中國(guó)混凝土新技術(shù)網(wǎng)
New Techniques Of Comcrete
我們只做國(guó)際領(lǐng)先技術(shù)服務(wù) 咨詢熱線：13141225688
國(guó)內(nèi)水泥混凝土外加劑技術(shù)資料
提高水處理過(guò)濾器的耐化學(xué)品性及親水性的技術(shù)
來(lái)源:
|
作者:pro10845f02
|
發(fā)布時(shí)間: 2014-08-27
|
1513 次瀏覽
|
分享到:
一、現(xiàn)有水處理過(guò)濾器應(yīng)用存在問(wèn)題的技術(shù)分析
目前在進(jìn)行來(lái)自工廠等的排水時(shí)、污水的凈化處理、或利用地下水等時(shí)，不溶成分的除去一般使用水處理用的過(guò)濾器。
水處理過(guò)濾器上除了因使用而自然地蓄積不溶成分外，還會(huì)附著微生物與其細(xì)胞外產(chǎn)物的混合體、即生物淤積。如果對(duì)其置之不理，則會(huì)發(fā)生堵塞，所以必須定期清洗水處理過(guò)濾器。但是，生物淤積正因?yàn)槭俏⑸锏姆烙侄味鵁o(wú)法容易地除去，而且還對(duì)某種化學(xué)物質(zhì)具有耐性，難以完全除去。于是，在水處理過(guò)濾器的清洗中使用次氯酸鹽等氧化劑。
次氯酸鹽對(duì)寬范圍內(nèi)的微生物有效果，能將生物淤積溶解除去。此外，還表現(xiàn)出速效性、漂白作用及脫臭作用，還有水溶性高、廉價(jià)且毒性較低、不燃性的特性，所以在食品工業(yè)及水處理工業(yè)領(lǐng)域被廣泛使用。
雖然是這樣被廣泛用于水處理過(guò)濾器的清洗的次氯酸鹽，但正因?yàn)樾Ч?，所以存在?duì)過(guò)濾器自身也帶來(lái)?yè)p傷、影響其壽命等的問(wèn)題。具體而言，次氯酸鹽中的氯處于Cl+的狀態(tài)，與穩(wěn)定的氯化物離子相比處于電子極度不足的狀態(tài)，所以次氯酸鹽起到強(qiáng)氧化劑的作用，有時(shí)會(huì)攻擊過(guò)濾器原材料的親水性基團(tuán)及高分子骨架，進(jìn)而切斷高分子骨架。于是，人們開(kāi)始研究將過(guò)濾器的原材料的耐化學(xué)品性提高。
作為耐化學(xué)品性優(yōu)異的原材料，有PTFE(聚四氟乙烯)等氟樹(shù)脂。實(shí)際上，氟樹(shù)脂雖然被用作水處理過(guò)濾器的原材料，但存在親水性差這樣的缺點(diǎn)。于是，開(kāi)發(fā)了用于提高由氟樹(shù)脂構(gòu)成的過(guò)濾器的親水性的技術(shù)。例如用含氟乙烯基單體和含親水性基團(tuán)乙烯基單體的親水性共聚物對(duì)多孔質(zhì)PTFE膜進(jìn)行浸潰處理的方法。用交聯(lián)后的聚乙烯醇等親水性高分子對(duì)多孔質(zhì)PTFE膜的表面進(jìn)行被覆的方法。再例如，作為除對(duì)原材料鉆研外通過(guò)表面處理使過(guò)濾器的耐化學(xué)品性提高的技術(shù)，以及提高了對(duì)羥基自由基等的活性種的耐久性的、在過(guò)濾器基材的表面具備由消除影響氧化作用的活性種的金屬構(gòu)成的抗氧化金屬膜的過(guò)濾器。還有研制的作為抑制由濕潤(rùn)狀態(tài)和干燥狀態(tài)的反復(fù)引起的水透過(guò)性的下降的技術(shù)的由交聯(lián)性涂膜被覆的多孔質(zhì)膜，且該交聯(lián)性涂布層是含封端異氰酸酯或氨基甲酸酯的膜。等等以上所述，開(kāi)發(fā)了各種用于提高水處理過(guò)濾器的耐化學(xué)品性及親水性的技術(shù)。
