專利名稱：用膜反應(yīng)器合成高分子絮凝劑時(shí)減緩及清洗膜污染的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水處理絮凝劑合成技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到用膜反應(yīng)器合成高分子絮凝劑時(shí)減緩及清洗膜污染的方法。
背景技術(shù)：
無(wú)機(jī)高分子絮凝劑是在傳統(tǒng)的鋁鹽絮凝劑的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一類新型水處理藥劑，這類藥劑具有高效，低廉等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。
利用膜反應(yīng)器合成絮凝劑過(guò)程，就是利用膜結(jié)構(gòu)中的膜孔作為液體微量分布器，在壓力驅(qū)動(dòng)下，將膜一側(cè)的反應(yīng)物溶液，均勻緩慢地壓入到膜另一側(cè)的另一反應(yīng)物溶液中，并與其進(jìn)行反應(yīng)。由于透過(guò)液的液滴尺度與膜孔徑相當(dāng)，因此，可在保證一定的氫氧化鈉加入速度的情況下，將氫氧化鈉液滴尺度降至納米級(jí)，從而有效降低氫氧化鈉特征擴(kuò)散時(shí)間，避免局部瞬時(shí)生成Al(OH)3沉淀。一般認(rèn)為聚十三鋁(Al13)是聚合鋁中的最佳凝聚絮凝成分，其含量可以反映制品的有效性，利用膜反應(yīng)器合成聚合氯化鋁，其產(chǎn)品中Alb含量可提高到80％以上，且易于放大，具有良好產(chǎn)業(yè)化前景。目前利用膜反應(yīng)器合成聚合氯化鋁的很少，如專利申請(qǐng)?zhí)枮?9109853.6所公開(kāi)的，但該申請(qǐng)對(duì)于膜法合成聚合氯化鋁過(guò)程中出現(xiàn)的膜污染沒(méi)有提出合理的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于減輕鋁系無(wú)機(jī)高分子絮凝劑合成過(guò)程中膜污染和中空纖維膜絲內(nèi)腔中氫氧化鋁沉淀，保證膜面流速，以免瞬時(shí)混合攪拌強(qiáng)度降低而提供一種用膜反應(yīng)器合成高分子絮凝劑時(shí)減緩及清洗膜污染的方法，以期利用該方法一方面提高聚合氯化鋁無(wú)機(jī)高分子絮凝劑溶液中Alb含量，另一方面提高堿化度，增加無(wú)機(jī)絮凝劑的效能；并且在反應(yīng)結(jié)束后，通過(guò)使用酸液清洗，就可以恢復(fù)膜絲的通量，延長(zhǎng)膜組件的壽命。
本發(fā)明技術(shù)方案的原理是在利用膜反應(yīng)器合成高分子無(wú)機(jī)絮凝劑過(guò)程中，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，鋁鹽溶液的粘度和堿化度的增高，在堿被加入的瞬間，因?yàn)镺H-不能被迅速的擴(kuò)散開(kāi)，不可避免的會(huì)出現(xiàn)局部高堿化度，這就使得Al3+與OH-接觸的機(jī)會(huì)大大增加，生成氫氧化物的晶核的數(shù)量和速度會(huì)增大。如果在低堿化度的條件下，通過(guò)劇烈攪拌，使得鋁鹽溶液中生成的氫氧化物的晶核較少，新生成的聚合形態(tài)將逐步轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的聚合物，不會(huì)生成氫氧化物沉淀。如果在高堿化度條件下，局部高堿化度存在的時(shí)間會(huì)加長(zhǎng)，增加了生成氫氧化物晶核的數(shù)量，生成的聚合物則會(huì)轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀，這些晶體吸附在膜內(nèi)壁，逐漸老化長(zhǎng)大，堵塞膜內(nèi)腔。本發(fā)明就是通過(guò)負(fù)壓換向進(jìn)料，改變腔內(nèi)流體的流動(dòng)狀態(tài)，來(lái)增強(qiáng)混合強(qiáng)度。本方案采用負(fù)壓，因?yàn)闅溲趸c是由膜絲的外表面流向內(nèi)表面，如果采用正壓換向，有可能使得鋁鹽溶液與氫氧化鈉溶液在膜孔道內(nèi)接觸發(fā)生反應(yīng)，生成的氫氧化鋁晶核有可能吸附在膜孔道內(nèi)而堵塞膜孔道，導(dǎo)致膜通量下降，造成通量不可恢復(fù)的污染。
