本發(fā)明涉及水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體的涉及一種高質(zhì)量安全飲用水的制備方法。
背景技術(shù)：
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水是生命之源，健康之本，是基礎(chǔ)性的自然資源和戰(zhàn)略性的經(jīng)濟資源。隨著我國社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，我國水源水質(zhì)污染問題是一個比較普遍存在的現(xiàn)象，已對飲用水水質(zhì)安全構(gòu)成威脅。飲用水水質(zhì)安全問題直接關(guān)系到廣大人民群眾身體健康。保障飲用水水質(zhì)安全，是維護公眾健康的重要基礎(chǔ)，是基本民生問題。飲用水水質(zhì)安全已成為政府、公眾和廣大科技工作者共同關(guān)注的熱點問題之一。
隨著飲用水的要求越來越高，傳統(tǒng)的“混凝沉淀-砂濾-投氯消毒”工藝已經(jīng)不能達到新的飲用水標準，飲用水的生產(chǎn)過程變得越來越復(fù)雜。目前國內(nèi)外水處理過程中愈來愈多采用的是膜分離技術(shù),包括反滲透、納濾、超濾、微濾及電滲析等，它們既可應(yīng)用于廢水處理也可用于飲用水制備。
納濾是介于反滲透和超濾之間的一種膜分離技術(shù)，是近年來國際上發(fā)展較快的膜品種之一。納濾膜最早被稱為“疏松型反滲透膜”或“致密型超濾膜”，對溶質(zhì)的截留性能介于反滲透膜和超濾膜之間。納濾膜屬于壓力驅(qū)動膜，擁有兩個顯著的特征，一是截留相對分子質(zhì)量介于200-2000道爾頓之間，二是對鹽的截留率與離子價態(tài)和濃度密切相關(guān)。納濾膜不僅可以有效去除細菌、病毒、寄生蟲、降低飲用水硬度等，而且具有出水量大、水質(zhì)優(yōu)、操作簡單、自動化程度高、占地面積少等優(yōu)點，這些獨特性能使其在許多領(lǐng)域具有其他膜技術(shù)無法替代的地位，是極具發(fā)展前景的膜分離技術(shù)。但是在處理水的過程中，膜污染是難以避免的問題，在水處理的過程中，膜容易發(fā)生堵塞造成其通量大大減小，造成了產(chǎn)水量降低，限制了膜分離技術(shù)的應(yīng)用。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的是提供一種高質(zhì)量安全飲用水的制備方法，該方法可以有效降低水的硬度，去除飲用水中對人體有害的硝酸鹽、砷、氟化物和重金屬等無機污染物，得到的飲用水質(zhì)量高，安全，且成本低。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種高質(zhì)量安全飲用水的制備方法，包括以下步驟：
(1)將原水注入到由砂濾和炭濾組成的多介質(zhì)過濾器中過濾，濾液注入到絮凝沉淀池中；
(2)向絮凝沉淀池中加入納米α-FeOOH顆粒和聚丙烯酰胺，靜置沉淀5-15h，上清液注入到微濾膜組件中進行處理；
(3)經(jīng)過微濾膜組件處理后的水注入到納濾膜組件中，在操作壓力為0.8-2.8MPa下處理5-8h；其中，所采用的納濾膜是以堿改性的聚丙烯腈超濾膜為基膜，通過陽離子聚電解質(zhì)與陰離子聚電解質(zhì)層層自組裝制備而成，且納濾膜的最外層為聚賴氨酸，所述陽離子聚電解質(zhì)為聚賴氨酸、聚烯丙基氯化銨或聚N,N-二甲基二烯丙基氯化銨中的一種；
(4)將經(jīng)過納濾膜處理后的原水注入到消毒池中加入含氯消毒液進行消毒。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(2)中，所述納米α-FeOOH顆粒是由硫酸亞鐵與碳酸鈉在氮氣的保護下，30-80℃下反應(yīng)制得，且反應(yīng)過程中持續(xù)通入空氣。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(2)中，所述納米α-FeOOH顆粒與聚丙烯酰胺的質(zhì)量比為(3-5)：(1-2)，二者總添加量為1-2g/L。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(2)中，所采用的微濾膜為孔徑大小為1-2μm的聚砜微濾膜。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(3)中，所述陰離子聚電解質(zhì)為聚苯乙烯磺酸鈉、聚乙烯硫酸鹽、聚丙烯酸中的一種。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(3)中，所述納濾膜的制備方法包括以下步驟：