存在問(wèn)題：但是，現(xiàn)狀是水處理過(guò)濾器的清洗中所使用的次氯酸鹽是極強(qiáng)的氧化劑，且沒(méi)有能耐受該次氯酸鹽的親水化劑。因此，聚乙烯醇雖然是能耐強(qiáng)酸和強(qiáng)堿的優(yōu)異的親水化劑，但對(duì)次氯酸鹽的耐性不足夠，所以專利文獻(xiàn)I?3的過(guò)濾器并不能解決因清洗引起的壽命縮短的問(wèn)題。
此外，現(xiàn)有技術(shù)的過(guò)濾器上所承載或蒸鍍的金屬是金、鉬、銀等昂貴的金屬，不僅制造成本高，且會(huì)因使用而導(dǎo)致脫落，所以也不是長(zhǎng)壽命的過(guò)濾器。
還有，現(xiàn)有技術(shù)的多孔質(zhì)膜對(duì)次氯酸鹽的耐性也不足。詳細(xì)而言，被覆該多孔質(zhì)膜的交聯(lián)涂膜具有聚乙烯親核性聚合物通過(guò)封端異氰酸酯或氨基甲酸酯進(jìn)行了交聯(lián)的化學(xué)結(jié)構(gòu)。該交聯(lián)涂膜中的氨基甲酸酯基和異氰酸酯基的電子密度高，表現(xiàn)出親核性，所以容易受到次氯酸鹽的攻擊而被切斷。其結(jié)果是，交聯(lián)涂膜脫落，存在親水性極端降低等問(wèn)題。
二、日本新技術(shù)：具有親水性和耐化學(xué)品性長(zhǎng)壽命的水處理過(guò)濾器用濾材
鑒于上述技術(shù)問(wèn)題，日本最新研制了一種提供具有親水性和耐化學(xué)品性這樣互相相反的特性、且長(zhǎng)壽命的水處理過(guò)濾器用濾材，及其制造方法。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，日本戈?duì)栍邢薰?/span>經(jīng)過(guò)反復(fù)認(rèn)真的研究。其結(jié)果是，考慮到水處理過(guò)濾器的清洗中所使用的次氯酸鹽是強(qiáng)氧化劑，其中Cl+離子表現(xiàn)出極強(qiáng)的親電性，所以如果將涂布多孔質(zhì)基材的親水性高分子用親核性較低的交聯(lián)基交聯(lián)后，再使該交聯(lián)親水性高分子與具有對(duì)親電試劑的反應(yīng)性高的H電子的高電子密度部位共價(jià)結(jié)合，使該部位優(yōu)先受到次氯酸鹽的攻擊，那么將可能有效地保護(hù)多孔質(zhì)基材不受到次氯酸鹽的攻擊，對(duì)于此通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行證明，從而完成了具有親水性和耐化學(xué)品性長(zhǎng)壽命的水處理過(guò)濾器用濾材的研制。
新水處理過(guò)濾器用濾材的特征是，它由具有親水性涂布層的多孔質(zhì)基材構(gòu)成；親水性涂布層具有交聯(lián)親水性高分子和高電子密度部位；交聯(lián)親水性高分子中，親水性高分子通過(guò)可含有選自醚基、羥基及氨基的I種以上的官能團(tuán)的飽和脂肪族烴基發(fā)生交聯(lián)；高電子密度部位具有η電子且與交聯(lián)親水性高分子共價(jià)結(jié)合。
新水處理過(guò)濾器用濾材中，作為高電子密度部位，可例舉具有選自脂肪族不飽和烴基、芳烴基、雜芳基、羰基、腈基、亞砜鍵、磺酰鍵及磺酸基的I種以上的高電子密度部位。
作為該親水性基團(tuán)，可例舉選自羥基、磺酸基、羧基及氨基的1種以上。作為多孔質(zhì)基材，可使用多孔質(zhì)氟樹(shù)脂膜，特別優(yōu)選多孔質(zhì)PTFE膜。對(duì)于水處理過(guò)濾器用的濾材，當(dāng)然要求高過(guò)濾性能，但特別在污水處理廠等必須大規(guī)模地處理水的情況下，要求5年至10年的壽命。因此，對(duì)于水處理過(guò)濾器用濾材，還需要長(zhǎng)期的強(qiáng)度、對(duì)酸及堿等的耐化學(xué)品性。在該方面，多孔質(zhì)氟樹(shù)脂膜、特別是多孔質(zhì)PTFE表現(xiàn)出極優(yōu)異的耐化學(xué)品性，除能耐受使用次氯酸鹽的清洗處理外，多孔質(zhì)PTFE能延伸，所以強(qiáng)度也高。
