本技术涉及一种饮用水净化用反渗透膜的改性方法，属于节能环保领域。
背景技术：
膜分离技术具有净化度高、产水水质优良、设备操作方便、净化过程容易控制、易与其它技术集成等优点，成为当今分离科学领域最受关注的核心技术之一，是饮用水深度净化的最有效途径之一。采用膜分离技术可以有效去除水中的悬浮物、胶体、有机物、细菌、病毒、无机离子等有毒有害物质，大大改善水质。
反渗透膜是一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离技术。反渗透膜能截留水中的各种无机离子、胶体和大分子溶质等物质，从而达到净水的目的。由于反渗透工艺过程简单、能耗低，近20年来得到迅速发展，现已大规模应用于饮用水深度净化、海水和苦咸水淡化、锅炉用水软化和废水处理，并与离子交换结合制取高纯水，其应用范围正在扩大。目前反渗透膜在饮用水净化、废水处理以及食品、医药工业、化学工业的提纯、浓缩、分离等方面发挥越来越重要的作用。
与其他传统分离工程相比，反渗透分离过程有其独特的优势：压力是反渗透分离过程的主动力，不经过能量密集交换的相变，能耗低；反渗透不需要大量的沉淀剂和吸附剂，运行成本低；反渗透分离工艺设计和操作简单，建设周期短；反渗透净化效率高，环境友好。由于良好的杂质分离能力，较低的能耗，简单易行、环境友好的操作方式，反渗透膜在饮用水深度净化处理中已经大规模推广使用。
反渗透膜性能指标主要有脱盐率、产水量和耐氯抗污染性能等。脱盐率是决定反渗透膜应用可行性的关键指标，产水量是衡量反渗透膜效率的重要指标，提高膜的耐氯及抗污染性能可以提升膜的稳定性能，延长膜的使用寿命，降低处理及清洗成本。反渗透膜的性能除了与膜的结构、材质有关外，还与水质、温度等环境因素有关。前期研究发现，在温度较高地区性能良好的反渗透膜在西北部高寒地区水温较低情况下的产水量明显下降，这严重影响了反渗透膜在西北部高寒地区的应用和推广。
目前还没有关于针对提升反渗透膜在较低水温情况下分离性能的相关研究报道。本技术旨在通过对反渗透膜进行简单易行的针对性改性处理，在不明显影响脱盐率的情况下提高反渗透膜在较低水温情况下的产水量。
技术实现要素：
本发明旨在提供一种饮用水净化用反渗透膜的改性方法，以解决反渗透膜在西北部高寒地区水温较低情况下产水量下降的问题，所述反渗透膜为反渗透膜片或反渗透膜元件，所述反渗透膜的材质为醋酸纤维素、脂肪族聚酰胺、芳香族聚酰胺、芳香族聚酰肼的一种或两种，所述改性方法包括如下步骤：
（1）用质量浓度为0.1%～5%的盐酸、硫酸、硝酸、磷酸等无机酸，或柠檬酸、草酸、醋酸等有机酸的一种或多种水溶液对所述反渗透膜进行循环处理，处理温度为20℃～45℃，处理时间为0.5小时～5小时；
（2）用质量浓度为0.1%～5%的氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵、氢氧化钙等无机碱，或四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵等有机碱的一种或多种水溶液对上述经酸性溶液处理后的反渗透膜进一步进行循环处理，处理温度为20℃～45℃，处理时间为0.5小时～5小时；
