本發(fā)明屬于高濃度氨氮廢水處理，更具體地說，本發(fā)明涉及一種不對稱水凝膠改性膜的制備方法及在去除垃圾滲濾液中氨氮的應用。

背景技術(shù)：

1、根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)，我國城市生活垃圾的清運量從2018年的22801.8萬噸增長至2023年的26350.6萬噸，年均復合增長率大約為3%，城市垃圾產(chǎn)生量的逐漸增加，必然帶來氨氮濃度高、含有大量有機污染物和毒性物質(zhì)的復雜垃圾滲濾液的產(chǎn)生量增加，2021年垃圾滲濾液產(chǎn)量已達到11363萬噸，而處理量僅為?5008.5萬噸，未及產(chǎn)量的50%，垃圾滲濾液是典型的高氨氮廢水、氨氮濃度高、可生化性差一直是垃圾滲濾液處理工藝的重點和難點，滲濾液中高濃度nh3-n使得生物脫氮反硝化過程碳源嚴重不足，高濃度的nh3-n會降低脫氫酶的活性，抑制生物的活性，不利于生化反應的進行，因此需要對垃圾滲濾液進行脫氨處理，減輕后續(xù)生化單元處理的負荷。

2、目前傳統(tǒng)的垃圾滲濾液脫氨的方法主要有生物法、吹脫法及化學沉淀法和膜接觸器法等。生物法處理效果穩(wěn)定較為成熟但存在基礎設施投資高、占地面積大、抗沖擊能力弱等缺點。吹脫法和化學沉淀法具有工藝簡單，處理效率高等特點，但處理能耗較高，容易產(chǎn)生二次污染，處理成本較高，資源化難度較大。

3、膜接觸器法（也稱膜吸收法，氣態(tài)膜法）其原理是利用微孔疏水膜將含氨廢水和吸收液（硫酸、硝酸、磷酸等）隔開，兩種料液平流或錯流流動。通常將料液的ph值調(diào)節(jié)至堿性，溶液中nh3的含量提高，利用易揮發(fā)組分在膜兩側(cè)的分壓差作為驅(qū)動力，使其中的氨分子穿過膜孔進入吸收液側(cè)，在吸收液側(cè)快速反應被酸吸收。由于膜接觸器過程推動力是被分離組分在膜兩側(cè)的濃度梯度，膜只起到提供大的氣液兩相接觸面積的作用。因此膜接觸器過程中一般只考慮傳質(zhì)而不需要考慮傳熱作用，該方法可在常溫常壓下完成對氨氮的高效脫除，具有可放大性、能耗低、傳質(zhì)效率高、設備可模塊化設計、脫除的氨氮可根據(jù)吸收液的不同生成不同的銨鹽、無二次污染等優(yōu)點。

4、垃圾滲濾液作為一種成分復雜的廢水，含有多種有機物、氨氮、重金屬、氯化無機鹽和共存物質(zhì)，在使用傳統(tǒng)疏水膜進行膜吸收脫氨過程中，會面臨膜潤濕膜污染等問題，造成膜通量下降，從而導致氨氮去除率降低。而不對稱水凝膠改性膜由于具有更好的抗污染抗?jié)櫇裥阅?，逐漸成為研究熱點，但改性復合膜帶來的附加層同時也會增大傳質(zhì)阻力，且缺少處理實際垃圾滲濾液氨氮中的應用效果評價，傳統(tǒng)單組分的水凝膠基團容易出現(xiàn)污染截留差等缺點，多巴胺能夠在水溶液環(huán)境下黏附于基層上并形成聚多巴胺層，但通常較薄，用于膜接觸器裝置時抗污染性能并不理想。因此開發(fā)出耐污染、抗?jié)櫇竦钠桨迥ば虏牧鲜悄そ佑|器處理高濃度垃圾滲濾液氨氮中有待解決的難題。本文首次提出了以水凝膠改性平板膜為核心的膜接觸器裝置對垃圾滲濾液中氨氮進行處理的實際應用，為去除垃圾滲濾液中高濃度氨氮提供了新的解決方案。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的一個目的是解決至少上述問題和/或缺陷，并提供至少后面將說明的優(yōu)點。

2、為了實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其他優(yōu)點，提供了一種不對稱水凝膠改性膜的制備方法，包括如下步驟：

3、步驟一、裁剪聚四氟乙烯平板膜至相應尺寸，將裁剪的聚四氟乙烯平板膜浸泡在無水乙醇中并用蒸餾水沖洗后干燥，制備平板膜組件；

4、步驟二、配制仿生生物膠，將干燥的平板膜組件垂直浸入仿生生物膠中并避免氣泡附著，確保完全浸沒；

5、步驟三、制備水凝膠，冷卻后將其均勻覆蓋在聚四氟乙烯平板膜上，沉積后得到不對稱水凝膠改性膜。

6、優(yōu)選的是，其中，聚四氟乙烯平板膜在無水乙醇中的浸泡時間為20min；制備平板膜組件的具體方法為：使用在無水乙醇中浸泡后的聚四氟乙烯平板膜和聚四氟乙烯平板膜塊制作成平板膜組件，將聚四氟乙烯平板膜裁剪為8.3×4.3cm的膜片，聚四氟乙烯平板膜固定在兩個聚四氟乙烯平板膜塊之間，將聚四氟乙烯平板膜塊分隔為上、下兩側(cè)，平板膜組件四周內(nèi)部貼上ptfe膠條，防止聚四氟乙烯平板膜兩側(cè)溶液混合，保證平板膜組件密封性能良好；聚四氟乙烯平板膜的疏水膜面朝下，并用墊片、螺絲將其固定，確保兩側(cè)溶液獨立流動后即可正常使用。