新技術(shù)中作為親水性高分子，可例舉聚乙烯醇、乙烯-乙烯基醇共聚物、四氟乙烯-乙烯基醇共聚物、聚(亞烷基)二醇或金屬醇鹽。它們除了能夠賦予疏水性的多孔質(zhì)基材以適度的親水性外，由于該親水性，使得具有疏水性部分的生物淤積難以附著。
新水處理過(guò)濾器的特征是包含上述本發(fā)明的水處理過(guò)濾器用濾材。作為該水處理過(guò)濾器的特性，可例舉膜間壓差為20kPa時(shí)的透水量在lmL/min/cm2以上、及在0.6質(zhì)量％的次氯酸鈉水溶液中浸潰2周后的透水量的減少率為70%以下。
三、新技術(shù)應(yīng)用的效果 5年至10年水處理過(guò)濾器的壽命
大規(guī)模的污水處理廠等的情況下，作為用于除去不溶成分的水處理過(guò)濾器的壽命，人們期望是5年至10年。但是，通過(guò)使用次氯酸鹽等氧化劑的清洗處理，親水性基團(tuán)或構(gòu)成親水性涂布層的親水性交聯(lián)高分子受到攻擊，所以實(shí)際上是每1至5年的間隔就不得不進(jìn)行過(guò)濾器的交換。
而新水處理過(guò)濾器在與親水性涂布層的主鏈或交聯(lián)鏈不同的位置具有更容易受到次氯酸鹽等氧化劑的攻擊的高電子密度部位，所以在清洗處理時(shí)，親水性基團(tuán)及親水性交聯(lián)高分子不易受到影響，壽命長(zhǎng)。這種新水處理過(guò)濾器能夠處理特別大量的水，大幅度降低過(guò)濾器更換及維護(hù)需要巨大成本，降低大規(guī)模水處理設(shè)施中更換及維護(hù)的頻度，在工業(yè)上非常有用。
該技術(shù)詳細(xì)工藝配方及制造方法請(qǐng)見(jiàn)：《國(guó)內(nèi)外聚四氟乙烯(PTFE)過(guò)濾膜制造新技術(shù)工藝配方匯編》
目前在進(jìn)行來(lái)自工廠等的排水時(shí)、污水的凈化處理、或利用地下水等時(shí)，不溶成分的除去一般使用水處理用的過(guò)濾器。
水處理過(guò)濾器上除了因使用而自然地蓄積不溶成分外，還會(huì)附著微生物與其細(xì)胞外產(chǎn)物的混合體、即生物淤積。如果對(duì)其置之不理，則會(huì)發(fā)生堵塞，所以必須定期清洗水處理過(guò)濾器。但是，生物淤積正因?yàn)槭俏⑸锏姆烙侄味鵁o(wú)法容易地除去，而且還對(duì)某種化學(xué)物質(zhì)具有耐性，難以完全除去。于是，在水處理過(guò)濾器的清洗中使用次氯酸鹽等氧化劑。
次氯酸鹽對(duì)寬范圍內(nèi)的微生物有效果，能將生物淤積溶解除去。此外，還表現(xiàn)出速效性、漂白作用及脫臭作用，還有水溶性高、廉價(jià)且毒性較低、不燃性的特性，所以在食品工業(yè)及水處理工業(yè)領(lǐng)域被廣泛使用。
雖然是這樣被廣泛用于水處理過(guò)濾器的清洗的次氯酸鹽，但正因?yàn)樾Ч?，所以存在?duì)過(guò)濾器自身也帶來(lái)?yè)p傷、影響其壽命等的問(wèn)題。具體而言，次氯酸鹽中的氯處于Cl+的狀態(tài)，與穩(wěn)定的氯化物離子相比處于電子極度不足的狀態(tài)，所以次氯酸鹽起到強(qiáng)氧化劑的作用，有時(shí)會(huì)攻擊過(guò)濾器原材料的親水性基團(tuán)及高分子骨架，進(jìn)而切斷高分子骨架。于是，人們開(kāi)始研究將過(guò)濾器的原材料的耐化學(xué)品性提高。
