高新河道治理用中空纤维复合生物膜技术

高新河道治理用中空纤维复合生物膜技术

[0001]
本高新技术涉及河道污水处理技术领域,尤其涉及一种河道治理用中空纤维复合生物膜。

背景技术:

[0002]
在当今河道污染日益严重的情况下,膜分离技术的研究与应用得到了高度重视。随着膜分离技术应用领域不断扩大,对膜材料性能的要求也越来越高,当前国内外常见中空纤维膜类别主要有均质中空纤维膜、长纤维增强型中空纤维膜及纤维管增强型中空纤维膜。
[0003]
目前国内外市场用于河道治理的中空纤维膜产品不存在生物聚集作用,无法形成稳定的生态系统,不能从根本上解决黑臭问题。如cn108025257a公开的膜连接器。
[0004]
cn107162177a公开了一种膜生物反应器,在膜本体的表面编织或者涂覆生物亲和性材料,以利于微生物快速附着和生长。但是在污水处理过程中,该膜生物反应器比表面积较小,微生物附着量较小,不利于提高污水处理效率。

技术实现要素:

[0005]
为解决上述技术问题,本高新技术的目的是提供一种河道治理用中空纤维复合生物膜,本高新技术只允许氧气扩散到膜外表面,降低了水扩散到膜内表面的几率,且增大了膜纤维外表面的比表面积,更利于微生物附着。
[0006]
本高新技术的一种河道治理用中空纤维复合生物膜,包括若干膜纤维,各膜纤维包括选择性透氧膜,选择性透氧膜围成用于容纳空气的腔体,腔体沿膜纤维的长度方向延伸,膜纤维的外表面连接有多个棉纤维组,每组棉纤维组中包括多根长短不一的棉纤维,棉纤维用于微生物的附着和生长,选择性透氧膜远离外表面的一侧表面涂覆有疏水纳米涂料层,疏水纳米涂料层用于阻挡水分子扩散到膜纤维的内表面。
[0007]
进一步地,疏水纳米涂料层包括全氟癸烷修饰的二氧化硅纳米颗粒、全氟癸烷修饰的二氧化钛纳米颗粒、二甲基硅氧烷修饰的二氧化硅纳米颗粒或二甲基硅氧烷修饰的二氧化钛纳米颗粒。
[0008]
进一步地,二氧化硅纳米颗粒或二氧化钛纳米颗粒的粒径为100-500nm。
[0009]
进一步地,膜纤维还包括聚偏氟乙烯纤维层,聚偏氟乙烯纤维层环绕于选择性透氧膜的外部。
[0010]
进一步地,聚偏氟乙烯纤维层呈网格状。
[0011]
进一步地,多根棉纤维围绕膜纤维的外表面设置且棉纤维远离膜纤维的外表面的一端形成波浪形表面。
[0012]
进一步地,膜纤维的外表面包裹有编织层,编织层呈网格状,棉纤维的另一端与编织层连接。
[0013]
进一步地,各棉纤维间隔设置。
[0014]
进一步地,腔体的横截面呈圆形、椭圆形、正六边形或星型。
[0015]
进一步地,选择性透氧膜的厚度为10~20μm。
[0016]
借由上述方案,本高新技术至少具有以下优点:
[0017]
本高新技术的膜纤维中,以选择性透氧膜作为膜纤维的内表面,使得腔体内容纳的空气中的氧气选择性透过膜纤维并到达膜的外表面,同时在选择性透氧膜上设置疏水纳米涂料层,降低甚至避免膜纤维外部的污水进入膜纤维的内部,氧气透过膜纤维后直接被外表面的微生物所利用,有利于供氧速度和氧气利用率的提高。
[0018]
同时利用棉纤维作为微生物的附着和生长的载体,多根棉纤维的设置,增大了膜纤维的比表面积,使其在膜表面营造了相对稳定的微环境,为水体中微生物的附着生长,提供了优越的场所,从而促进了水体微生物的快速聚集和大量繁殖,通过微生物的作用,使河道水质得到净化和改善。此外,利用棉纤维作为微生物的附着和生长的载体,避免微生物直接附着在膜纤维的外表面,能有效的减缓膜纤维外表面的膜污染问题。
[0019]
上述说明仅是本高新技术技术方案的概述,为了能够更清楚了解本高新技术的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本高新技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
[0020]
图1是本高新技术河道治理用中空纤维复合生物膜的横截面结构示意图;
[0021]
图2是中空纤维复合生物膜的部分结构的竖直方向剖面示意图;
[0022]
图3是聚偏氟乙烯纤维层的结构示意图;
[0023]
附图标记说明:
[0024]
1-疏水纳米涂料层;2-选择性透氧膜;3-聚偏氟乙烯纤维层;4-编织层;5-棉纤维;10-疏水纳米颗粒。
具体实施方式
[0025]
下面结合附图和实施例,对本高新技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本高新技术,但不用来限制本高新技术的范围。
[0026]
实施例
[0027]
参见附图,本高新技术一较佳实施例的一种河道治理用中空纤维复合生物膜,包括成束的若干膜纤维,膜纤维之间间隔设置。各膜纤维包括选择性透氧膜2,选择性透氧膜2围成用于容纳空气的腔体,腔体沿膜纤维的长度方向延伸。腔体的横截面呈圆形、椭圆形、正六边形或星型,可根据实际需要进行选择。选择性透氧膜2的厚度为10~20μm。
[0028]
选择性透氧膜2的外部环绕有聚偏氟乙烯纤维层3,聚偏氟乙烯纤维层3呈网格状,网格状的聚偏氟乙烯纤维层3既可以增强膜纤维的机械性能,又能赋予膜纤维一定的柔性,在河道中应用时,使其可在水流的作用下弯曲,避免承受较大的冲击力。选择性透氧膜2远离膜纤维外表面的一侧表面涂覆有疏水纳米涂料层1,疏水纳米涂料层1用于阻挡水分子扩散到膜纤维的内表面。疏水纳米涂料层1包括疏水纳米颗粒10,如可选择全氟癸烷修饰的二氧化硅纳米颗粒、全氟癸烷修饰的二氧化钛纳米颗粒、二甲基硅氧烷修饰的二氧化硅纳米颗粒或二甲基硅氧烷修饰的二氧化钛纳米颗粒。二氧化硅纳米颗粒或二氧化钛纳米颗粒的
粒径为100-500nm,优选为200-300nm。
[0029]
膜纤维的外表面包裹有编织层4,编织层4呈网格状。编织层4上连接有多个棉纤维5组,每组棉纤维5组中包括多根长短不一的棉纤维5,棉纤维5用于微生物的附着和生长。棉纤维5的一端与编织层4固定连接,另一端自由,可随水流摆动。多根棉纤维5围绕膜纤维的外表面设置且棉纤维5远离膜纤维的外表面的一端形成波浪形表面,这样增大膜纤维的外表面的比表面积,并且由于微生物在棉纤维5中间段和端部附着的差异性,长短不一的棉纤维5提高了在垂直于膜纤维轴向的方向上的微生物附着的均匀性。
[0030]
本高新技术的膜纤维中,以选择性透氧膜2作为膜纤维的内表面,使得腔体内容纳的空气中的氧气选择性透过膜纤维并到达膜的外表面,同时在选择性透氧膜2上设置疏水纳米涂料层1,降低甚至避免膜纤维外部的污水进入膜纤维的内部,氧气透过膜纤维后直接被外表面的微生物所利用,有利于供氧速度和氧气利用率的提高。
[0031]
以上仅是本高新技术的优选实施方式,并不用于限制本高新技术,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本高新技术技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本高新技术的保护范围。