在膜絲內(nèi)表面形成的一般為金屬的氫氧化鋁沉淀，其溶解于強(qiáng)酸溶液，因此在合成結(jié)束后，通過(guò)使用強(qiáng)酸將其從膜表面溶解下來(lái)，恢復(fù)膜通量及膜絲的內(nèi)徑。
本發(fā)明所用的設(shè)備是利用現(xiàn)有制備無(wú)機(jī)高分子絮凝劑的組合式設(shè)備，各部件之間用管路進(jìn)行連接，如圖1所示。用膜反應(yīng)器合成高分子絮凝劑時(shí)減緩及清洗膜污染的方法是一.合成過(guò)程中的反向沖洗在合成高分子無(wú)機(jī)絮凝劑過(guò)程中，三通閥4-1呈正向狀態(tài)，反應(yīng)罐1-1中的鋁鹽溶液由支管W流向支管U，三通閥4-6呈正向狀態(tài)，鋁鹽溶液由支管M流向支管T，三通閥4-7呈正向狀態(tài)，鋁鹽溶液由支管R流向支管S；恒流泵8將氫氧化鈉罐9中的氫氧化鈉溶液泵出，并經(jīng)三通閥4-6的支管M流向支管T，加入到膜組件殼內(nèi)，透過(guò)膜壁在膜絲內(nèi)腔與鋁鹽溶液反應(yīng)；
(1).膜組件未用鋁鹽溶液反沖時(shí)，開(kāi)啟閥門(mén)3-4和閥門(mén)3-5，放空管路BaG和FbK內(nèi)的鋁鹽溶液。鋁鹽溶液在循環(huán)泵6的抽吸作用下從循環(huán)反應(yīng)罐1-1中吸出，經(jīng)過(guò)正向狀態(tài)的三通閥4-1和轉(zhuǎn)子流量計(jì)2，鋁鹽溶液的流量是通過(guò)控制閥3-1來(lái)調(diào)節(jié)的；三通閥4-2呈正向狀態(tài)，從轉(zhuǎn)子流量計(jì)2流出的鋁鹽溶液由三通閥4-2的支管A流向支管C，三通閥4-3呈正向狀態(tài)，從支管C流出的鋁鹽溶液由三通閥4-3的支管D流向支管E，從支管E流出的鋁鹽溶液由中空纖維膜組件5的一端進(jìn)入中空纖維膜組件5；恒流泵8將氫氧化鈉溶液罐9中的氫氧化鈉溶液泵出并經(jīng)三通閥4-6的支管M流向支管T，加入到膜組件殼內(nèi)，所加氫氧化鈉體積以每次合成所要求的堿化度為準(zhǔn)；并與進(jìn)入膜組件里的鋁鹽溶液混合后，經(jīng)膜絲內(nèi)腔從中空纖維膜組件5的另一端流出，三通閥4-4呈正向狀態(tài)，從膜組件5流出的鋁鹽溶液由三通閥4-4的支管H流向支管I，三通閥4-5呈正向狀態(tài)，從支管I流出的鋁鹽溶液由三通閥4-5的支管J流向支管L，最后，經(jīng)過(guò)循環(huán)泵6將增加了氫氧化鈉的鋁鹽溶液經(jīng)三通閥4-7送至循環(huán)反應(yīng)罐1-1內(nèi)。含有氫氧化鈉的鋁鹽溶液不斷循環(huán)，直至達(dá)到所要求的堿化度為止。
即正向合成無(wú)機(jī)高分子絮凝劑的流程是1-1→4-1→2→3-1→4-2→4-3→5→4-4→4-5→6→4-7→1-1。
(2).膜組件需用鋁鹽溶液反向沖洗時(shí)，首先將放空閥3-4和3-5關(guān)閉。含有氫氧化鈉的鋁鹽溶液在循環(huán)泵6的抽吸作用下從循環(huán)反應(yīng)罐1-1中吸出，經(jīng)過(guò)正向狀態(tài)的三通閥4-1和轉(zhuǎn)子流量計(jì)2；三通閥4-2呈換向狀態(tài)，從轉(zhuǎn)子流量計(jì)2流出的鋁鹽溶液由三通閥4-2的支管A流向支管B，三通閥4-4呈換向狀態(tài)，從支管B流出的溶液由三通閥4-4的支管G流向支管H，從支管H流出的鋁鹽溶液由中空纖維膜組件5的一端進(jìn)入中空纖維膜組件5；此時(shí)停止加氫氧化鈉，經(jīng)膜絲內(nèi)腔從中空纖維膜組件5的另一端流出；三通閥4-3呈換向狀態(tài)，鋁鹽溶液由三通閥4-3的支管E流向支管F，三通閥4-5呈換向狀態(tài)，從支管F流出的鋁鹽溶液由三通閥4-5的支管K流向支管L，最后鋁鹽溶液通過(guò)循環(huán)泵6將鋁鹽溶液送回到循環(huán)反應(yīng)罐1-1內(nèi)。
