[發明專利]擴散滲析回收粘膠纖維生產中壓榨堿液的預處理工藝

有效

• 申請號: 201310311910.7
• 申請日: 2013-07-24
• 公開（公告）號: CN103397406A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 鄧傳東;易家祥;朱小川;田啟兵;覃川
• 申請（專利權）人: 宜賓海絲特纖維有限責任公司;宜賓絲麗雅股份有限公司;宜賓絲麗雅集團有限公司
• 主分類號: D01F13/02
• 分類號: D01F13/02;B01D61/24
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 趙麗

技術領域

本發明涉及一種化工生產中物料處理的工藝，更具體地說，本發明涉及擴散滲析回收粘膠纖維生產中壓榨堿液的預處理工藝，屬于粘膠纖維生產技術領域。

背景技術

在化纖行業中的粘膠纖維生產過程，會產生含有高濃度有機物（以半纖維素為主）的堿性液體。如果任其直接排放，將引起嚴重的環境污染。如果采用中和的方法處理該堿液，將消耗大量的酸，并且造成堿液中形成大量的無機鹽，因此對該堿液中的堿進行回收，并使其中的有機物成為可以進行無害化處理的固體物質才是對環境更為友好的處理方式。

粘膠短纖維是存在于天然產物中的纖維素再加工產品，具有吸水保濕、光滑涼爽、透氣、抗靜電、染色絢麗等特性。其生產過程是以用竹、木、棉、麻等富含纖維素的植物所制得的漿粕為原料，經燒堿浸漬、黃化，并在酸性凝固浴中再生從而獲得粘膠纖維產品，在燒堿浸漬、壓榨的環節會產生上述堿性液體，該堿性液體叫做壓榨堿液，不同于其他行業產生的廢堿液，其成分主要為氫氧化鈉和半纖維素，目前對該堿液中的堿回收還缺乏有效的手段，盡管在少數領域采用納濾膜法回收堿，但仍然存在回收率低、運行成本高的缺點。

擴散滲析是利用半透膜或選擇透過性離子交換膜，使溶液中的溶質由高濃度一側通過膜向低濃度一側遷移的過程，該過程是以濃度差為動力。它主要用于有機和無機電解質的分離和純化。在環境工程方面，目前主要用于酸﹑堿廢液的處理和回收。

19世紀50年代初，英國化學家T.格雷厄姆開始系統地研究溶液的擴散作用，隨后又研究了不同溶質通過半透膜(羊皮紙或棉膠等制成的薄膜)的特性，發現一些溶質的分子或離子能通過半透膜的細孔、而較大的膠體粒子則不能通過的現象，格雷厄姆稱此現象為滲析。根據這個原理制成的設備稱為滲析器，常用于膠體溶液的濃縮以及核酸﹑蛋白質等高分子化合物的提純。20世紀50年代，出現了以離子交換膜作為隔膜的擴散滲析器。

國內早在1964年就研制出了擴散滲析膜。但由于膜制備工藝的限制，所得到的膜類似均相離子膜的結構，如聚砜季銨陰膜S203、DF120及過氯乙烯型弱堿性離子交換膜皆為此類膜。

擴散滲析過程中，離子傳輸的推動力是膜兩側的濃度差，應用唐南（Donnan）平衡的同離子排斥和電中性維持相關理論，實現離子的選擇性滲透從而達到分離的目的。該過程分為陽膜擴散滲析（如用于堿的回收）和陰膜擴散滲析（如用于酸的回收）。其中陰膜擴散滲析技術利用陰離子交換膜對氫離子與金屬離子的選擇透過性不同實現酸與鹽的分離，例如將鹽酸和氯化鋁的混合溶液與水分別置于陰離子交換膜的兩側，由于溶液側的酸和鹽的濃度遠高于水側，酸和鹽有向水側滲透的趨勢，但陰離子交換膜具有選擇透過性，不會讓每種離子以均等的機會通過；首先陰離子膜骨架本身帶正電荷，在溶液中具有吸引帶負電的水化離子而排斥帶正電荷水化離子的特性，故在濃度差的作用下，溶液側的氯離子被吸引而順利地透過膜孔道進入水的一側；同時根據電中性的要求，也會夾帶帶有正電荷的離子，但由于H⁺的水化半徑比較小，電荷較少，而鋁離子的水化離子半徑較大，又帶有高價電荷，因此氫離子會優先通過膜，這樣溶液中的酸就會被分離出來進入水側，此過程中氫離子的通過是擴散滲析的關鍵。所用離子交換膜需要具備一些合適的性能，比如在酸性溶液中的穩定性，高的氫離子通過率，對金屬離子的高排斥率和低的水通過率等。用于堿回收的陽膜擴散滲析過程與其類似。

在國外，擴散滲析回收酸的技術發展較為迅速，其中具有代表性的國家是美國和日本。美國的Exergy工藝公司開發了一種新的在線擴散滲析技術，并已推向工業應用。該工藝采用離子交換膜處理廢硫酸，使其循環使用。系統利用流量計和液位計控制，并設計成全自動方式，膜之間設有定位格架，以保持疊片穩定。酸的回收率可達88%，金屬截留率達95%，大大減少了送至廢水處理系統的滲析液量，從而降低了中和化學品的消耗量，能耗也大大減少。