（3）用质量浓度为0.1%～10%的阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂或非离子表面活性剂的其中一种水溶液对上述经碱性溶液处理后的反渗透膜进一步进行循环处理，处理温度为20℃～45℃，处理时间为0.5小时～5小时，所述阴离子表面活性剂为硬脂酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚丙烯酰胺、烷基磺酸盐、脂肪酸磺烷基酯、琥珀酸酯磺酸盐、烷基萘磺酸盐、石油磺酸盐、木质素磺酸盐、烷基甘油醚磺酸盐的一种或多种，所述阳离子表面活性剂为脂肪铵盐、季铵盐或杂环铵盐的一种或多种，所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯烷基酰胺和聚醚类的一种或多种；
（4）用纯水对上述经表面活性剂处理后的反渗透膜进行循环清洗，纯水循环清洗的温度为20℃～45℃，清洗时间为0.5小时～10小时；
（5）用质量浓度为0.1%～10%的聚乙烯醇、异丙醇、多巴胺、马来酸酐等膜改性剂的一种或多种水溶液对上述经纯水清洗后的反渗透膜进行浸泡处理，处理温度为20℃～45℃，处理时间为0.5小时～24小时；
（6）将上述经膜改性剂浸泡后的反渗透膜置于自然条件下进行固化，固化时间不低于12小时。
本发明将反渗透膜通过酸碱循环处理、表面活性剂循环处理、纯水清洗、膜改性剂浸泡处理后，能够对反渗透膜的孔径和表面电荷进行微调，并且可以改善反渗透膜的亲水性，使其在较低温度条件下具有较高的产水率，且脱盐率不明显降低，从而使反渗透膜的操作压力和运行成本显著降低。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的技术方案进行详细描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通技术人员还可以在本发明公布的技术范围内，进行等同替换或改变，获得其它实施例，但这些都属于本发明的保护范围之内。
在本发明的实施方式中，需要说明的是：下述实施例采用的反渗透膜为我公司自行生产的反渗透膜元件（有效膜面积为7.9m2），测试水温约12℃（内蒙古等西北部高寒地区冬天设备间平均水温），测试压力为1.03mpa，测试用水为某饮用水水源地地下水，可溶性盐含量约为800mg/l。
实施例1
本实施例提供的一种饮用水净化用反渗透膜的改性方法，包括下述步骤：
（1）用质量浓度为0.5%的柠檬酸水溶液对反渗透膜进行循环处理，处理温度为35℃，处理时间为2小时；
（2）用质量浓度为0.5%的氢氧化钠水溶液对上述经柠檬酸处理后的反渗透膜进一步进行循环处理，处理温度为35℃，处理时间为2小时；
（3）用质量浓度为0.5%的十二烷基苯磺酸钠水溶液对上述经氢氧化钠处理后的反渗透膜进一步进行循环处理，处理温度为35℃，处理时间为2小时；
（4）用纯水对上述经十二烷基苯磺酸钠处理后的反渗透膜进行循环清洗，处理温度为40℃，处理时间为2小时；
（5）用质量浓度为2%的聚乙烯醇水溶液对上述经纯水清洗后的反渗透膜进行浸泡处理，浸泡处理的温度为35℃，处理时间为2小时；
（6）将上述经聚乙烯醇水溶液浸泡后的反渗透膜置于自然条件下进行固化，固化时间为24小时。
改性处理前后，反渗透膜的脱盐率和产水量如表1所示。
表1改性前后反渗透膜的性能
实施例2
本实施例提供的一种饮用水净化用反渗透膜的改性方法，包括下述步骤：
（1）用质量浓度为0.5%的柠檬酸水溶液对反渗透膜进行循环处理，处理温度为35℃，处理时间为4小时；
（2）用质量浓度为0.5%的氢氧化钠水溶液对上述经柠檬酸处理的反渗透膜进一步进行循环处理，处理温度为35℃，处理时间为4小时；