反沖時(shí)鋁鹽溶液流向即1-1→4-1→2→3-1→4-2→4-4→5→4-3→4-5→6→4-7→1-1。
反向沖洗結(jié)束后，三通閥由換向狀態(tài)調(diào)整回正向狀態(tài)，整個(gè)系統(tǒng)返回至膜組件未用鋁鹽沖洗時(shí)的狀態(tài)，開(kāi)啟閥門(mén)3-4和閥門(mén)3-5，放空管路BaG和FbK內(nèi)的鋁鹽溶液。
整個(gè)合成反應(yīng)過(guò)程中，反向沖洗要進(jìn)行多次，直至達(dá)到所需要的堿化度為止，最后合成的無(wú)機(jī)高分子絮凝劑溶液為含有少量細(xì)小顆粒的略帶有渾濁的溶液。
通過(guò)換向負(fù)壓反沖洗后，膜絲內(nèi)腔污染減輕，內(nèi)腔結(jié)垢量明顯減少，鋁鹽溶液流速下降幅度變小，保證了合成無(wú)機(jī)高分子絮凝劑的質(zhì)量。
二.合成結(jié)束后的清洗是排空管路內(nèi)的絮凝劑鋁鹽溶液停止恒流泵8運(yùn)轉(zhuǎn)，關(guān)閉閥門(mén)3-11，打開(kāi)閥門(mén)3-10，排空膜組件5內(nèi)的氫氧化鈉。循環(huán)泵6繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，直至排空管路內(nèi)的絮凝劑鋁鹽溶液，然后停止循環(huán)泵6的運(yùn)轉(zhuǎn)。將三通閥4-1換向，使軟水或者酸液可由三通閥4-1支管V流向支管U，三通閥4-6換向，鋁鹽溶液由三通閥4-6支管N流向支管T，三通閥4-7換向，鋁鹽溶液由三通閥4-7支管R流向支管Q。三通閥4-2、4-3、4-4和4-5呈正向狀態(tài)。
具體實(shí)施方法是(1).軟水清洗，合成結(jié)束后，打開(kāi)閥門(mén)3-10，放空膜組件內(nèi)的氫氧化鈉溶液，然后關(guān)閉閥門(mén)3-10。將閥門(mén)3-2、3-7、3-9和3-11打開(kāi)，閥門(mén)3-3、3-6和3-8關(guān)閉；放空膜組件殼內(nèi)的氫氧化鈉，然后關(guān)閉閥門(mén)3-10，開(kāi)啟閥門(mén)3-11，軟水罐10-1內(nèi)的軟水靠重力自流入膜組件殼內(nèi)，用軟水首先沖洗膜組件內(nèi)殼；開(kāi)啟循環(huán)泵6，軟水罐1-3內(nèi)的軟水依靠循環(huán)泵6的作用來(lái)對(duì)膜表面沖洗，調(diào)節(jié)閥門(mén)3-1保持高流速對(duì)膜面進(jìn)行沖洗5分鐘，然后三通閥4-2、4-3、4-4和4-5呈換向狀態(tài)，再?zèng)_洗5分鐘；關(guān)閉閥門(mén)3-7和3-2，排空管路及組件內(nèi)的軟水，關(guān)閉循環(huán)泵6，調(diào)整三通閥4-2、4-3、4-4和4-5呈正向狀態(tài)。
(2).酸液清洗，關(guān)閉閥門(mén)3-11和3-9，打開(kāi)閥門(mén)3-3、3-6和3-8，酸液罐10-2內(nèi)的酸液通過(guò)重力自流入膜組件內(nèi)殼；開(kāi)啟循環(huán)泵6，酸液罐1-2內(nèi)的酸液通過(guò)循環(huán)泵6在管路內(nèi)循環(huán)，清洗30分鐘后，停止循環(huán)泵6；調(diào)整三通閥4-2、4-3、4-4和4-5呈換向狀態(tài)，再開(kāi)啟循環(huán)泵6，用酸沖洗5分鐘。關(guān)閉閥門(mén)3-3和3-6，打開(kāi)閥門(mén)3-11，排空組件及管路內(nèi)的酸液，調(diào)整三通閥4-2、4-3、4-4和4-5呈正向狀態(tài)。