a)配制質(zhì)量百分比濃度為0.1-0.5％陽離子聚電解質(zhì)溶液，加入無機鹽，調(diào)節(jié)其pH為3-4；
b)配制質(zhì)量百分比濃度為0.1-0.5％的陰離子聚電解質(zhì)溶液，加入無機鹽，調(diào)節(jié)其pH為3-4；
c)將以堿改性的聚丙烯腈超濾膜固定在一個帶有支撐層的容器中，膜面朝上，然后向容器中加入步驟a)制得的添加有無機鹽的陽離子聚電解質(zhì)溶液，加壓，組裝時間為20-60min；
d)用去離子水清洗步驟c)所得膜的表面1-10min；
e)往清洗后的膜表面加入步驟b)制得的添加有無機鹽的陰離子聚電解質(zhì)溶液，加壓，組裝20-60min；
f)用去離子水清洗步驟e)所得膜面1-10min，
g)將清洗后的膜面在90-95℃下熱處理1-5min，得到第一個自組裝雙層；
h)如需增加組裝雙層數(shù)，則重復(fù)步驟c)-f)；
i)向步驟g)得到的膜的表面加入ε-聚賴氨酸溶液，加壓，組裝1-60min，然后用去離子水清洗1-10min，得到納濾膜。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟a)和步驟b)中，所述無機鹽的濃度均為0.1-0.2M。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟a)、步驟b)中，所述無機鹽均為氯化鈉、氯化鉀、硫酸鈉、硫酸鉀中的一種。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟i)中，所述加壓的壓力為0.1-0.2MPa。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(4)中，所述含氯消毒液是氨基磺酸鈉、三氯異氰尿酸復(fù)配而成，二者質(zhì)量比為1：(2-10)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
(1)本發(fā)明采用絮凝沉淀-微濾-納濾復(fù)合的工藝來制備飲用水，并合理制備過程中的化學(xué)試劑的添加量，以及微濾、納濾的工藝條件，制得的飲用水質(zhì)量高，產(chǎn)水量大，安全；
(2)在絮凝沉淀時，本發(fā)明采用納米α-FeOOH顆粒與聚丙烯酰胺的混合物作為絮凝劑，其可以有效除去原水中的有害物質(zhì)，且添加量少，對水體無二次污染；
(3)本發(fā)明采用的納濾膜通量大，抗污染性強，選擇性好，其最外層為ε-聚賴氨酸，具有一定的抗菌性能，有效提高了納濾膜的使用壽命和穩(wěn)定性，節(jié)約了成本，且該方法可以有效降低水的硬度，去除飲用水中對人體有害的硝酸鹽、砷、氟化物和重金屬等無機污染物，得到的飲用水質(zhì)量高，安全。
具體實施方式：
為了更好的理解本發(fā)明，下面通過實施例對本發(fā)明進一步說明，實施例只用于解釋本發(fā)明，不會對本發(fā)明構(gòu)成任何的限定。
實施例1
一種高質(zhì)量安全飲用水的制備方法，包括以下步驟：
(1)將原水注入到由砂濾和炭濾組成的多介質(zhì)過濾器中過濾，濾液注入到絮凝沉淀池中；
(2)向絮凝沉淀池中加入1g/L納米α-FeOOH顆粒和聚丙烯酰胺，靜置沉淀5h，上清液注入到微濾膜組件中進行處理，其中，所述納米α-FeOOH顆粒與聚丙烯酰胺的質(zhì)量比為3：1；
(3)經(jīng)過微濾膜組件處理后的水注入到納濾膜組件中，在操作壓力為0.8MPa下處理5h；
(4)將經(jīng)過納濾膜處理后的原水注入到消毒池中加入含氯消毒液進行消毒，其中，含氯消毒液是氨基磺酸鈉、三氯異氰尿酸復(fù)配而成，二者質(zhì)量比為1：2；
