一种基于新型分离膜技术的复杂工业污水的处理方法

本发明涉及污水处理，具体为一种基于新型分离膜技术的复杂工业污水的处理方法。

背景技术：

1、随着经济的快速发展和工业化的进程加快，在日常工业生产活动中，污水的排放量逐年攀升，传统污水处理工艺僵化，存在综合处理流程长、设施占地面积大，对复杂且高危害污染物去除能力有限，易二次污染，资源回收困难，药剂能耗成本高等问题。而分离膜技术具有处理效率高，占地面积小，无二次污染，可同步实现污染物截留与水资源、有价组分回收的突出优势。

2、然而，现有的分离膜污水处理技术体系，仍有膜污染严重，实际生产的复杂污水处置困难、投资运行成本高、对进水预处理要求严苛且污水综合资源回收能力不足与高能耗等核心短板；同时，传统的分离膜材料多为难降解、亲水性差、选择性差、功能单一和缺乏活性官能团等问题。综合上述原因，这极大地限制了分离膜技术在实际工业生产中，针对复杂工业污水的应用前景。

3、因此，本领域技术人员提供了一种基于新型分离膜技术的复杂工业污水的处理方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

技术实现思路

1、（一）解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于新型分离膜技术的复杂工业污水的处理方法，通过油水分离、光催化降污与吸附净化的组合工艺，利用分离膜的亲水性、光催化及化学螯合作用，实现复杂工业污水的高效治理与资源化，兼具环保与经济效益。

3、（二）技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

5、一种基于新型分离膜技术的复杂工业污水的处理方法，包括以下步骤：

6、步骤1：将污水缓慢泵入负载单层亲水膜片的油水分离柱中，进行单次简易过滤，滤完后得到初步净化水体；

7、步骤2：继续将初步净化的水体通入装载有高效光催化膜的光催化石英柱中，持续进行循环抽滤和光照完成水体的进一步净化，其中，该光催化膜为单张负载有无金属溶出风险的改性g-c3n4的聚丙烯腈膜；而循环抽滤的时间与330w氙灯的光照时间，均为1-2h；

8、步骤3：将进一步处理后的污水通入负载有壳聚糖基纤维膜膜片的吸附柱中，对水体进行循环抽滤；其中，负载的标准壳聚糖基纤维膜膜片为3张标准壳聚糖基纤维膜压铸固定组成，单一吸附柱中需装载3-5片标准壳聚糖基纤维膜膜片；循环抽滤时间为1.5-3h。

9、进一步地，所述油水分离柱采用以下制备方法制备，包括以下步骤：

10、s1：将5wt%的醋酸纤维素混合溶于体积比为2：1醋酸/二氯甲烷溶液中，配制得到纺丝液；取8ml的纺丝液，通过电纺丝技术，在18kv和-2.5kv的电压下，以0.35ml/min的速度，于烘焙纸上单针纺丝；

11、s2：根据实际膜柱大小，取标准大小的3张膜片，分别置于塑料培养皿中，随后缓慢倒入适量的脱乙酰化溶液，于通风处进行12h的脱乙酰化处理，处理完后在通风橱内干燥，即得亲水膜；脱乙酰化溶液为0.1-0.5mol/l的氢氧化钠溶液；

