申请日2015.12.10
公开(公告)日2017.06.20
IPC分类号C02F9/06; C02F103/34
摘要
本发明涉及一种粘胶纤维纺丝中酸性废水的电渗析膜回收工艺，属于电渗析膜回收技术领域。本发明的工艺包括低浓度酸性废水的预处理、纺丝后酸浴预处理、设置电渗析膜组件、纺丝后酸浴进入电渗析膜组件、离子转移、酸浴回用步骤。本发明通过特定的电渗析膜回收工艺来处理粘胶纤维纺丝中酸性废水，可有效实现低浓度酸性废水中硫酸、硫酸锌的回收，纺丝后酸浴可以达到纺丝前酸浴要求，回收利用，降低碱性物质的消耗和盐类物质的排放。
权利要求书
1.一种粘胶纤维纺丝中酸性废水的电渗析膜回收工艺，其特征在于：包括以下工艺步骤：
A、低浓度酸性废水的预处理
对低浓度酸性废水进行预处理;
B、纺丝后酸浴预处理
对纺丝后酸浴进行预处理;
C、设置电渗析膜组件
采用H+/Na+离子交换膜为阳膜，阴离子交换膜为阴膜，多个阳膜和阴膜交错排布固定成为电渗析膜组件，相邻的阳膜和阴膜之间为液体通道;所述电渗析膜组件的两端分别设置阴极和阳极;
D、纺丝后酸浴进入电渗析膜组件
相邻的两条液体通道之间为阴膜的液体通道形成一组液体通道组，将低浓度酸性废水作为原料液，将纺丝后酸浴作为接收液，分别相向通入各个液体通道中;每组液体通道组中，原料液通入靠近阴极的液体通道中，接收液通入靠近阳极的液体通道中;
E、离子转移
在电场的作用下，进行电渗析膜处理，离子开始转移;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;
F、酸浴回用
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。
2.根据权利要求1所述的一种粘胶纤维纺丝中酸性废水的电渗析膜回收工艺，其特征在于：步骤A和步骤B中，所述对低浓度酸性废水和纺丝后酸浴进行预处理具体为：通过微孔过滤，使固体悬浮物含量小于10mg/L。
3.根据权利要求1所述的一种粘胶纤维纺丝中酸性废水的电渗析膜回收工艺，其特征在于：步骤C中，所述电渗析膜组件的膜间距为0.2-1.0mm，膜片的尺寸为400*800cm，阳极和阴极间的距离为30-50cm。
4.根据权利要求1所述的一种粘胶纤维纺丝中酸性废水的电渗析膜回收工艺，其特征在于：在步骤D中，所述低浓度酸性废水中含有硫酸15-25g/L、硫酸钠30-50g/L、硫酸锌1-8g/L;所述纺丝后酸浴中含有硫酸115-120g/L、硫酸钠230-350g/L、硫酸锌5-12g/L。
5.根据权利要求1或4所述的一种粘胶纤维纺丝中酸性废水的电渗析膜回收工艺，其特征在于：步骤D中，所述原料液和所述接收液之间的流速比例为1-8:1。
6.根据权利要求1所述的一种粘胶纤维纺丝中酸性废水的电渗析膜回收工艺，其特征在于：步骤E中，所述电场中的电压为70-120V，电流为100-400A。
7.根据权利要求1所述的一种粘胶纤维纺丝中酸性废水的电渗析膜回收工艺，其特征在于：步骤F中，所述原料液中含有硫酸0-10g/L、硫酸钠25-45g/L、硫酸锌0-5g/L;所述接收液中含有硫酸120-140g/L、硫酸钠250-370g/L、硫酸锌6-14g/L。
8.根据权利要求1或7所述的一种粘胶纤维纺丝中酸性废水的电渗析膜回收工艺，其特征在于：步骤F中，所述原料液的后续处理为：向原料液中加入氢氧化钠，调节pH值为8-10，生成硫酸钠和氢氧化锌沉淀，通过固液分离将硫酸钠和氢氧化锌沉淀分离，硫酸钠再经过处理，回收利用。
