一種納濾膜改性方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種納濾膜改性方法及其應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)有機(jī)氮濃度的高精度檢測(cè)；屬于環(huán)境保護(hù)、水處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]全世界河流中的總氮有14%?90%是由有機(jī)氮組成的，作為有機(jī)氮的主要成分，溶解性有機(jī)氮(dissolved organic nitrogen，DON)是多數(shù)天然水體中溶解氮的主要組成部分，所占百分比約達(dá)60%?69%。傳統(tǒng)的觀點(diǎn)認(rèn)為DON主要由難以生物降解以及不能作為浮游植物和細(xì)菌氮源的惰性化合物組成，不會(huì)促進(jìn)水體水質(zhì)富營養(yǎng)化，因而不重視DON的管理和控制，甚至在水體氮負(fù)荷估算時(shí)忽略不計(jì)DON含量。直到1980年，有學(xué)者提到DON在水體初級(jí)生產(chǎn)力中的重要性，學(xué)術(shù)界才開始對(duì)水體中的DON引起重視。目前，世界上DON的研究報(bào)道主要關(guān)注河口、近海和海洋生態(tài)系統(tǒng)，而淡水生態(tài)系統(tǒng)中的DON研究相對(duì)較為缺乏。DON是天然水體有機(jī)質(zhì)的重要組成成分，其含量、生物有效性及其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)逐漸受到關(guān)注，最近20年，研究者認(rèn)識(shí)到DON在河流中的重要性之后，逐步展開對(duì)DON的研究，至今DON已經(jīng)被作為河流氮流失的一個(gè)主要指標(biāo)。因此，如何提高DON的檢測(cè)精度對(duì)于氮源控制起到至關(guān)重要的作用。
[0003]為了克服直接對(duì)水樣進(jìn)行測(cè)定時(shí)，DON經(jīng)常出現(xiàn)負(fù)值、濃度標(biāo)準(zhǔn)偏差大等問題，提高DON測(cè)定的準(zhǔn)確性和精確度，國內(nèi)外學(xué)者提出要對(duì)水樣進(jìn)行預(yù)處理，用以去除大部分無機(jī)氮，并且對(duì)DON物質(zhì)進(jìn)行濃縮，用來降低DIN/TDN的比值，進(jìn)而提高測(cè)定DON的精確性。比較成熟的工藝為采用納濾膜進(jìn)行預(yù)處理，但用納濾膜進(jìn)行預(yù)處理，仍有一部分小分子DON透過納濾膜，且納濾膜本身也會(huì)吸附一定量的D0N，這對(duì)精確測(cè)定DON的含量有一定的影響，檢測(cè)精度受到了一系列的限制，因此，有必要對(duì)納濾膜進(jìn)行改性以提高有機(jī)氮濃度的檢測(cè)精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種針對(duì)溶解性有機(jī)氮檢測(cè)的納濾膜改性方法，解決現(xiàn)有納濾膜易富集、截留不住小分子量有機(jī)氮、精度差等問題。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0006]—種納濾膜改性方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0007]S1、基膜前處理:對(duì)商業(yè)納濾膜進(jìn)行酸洗及清洗，常溫下晾干得到基膜；
[0008]S2、配制改性液:將60-100mg介孔材料分散至2000 yL 二氯甲烷中，再向其中加入1500 μ L改性液基材、500 μ L羥基硅油及250 μ L聚甲基氫硅氧烷，超聲處理20-30min，再向其中加入1500 μ L三氯乙酸溶液，超聲處理5-10min，接著離心處理3_5min，取上層改性液凝膠，待用；
[0009]S3、基膜改性:利用改性凝膠對(duì)基膜進(jìn)行改性，在其上形成50-100 μm厚的改性膜；
[0010]S4、成膜:將經(jīng)過改性的基膜置于管式爐中，在60-120°C氮?dú)獗Ｗo(hù)下保溫2_6小時(shí)，即得改性納濾膜。
[0011]具體地，前述步驟S1的具體操作方法為:將商業(yè)納濾膜置于濃度為l_2mol/L的鹽酸溶液中浸泡處理30min，然后用去離子水和乙醇反復(fù)間隔沖洗基膜3-5次，在常溫下晾干得到基膜。
[0012]更具體地，前述步驟S1中，商業(yè)納濾膜選自NF系列、DL系列或DK系列。
[0013]優(yōu)選地，前述步驟S2中，介孔材料為未脫除模板劑的A階介孔炭或介孔硅。
[0014]更優(yōu)選地，前述步驟S2中，改性液基材為酚醛樹脂乙醇溶液和正硅酸乙酯中的一種或兩種，所述酚醛樹脂乙醇溶液中酚醛樹脂的質(zhì)量比為15% -25%。