技术特征:
1.一种河道治理用中空纤维复合生物膜,其特征在于:包括若干膜纤维,各所述膜纤维包括选择性透氧膜,所述选择性透氧膜围成用于容纳空气的腔体,所述腔体沿所述膜纤维的长度方向延伸,所述膜纤维的外表面连接有多个棉纤维组,每组棉纤维组中包括多根长短不一的棉纤维,所述棉纤维用于微生物的附着和生长;所述选择性透氧膜远离所述外表面的一侧表面涂覆有疏水纳米涂料层。2.根据权利要求1所述的河道治理用中空纤维复合生物膜,其特征在于:所述疏水纳米涂料层包括全氟癸烷修饰的二氧化硅纳米颗粒、全氟癸烷修饰的二氧化钛纳米颗粒、二甲基硅氧烷修饰的二氧化硅纳米颗粒或二甲基硅氧烷修饰的二氧化钛纳米颗粒。3.根据权利要求2所述的河道治理用中空纤维复合生物膜,其特征在于:二氧化硅纳米颗粒或二氧化钛纳米颗粒的粒径为100-500nm。4.根据权利要求1所述的河道治理用中空纤维复合生物膜,其特征在于:所述膜纤维还包括聚偏氟乙烯纤维层,所述聚偏氟乙烯纤维层环绕于所述选择性透氧膜的外部。5.根据权利要求4所述的河道治理用中空纤维复合生物膜,其特征在于:所述聚偏氟乙烯纤维层呈网格状。6.根据权利要求1所述的河道治理用中空纤维复合生物膜,其特征在于:多根所述棉纤维围绕所述膜纤维的外表面设置且棉纤维远离所述膜纤维的外表面的一端形成波浪形表面。7.根据权利要求6所述的河道治理用中空纤维复合生物膜,其特征在于:所述膜纤维的外表面包裹有编织层,所述编织层呈网格状,所述棉纤维的另一端与所述编织层连接。8.根据权利要求1或7所述的河道治理用中空纤维复合生物膜,其特征在于:各所述棉纤维间隔设置。9.根据权利要求1所述的河道治理用中空纤维复合生物膜,其特征在于:所述腔体的横截面呈圆形、椭圆形、正六边形或星型。10.根据权利要求1所述的河道治理用中空纤维复合生物膜,其特征在于:所述选择性透氧膜的厚度为10~20μm。
技术总结
本高新技术涉及一种河道治理用中空纤维复合生物膜,包括若干膜纤维,各膜纤维包括选择性透氧膜,选择性透氧膜围成用于容纳空气的腔体,腔体沿膜纤维的长度方向延伸,膜纤维的外表面连接有多根长短不一的棉纤维,棉纤维用于微生物的附着和生长,选择性透氧膜远离外表面的一侧表面涂覆有疏水纳米涂料层,疏水纳米涂料层用于阻挡水分子扩散到膜纤维的内表面。本高新技术只允许氧气扩散到膜外表面,降低了水扩散到膜内表面的几率,且增大了膜纤维外表面的比表面积,更利于微生物附着。更利于微生物附着。更利于微生物附着。

技术开发人、权利持有人:张克勤 周宁 董伊航

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