说明书
一种粘胶纤维纺丝中酸性废水的电渗析膜回收工艺
技术领域
本发明涉及一种电渗析膜回收工艺，更具体地说，本发明涉及一种粘胶纤维纺丝中酸性废水的电渗析膜回收工艺，属于电渗析膜回收技术领域。
背景技术
低浓度酸性废水为粘胶纤维纺丝过程中，在丝条纺丝牵伸过程中，去酸水洗涤丝条时，形成的低浓度酸性废水，低浓度酸性废水包括短丝塑化水，长丝去酸水。上述低浓度酸性废水中含有硫酸、硫酸钠和硫酸锌。
针对现在低浓度酸性废水的处理，主要通过碱性物质的加入，来中和酸性废水，形成对环境无污染的盐类物质进行排放，如公开号为CN101362615的发明公开的酸性废水处理工艺，其中介绍了通过碱性物质来实现酸性物质的中和。此工艺过程中需要消耗大量的碱性物质、排除的盐类物质形成了资源的浪费，不能够有效的实现酸的回收。
国家知识产权局于2013.10.16公开了一件公开号为CN103351041A，名称为“一种粘胶纤维生产中的电渗析碱回收工艺”的发明，该发明提出了一种粘胶纤维生产中的电渗析碱回收工艺。其特征在于：将经预处理后的废碱液和除盐水按1-2∶1的流量比通过泵进入膜组件输送至电渗析膜组器，进行电渗析回收碱液，所述经预处理后的废碱液氢氧化钠浓度为50-200g/L，半纤维含量为20-150g/L。本发明根据粘胶纤维生产过程中产生含半纤维素的高浓度废碱的特性，选择优化的工艺参数，使之具有碱回收率高、能耗低、运行稳定的优点。
国家知识产权局于2013.11.13公开了一件公开号为CN103388198A，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，该发明公开了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，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。本发明提高了粘胶纤维废液中酸和碱的再生回收率，减少了废液杂质对双极膜造成的损伤，提高双极膜的使用寿命，并保证双极膜电渗析以及后续工序的顺利进行。
上述两件专利申请文件公开了粘胶纤维生产中电渗析法进行废液回收利用的方法，但是都没有公开如何对纺丝中产生的低浓度酸性废水进行电渗析膜处理。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中通过酸碱中和来处理低浓度酸性废水存在的需要消耗大量的碱性物质、排除的盐类物质形成了资源的浪费，不能够有效的实现酸的回收的问题。提供一种粘胶纤维纺丝中酸性废水的电渗析膜回收工艺，该工艺能够有效实现低浓度酸性废水中硫酸、硫酸锌的回收，降低碱性物质的消耗和盐类物质的排放。
为了实现上述发明目的，其具体的技术方案如下：
一种粘胶纤维纺丝中酸性废水的电渗析膜回收工艺，其特征在于：包括以下工艺步骤：
A、低浓度酸性废水的预处理
对低浓度酸性废水进行预处理;
B、纺丝后酸浴预处理
对纺丝后酸浴进行预处理;
C、设置电渗析膜组件
采用H+/Na+离子交换膜为阳膜，阴离子交换膜为阴膜，多个阳膜和阴膜交错排布固定成为电渗析膜组件，相邻的阳膜和阴膜之间为液体通道;所述电渗析膜组件的两端分别设置阴极和阳极;
D、纺丝后酸浴进入电渗析膜组件
相邻的两条液体通道之间为阴膜的液体通道形成一组液体通道组，将低浓度酸性废水作为原料液，将纺丝后酸浴作为接收液，分别相向通入各个液体通道中;每组液体通道组中，原料液通入靠近阴极的液体通道中，接收液通入靠近阳极的液体通道中;