(3).軟水清洗，開(kāi)啟閥門(mén)3-2和3-11，用軟水首先沖洗膜組件內(nèi)殼，直至流出閥門(mén)3-11的軟水的pH值為中性。開(kāi)啟閥門(mén)3-7和3-9，關(guān)閉閥門(mén)3-6和3-8，開(kāi)啟循環(huán)泵6，直至閥門(mén)3-9出水為中性；停止泵6運(yùn)轉(zhuǎn)，改變?nèi)ㄩy4-2、4-3、4-4和4-5呈換向狀態(tài)，開(kāi)啟泵6沖洗管路BaG及管路FbK，直至閥門(mén)3-9出水呈中性。
所述的膜絲選用切割分子量小于1萬(wàn)道爾頓的所有耐高溫耐酸堿的中空纖維超濾膜，如聚砜、聚醚砜或磺化聚砜等。
所述的氫氧化鈉的初始濃度為1～2mol/l，鋁鹽初始濃度為0.2～2mol/l，所用鋁鹽溶液包括三氯化鋁或硫酸鋁等。
所述的反向負(fù)壓清洗所需的透膜壓控制在0.015～0.025MPa。
在每次合成過(guò)程中，在堿化度小于1.5之前，且膜面流速小于初始流速90％時(shí)，需要反向沖洗，每次沖洗歷時(shí)1～2分鐘。
在每次合成過(guò)程中，當(dāng)堿化度大于1.5之后，且膜面流速小于初始流速80％時(shí)，需要反向沖洗，每次沖洗歷時(shí)1～2分鐘。
所述的反向沖洗的排出液，需用400目不銹鋼濾網(wǎng)過(guò)濾，濾網(wǎng)浸沒(méi)在循環(huán)反應(yīng)罐的鋁鹽溶液內(nèi)。
反向清洗鋁鹽溶液為經(jīng)400目不銹鋼濾網(wǎng)過(guò)濾后的反應(yīng)罐內(nèi)的金屬鹽溶液。
所述的中空纖維膜組件、管線BaG或管線FbK為水平安裝。
所述的循環(huán)反應(yīng)罐的安裝位置要比管線BaG和管線FbK的安裝位置低。
所述的管線BaG和管線DbI上必須安裝有放空閥，放空閥與循環(huán)反應(yīng)罐相連。
所述的軟水清洗的操作壓力為0.015～0.02MPa。
用酸液清洗中空纖維膜組件的透膜壓控制在0.015～0.02MPa，酸洗時(shí)間保持在40～60分鐘，所用酸pH值為1.5～3，可以用鹽酸、硫酸或硝酸。
組件內(nèi)腔酸洗溶液靠重力自流入膜組件殼內(nèi)，在負(fù)壓下透過(guò)超濾膜，清洗超濾膜孔。
本發(fā)明方法的特點(diǎn)是通過(guò)換向負(fù)壓反沖洗，膜絲內(nèi)腔污染減輕，形成的氫氧化物量明顯減少，鋁鹽溶液流速下降幅度明顯減小，保證了腔內(nèi)流體的混合強(qiáng)度，確保合成無(wú)機(jī)高分子絮凝劑的質(zhì)量。在合成結(jié)束后，通過(guò)使用軟水—酸液—軟水三步清洗，可以使得膜面的氫氧化物層消失，延長(zhǎng)膜組件的使用壽命。


圖1.本發(fā)明所用的設(shè)備示意圖。
圖2.本發(fā)明實(shí)施例1即利用NaOH及AlCl3合成聚合氯化鋁PAC過(guò)程中膜組件反向清洗與未反向清洗時(shí)的流速-時(shí)間曲線圖。
附圖標(biāo)記1-1.反應(yīng)罐1-2.酸液罐1-3.軟水罐2.轉(zhuǎn)子流量計(jì)3-1、3-2、3-3、3-4、3-5、3-6、3-7、3-8、3-9、3-10、3-11.閥門(mén)4-1、4-2、4-3、4-4、4-5、4-6、4-7.三通閥5.膜組件6.循環(huán)泵7-1、7-2.負(fù)壓表8.恒流泵9.氫氧化鈉罐 10-1.軟水罐 10-2.酸液罐11-1、11-2、11-3、11-4、11-5.三通支管 BaG、FbK.管路A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L、M、N、Q、R、S、T、U、V、W.三通支管具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)例及附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。