步驟(3)中，所述納濾膜的制備方法包括以下步驟：
a)配制質(zhì)量百分比濃度為0.1％聚賴氨酸溶液，加入氯化鈉，調(diào)節(jié)其pH為3-4，氯化鈉的濃度為0.1M；
b)配制質(zhì)量百分比濃度為0.1％的聚苯乙烯磺酸鈉溶液，加入氯化鈉，調(diào)節(jié)其pH為3-4，氯化鈉的濃度為0.1M；
c)將以堿改性的聚丙烯腈超濾膜固定在一個帶有支撐層的容器中，膜面朝上，然后向容器中加入步驟a)制得的添加有氯化鈉的聚賴氨酸溶液，加壓，組裝時間為20min；
d)用去離子水清洗步驟c)所得膜的表面1min；
e)往清洗后的膜表面加入步驟b)制得的添加有氯化鈉的聚苯乙烯磺酸鈉溶液，加壓，組裝20min；
f)用去離子水清洗步驟e)所得膜面1min，
g)將清洗后的膜面在90℃下熱處理5min，得到第一個自組裝雙層；
h)如需增加組裝雙層數(shù)，則重復(fù)步驟c)-f)；
i)向步驟g)得到的膜的表面加入ε-聚賴氨酸溶液，加壓0.1MPa，組裝20min，然后用去離子水清洗1min，得到納濾膜。
實施例2
一種高質(zhì)量安全飲用水的制備方法，包括以下步驟：
(1)將原水注入到由砂濾和炭濾組成的多介質(zhì)過濾器中過濾，濾液注入到絮凝沉淀池中；
(2)向絮凝沉淀池中加入2g/L納米α-FeOOH顆粒和聚丙烯酰胺，靜置沉淀15h，上清液注入到微濾膜組件中進行處理，其中，所述納米α-FeOOH顆粒與聚丙烯酰胺的質(zhì)量比為5：2；
(3)經(jīng)過微濾膜組件處理后的水注入到納濾膜組件中，在操作壓力為2.8MPa下處理8h；
(4)將經(jīng)過納濾膜處理后的原水注入到消毒池中加入含氯消毒液進行消毒，其中，含氯消毒液是氨基磺酸鈉、三氯異氰尿酸復(fù)配而成，二者質(zhì)量比為1：10；
步驟(3)中，所述納濾膜的制備方法包括以下步驟：
a)配制質(zhì)量百分比濃度為0.5％聚烯丙基氯化銨溶液，加入氯化鉀，調(diào)節(jié)其pH為3-4，氯化鉀的濃度為0.2M；
b)配制質(zhì)量百分比濃度為0.5％的聚乙烯硫酸鹽溶液，加入氯化鉀，調(diào)節(jié)其pH為3-4，氯化鉀的濃度為0.2M；
c)將以堿改性的聚丙烯腈超濾膜固定在一個帶有支撐層的容器中，膜面朝上，然后向容器中加入步驟a)制得的添加有氯化鉀的聚烯丙基氯化銨溶液，加壓，組裝時間為60min；
d)用去離子水清洗步驟c)所得膜的表面10min；
e)往清洗后的膜表面加入步驟b)制得的添加有氯化鉀的聚乙烯硫酸鹽溶液，加壓，組裝60min；
f)用去離子水清洗步驟e)所得膜面10min，
g)將清洗后的膜面在95℃下熱處理1min，得到第一個自組裝雙層；
h)如需增加組裝雙層數(shù)，則重復(fù)步驟c)-f)；
i)向步驟g)得到的膜的表面加入ε-聚賴氨酸溶液，加壓0.2MPa，組裝60min，然后用去離子水清洗10min，得到納濾膜。
實施例3
一種高質(zhì)量安全飲用水的制備方法，包括以下步驟：
(1)將原水注入到由砂濾和炭濾組成的多介質(zhì)過濾器中過濾，濾液注入到絮凝沉淀池中；
(2)向絮凝沉淀池中加入1.25g/L納米α-FeOOH顆粒和聚丙烯酰胺，靜置沉淀7h，上清液注入到微濾膜組件中進行處理，其中，所述納米α-FeOOH顆粒與聚丙烯酰胺的質(zhì)量比為3：2；
(3)經(jīng)過微濾膜組件處理后的水注入到納濾膜組件中，在操作壓力為1.2MPa下處理6h；
(4)將經(jīng)過納濾膜處理后的原水注入到消毒池中加入含氯消毒液進行消毒，其中，含氯消毒液是氨基磺酸鈉、三氯異氰尿酸復(fù)配而成，二者質(zhì)量比為1：4；
步驟(3)中，所述納濾膜的制備方法包括以下步驟：
a)配制質(zhì)量百分比濃度為0.2％聚N,N-二甲基二烯丙基氯化銨溶液，加入硫酸鈉，調(diào)節(jié)其pH為3-4，硫酸鈉的濃度為0.12M；
b)配制質(zhì)量百分比濃度為0.2％的聚丙烯酸溶液，加入硫酸鈉，調(diào)節(jié)其pH為3-4，硫酸鈉的濃度為0.12M；
c)將以堿改性的聚丙烯腈超濾膜固定在一個帶有支撐層的容器中，膜面朝上，然后向容器中加入步驟a)制得的添加有硫酸鈉的聚N,N-二甲基二烯丙基氯化銨溶液，加壓，組裝時間為30min；