作為耐化學(xué)品性優(yōu)異的原材料，有PTFE(聚四氟乙烯)等氟樹(shù)脂。實(shí)際上，氟樹(shù)脂雖然被用作水處理過(guò)濾器的原材料，但存在親水性差這樣的缺點(diǎn)。于是，開(kāi)發(fā)了用于提高由氟樹(shù)脂構(gòu)成的過(guò)濾器的親水性的技術(shù)。例如用含氟乙烯基單體和含親水性基團(tuán)乙烯基單體的親水性共聚物對(duì)多孔質(zhì)PTFE膜進(jìn)行浸潰處理的方法。用交聯(lián)后的聚乙烯醇等親水性高分子對(duì)多孔質(zhì)PTFE膜的表面進(jìn)行被覆的方法。再例如，作為除對(duì)原材料鉆研外通過(guò)表面處理使過(guò)濾器的耐化學(xué)品性提高的技術(shù)，以及提高了對(duì)羥基自由基等的活性種的耐久性的、在過(guò)濾器基材的表面具備由消除影響氧化作用的活性種的金屬構(gòu)成的抗氧化金屬膜的過(guò)濾器。還有研制的作為抑制由濕潤(rùn)狀態(tài)和干燥狀態(tài)的反復(fù)引起的水透過(guò)性的下降的技術(shù)的由交聯(lián)性涂膜被覆的多孔質(zhì)膜，且該交聯(lián)性涂布層是含封端異氰酸酯或氨基甲酸酯的膜。等等以上所述，開(kāi)發(fā)了各種用于提高水處理過(guò)濾器的耐化學(xué)品性及親水性的技術(shù)。
存在問(wèn)題：但是，現(xiàn)狀是水處理過(guò)濾器的清洗中所使用的次氯酸鹽是極強(qiáng)的氧化劑，且沒(méi)有能耐受該次氯酸鹽的親水化劑。因此，聚乙烯醇雖然是能耐強(qiáng)酸和強(qiáng)堿的優(yōu)異的親水化劑，但對(duì)次氯酸鹽的耐性不足夠，所以專利文獻(xiàn)I?3的過(guò)濾器并不能解決因清洗引起的壽命縮短的問(wèn)題。
此外，現(xiàn)有技術(shù)的過(guò)濾器上所承載或蒸鍍的金屬是金、鉬、銀等昂貴的金屬，不僅制造成本高，且會(huì)因使用而導(dǎo)致脫落，所以也不是長(zhǎng)壽命的過(guò)濾器。
還有，現(xiàn)有技術(shù)的多孔質(zhì)膜對(duì)次氯酸鹽的耐性也不足。詳細(xì)而言，被覆該多孔質(zhì)膜的交聯(lián)涂膜具有聚乙烯親核性聚合物通過(guò)封端異氰酸酯或氨基甲酸酯進(jìn)行了交聯(lián)的化學(xué)結(jié)構(gòu)。該交聯(lián)涂膜中的氨基甲酸酯基和異氰酸酯基的電子密度高，表現(xiàn)出親核性，所以容易受到次氯酸鹽的攻擊而被切斷。其結(jié)果是，交聯(lián)涂膜脫落，存在親水性極端降低等問(wèn)題。
二、日本新技術(shù)：具有親水性和耐化學(xué)品性長(zhǎng)壽命的水處理過(guò)濾器用濾材
鑒于上述技術(shù)問(wèn)題，日本最新研制了一種提供具有親水性和耐化學(xué)品性這樣互相相反的特性、且長(zhǎng)壽命的水處理過(guò)濾器用濾材，及其制造方法。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，日本戈?duì)栍邢薰?/span>經(jīng)過(guò)反復(fù)認(rèn)真的研究。其結(jié)果是，考慮到水處理過(guò)濾器的清洗中所使用的次氯酸鹽是強(qiáng)氧化劑，其中Cl+離子表現(xiàn)出極強(qiáng)的親電性，所以如果將涂布多孔質(zhì)基材的親水性高分子用親核性較低的交聯(lián)基交聯(lián)后，再使該交聯(lián)親水性高分子與具有對(duì)親電試劑的反應(yīng)性高的H電子的高電子密度部位共價(jià)結(jié)合，使該部位優(yōu)先受到次氯酸鹽的攻擊，那么將可能有效地保護(hù)多孔質(zhì)基材不受到次氯酸鹽的攻擊，對(duì)于此通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行證明，從而完成了具有親水性和耐化學(xué)品性長(zhǎng)壽命的水處理過(guò)濾器用濾材的研制。