實(shí)施例1利用NaOH及AlCl3合成聚合氯化鋁PAC(參見(jiàn)圖1)(1).向反應(yīng)罐1-1內(nèi)加入150ml 0.2mol/l AlCl3溶液，向氫氧化鈉罐9中投加1mol/l的NaOH溶液。將三通閥4-1、4-2、4-3、4-4、4-5、4-6和4-7調(diào)整到正向狀態(tài)，啟動(dòng)泵6，調(diào)節(jié)閥門(mén)3-1使AlCl3的流量控制在30l/h，開(kāi)啟氫氧化鈉泵8，控制流量為0.3ml/min，合成開(kāi)始。當(dāng)AlCl3循環(huán)流量為26.5l/h，進(jìn)行反沖。關(guān)閉閥門(mén)3-4和3-5，停止循環(huán)泵6和8運(yùn)轉(zhuǎn)，換向三通閥4-2、4-3、4-4、4-5呈反向狀態(tài)，即AlCl3溶液由支管A流向支管B，AlCl3溶液由支管G流向支管H，AlCl3溶液由支管E流向支管F，AlCl3溶液由支管K流向支管L，所有三通閥門(mén)要在短時(shí)間內(nèi)完成換向操作，開(kāi)啟循環(huán)泵6，調(diào)節(jié)AlCl3循環(huán)流量為45l/h，高速反沖1分鐘。停止循環(huán)泵6運(yùn)轉(zhuǎn)，改變?nèi)ㄩy4-2、4-3、4-4和4-5呈正向狀態(tài)，即AlCl3溶液由支管A流向支管C，AlCl3溶液由支管D流向支管E，AlCl3溶液由支管H流向支管I，AlCl3溶液由支管J流向支管L，打開(kāi)閥門(mén)3-4和3-5，排空管線BaG和管線FbK段管子內(nèi)殘存液。開(kāi)啟循環(huán)泵6和恒流泵8，繼續(xù)合成，AlCl3循環(huán)量上升為27.5l/h。依此方法，直至達(dá)到要求的堿化度，聚合氯化鋁合成結(jié)束。反向沖洗與未反向沖洗的結(jié)果圖2。
(2).合成結(jié)束后，停止泵6和8運(yùn)轉(zhuǎn)，改變?nèi)ㄩy4-1、4-6和4-7呈換向狀態(tài)，即AlCl3溶液由支管V流向支管U，由支管R流向支管Q，由支管N流向支管T。
a.軟水清洗。保持三通閥4-2、4-3、4-4和4-5為正向狀態(tài)，打開(kāi)閥門(mén)3-7和3-9，開(kāi)啟循環(huán)泵6，調(diào)節(jié)閥門(mén)3-1，保持轉(zhuǎn)子流量計(jì)2流量在45l/h，沖洗5分鐘，調(diào)節(jié)三通閥4-2、4-3、4-4和4-5為換向狀態(tài)沖洗5分鐘。關(guān)閉閥門(mén)3-7，排空管路內(nèi)的軟水，然后停止泵6運(yùn)轉(zhuǎn)，關(guān)閉閥門(mén)3-9。同時(shí)，打開(kāi)3-10，放空膜組件內(nèi)的1mol/l氫氧化鈉溶液，關(guān)閉閥門(mén)3-10，打開(kāi)閥門(mén)3-2和3-11，用軟水沖洗膜組件內(nèi)殼，至出水pH值為中性，關(guān)閉3-2和3-11。
b.酸液清洗。向酸液罐1-2、10-2內(nèi)注入pH＝1～1.5的鹽酸溶液。打開(kāi)閥門(mén)3-6和3-8，開(kāi)啟循環(huán)泵6，調(diào)節(jié)閥門(mén)3-1，保持轉(zhuǎn)子流量計(jì)2流量在30l/h，沖洗45分鐘，停止循環(huán)泵6運(yùn)行，調(diào)整三通閥4-2、4-3、4-4和4-5為正向狀態(tài)沖洗10分鐘，關(guān)閉閥門(mén)3-6排空管路內(nèi)的鹽酸，關(guān)閉閥門(mén)3-8；同時(shí)打開(kāi)閥門(mén)3-3，使鹽酸充滿膜組件，循環(huán)泵6停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，打開(kāi)閥門(mén)3-11，放空膜組件內(nèi)的鹽酸。