12、s3：将处理好的三张亲水膜交错叠放在一起，并用清水浸泡后，用中空橡胶片夹住，随后再固定于中空器皿内，即可得所需油水分离柱。

13、进一步地，所述油水分离柱的处理流程包括以下步骤：

14、s1：将污水水样通过外接水泵泵入油水分离柱中，待污水经重力自然过滤过膜片后，便可快速实现水体中矿物油和乳化油与水体的分离；

15、s2：得益于膜片的亲水性，矿物油与乳化液无法滤过膜片，被很好的截留住，实现污水的初步净化。

16、进一步地，所述光催化石英柱采用以下制备方法制备，包括以下步骤：

17、s1：将5wt%的聚丙烯腈粉末溶于体积比1：1丙酮或二甲基亚砜溶液，搅拌均匀后添加3wt%的改性g-c3n4粉末，然后超声15min分散均匀并除去气泡；

18、s2：然后取5ml纺丝液，通过电纺丝技术，在22kv和-2.5kv的电压下，以0.15ml/min的速度，于烘焙纸上单针共混纺丝；

19、s3：随后将膜片裁剪成3x3cm的标准大小，以1g/l的浓度直接撒于石英柱中，然后在顶部装上搅拌器，即可得所需的光催化石英柱。

20、进一步地，所述光催化石英柱中使用的改性g-c3n4粉末的制备方法包括以下步骤：

21、s1：将市面上购买的工业级g-c3n4粉末与nacl、kcl和licl均匀共混，质量比为5：3：1：1；

22、s2：随后，将混合粉末置于管式炉中，在氩气条件下，以1.5℃/min的升温至550℃，然后保温5h，待其自然冷却后即可。

23、进一步地，所述光催化石英柱的处理流程包括以下步骤：

24、s1：将经过初步处理且不含明显油污的初步净化污水从下方接口处泵入光催化石英柱中，待分离膜基催化剂充分浮起后，打开搅拌器并打开两侧330w的氙灯进行照射；

25、s2：将经催化处理后的污水从上端抽出，循环泵入1.5-3h，即可完成催化除污。

26、进一步地，所述吸附柱采用以下制备方法制备，包括以下步骤：

27、s1：将5wt%的壳聚糖/聚乙烯醇混合粉末，溶于90vol%的醋酸溶液中，其中壳聚糖与聚乙烯醇的质量比为1：9；

28、s2：待壳聚糖/聚乙烯醇混合粉末混合均匀后，取10ml的纺丝液，通过电纺丝技术，在23kv的电压下，以0.25ml/min的速度，于烘焙纸上单针纺丝；

29、s3：取3张标准大小的壳聚糖基纤维膜膜片进行交错堆叠，并用清水浸泡后，用中空橡胶片夹住，随后再固定于中空器皿内，得到吸附柱；

30、s4：为保证去除效率与净化深度，单一吸附柱中需装载3-5片标准壳聚糖基纤维膜膜片。

31、进一步地，所述吸附柱的处理流程包括以下步骤：

32、s1：将经过油水分离与光催化深度处理的低油污和cod含量的净化污水，从膜柱上方接口处，缓慢泵入柱体空腔内，使得污水与3-5层标准壳聚糖基纤维膜膜片充分接触并自然滤过；

33、s2：将经吸附处理后的污水从下端抽出，循环泵入1.5-3h，即可完成吸附净化。

34、进一步地，所述吸附柱的处理流程，包括以下针对重金属污染物的脱洗步骤：

35、s1：将配置好的0.1mol/l硫脲与0.2mol/lhcl，按照体积比为1:1的比例进行混合待其搅拌均匀后，将吸附有cu、pb等重金属的壳聚糖基纤维膜膜片浸入其中，浸泡15-30min，即可完成吸附重金属85-93%的脱洗；

36、s2：随后将脱洗完的壳聚糖基纤维膜膜片，分别用清水和酒精简单冲刷2-3遍，于通风橱内自然干燥后，即可实现膜片的循环利用。

37、（三）有益效果

38、本发明提供了一种基于新型分离膜技术的复杂工业污水的处理方法。具备以下有益效果：

39、1、本发明采用三级膜柱串联接力处理体系，涉及的油水分离柱、光催化石英柱与吸附柱相互独立但又相辅相成、协同除污，分别针对污水中的矿物油与乳化油、难降解有机污染物cod以及cu、pb等重金属污染物进行分级去除，覆盖污染物类型广，净化深度高，适用于成分复杂的工业污水处理场景。

40、2、本发明的油水分离柱内含的亲水膜是以醋酸纤维膜为基底、温和脱乙酰化为辅助改性工艺，产生大量亲水基团-oh，形成耐用、环保、成本低廉且可自然降解的亲水膜，通过重力过滤，无需额外加压，操作简便、能耗低，可快速完成矿物油与乳化。

41、3、本发明的光催化石英柱采用负载改性g-c3n4的聚丙烯腈膜作为催化剂，配合循环抽滤与氙灯照射模拟日光环境，在实现中低浓度有机物的-2h高效降解的同时，无金属溶出风险，且以耐腐蚀、成本低廉、抵抗性好的聚丙烯腈为原料，极大的延长了催化剂的使用寿命，使得所用光催化膜更加的具有实际应用前景

42、4、本发明的吸附柱采用堆叠绿色的壳聚糖/聚乙烯醇复合电纺纤维膜为核心功能区块，单一柱体内装载3-5片标准膜片交错堆叠，增大了吸附接触面积与吸附容量，经1.5-3h循环抽滤可对高浓度的重金属及残余有机物实现深度吸附去除。

43、5、本发明注重绿色发展理念，在涉及的油水分离柱中，通过截流作用，可实现高价值矿物油的回收，核心功能层，即采用的亲水膜通过简易的清水漂洗便可重复使用；在涉及的光催化石英柱中，采用耐腐蚀的聚丙烯腈作为活性光催化剂的载体，高性能材料与光催化膜自身的自清洁作用，极大延长了膜的使用寿命；最后，在涉及的吸附柱中，吸附饱和的壳聚糖基纤维膜可经硫脲与盐酸混合液浸泡脱洗，重金属脱洗率达85～93%，后期经过简易的沉底处理，便可实现重金属资源的回收，奠定了良好的回收基础；该膜再经清水与酒精简单冲刷、干燥后即可循环利用。