7、優(yōu)選的是，其中，所述步驟二中，配制仿生生物膠的方法為：在25℃下將鹽酸多巴胺、聚乙烯亞胺、海藻酸鈉溶解在tris-hcl緩沖溶液中，然后在250rpm下均勻攪拌30min。

8、優(yōu)選的是，其中，所述仿生生物膠中鹽酸多巴胺、聚乙烯亞胺、海藻酸鈉的質(zhì)量比為1:1~1.5：0.5~1，海藻酸鈉在tris-hcl緩沖溶液中的濃度為2mg/ml，tris-hcl緩沖溶液濃度為50mmol/l，ph值為8.5。

9、優(yōu)選的是，其中，所述步驟二中，將干燥的平板膜組件垂直浸入攪拌均勻的仿生生物膠中，確保液體始終完全覆蓋整個平板膜組件，直接接觸12~24h后自然干燥6~12h。

10、優(yōu)選的是，其中，所述步驟三中，水凝膠制備方法為：將鞣酸及聚乙烯醇按質(zhì)量比為1:5~8混合攪拌均勻，攪拌速度為250~350rpm，攪拌溫度為85~90℃，攪拌時長為5~8h。

11、優(yōu)選的是，其中，所述步驟三中，沉積方法為：制備的水凝膠冷卻后，將水凝膠均勻覆蓋在步驟二得到的平板膜組件的聚四氟乙烯平板膜上，再浸泡5~10min，放入冷凍室2h，室溫6~12h，凍融重復2~3次，再用純凈水覆蓋平板膜組件30min使得外層充分溶脹。待聚四氟乙烯平板膜單側(cè)經(jīng)過仿生生物膠改性和沉積水凝膠后，再完成聚四氟乙烯平板膜與另一側(cè)的聚四氟乙烯平板膜塊的組裝固定。

12、一種不對稱水凝膠改性膜在去除垃圾滲濾液中氨氮的應用，平板膜組件的核心為不對稱水凝膠改性膜，通過不對稱水凝膠膜去除垃圾滲濾液中的氨氮。

13、優(yōu)選的是，其中，所述不對稱水凝膠改性膜平板膜組件的進料側(cè)連接智能蠕動泵及原料液罐，所述平板膜組件的吸收液側(cè)連接另一智能蠕動泵及吸收液罐，原料液罐中裝有高氨氮垃圾滲濾液，高氨氮垃圾滲濾液流經(jīng)不對稱水凝膠改性膜的疏水面?zhèn)?，吸收液流?jīng)不對稱水凝膠改性膜的另一側(cè)。

14、優(yōu)選的是，其中，高氨氮垃圾滲濾液ph值為9.5，高氨氮垃圾滲濾液流量為600ml/min，吸收液為4.9%的硫酸溶液，吸收液流量為500ml/min，不對稱水凝膠改性膜兩側(cè)溫度在室溫條件下25±2℃，可在常壓下進行；氨氮以硫酸銨的形式富集，通過反滲透、真空蒸發(fā)在工業(yè)中用于阻燃劑、發(fā)酵培養(yǎng)基或電池電解質(zhì)生產(chǎn)。

15、本發(fā)明至少包括以下有益效果：

16、（1）本發(fā)明提供的方法能有效去除垃圾滲濾液中高濃度氨氮，降低后續(xù)生化單元的負荷，提高生化反應的效果。以水凝膠改性膜為核心的膜接觸器裝置實現(xiàn)了去除垃圾滲濾液中高氨氮的長時間穩(wěn)定運行，解決了在膜接觸器脫氨過程中由于有機、無機污染物在膜表面快速沉積造成的膜材料使用壽命短，無法大規(guī)模長時間運行等問題。同時，該方法可根據(jù)需求獲得不同的副產(chǎn)物，一定程度上抵消了運行成本，具有較好的應用前景。

17、（2）本發(fā)明在聚四氟乙烯平板膜的單側(cè)依次使用仿生生物膠和水凝膠進行改性，依次得到pda/pei/sa中間層和水凝膠層，從而得到不對稱水凝膠改性膜。本發(fā)明通過水凝膠改性后的雙功能層，大幅提高膜-液界面的入液毛細管壓力，垃圾滲濾液中有機及無機污染物需做更多穿透膜孔，提高了膜的抗?jié)櫇窦翱刮廴灸芰Γㄟ^不對稱水凝膠改性膜材料的膜接觸器技術(shù)，氨氮去除率在4h內(nèi)達到90%以上，經(jīng)過13個循環(huán)過膜通量仍為初始的94.8%、96.67%，幾乎與原始膜通量持平，證實了該方法的可行性。

18、本發(fā)明的其他優(yōu)點、目標和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本發(fā)明的研究和實踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。