（3）用质量浓度为0.5%的十二烷基苯磺酸钠水溶液对上述经氢氧化钠处理后的反渗透膜进一步进行循环处理，处理温度为35℃，处理时间为4小时；
（4）用纯水对上述经十二烷基苯磺酸钠处理后的反渗透膜进行循环清洗，处理温度为40℃，处理时间为2小时；
（5）用质量浓度为2%的聚乙烯醇水溶液对上述经纯水清洗后的反渗透膜进行浸泡处理，处理温度为35℃，处理时间为4小时；
（6）将上述经聚乙烯醇水溶液浸泡后的反渗透膜置于自然条件下进行固化，固化时间为24小时。
改性处理前后，反渗透膜的脱盐率和产水量如表2所示。
表2改性前后反渗透膜的性能
实施例3
本实施例提供的一种饮用水净化用反渗透膜的改性方法，包括下述步骤：
（1）用质量浓度为1.0%的柠檬酸水溶液对反渗透膜进行循环处理，处理温度为35℃，处理时间为2小时；
（2）用质量浓度为1.0%的氢氧化钠水溶液对上述经柠檬酸处理后的反渗透膜进一步进行循环处理，处理温度为35℃，处理时间为2小时；
（3）用质量浓度为0.5%的十二烷基苯磺酸钠水溶液对上述经氢氧化钠处理后的反渗透膜进一步进行循环处理，处理温度为35℃，处理时间为2小时；
（4）用纯水对上述经十二烷基苯磺酸钠处理后的反渗透膜进行循环清洗，处理温度为40℃，处理时间为2小时；
（5）用质量浓度为2%的聚乙烯醇水溶液对上述经纯水处理后的反渗透膜进行浸泡处理，处理温度为35℃，处理时间为4小时；
（6）将上述经聚乙烯醇水溶液浸泡后的反渗透膜置于自然条件下进行固化，固化时间为24小时。
改性处理前后，反渗透膜的脱盐率和产水量如表3所示。
表3改性前后反渗透膜的性能
实施例4
本实施例提供的一种饮用水净化用反渗透膜的改性方法，包括下述步骤：
（1）用质量浓度为1.0%的柠檬酸水溶液对反渗透膜进行循环处理，处理温度为35℃，处理时间为2小时；
（2）用质量浓度为1.0%的氢氧化钠水溶液对上述经柠檬酸处理后的反渗透膜进一步进行循环处理，处理温度为35℃，处理时间为2小时；
（3）用质量浓度为1.0%的十二烷基苯磺酸钠水溶液对上述经氢氧化钠处理后的反渗透膜进一步进行循环处理，处理温度为35℃，处理时间为2小时；
（4）用纯水对上述经十二烷基苯磺酸钠处理后的反渗透膜进行循环清洗，处理温度为40℃，处理时间为2小时；
（5）用质量浓度为2%的聚乙烯醇水溶液对上述经纯水清洗后的反渗透膜进行浸泡处理，处理温度为35℃，处理时间为4小时；
（6）将上述经聚乙烯醇水溶液浸泡后的反渗透膜置于自然条件下进行固化，固化时间为24小时。
改性处理前后，反渗透膜的脱盐率和产水量如表4所示。
表4改性前后反渗透膜的性能
实施例5
本实施例提供的一种饮用水净化用反渗透膜的改性方法，包括下述步骤：
（1）用质量浓度为1.0%的柠檬酸水溶液对反渗透膜进行循环处理，处理温度为35℃，处理时间为2小时；
（2）用质量浓度为1.0%的氢氧化钠水溶液对上述经柠檬酸处理后的反渗透膜进一步进行循环处理，处理温度为35℃，处理时间为2小时；
（3）用质量浓度为1.0%的聚丙烯酰胺水溶液对上述经氢氧化钠处理后的反渗透膜进一步进行循环处理，处理温度为35℃，处理时间为2小时；
（4）用纯水对上述经聚丙烯酰胺处理后的反渗透膜进行循环清洗，温度为40℃，处理时间为2小时；
（5）用质量浓度为2%的马来酸酐水溶液对上述经纯水清洗后反渗透膜进行浸泡处理，处理温度为35℃，处理时间为4小时；
（6）将上述经马来酸酐水溶液浸泡后的反渗透膜置于自然条件下进行固化，固化时间为24小时。