d)用去離子水清洗步驟c)所得膜的表面3min；
e)往清洗后的膜表面加入步驟b)制得的添加有硫酸鈉的聚丙烯酸溶液，加壓，組裝30min；
f)用去離子水清洗步驟e)所得膜面4min，
g)將清洗后的膜面在90℃下熱處理3min，得到第一個自組裝雙層；
h)如需增加組裝雙層數(shù)，則重復(fù)步驟c)-f)；
i)向步驟g)得到的膜的表面加入ε-聚賴氨酸溶液，加壓0.15MPa，組裝30min，然后用去離子水清洗3min，得到納濾膜。
實施例4
一種高質(zhì)量安全飲用水的制備方法，包括以下步驟：
(1)將原水注入到由砂濾和炭濾組成的多介質(zhì)過濾器中過濾，濾液注入到絮凝沉淀池中；
(2)向絮凝沉淀池中加入1.45g/L納米α-FeOOH顆粒和聚丙烯酰胺，靜置沉淀9h，上清液注入到微濾膜組件中進行處理，其中，所述納米α-FeOOH顆粒與聚丙烯酰胺的質(zhì)量比為4：1；
(3)經(jīng)過微濾膜組件處理后的水注入到納濾膜組件中，在操作壓力為1.8MPa下處理7h；
(4)將經(jīng)過納濾膜處理后的原水注入到消毒池中加入含氯消毒液進行消毒，其中，含氯消毒液是氨基磺酸鈉、三氯異氰尿酸復(fù)配而成，二者質(zhì)量比為1：6；
步驟(3)中，所述納濾膜的制備方法包括以下步驟：
a)配制質(zhì)量百分比濃度為0.3％聚賴氨酸溶液，加入硫酸鉀，調(diào)節(jié)其pH為3-4，硫酸鉀的濃度為0.14M；
b)配制質(zhì)量百分比濃度為0.3％的聚乙烯硫酸鹽溶液，加入硫酸鉀，調(diào)節(jié)其pH為3-4，硫酸鉀的濃度為0.14M；
c)將以堿改性的聚丙烯腈超濾膜固定在一個帶有支撐層的容器中，膜面朝上，然后向容器中加入步驟a)制得的添加有硫酸鉀的聚賴氨酸溶液，加壓，組裝時間為40min；
d)用去離子水清洗步驟c)所得膜的表面5min；
e)往清洗后的膜表面加入步驟b)制得的添加有硫酸鉀的聚乙烯硫酸鹽溶液，加壓，組裝40min；
f)用去離子水清洗步驟e)所得膜面5min，
g)將清洗后的膜面在95℃下熱處理2min，得到第一個自組裝雙層；
h)如需增加組裝雙層數(shù)，則重復(fù)步驟c)-f)；
i)向步驟g)得到的膜的表面加入ε-聚賴氨酸溶液，加壓0.14MPa，組裝40min，然后用去離子水清洗6min，得到納濾膜。
實施例5
一種高質(zhì)量安全飲用水的制備方法，包括以下步驟：
(1)將原水注入到由砂濾和炭濾組成的多介質(zhì)過濾器中過濾，濾液注入到絮凝沉淀池中；
(2)向絮凝沉淀池中加入1.75g/L納米α-FeOOH顆粒和聚丙烯酰胺，靜置沉淀11h，上清液注入到微濾膜組件中進行處理，其中，所述納米α-FeOOH顆粒與聚丙烯酰胺的質(zhì)量比為5：1；
(3)經(jīng)過微濾膜組件處理后的水注入到納濾膜組件中，在操作壓力為2.4MPa下處理7.5h；
(4)將經(jīng)過納濾膜處理后的原水注入到消毒池中加入含氯消毒液進行消毒，其中，含氯消毒液是氨基磺酸鈉、三氯異氰尿酸復(fù)配而成，二者質(zhì)量比為1：8；
步驟(3)中，所述納濾膜的制備方法包括以下步驟：
a)配制質(zhì)量百分比濃度為0.4％聚N,N-二甲基二烯丙基氯化銨溶液，加入氯化鈉，調(diào)節(jié)其pH為3-4，氯化鈉、氯化鉀、硫酸鈉、硫酸鉀的濃度為0.16M；
b)配制質(zhì)量百分比濃度為0.4％的聚苯乙烯磺酸鈉溶液，加入氯化鈉，調(diào)節(jié)其pH為3-4，氯化鈉、氯化鉀、硫酸鈉、硫酸鉀的濃度為0.16M；
c)將以堿改性的聚丙烯腈超濾膜固定在一個帶有支撐層的容器中，膜面朝上，然后向容器中加入步驟a)制得的添加有氯化鈉的聚N,N-二甲基二烯丙基氯化銨溶液，加壓，組裝時間為50min；
d)用去離子水清洗步驟c)所得膜的表面8min；
e)往清洗后的膜表面加入步驟b)制得的添加有氯化鈉的聚乙烯硫酸鹽溶液，加壓，組裝50min；
f)用去離子水清洗步驟e)所得膜面8min，
g)將清洗后的膜面在90℃下熱處理4min，得到第一個自組裝雙層；
h)如需增加組裝雙層數(shù)，則重復(fù)步驟c)-f)；
i)向步驟g)得到的膜的表面加入ε-聚賴氨酸溶液，加壓0.18MPa，組裝50min，然后用去離子水清洗8min，得到納濾膜。