c.軟水清洗。打開(kāi)閥門(mén)3-7和3-9，開(kāi)啟循環(huán)泵6，調(diào)節(jié)閥門(mén)3-1，保持轉(zhuǎn)子流量計(jì)2流量在30l/h，直至閥門(mén)3-9出水pH值保持在中性為止，調(diào)整三通閥4-2、4-3、4-4和4-5為反向狀態(tài)沖洗膜組件，直到閥門(mén)3-9出水pH值保持在中性為止。關(guān)閉3-7排空管路內(nèi)的軟水，然后停止泵6運(yùn)轉(zhuǎn)，關(guān)閉3-9。同時(shí)，打開(kāi)閥門(mén)3-2，用軟水沖洗膜組件內(nèi)腔，至閥門(mén)3-11出水pH值為中性，關(guān)閉3-2。
通過(guò)軟水—酸液—軟水清洗后，通量得到了恢復(fù)，結(jié)果見(jiàn)下表。

權(quán)利要求
1.一種用膜反應(yīng)器合成高分子絮凝劑時(shí)減緩及清洗膜污染的方法，該方法的清洗過(guò)程分兩個(gè)階段，其特征是所述的清洗過(guò)程是一.合成過(guò)程中的反向沖洗，二.合成結(jié)束后的清洗，包括(1).軟水清洗；(2).酸液清洗；(3).軟水清洗。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的合成過(guò)程中的反向沖洗是在合成高分子無(wú)機(jī)絮凝劑過(guò)程中，三通閥(4-1)呈正向狀態(tài)，鋁鹽溶液由支管W流向支管U，三通閥(4-6)呈正向狀態(tài)，鋁鹽溶液由支管M流向支管T，三通閥(4-7)呈正向狀態(tài)，鋁鹽溶液由支管R流向支管S；恒流泵(8)將氫氧化鈉罐(9)中的氫氧化鈉溶液泵出，并經(jīng)三通閥(4-6)的支管M流向支管T，加入到膜組件殼內(nèi)，透過(guò)膜壁在膜絲內(nèi)腔與鋁鹽溶液反應(yīng)；(1).未用鋁鹽溶液反沖膜組件時(shí)，首先開(kāi)啟閥門(mén)(3-4)和閥門(mén)(3-5)，鋁鹽溶液在循環(huán)泵(6)的抽吸作用下從循環(huán)反應(yīng)罐(1-1)中吸出，經(jīng)過(guò)正向狀態(tài)的三通閥(4-1)和轉(zhuǎn)子流量計(jì)(2)，鋁鹽溶液的流量是通過(guò)控制閥(3-1)來(lái)調(diào)節(jié)的；三通閥(4-2)呈正向狀態(tài)，從轉(zhuǎn)子流量計(jì)(2)流出的鋁鹽溶液由三通閥(4-2)的支管A流向支管C，三通閥(4-3)呈正向狀態(tài)，從支管C流出的鋁鹽溶液由三通閥(4-3)的支管D流向支管E，從支管E流出的鋁鹽溶液由中空纖維膜組件(5)的一端進(jìn)入中空纖維膜組件(5)恒流泵(8)將氫氧化鈉溶液罐(9)中的氫氧化鈉溶液泵出并經(jīng)三通閥(4-6)的支管M流向支管T，加入到膜組件殼內(nèi)，所加氫氧化鈉體積以每次合成所要求的堿化度為準(zhǔn)；并與進(jìn)入膜組件里的鋁鹽溶液混合后，經(jīng)膜絲內(nèi)腔從中空纖維膜組件(5)的另一端流出，三通閥(4-4)呈正向狀態(tài)，從膜組件(5)流出的鋁鹽溶液由三通閥(4-4)的支管H流向支管I，三通閥(4-5)呈正向狀態(tài)，從支管I流出的鋁鹽溶液由三通閥(4-5)的支管J流向支管L，最后，經(jīng)過(guò)循環(huán)泵(6)將增加了氫氧化鈉的鋁鹽溶液經(jīng)三通閥(4-7)送至循環(huán)反應(yīng)罐(1-1)內(nèi)；含有氫氧化鈉的鋁鹽溶液不斷循環(huán)，直至達(dá)到要求的堿化度為止；(2).