申请日2015.12.10
公开(公告)日2017.06.20
IPC分类号D01F13/02; B01D61/44
摘要
本发明提出了一种粘胶纤维生产中酸浴废水的电驱动膜处理工艺。包括以下步骤：A、对纺丝后的酸浴液进行预处理;B、将预处理后的酸浴液输送至电渗析膜组件，进行电渗析处理;接收液中硫酸、硫酸钠和硫酸锌的含量达到纺丝前的酸浴工艺要求，回收用于纺丝;C、对电渗析之后的原料液进行酸碱中和，将pH值调节至8-10，生成硫酸钠和氢氧化锌沉淀，通过固液分离得到硫酸钠溶液和氢氧化锌固体;D、将硫酸钠溶液与纺丝后的酸浴液输送至双极膜装置，进行电渗析回收酸碱，电渗析后得到的酸浴液和碱液直接回用于生产系统。可有效实现纺丝后酸浴中硫酸的深度回收，直接形成纺前酸浴回用于生产系统，同时此技术杜绝了蒸汽消耗，解决了硫酸钠库存问题。
权利要求书
1.一种粘胶纤维生产中酸浴废水的电驱动膜处理工艺，其特征在于：包括以下步骤：
A、预处理
对纺丝后的酸浴液进行预处理;
B、电渗析
将预处理后的酸浴液输送至电渗析膜组件，进行电渗析处理;所述的膜组件为多对阳膜和阴膜交错排布而成，酸浴液分别通入各个阳膜和阴膜间的通道中;相邻通道之间为阴膜的两条通道形成一组，每组通道中，靠近阴极的酸浴液为原料液，靠近阳极的酸浴液为接收液，接收液中硫酸、硫酸钠和硫酸锌的含量达到纺丝前的酸浴工艺要求，回收用于纺丝;
C、原料液处理
对电渗析之后的原料液进行酸碱中和，将pH值调节至8-10，生成硫酸钠和氢氧化锌沉淀，通过固液分离得到硫酸钠溶液和氢氧化锌固体;
D、双极膜电渗析
将硫酸钠溶液与纺丝后的酸浴液输送至双极膜装置，进行电渗析回收酸碱，电渗析后得到的酸浴液和碱液直接回用于生产系统。
2.根据权利要求1所述的一种粘胶纤维生产中酸浴废水的电驱动膜处理工艺，其特征在于：所述B步骤的电渗析膜组件中的阳膜为H+/Na+离子交换膜。
3.根据权利要求1所述的一种粘胶纤维生产中酸浴废水的电驱动膜处理工艺，其特征在于：所述A步骤的预处理，是指通过微孔过滤除去固体悬浮物杂质，SS含量小于10mg/L。
4.根据权利要求1所述的一种粘胶纤维生产中酸浴废水的电驱动膜处理工艺，其特征在于：所述的纺丝后酸浴液中含硫酸：100-140g/L，硫酸钠：220-370g/L，硫酸锌：5-10g/L;电渗析完成后的接收液中含硫酸：120-150 g/L，硫酸钠：200-350g/L，硫酸锌为：8-12g/L。
5.根据权利要求1所述的一种粘胶纤维生产中酸浴废水的电驱动膜处理工艺，其特征在于：所述B步骤的电渗析中，原料液的流量为100-300L/h，接收液的流量为80-200L/h。
6.根据权利要求1所述的一种粘胶纤维生产中酸浴废水的电驱动膜处理工艺，其特征在于：所述B步骤的电渗析膜组件中阴膜和阳膜之间的距离是0.2-1.0mm。
7.根据权利要求1所述的一种粘胶纤维生产中酸浴废水的电驱动膜处理工艺，其特征在于：所述B步骤的电渗析外加直流电压，电压值为50-150 V，电流值为100-500A，电极间距离为 15-20 cm。
8.根据权利要求1所述的一种粘胶纤维生产中酸浴废水的电驱动膜处理工艺，其特征在于：所述的双极膜装置为三隔室的双极膜装置，采用多对双极膜、阳膜和阴膜交错排布而成的膜组件，酸浴液进入双极膜与阴膜间的通道，硫酸钠溶液进入阳膜和阴膜间的通道，双极膜与阳膜间的通道中通入脱盐水。
9.根据权利要求1所述的一种粘胶纤维生产中酸浴废水的电驱动膜处理工艺，其特征在于：双极膜电渗析后得到的碱液质量浓度为5%-15%，得到的酸浴液中硫酸浓度为120-150g/L。
10.根据权利要求1所述的一种粘胶纤维生产中酸浴废水的电驱动膜处理工艺，其特征在于：所述D步骤的硫酸钠溶液的质量浓度为5-20%。
