯、萘、蒽、醌等芳香基团为母体而存在的，含有机染料污水具有水量大、分布面广、水质变化大、有机毒物含量高、成分复杂以及难降解等特点，颜色很深，色度高达500-50万，具有极强的污染感，且有色水体会影响日光照射，不利于水生生物的生长，一般的生化法很难对其进行处理；同时染料废水还有 很高的毒性，主要是由于有些原料和副产品含有卤化物、硝基物、氨基物、苯胺酚等有机物。染料废水排放至环境中不仅造成污染和危害，更是一种资源的浪费。因此，染料废水的处理以及染料的回收再利用成为迫切需要解决的问题。传统的染料废水处理方法有物化法、化学法、物理吸附法、生化法、电化学法等，但是目前对难降解的有机废水的治理难度很大，已经满足不了越来越高的环保和工艺要求。再加上越来越严格的规定和回用水的需求，我们迫切需求更加经济有效的技术来处理染料废水。膜技术因其工艺简单、能耗低、不需额外添加药剂、运行可靠、设备紧凑和容易实现自动控制等优点，近年来在水处理工业生产中得到广泛应用，被誉为“21世纪最有发展前途的水处理核心技术”。膜技术处理染料废水可将废水分离为浓缩液和透过液。其中收集浓缩液可实现染料回收，而透过液也可回用于染料生产。这样做既可以实现废水的资源化，又不会造成水质污染，是清洁生产重要手段。在水处理过程中，目前常用的几种膜技术主要有:反渗透(R0)、纳滤(NF)、超滤(UF)和微滤(MF)等。RO和NF对染料小分子有良好的截留性能，但NF运行压力高，能耗较大。UF能有效除去悬浮颗粒、胶体杂质、细菌和病菌孢囊，但相对于染料小分子的分子量，UF膜的截留分子质量(MWCO)较大，导致它对染料小分子的去除率不高；同时，膜污染更是困扰和制约UF应用的瓶颈。经对现有技术的文献检索发现，中国专利CN200810133419.9(【公开日】:2010.1.27)描述了一种印染废水深度净化处理的集成技术，将传统生化技术与臭氧氧化、气浮、膜分离结合，可实现印染废水的再生。但该专利中未涉及对超滤膜特征的描述，且未明确处理的废水中染料分子的粒径范围。耿峰和戴海平在《清洁生产》2005年第27卷第8期发表了题为《膜法染料废水处理及膜污染的防治》一文，文中论述了膜法在染料废水处理中的应用，在这些膜法中并未见对带间隔臂的荷电超滤膜技术的描述。文章中提到郭明远等采用聚砜超滤膜，在平板超滤器中对分散深蓝染料水溶液进行分离实验，发现聚砜超滤膜分离分散染料是可行的，但聚砜膜只呈现微弱负电性且无法调控荷电性能强弱，文章中也未提及去除染料分子的粒径范围。总之，至今并无利用可调控荷电性能参数的荷电超滤膜回收小分子染料和实现废水回收的相关报道。因此，本领域技术人员致力于开发一种利用可调控荷电性能参数的荷电超滤膜回收染料小分子和废水的方法。
技术实现思路
鉴于现有技术的缺乏，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种利用带间隔臂的荷电超滤膜同时回收染料小分子物质和实现废水再利用的方法。为实现上述目的，本专利技术提供了一种，包括以下步骤:步骤一，选取恰当的荷电改性剂，对传统中性超滤膜进行荷电改性，获得优化的间隔臂长度的荷电超滤膜；步骤二，将所述荷电超滤膜置于膜过滤装置上，在恰当压力下，对含染料小分子的废水进行超滤；所述间隔臂为连接传统中性超滤膜与荷电基团之间的烃链，间隔臂长度表示烃链上甲基的数目。采用荷电改性剂与传统中性超滤膜一步化学反应制得的带间隔臂的荷电超滤膜，其上间隔臂的长度与荷电改性剂的相同，也因此间隔臂的长度受到荷电改性剂的限制。为了更加灵活控制间隔臂长度，优选地，所述荷电改性分以下两步进行:第一步，传统中性超滤膜与连接中间体反应，使间隔臂长度得到一定延长；第二步，接枝上连接中间体的传统中性超滤膜进一步与所述荷电改性剂反应，最终得到优化的间隔臂长度的荷电超滤膜。优选地，所述荷电改性剂为烃链长度、结构不同的羧酸、磺酸、磺酸盐、铵盐或氨基化合物。优选地，所述荷负电改性剂为3-溴丙烷基磺酸钠、4-溴丁酸、2-溴代异丁酸、2-溴乙基磺酸钠、2-氯乙基磺酸钠、氯乙酸钠、3-氯丙酸、2-甲基-3-溴丙酸、6-溴己酸等。所述荷正电改性剂为(2-溴乙基)三甲基溴化铵、(2-溴丙基)三甲基溴化铵、(3-溴丙基)三乙基溴化铵、(3-羧丙基)三甲基氯化铵、2-溴乙胺氢溴酸盐等。延长间隔臂长的试剂为6-氯-1-己醇、3-氯-1-丙醇、3-氯-1，2-丙二醇、3-氯甘油、3-溴-1-丙醇等。优选地，所述传统中性超滤膜为再生纤维素膜、醋酸纤维素膜、聚酰胺膜或聚丙烯腈膜中的一种。优选地，所述超滤采用死端过滤法或者错流过滤法。 优选地，所述压力在0.02-0.5MPa之间。优选地,所述染料小分子是活性红、活性艳蓝或其它荷正电或荷负电的染料小分子。这些染料分子的粒径均是纳米级，采用普通的超滤方法无法有效去除。在本专利技术的具体实施方案中，所述荷电膜为商业用膜经实验室改性而制备的带间隔臂的荷电膜，采用间隔臂长度为9再生纤维素膜效果最好。在本专利技术的具体实施方案中，所述压力在0.02-0.5MPa之间，0.02MPa效果最好。在本专利技术的具体实施方案中，所述含染料小分子水样的离子强度在O-1OmM之间。在本专利技术中的对水中染料小分子物质去除的方法中，对于不同的染料小分子物质可选用不同间隔臂长度、不同荷电基团的荷电超滤膜，本领域技术人员可根据实际对膜参数进行调整。本专利技术的方法工艺简单，不需加药剂，运行可靠，设备紧凑和容易自动控制，在实现对染料物质的有效去除的同时，还能降低膜污染，减少膜的清洗次数，延长膜的使用寿命，降低工艺费用。【具体实施方式】下面对本专利技术的实施例作详细说明:本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例1步骤一，配制待处理的含活性红小分子的水样，其中活性红浓度为100mg/L，调节pH至7.0,离子强度为10mM。选取截留分子量为30kD的再生纤维素膜，其Zeta电位为-0.45mv。采用化学方法进行改性，将膜浸泡在磺酸类改性剂中48本文档来自技高网...

【技术保护点】
同时回收染料小分子和废水再利用的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，选取恰当的荷电改性剂，对传统中性超滤膜进行荷电改性，获得优化的间隔臂长度的荷电超滤膜；步骤二，将所述荷电超滤膜置于膜过滤装置上，在恰当压力下，对含染料小分子的废水进行超滤；所述间隔臂为连接传统中性超滤膜与荷电基团之间的烃链，间隔臂长度表示烃链上甲基的数目。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邵嘉慧，陈秀雯，赵仪茹，赵玲，何义亮，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：