膜組件需用鋁鹽溶液反向沖洗時(shí)，將放空閥(3-4)和(3-5)關(guān)閉；含有氫氧化鈉的鋁鹽溶液在循環(huán)泵(6)的抽吸作用下從循環(huán)反應(yīng)罐(1-1)中吸出，經(jīng)過(guò)正向狀態(tài)的三通閥(4-1)和轉(zhuǎn)子流量計(jì)(2)；三通閥(4-2)呈換向狀態(tài)，從轉(zhuǎn)子流量計(jì)(2)流出的鋁鹽溶液由三通閥(4-2)的支管A流向支管B，三通閥(4-4)呈換向狀態(tài)，從支管B流出的溶液由三通閥(4-4)的支管G流向支管H，從支管H流出的鋁鹽溶液由中空纖維膜組件(5)的一端進(jìn)入中空纖維膜組件(5)；此時(shí)停止加氫氧化鈉，經(jīng)膜絲內(nèi)腔從中空纖維膜組件(5)的另一端流出；三通閥(4-3)呈換向狀態(tài)，鋁鹽溶液由三通閥(4-3)的支管E流向支管F，三通閥(4-5)呈換向狀態(tài)，從支管F流出的鋁鹽溶液由三通閥(4-5)的支管K流向支管L，最后鋁鹽溶液通過(guò)循環(huán)泵(6)將鋁鹽溶液送回到循環(huán)反應(yīng)罐(1-1)內(nèi)；反向沖洗結(jié)束后，三通閥由換向狀態(tài)調(diào)整回正向狀態(tài)，整個(gè)系統(tǒng)返回至膜組件未用鋁鹽沖洗時(shí)的狀態(tài)，開(kāi)啟閥門(mén)(3-4)和閥門(mén)(3-5)，放空管路BaG和FbK內(nèi)的鋁鹽溶液。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的合成結(jié)束后的清洗是排空管路內(nèi)的絮凝劑鋁鹽溶液停止恒流泵(8)運(yùn)轉(zhuǎn)，關(guān)閉閥門(mén)(3-11)，打開(kāi)閥門(mén)(3-10)，排空膜組件(5)內(nèi)的氫氧化鈉；循環(huán)泵(6)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，直至排空管路內(nèi)的絮凝劑鋁鹽溶液，停止循環(huán)泵(6)的運(yùn)轉(zhuǎn)；然后將三通閥(4-1)換向，使軟水或者酸液可由三通閥(4-1)支管V流向支管U，三通閥(4-6)換向，鋁鹽溶液由三通閥(4-6)支管N流向支管T，三通閥(4-7)換向，鋁鹽溶液由三通閥(4-7)支管R流向支管Q；三通閥(4-2)、(4-3)、(4-4)和(4-5)呈正向狀態(tài)；具體實(shí)施方法是(1).軟水清洗，合成結(jié)束后，打開(kāi)閥門(mén)(3-10)，防空膜組件內(nèi)的氫氧化鈉溶液，然后關(guān)閉閥門(mén)(3-10)；將閥門(mén)(3-2)、(3-7)、(3-9)和(3-11)打開(kāi)，閥門(mén)(3-3)、(3-6)和(3-8)關(guān)閉；放空膜組件殼內(nèi)的氫氧化鈉，然后關(guān)閉閥門(mén)(3-10)，開(kāi)啟閥門(mén)(3-11)，軟水罐(10-1)內(nèi)的軟水靠重力自流入膜組件殼內(nèi)，用軟水首先沖洗膜組件內(nèi)殼；開(kāi)啟循環(huán)泵(6)，軟水罐(1-3)內(nèi)的軟水依靠循環(huán)泵(6)的作用來(lái)對(duì)膜表面沖洗，調(diào)節(jié)閥門(mén)(3-1)保持高流速對(duì)膜面進(jìn)行沖洗，然后三通閥(4-2)、(4-3)、(4-4)和(4-5)呈換向狀態(tài)，再?zèng)_洗；關(guān)閉閥門(mén)(3-7)和(3-2)，排空管路及組件內(nèi)的軟水，關(guān)閉循環(huán)泵(6)，調(diào)整三通閥(4-2)、(4-3)、(4-4)和(4-5)呈正向狀態(tài)；(2).酸液清洗，關(guān)閉閥門(mén)(3-11)和(3-9)，打開(kāi)閥門(mén)(3-3)、(3-6)和(3-8)，酸液罐(10-2)內(nèi)的酸液通過(guò)重力自流入膜組件內(nèi)殼；開(kāi)啟循環(huán)泵(6)，酸液罐(1-2)內(nèi)的酸液通過(guò)循環(huán)泵(6)在管路內(nèi)循環(huán)清洗，停止循環(huán)泵(6)；調(diào)整三通閥(4-2)、(4-3)、(4-4)和(4-5)呈換向狀態(tài)，再開(kāi)啟循環(huán)泵(6)，用酸沖洗；關(guān)閉閥門(mén)(3-3)和(3-6)，打開(kāi)閥門(mén)(3-11)，排空組件及管路內(nèi)的酸液，調(diào)整三通閥(4-2)、(4-3)、(4-4)和(4-5)呈正向狀態(tài)；(3).