11.根据权利要求8所述的一种粘胶纤维生产中酸浴废水的电驱动膜处理工艺，其特征在于：双极膜电渗析中，硫酸钠溶液的流量为100-300L/h，酸浴液的流量为100-300L/h，脱盐水的流量为100-300L/h。
12.根据权利要求1所述的一种粘胶纤维生产中酸浴废水的电驱动膜处理工艺，其特征在于：所述双极膜膜组件的膜间距为0.2-1.0mm。
13.根据权利要求1所述的一种粘胶纤维生产中酸浴废水的电驱动膜处理工艺，其特征在于：所述D步骤的双极膜电渗析外加直流电压，电压值为100-150V，电流值为120-500A，电极间距离为15-20 cm。
说明书
粘胶纤维生产中酸浴废水的电驱动膜处理工艺
技术领域
本发明涉及粘胶纤维生产中的废物回收技术领域，具体涉及一种粘胶纤维生产中酸浴废水的电驱动膜处理工艺。
背景技术
在粘胶纤维纺丝过程中，纤维素纤维的再生主要是通过酸碱中和反应的形式产生，酸碱反应的进行主要在酸浴中进行，这就导致了纺丝后的酸浴中硫酸含量下降、硫酸钠降低、同时硫酸锌含量得以消耗的结果。
现有纺丝后的酸浴中硫酸含量的提升主要通过酸浴蒸发的形式实现，主要存在蒸汽消耗量大、硫酸锌不能回收，同时纺丝过程中产生的硫酸钠只能通过高温结晶的方式析出的问题。
201110057315.6，名称为“一种使用双极性膜电渗析装置生产硫酸和氢氧化钠的方法”的发明专利，该方法是将硫酸钠溶液注入到阴离子选择膜和阳离子选择膜形成的隔室中，将水注入到双极膜与阴离子选择膜、阳离子选择膜形成的隔室中，在直流电场力作用下，在阳离子选择膜与双极膜面向阳极的阴离子选择面形成的隔室和/或阳离子选择膜与阴极形成的隔室中得到氢氧化钠，在阴离子选择膜与双极膜面向阴极的阳离子选择面形成的隔室和/或阴离子选择膜与阳极形成的隔室中得到硫酸。该方法能够重新利用硫酸钠废液，生产出可以二次利用的硫酸和氢氧化钠。但该方法不能直接用于纺丝后的酸浴的处理，因为处理的对象为通过高温结晶后的元明粉，由于结晶后的元明粉含有一定量的杂质，需要通过水溶液溶解后进行预处理，这样的过程存在需要消耗蒸汽来实现高温结晶，同时也增加了预处理费用。
201310311739.X，名称为“一种双极膜电渗析法从粘胶纤维硫酸钠废液制取酸碱的方法”的发明专利，将硫酸钠浓度为5%-20%的粘胶纤维硫酸钠废液经过结晶、调节pH、一次初过滤、O3氧化还原性物质、二次初过滤、活性炭去除有机物、离子交换树脂去除锌离子和pp微孔过滤精滤，然后进入双极膜电渗析膜组器的硫酸钠流道中;作为吸收液的除盐水分别进入双极膜电渗析膜组器的酸流道和碱流道中，制得硫酸溶液和氢氧化钠溶液;所述双极膜电渗析膜组器的工作表压为0.03-0.08MPa。该专利的处理对象为高温结晶后的元明粉，同时需要将元明粉进行溶解进行预处理，此过程会增加蒸汽消耗成本和预处理费用。
发明内容
本发明针对粘胶纤维生产中纺丝后的酸浴废水处理的问题，提出了一种粘胶纤维生产中酸浴废水的电驱动膜处理工艺。可有效实现纺丝后酸浴中硫酸的深度回收，直接形成纺前酸浴回用于生产系统，同时此技术杜绝了蒸汽消耗，解决了硫酸钠库存问题。
为实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：
一种粘胶纤维生产中酸浴废水的电驱动膜处理工艺，其特征在于：包括以下步骤：
A、预处理
对纺丝后的酸浴液进行预处理;
B、电渗析
将预处理后的酸浴液输送至电渗析膜组件，进行电渗析处理;所述的膜组件为多对阳膜和阴膜交错排布而成，酸浴液分别通入各个阳膜和阴膜间的通道中;相邻通道之间为阴膜的两条通道形成一组，每组通道中，靠近阴极的酸浴液为原料液，靠近阳极的酸浴液为接收液，接收液中硫酸、硫酸钠和硫酸锌的含量达到纺丝前的酸浴工艺要求，回收用于纺丝。