[0015]再具體地，前述步驟S2中，三氯乙酸溶液中三氯乙酸的質(zhì)量百分含量為95%。
[0016]進(jìn)一步具體地，前述步驟S2中，離心處理時(shí)的轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/分。
[0017]優(yōu)選地，前述步驟S3中，基膜改性的具體方法為:利用玻璃棒將改性液凝膠均勻涂覆于基膜表面或?qū)⒒そ]于改性液凝膠中，待形成50-100微米(μπι)厚改性膜后取出。
[0018]如前所述的改性方法得到的納濾膜，能夠在飲用水水源地水質(zhì)、飲用水水處理工藝中各階段出水及微污染地表水中溶解性有機(jī)氮檢測(cè)中加以應(yīng)用。
[0019]本發(fā)明的有益之處在于:本發(fā)明的納濾膜改性方法工藝流程簡單、操作方便、成本低、濃縮效果好，改性后的納濾膜能夠大大提高水體中溶解性有機(jī)氮的檢測(cè)精度，克服了傳統(tǒng)商業(yè)納濾膜濃縮效率低下的缺點(diǎn)。在相同濃縮比例的條件下，改性納濾膜的濃縮效果優(yōu)于傳統(tǒng)納濾膜，可將DIN/TDN的比例從70 % -90 %降至40 % -50%,測(cè)限提高30-40 %。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作具體的介紹。
[0021]實(shí)施例1
[0022]本實(shí)施例包括如下步驟:將商業(yè)納濾膜NF90置于濃度為2mol/L的鹽酸溶液中浸泡30min，用去離子水和乙醇反復(fù)間隔沖洗納濾膜3次，在常溫下晾干，即得基膜；將60mg未脫除模板劑的介孔硅溶于2000 μ L 二氯甲烷中，加入1500 μ L正硅酸乙酯、500 μ L羥基硅油及250 μ L聚甲基氫硅氧烷，超聲處理20min，再加入1500 μ L三氯乙酸(95%水溶液)溶液，超聲處理5min，5000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速離心分離3min，取上層改性液凝膠；利用玻璃棒將改性液凝膠均勻涂覆于基膜表面或?qū)⒒そ]于改性液凝膠中，待形成50 μπι改性膜后取出；將涂覆好的改性納濾膜置于管式爐在120°C氮?dú)獗Ｗo(hù)下保溫2小時(shí)，即得本實(shí)施例的改性納濾膜。
[0023]性能檢測(cè):將本實(shí)施例的改性納濾膜應(yīng)用于原水的納濾預(yù)處理中，濃縮水樣體積為原液的五分之一，經(jīng)國標(biāo)法檢測(cè)得DIN/TDN的比例為0.443。
[0024]實(shí)施例2
[0025]本實(shí)施例包括如下步驟:將商業(yè)納濾膜NF270置于濃度為lmol/L的鹽酸溶液中浸泡30min，用去離子水和乙醇反復(fù)間隔沖洗納濾膜4次，在常溫下晾干，即得基膜；將80mg未脫除模板劑的A階介孔炭溶于2000 μ L 二氯甲烷中，加入1500 μ L質(zhì)量比為15-25%的酚醛樹脂乙醇溶液、500 μ L羥基硅油及250 μ L聚甲基氫硅氧烷，超聲處理25min，再加入1500 μ L三氯乙酸(95%水溶液)溶液，超聲處理8min，5000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速離心分離4min，取上層改性液凝膠；利用玻璃棒將改性液凝膠均勻涂覆于基膜表面或?qū)⒒そ]于改性液凝膠中，待形成75μπι改性膜后取出；將涂覆好的改性納濾膜置于管式爐在110°C氮?dú)獗Ｗo(hù)下保溫4小時(shí)，即得本實(shí)施例的改性納濾膜。
[0026]性能檢測(cè):將本實(shí)施例的改性納濾膜應(yīng)用于原水的納濾預(yù)處理中，濃縮水樣體積為原液的五分之一，經(jīng)國標(biāo)法檢測(cè)得DIN/TDN的比例為0.417。
[0027]實(shí)施例3
[0028]本實(shí)施例包括如下步驟:將DL型商業(yè)納濾膜置于濃度為1.5mol/L的鹽酸溶液中浸泡30min，用去離子水和乙醇反復(fù)間隔沖洗納濾膜5次，在常溫下晾干，即得基膜；將lOOmg未脫除模板劑的A階介孔炭和介孔硅混合料溶于2000 μ L 二氯甲烷中，加入1500 μ L質(zhì)量比為15-25 %的酚醛樹脂乙醇溶液和正硅酸乙酯的混合溶液、500 μ L羥基硅油及250 yL聚甲基氫硅氧烷，超聲處理30min，再加入1500 yL三氯乙酸(95%水溶液)溶液，超聲處理lOmin，5000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速離心分離5min，取上層改性液凝膠；利用玻璃棒將改性液凝膠均勻涂覆于基膜表面或?qū)⒒そ]于改性液凝膠中，待形成100 μπι左右的改性膜后取出；將涂覆好的改性納濾膜置于管式爐在100°C氮?dú)獗Ｗo(hù)下保溫6小時(shí)，即得本實(shí)施例的改性納濾膜。