E、离子转移
在电场的作用下，进行电渗析膜处理，离子开始转移;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;
F、酸浴回用
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。
上述基本技术方案中，所述H+/Na+离子交换膜为市售常规产品，该离子交换膜根据离子的大小不同进行选择性透过，能够阻隔部分Na+，而H+能够通过。
本发明步骤A和步骤B中，所述对低浓度酸性废水和纺丝后酸浴进行预处理具体为：通过微孔过滤，使固体悬浮物含量小于10mg/L。
本发明步骤C中，所述电渗析膜组件的膜间距为0.2-1.0mm，膜片的尺寸为400*800cm，阳极和阴极间的距离为30-50cm。
本发明在步骤D中，所述低浓度酸性废水中含有硫酸15-25g/L、硫酸钠30-50g/L、硫酸锌1-8g/L;所述纺丝后酸浴中含有硫酸115-120g/L、硫酸钠230-350g/L、硫酸锌5-12g/L。
本发明步骤D中，所述原料液和所述接收液之间的流速比例为1-8:1。
本发明步骤E中，所述电场中的电压为70-120V，电流为100-400A。
本发明步骤F中，所述原料液中含有硫酸0-10g/L、硫酸钠25-45g/L、硫酸锌0-5g/L;所述接收液中含有硫酸120-140g/L、硫酸钠250-370g/L、硫酸锌6-14g/L。
本发明步骤F中，所述原料液的后续处理为：向原料液中加入氢氧化钠，调节pH值为8-10，生成硫酸钠和氢氧化锌沉淀，通过固液分离将硫酸钠和氢氧化锌沉淀分离，硫酸钠再经过处理，回收利用。
本发明带来的有益技术效果：
1、本发明解决了现有技术中通过酸碱中和来处理低浓度酸性废水存在的需要消耗大量的碱性物质、排除的盐类物质形成了资源的浪费，不能够有效的实现酸的回收的问题。本发明通过特定的电渗析膜回收工艺来处理粘胶纤维纺丝中酸性废水，可有效实现低浓度酸性废水中硫酸、硫酸锌的回收，纺丝后酸浴可以达到纺丝前酸浴要求，回收利用，降低碱性物质的消耗和盐类物质的排放。
2、本发明优选的，本发明步骤A和步骤B中，所述对低浓度酸性废水和纺丝后酸浴进行预处理具体为：通过微孔过滤处理，使固体悬浮物含量小于10mg/L。上述预处理可以有效除去原料液和接收液中的固体悬浮物杂质(胶块、单质硫、纤维素等固体悬浮物杂质)，同时不会影响原处理液中硫酸、硫酸钠、硫酸锌含量。该方法属于物理预处理方法，减少固体机械杂质对膜片的影响，可以有效降低预处理成本，同时达到进入电渗析膜堆工艺要求。
3、本发明优选的，本发明步骤C中，所述电渗析膜组件的膜间距为0.2-1.0mm，膜片的尺寸为400*800cm，阳极和阴极间的距离为30-50cm。本发明步骤E中，所述电场中的电压为70-120V，电流为100-400A。电渗析过程中的能耗主要为电耗，除与膜片本身、处理料液对象、极夜有关外，还与膜间距、电压大小有关，通过上述范围值的限定可以有效降低膜堆运行过程中电能消耗，降低运行成本。上述参数范围的限定还能够有效保证通道内流速的稳定性和通道内离子总数，还能够得到最佳的回收率。
4、本发明优选的，在步骤D中，所述原料液和所述接收液之间的流速比例为1-8:1。上述流速关系的限定可以增加原料液中氢离子和硫酸根离子浓度，在相同电量的情况下，有效促进原料液中氢离子和硫酸根离子向接收液中移动，达到料液浓缩的目的，同时以纺丝后酸浴作为接收液，接收液能够很好达到纺前工艺对酸浴的要求。