新水處理過(guò)濾器用濾材的特征是，它由具有親水性涂布層的多孔質(zhì)基材構(gòu)成；親水性涂布層具有交聯(lián)親水性高分子和高電子密度部位；交聯(lián)親水性高分子中，親水性高分子通過(guò)可含有選自醚基、羥基及氨基的I種以上的官能團(tuán)的飽和脂肪族烴基發(fā)生交聯(lián)；高電子密度部位具有η電子且與交聯(lián)親水性高分子共價(jià)結(jié)合。
新水處理過(guò)濾器用濾材中，作為高電子密度部位，可例舉具有選自脂肪族不飽和烴基、芳烴基、雜芳基、羰基、腈基、亞砜鍵、磺酰鍵及磺酸基的I種以上的高電子密度部位。
作為該親水性基團(tuán)，可例舉選自羥基、磺酸基、羧基及氨基的1種以上。作為多孔質(zhì)基材，可使用多孔質(zhì)氟樹(shù)脂膜，特別優(yōu)選多孔質(zhì)PTFE膜。對(duì)于水處理過(guò)濾器用的濾材，當(dāng)然要求高過(guò)濾性能，但特別在污水處理廠等必須大規(guī)模地處理水的情況下，要求5年至10年的壽命。因此，對(duì)于水處理過(guò)濾器用濾材，還需要長(zhǎng)期的強(qiáng)度、對(duì)酸及堿等的耐化學(xué)品性。在該方面，多孔質(zhì)氟樹(shù)脂膜、特別是多孔質(zhì)PTFE表現(xiàn)出極優(yōu)異的耐化學(xué)品性，除能耐受使用次氯酸鹽的清洗處理外，多孔質(zhì)PTFE能延伸，所以強(qiáng)度也高。
新技術(shù)中作為親水性高分子，可例舉聚乙烯醇、乙烯-乙烯基醇共聚物、四氟乙烯-乙烯基醇共聚物、聚(亞烷基)二醇或金屬醇鹽。它們除了能夠賦予疏水性的多孔質(zhì)基材以適度的親水性外，由于該親水性，使得具有疏水性部分的生物淤積難以附著。
新水處理過(guò)濾器的特征是包含上述本發(fā)明的水處理過(guò)濾器用濾材。作為該水處理過(guò)濾器的特性，可例舉膜間壓差為20kPa時(shí)的透水量在lmL/min/cm2以上、及在0.6質(zhì)量％的次氯酸鈉水溶液中浸潰2周后的透水量的減少率為70%以下。
三、新技術(shù)應(yīng)用的效果 5年至10年水處理過(guò)濾器的壽命
大規(guī)模的污水處理廠等的情況下，作為用于除去不溶成分的水處理過(guò)濾器的壽命，人們期望是5年至10年。但是，通過(guò)使用次氯酸鹽等氧化劑的清洗處理，親水性基團(tuán)或構(gòu)成親水性涂布層的親水性交聯(lián)高分子受到攻擊，所以實(shí)際上是每1至5年的間隔就不得不進(jìn)行過(guò)濾器的交換。
而新水處理過(guò)濾器在與親水性涂布層的主鏈或交聯(lián)鏈不同的位置具有更容易受到次氯酸鹽等氧化劑的攻擊的高電子密度部位，所以在清洗處理時(shí)，親水性基團(tuán)及親水性交聯(lián)高分子不易受到影響，壽命長(zhǎng)。這種新水處理過(guò)濾器能夠處理特別大量的水，大幅度降低過(guò)濾器更換及維護(hù)需要巨大成本，降低大規(guī)模水處理設(shè)施中更換及維護(hù)的頻度，在工業(yè)上非常有用。
該技術(shù)詳細(xì)工藝配方及制造方法請(qǐng)見(jiàn)：《國(guó)內(nèi)外聚四氟乙烯(PTFE)過(guò)濾膜制造新技術(shù)工藝配方匯編》