[0029]性能檢測(cè):將本實(shí)施例的改性納濾膜應(yīng)用于原水的納濾預(yù)處理中，濃縮水樣體積為原液的五分之一，經(jīng)國標(biāo)法檢測(cè)得DIN/TDN的比例為0.403。
[0030]綜上，本發(fā)明的納濾膜改性方法工藝流程簡單、操作方便、成本低、濃縮效果好，在相同濃縮比例的條件下，本發(fā)明的改性納濾膜的濃縮效果優(yōu)于傳統(tǒng)納濾膜，可將DIN/TDN的比例從70% -90%降至40% _50%，測(cè)限提高30-40% ο
[0031]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，上述實(shí)施例不以任何形式限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種納濾膜改性方法，其特征在于，包括以下步驟: 51、基膜前處理:對(duì)商業(yè)納濾膜進(jìn)行酸洗及清洗，常溫下晾干得到基膜； 52、配制改性液:將60-1OOmg介孔材料分散至2000 μ L 二氯甲烷中，再向其中加入1500 μ L改性液基材、500 μ L羥基硅油及250 μ L聚甲基氫硅氧烷，超聲處理20-30min，再向其中加入1500 μ L三氯乙酸溶液，超聲處理5-10min，接著離心處理3_5min，取上層改性液凝膠，待用； 53、基膜改性:利用改性凝膠對(duì)基膜進(jìn)行改性，在其上形成50-100μ m厚的改性膜； 54、成膜:將經(jīng)過改性的基膜置于管式爐中，在60-120°C氮?dú)獗Ｗo(hù)下保溫2-6小時(shí)，即得改性納濾膜。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納濾膜改性方法，其特征在于，所述步驟S1的具體操作方法為:將商業(yè)納濾膜置于濃度為l_2mol/L的鹽酸溶液中浸泡處理30min，然后用去離子水和乙醇反復(fù)間隔沖洗基膜3-5次，在常溫下晾干得到基膜。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種納濾膜改性方法，其特征在于，所述步驟S1中，商業(yè)納濾膜選自NF系列、DL系列或DK系列。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納濾膜改性方法，其特征在于，所述步驟S2中，介孔材料為未脫除模板劑的A階介孔炭或介孔硅。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納濾膜改性方法，其特征在于，所述步驟S2中，改性液基材為酚醛樹脂乙醇溶液和正硅酸乙酯中的一種或兩種，所述酚醛樹脂乙醇溶液中酚醛樹脂的質(zhì)量比為15% -25% ο6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納濾膜改性方法，其特征在于，所述步驟S2中，三氯乙酸溶液中三氯乙酸的質(zhì)量百分含量為95%。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納濾膜改性方法，其特征在于，所述步驟S2中，離心處理時(shí)的轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/分。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納濾膜改性方法，其特征在于，所述步驟S3中，基膜改性的具體方法為:利用玻璃棒將改性液凝膠均勻涂覆于基膜表面或?qū)⒒そ]于改性液凝膠中，待形成50-100 μ m厚改性膜后取出。9.如權(quán)利要求1-8的改性方法得到的納濾膜在飲用水水源地水質(zhì)、飲用水水處理工藝中各階段出水及微污染地表水中溶解性有機(jī)氮檢測(cè)中的應(yīng)用。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種納濾膜改性方法及其應(yīng)用，該改性方法包括：基膜前處理、配制改性液、基膜改性及成膜這四個(gè)步驟，改性方法工藝流程簡單、操作方便、成本低、濃縮效果好，改性后的納濾膜能夠大大提高水體中溶解性有機(jī)氮的檢測(cè)精度，克服了傳統(tǒng)商業(yè)納濾膜濃縮效率低下的缺點(diǎn)。在相同濃縮比例的條件下，改性納濾膜的濃縮效果優(yōu)于傳統(tǒng)納濾膜，可將DIN/TDN的比例從70%-90%降至40%-50%，測(cè)限提高30-40%。
【IPC分類】B01D67/00, B01D61/02, G01N1/40, C02F1/44
【公開號(hào)】CN105251369
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510772682
【發(fā)明人】祝建中, 丁瑩, 凌小佳, 陳衛(wèi), 洪陵成
【申請(qǐng)人】河海大學(xué)
【公開日】2016年1月20日
【申請(qǐng)日】2015年11月12日