在电场的作用下，进行电渗析膜处理，离子开始转移;酸浴液中的H+和Zn2+透过阳膜向阴极转移，移动至接收液中;SO42-透过阴膜向阳极转移，移动至接收液中;部分Na+被阳膜阻隔，留在原料液中。经过电渗析处理后，流出的原料液中含有少量硫酸、硫酸锌和硫酸钠，而接收液中硫酸、硫酸钠和硫酸锌的含量达到纺丝前的酸浴工艺要求，回收用于纺丝。
C、原料液处理
对电渗析之后的原料液进行酸碱中和，将pH值调节至8-10，生成硫酸钠和氢氧化锌沉淀，通过固液分离得到硫酸钠溶液和氢氧化锌固体。
D、双极膜电渗析
将硫酸钠溶液与纺丝后的酸浴液输送至双极膜装置，进行电渗析回收酸碱，电渗析后得到的酸浴液和碱液直接回用于生产系统。
本发明所述电渗析膜组件中的阳膜为H+/Na+离子交换膜，为市售常规产品，该离子交换膜能够阻隔部分Na+。
本发明所述A步骤的预处理，是指通过微孔过滤除去固体悬浮物杂质，SS(固体悬浮物 )含量小于10mg/L。
本发明所述的纺丝后酸浴液中含硫酸：100-140g/L，硫酸钠：220-370g/L，硫酸锌：5-10g/L。
本发明所述的B步骤，电渗析完成后的接收液中含硫酸：120-150 g/L，硫酸钠：200-350g/L，硫酸锌为：8-12g/L。
本发明所述B步骤的电渗析中，原料液的流量为：100-300L/h，接收液的流量为：80-200L/h。通过流量控制可以有效调节通道内物质浓度含量，促进离子的有效迁移，达到最佳的离子回收效率。
本发明所述B步骤的电渗析膜组件中阴膜和阳膜之间的距离是0.2-1.0mm，有效保证通道内流速的稳定性和通道内离子总数。
本发明所述B步骤的电渗析外加直流电压，电压值为50-150 V，电流值为 100-500A，电极间距离为 15-20 cm，在此范围内可得到最佳的回收率。
本发明所述的双极膜装置为三隔室的双极膜装置，采用多对双极膜、阳膜和阴膜交错排布而成的膜组件，酸浴液进入双极膜与阴膜间的通道，硫酸钠溶液进入阳膜和阴膜间的通道，双极膜与阳膜间的通道中通入脱盐水。
双极膜中间水化层离解出H+和OH-，H+与通过阴膜的SO42-结合进入纺丝后的酸浴废水中，提升了酸浴废水中硫酸含量，OH-与通过阳膜的Na+结合进入脱盐水中，得到了稀碱液，形成的稀碱液直接回用于生产系统。
本发明双极膜电渗析后得到的碱液质量浓度为5%-15%，此浓度的碱液可以直接用于粘胶纤维生产过程，或用于中和电渗析后的原料液。
本发明双极膜电渗析后得到的酸浴液中硫酸浓度为120-150g/L，可以直接回用于粘胶纤维生产过程。
本发明所述D步骤的硫酸钠溶液的质量浓度为5-20%，如果低于5%，整体运行成本较高;高于20%，则会形成物料的回收率低。
本发明的双极膜电渗析中，硫酸钠溶液的流量为100-300L/h，酸浴液的流量为100-300L/h，脱盐水的流量为100-300L/h，通过流量控制可以有效调节通道内物质浓度含量，促进离子的有效迁移，达到最佳的离子回收效率。
本发明所述双极膜膜组件的膜间距为0.2-1.0mm。
本发明所述D步骤的双极膜电渗析外加直流电压，电压值为100-150V，电流值为120-500A，电极间距离为15-20 cm，可以得到最佳的回收效率和保持最低的运行成本。
本发明的有益效果在于：
1、本发明工艺对酸浴中硫酸的回收率达98%以上，实现纺丝后酸浴中硫酸的深度回收，直接形成纺前酸浴回用于生产系统，按企业硫酸年用量在15万吨左右计算，硫酸价格按350元/吨计算，可以产生经济效益为：150000*350=5250万元，具有极大的环保意义和经济效益。
2、本发明电驱动膜处理工艺的处理对象为用少量碱中和电渗析装置的酸性废水，该物质主要为硫酸钠溶液，克服了传统酸浴废水处理的高温结晶蒸汽消耗和预处理费用，杜绝了蒸汽消耗，解决了硫酸钠库存问题和硫酸锌的回收问题。
