[發(fā)明專利]一種粘膠纖維硫酸鈉廢液經(jīng)雙極膜電滲析法回收酸堿的新方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310311711.6
• 申請日: 2013-07-24
• 公開（公告）號: CN103343400A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮濤;鄧傳東;易家祥;胡小東;朱小川;李殿洪;王云
• 申請（專利權(quán)）人: 宜賓海翔化工有限責(zé)任公司;宜賓絲麗雅股份有限公司;宜賓絲麗雅集團(tuán)有限公司
• 主分類號: D01F13/02
• 分類號: D01F13/02;B01D61/44
• 代理公司: 成都天嘉專利事務(wù)所(普通合伙) 51211
• 代理人: 冉鵬程

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種化工生產(chǎn)中物料處理的方法，更具體地說，本發(fā)明涉及一種粘膠纖維硫酸鈉廢液經(jīng)雙極膜電滲析法回收酸堿的新方法，屬于粘膠纖維生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在化纖行業(yè)中的粘膠纖維成型過程中粘膠與酸性凝固浴作用，使堿被中和，纖維素磺酸鈉被分解而再生成水化纖維素，此過程中粘膠中的纖維素磺酸酯、游離NaOH以及因副反應(yīng)生成的Na₂CS₃、多硫化合物等副反應(yīng)產(chǎn)物均會與凝固浴中的硫酸反應(yīng)生成硫酸鈉。粘膠纖維生產(chǎn)中包括消耗硫酸的酸浴工序，還包括消耗氫氧化鈉的漿粕浸漬工序、堿纖維素磺酸酯溶解工序、廢氣吸收工序、精練壓洗工序和酸水中和處理工序。

凝固浴中硫酸鈉的主要作用是促使粘膠液流凝固和抑制硫酸解離，使纖維素磺酸酯的再生速度延緩，提高凝固浴中硫酸鈉的濃度，紡絲操作較容易，絲束不易斷頭，并能降低硫酸的離解度，使絲束在離開凝固浴時(shí)仍具有一定的剩余酯化度，但凝固浴中的硫酸鈉也不宜過高，否則會使纖維凝固過速，不能形成微細(xì)結(jié)構(gòu)，而生成粗大的結(jié)晶粒子，纖維的內(nèi)外層也不均一。

在紡絲過程中，凝固浴中的硫酸鈉含量不斷增加使得其無法滿足工藝的要求，如果只通過添加凝固浴中被消耗的原料以補(bǔ)充其濃度再循環(huán)利用就會使得凝固浴的總量增加而無法儲存，只能定時(shí)定量的將凝固浴排放，其中的酸、鹽、金屬離子等將引起嚴(yán)重的環(huán)境污染、給污水處理帶來巨大的壓力并且造成資源的巨大浪費(fèi)。而將酸浴中多余的硫酸鈉進(jìn)行高溫結(jié)晶，分離出硫酸鈉晶體，使酸浴中的硫酸鈉的含量符合工藝要求，不需每天排掉酸來平衡酸浴，通過加料后直接供紡絲車間繼續(xù)使用，可減少排酸，產(chǎn)出元明粉，降低環(huán)保壓力，但是由于凝固浴中硫酸鈉高溫結(jié)晶生產(chǎn)出來的元明粉含雜質(zhì)多、本身附加值低使得其并不能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，大量的固體鹽無法處理，仍然給環(huán)保帶來了一定的壓力。

雙極膜是一種新型的離子交換復(fù)合膜，它通常由陽離子交換層(N?型膜)?、界面親水層(催化層)?和陰離子交換層(P?型膜)?復(fù)合而成，是真正意義上的反應(yīng)膜。在直流電場作用下，雙極膜可將水離解，在膜兩側(cè)分別得到氫離子和氫氧根離子。利用這一特點(diǎn)，將雙極膜與其他陰陽離子交換膜組合成的雙極膜電滲析系統(tǒng)，能夠在不引入新組分的情況下將水溶液中的鹽轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的酸和堿，這種技術(shù)稱為雙極膜電滲析技術(shù)。與傳統(tǒng)工藝相比，雙極膜電滲析技術(shù)具有高效節(jié)能、環(huán)境友好、操作便捷等突出技術(shù)優(yōu)勢。近年來，雙極膜電滲析技術(shù)技術(shù)在研究及應(yīng)用兩方面均獲得了快速發(fā)展，膜制備技術(shù)和操作參數(shù)優(yōu)化不斷取得新的進(jìn)步，應(yīng)用范圍從化工領(lǐng)域的脫鹽和酸堿制備、生物領(lǐng)域的蛋白和氨基酸提純拓展到環(huán)保領(lǐng)域中工業(yè)廢水的純化、濃縮、高純水制備等領(lǐng)域，在傳統(tǒng)化工分離工藝的更新改造、發(fā)展清潔生產(chǎn)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)過程中扮演著日益重要的角色。

有關(guān)雙極膜的研究報(bào)道自20?世紀(jì)50?年代中期就出現(xiàn)了，其發(fā)展過程可劃分為三個(gè)階段：第一階段20?世紀(jì)50?年代中期至80?年代初期，這是雙極膜發(fā)展十分緩慢的時(shí)期，雙極膜僅是由兩片陰陽離子交換膜直接壓制，性能很差，水分解電壓比理論壓降高幾十倍，應(yīng)用研究還處在以水解離為基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)室階段；第二階段從20?世紀(jì)80?年代初至90年代初，由于雙極膜制備技術(shù)的改進(jìn)，成功地研制了單片型雙極膜，其性能大大提高，已經(jīng)在制酸堿和脫硫技術(shù)中得到了成功應(yīng)用，這一階段出現(xiàn)了商品雙極膜。從20?世紀(jì)90?年代初至今，是雙極膜迅速發(fā)展的時(shí)期，隨著對雙極膜工作過程機(jī)理的深入研究，從膜結(jié)構(gòu)、膜材料和制備過程上進(jìn)行了重大改進(jìn)，使雙極膜的性能有了較大提高，其中主要是對陰膜和陽膜接觸界面的改進(jìn)，從最初簡單的“壓層型”或“涂層型”結(jié)構(gòu)到20?世紀(jì)80?年代初開始出現(xiàn)的“單片型”結(jié)構(gòu)，隨后又出現(xiàn)帶有中間“催化層”的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，大大降低了膜電壓。

目前，雙極膜電滲析技術(shù)在優(yōu)化傳統(tǒng)工業(yè)過程和新的工業(yè)過程中發(fā)揮了獨(dú)到的作用。它的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)工業(yè)分離和制備過程，為解決環(huán)境、化工、生物、海洋化工等領(lǐng)域中的技術(shù)難題帶入新的生機(jī)和活力，同時(shí)為解決人類面臨的環(huán)境、資源、能源等問題提供了有效手段。