軟水清洗，開(kāi)啟閥門(mén)(3-2)和閥門(mén)(3-11)，用軟水首先沖洗膜組件內(nèi)殼，直至流出閥門(mén)(3-11)的軟水的pH值為中性；開(kāi)啟閥門(mén)(3-7)和閥門(mén)(3-9)，關(guān)閉閥門(mén)(3-6)和閥門(mén)(3-8)，開(kāi)啟循環(huán)泵(6)，直至閥門(mén)(3-9)出水為中性；停止泵(6)運(yùn)轉(zhuǎn)，改變?nèi)ㄩy(4-2)、(4-3)、(4-4)和(4-5)呈換向狀態(tài)，開(kāi)啟泵(6)沖洗管路BaG及管路FbK，直至閥門(mén)(3-9)出水呈中性。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征是所述的膜絲選用切割分子量小于1萬(wàn)道爾頓的耐高溫耐酸堿的聚砜、聚醚砜或磺化聚砜中空纖維超濾膜。
5.如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征是所述的鋁鹽溶液包括三氯化鋁或硫酸鋁溶液，鋁鹽溶液初始濃度為0.2～2mol/l；所述的氫氧化鈉的初始濃度為1～2mol/l。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征是所述的反向沖洗所需的透膜壓控制在0.015～0.025MPa。
7.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征是在每次合成過(guò)程中，在堿化度小于1.5之前且膜面流速小于初始流速90％時(shí)，需要反向沖洗；在每次合成過(guò)程中，當(dāng)堿化度大于1.5之后且膜面流速小于初始流速80％時(shí)，需要反向沖洗。
8.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征是所述的軟水清洗的操作壓力為0.015～0.02MPa。
9.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征是所述的酸液清洗中空纖維膜組件的透膜壓控制在0.015～0.02MPa，酸洗時(shí)間保持在40～60分鐘，所用酸pH值為1.5～3。
10.如權(quán)利要求1、3或9所述的方法，其特征是所述的酸是鹽酸、硫酸或硝酸。
全文摘要
本發(fā)明屬于水處理絮凝劑合成技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到用膜反應(yīng)器合成高分子絮凝劑時(shí)減緩并清洗膜污染的方法。該方法的特點(diǎn)是通過(guò)換向負(fù)壓反沖洗，膜絲內(nèi)腔污染減輕，形成的氫氧化物量明顯減少，鋁鹽溶液流速下降幅度明顯減小，保證了腔內(nèi)流體的混合強(qiáng)度，確保合成無(wú)機(jī)高分子絮凝劑的質(zhì)量。在合成結(jié)束后，通過(guò)使用軟水—酸液—軟水三步清洗，可以使得膜面的氫氧化物層消失，延長(zhǎng)膜組件的使用壽命。
文檔編號(hào)C01F7/00GK1508076SQ02157308
公開(kāi)日2004年6月30日 申請(qǐng)日期2002年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月19日
發(fā)明者劉忠洲, 何菲, 王培京 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心