改性处理前后，反渗透膜的脱盐率和产水量如表5所示。
表5改性前后反渗透膜的性能
实施例6
本实施例提供的一种饮用水净化用反渗透膜的改性方法，包括下述步骤：
（1）用质量浓度为1.0%的柠檬酸水溶液对反渗透膜进行循环处理，处理温度为40℃，处理时间为2小时；
（2）用质量浓度为1.0%的氢氧化钠水溶液对上述经柠檬酸处理后的反渗透膜进一步进行循环处理，处理温度为40℃，处理时间为2小时；
（3）用质量浓度为1.0%的聚丙烯酰胺水溶液对上述经氢氧化钠处理后的反渗透膜进一步进行循环处理，处理温度为40℃，处理时间为2小时；
（4）用纯水对上述经聚丙烯酰胺处理后的反渗透膜进行循环清洗，温度为40℃，处理时间为2小时；
（5）用质量浓度为2%的马来酸酐水溶液对上述经纯水清洗后的反渗透膜进行浸泡处理，处理温度为40℃，处理时间为4小时；
（6）将上述经马来酸酐水溶液浸泡后的反渗透膜置于自然条件下进行固化，固化时间为24小时。
改性处理前后，反渗透膜的脱盐率和产水量如表6所示。
表6改性前后反渗透膜的性能
实施例7
本实施例提供的一种饮用水净化用反渗透膜的改性方法，包括下述步骤：
（1）用质量浓度为0.5%的柠檬酸水溶液对反渗透膜进行循环处理，处理温度为35℃，处理时间为2小时；
（2）用质量浓度为0.5%的四丙基氢氧化铵水溶液对上述经柠檬酸处理后的反渗透膜进一步进行循环处理，处理温度为35℃，处理时间为2小时；
（3）用质量浓度为0.5%的聚氧乙烯烷基胺水溶液对上述经氢氧化钠处理后的反渗透膜进一步进行循环处理，处理温度为35℃，处理时间为2小时；
（4）用纯水对上述经聚氧乙烯烷基胺处理后的反渗透膜进行循环清洗，处理温度为40℃，处理时间为2小时；
（5）用质量浓度为2%的异丙醇水溶液对上述经纯水清洗后的反渗透膜进行浸泡处理，处理温度为35℃，处理时间为4小时；
（6）将上述经异丙醇水溶液浸泡后的反渗透膜置于自然条件下进行固化，固化时间为24小时。
改性处理前后，反渗透膜的脱盐率和产水量如表7所示。
表7改性前后反渗透膜的性能
实施例8
本实施例提供的一种饮用水净化用反渗透膜的改性方法，包括下述步骤：
（1）用质量浓度为1.0%的柠檬酸水溶液对反渗透膜进行循环处理，处理温度为35℃，处理时间为2小时；
（2）用质量浓度为1.0%的四丙基氢氧化铵水溶液对上述经柠檬酸处理后的反渗透膜进一步进行循环处理，处理温度为35℃，处理时间为2小时；
（3）用质量浓度为1.0%的聚氧乙烯烷基胺水溶液对上述经氢氧化钠处理后的反渗透膜进一步进行循环处理，处理温度为35℃，处理时间为2小时；
（4）用纯水对上述经聚氧乙烯烷基胺处理后的反渗透膜进行循环清洗，处理温度为40℃，处理时间为2小时；
（5）用质量浓度为2%的异丙醇水溶液对上述经纯水清洗后的反渗透膜进行浸泡处理，浸泡处理的温度为35℃，处理时间为4小时；
（6）将上述经异丙醇水溶液浸泡后的反渗透膜置于自然条件下进行固化，固化时间为24小时。
改性处理前后，反渗透膜的脱盐率和产水量如表8所示。
表8改性前后反渗透膜的性能
上述实施例表明，采用酸碱溶液、表面活性剂循环处理后，再用膜改性剂进行处理，可以在不明显降低反渗透膜的脱盐率情况下，显著提高反渗透膜的产水量。本发明可以解决反渗透膜在高寒地区水温较低情况下产水量低的问题。通过调变酸碱溶液的浓度、温度，表面活性剂的种类、浓度和处理温度，以及膜改性剂的浓度、处理温度和时间，可以调变反渗透膜在不同环境条件下的产水量，从而大大提高反渗透膜的适应性。
1.一种饮用水净化用反渗透膜的改性方法，其特征在于：所述反渗透膜为反渗透膜片或反渗透膜元件，所述反渗透膜的材质为醋酸纤维素、脂肪族聚酰胺、芳香族聚酰胺、芳香族聚酰肼的一种或两种，所述改性方法包括如下步骤：
（1）用酸性溶液对所述反渗透膜进行循环处理；
（2）用碱性溶液对上述经酸性溶液处理后的反渗透膜进一步进行循环处理；
（3）用表面活性剂对上述经碱性溶液处理后的反渗透膜进一步进行循环处理；
（4）用纯水对上述经表面活性剂处理后的反渗透膜进行循环清洗；
（5）用膜改性剂对上述纯水清洗后的反渗透膜进行浸泡处理；
（6）将上述经膜改性剂浸泡后的反渗透膜置于自然条件下进行固化。
2.根据权利要求1所述的一种饮用水净化用反渗透膜的改性方法，其特征在于：所述酸性溶液为质量浓度0.1%～5%的盐酸、硫酸、硝酸、磷酸等无机酸，或柠檬酸、草酸、醋酸等有机酸的一种或多种水溶液，循环处理的温度为20℃～45℃，处理时间为0.5小时～5小时。
3.根据权利要求1所述的一种饮用水净化用反渗透膜的改性方法，其特征在于：所述碱性溶液为质量浓度0.1%～5%的氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵、氢氧化钙等无机碱，或四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵等有机碱的一种或多种水溶液，循环处理的温度为20℃～45℃，处理时间为0.5小时～5小时。
4.根据权利要求1所述的一种饮用水净化用反渗透膜的改性方法，其特征在于：所述表面活性剂为质量浓度0.1%～10%的阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂或非离子表面活性剂的其中一种水溶液，循环处理的温度为20℃～45℃，处理时间为0.5小时～5小时。
5.根据权利要求4所述的一种饮用水净化用反渗透膜的改性方法，其特征在于：所述阴离子表面活性剂为硬脂酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚丙烯酰胺、烷基磺酸盐、脂肪酸磺烷基酯、琥珀酸酯磺酸盐、烷基萘磺酸盐、石油磺酸盐、木质素磺酸盐、烷基甘油醚磺酸盐的一种或多种。
6.根据权利要求4所述的一种饮用水净化用反渗透膜的改性方法，其特征在于：所述阳离子表面活性剂为脂肪铵盐、季铵盐、杂环铵盐的一种或多种。
7.根据权利要求4所述的一种饮用水净化用反渗透膜的改性方法，其特征在于：所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯烷基酰胺、聚醚类的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的一种饮用水净化用反渗透膜的改性方法，其特征在于：所述纯水循环清洗的温度为20℃～45℃，处理时间为0.5小时～12小时。
9.根据权利要求1所述的一种饮用水净化用反渗透膜的改性方法，其特征在于：所述膜改性剂为聚乙烯醇、异丙醇、多巴胺、马来酸酐等的一种或多种水溶液，质量浓度为0.1%～10%，浸泡处理的温度为20℃～45℃，处理时间为0.5小时～24小时。
10.根据权利要求1所述的一种饮用水净化用反渗透膜的改性方法，其特征在于：将所述经膜改性剂浸泡后的反渗透膜置于自然条件下进行固化，固化时间不低于12小时。
技术总结