本發(fā)明涉及粘膠纖維生產(chǎn)中的廢物回收技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種粘膠纖維生產(chǎn)中酸浴廢水的電驅(qū)動(dòng)膜處理工藝。
背景技術(shù)：
在粘膠纖維紡絲過(guò)程中，纖維素纖維的再生主要是通過(guò)酸堿中和反應(yīng)的形式產(chǎn)生，酸堿反應(yīng)的進(jìn)行主要在酸浴中進(jìn)行，這就導(dǎo)致了紡絲后的酸浴中硫酸含量下降、硫酸鈉降低、同時(shí)硫酸鋅含量得以消耗的結(jié)果。
現(xiàn)有紡絲后的酸浴中硫酸含量的提升主要通過(guò)酸浴蒸發(fā)的形式實(shí)現(xiàn)，主要存在蒸汽消耗量大、硫酸鋅不能回收，同時(shí)紡絲過(guò)程中產(chǎn)生的硫酸鈉只能通過(guò)高溫結(jié)晶的方式析出的問(wèn)題。
201110057315.6，名稱為“一種使用雙極性膜電滲析裝置生產(chǎn)硫酸和氫氧化鈉的方法”的發(fā)明專利，該方法是將硫酸鈉溶液注入到陰離子選擇膜和陽(yáng)離子選擇膜形成的隔室中，將水注入到雙極膜與陰離子選擇膜、陽(yáng)離子選擇膜形成的隔室中，在直流電場(chǎng)力作用下，在陽(yáng)離子選擇膜與雙極膜面向陽(yáng)極的陰離子選擇面形成的隔室和/或陽(yáng)離子選擇膜與陰極形成的隔室中得到氫氧化鈉，在陰離子選擇膜與雙極膜面向陰極的陽(yáng)離子選擇面形成的隔室和/或陰離子選擇膜與陽(yáng)極形成的隔室中得到硫酸。該方法能夠重新利用硫酸鈉廢液，生產(chǎn)出可以二次利用的硫酸和氫氧化鈉。但該方法不能直接用于紡絲后的酸浴的處理，因?yàn)樘幚淼膶?duì)象為通過(guò)高溫結(jié)晶后的元明粉，由于結(jié)晶后的元明粉含有一定量的雜質(zhì)，需要通過(guò)水溶液溶解后進(jìn)行預(yù)處理，這樣的過(guò)程存在需要消耗蒸汽來(lái)實(shí)現(xiàn)高溫結(jié)晶，同時(shí)也增加了預(yù)處理費(fèi)用。
201310311739.X，名稱為“一種雙極膜電滲析法從粘膠纖維硫酸鈉廢液制取酸堿的方法”的發(fā)明專利，將硫酸鈉濃度為5%-20%的粘膠纖維硫酸鈉廢液經(jīng)過(guò)結(jié)晶、調(diào)節(jié)pH、一次初過(guò)濾、O3氧化還原性物質(zhì)、二次初過(guò)濾、活性炭去除有機(jī)物、離子交換樹(shù)脂去除鋅離子和pp微孔過(guò)濾精濾，然后進(jìn)入雙極膜電滲析膜組器的硫酸鈉流道中；作為吸收液的除鹽水分別進(jìn)入雙極膜電滲析膜組器的酸流道和堿流道中，制得硫酸溶液和氫氧化鈉溶液；所述雙極膜電滲析膜組器的工作表壓為0.03-0.08MPa。該專利的處理對(duì)象為高溫結(jié)晶后的元明粉，同時(shí)需要將元明粉進(jìn)行溶解進(jìn)行預(yù)處理，此過(guò)程會(huì)增加蒸汽消耗成本和預(yù)處理費(fèi)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對(duì)粘膠纖維生產(chǎn)中紡絲后的酸浴廢水處理的問(wèn)題，提出了一種粘膠纖維生產(chǎn)中酸浴廢水的電驅(qū)動(dòng)膜處理工藝。可有效實(shí)現(xiàn)紡絲后酸浴中硫酸的深度回收，直接形成紡前酸浴回用于生產(chǎn)系統(tǒng)，同時(shí)此技術(shù)杜絕了蒸汽消耗，解決了硫酸鈉庫(kù)存問(wèn)題。
為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：
一種粘膠纖維生產(chǎn)中酸浴廢水的電驅(qū)動(dòng)膜處理工藝，其特征在于：包括以下步驟：
A、預(yù)處理
對(duì)紡絲后的酸浴液進(jìn)行預(yù)處理；
B、電滲析
將預(yù)處理后的酸浴液輸送至電滲析膜組件，進(jìn)行電滲析處理；所述的膜組件為多對(duì)陽(yáng)膜和陰膜交錯(cuò)排布而成，酸浴液分別通入各個(gè)陽(yáng)膜和陰膜間的通道中；相鄰?fù)ǖ乐g為陰膜的兩條通道形成一組，每組通道中，靠近陰極的酸浴液為原料液，靠近陽(yáng)極的酸浴液為接收液，接收液中硫酸、硫酸鈉和硫酸鋅的含量達(dá)到紡絲前的酸浴工藝要求，回收用于紡絲。
在電場(chǎng)的作用下，進(jìn)行電滲析膜處理，離子開(kāi)始轉(zhuǎn)移；酸浴液中的H+和Zn2+透過(guò)陽(yáng)膜向陰極轉(zhuǎn)移，移動(dòng)至接收液中；SO42-透過(guò)陰膜向陽(yáng)極轉(zhuǎn)移，移動(dòng)至接收液中；部分Na+被陽(yáng)膜阻隔，留在原料液中。經(jīng)過(guò)電滲析處理后，流出的原料液中含有少量硫酸、硫酸鋅和硫酸鈉，而接收液中硫酸、硫酸鈉和硫酸鋅的含量達(dá)到紡絲前的酸浴工藝要求，回收用于紡絲。
C、原料液處理
對(duì)電滲析之后的原料液進(jìn)行酸堿中和，將pH值調(diào)節(jié)至8-10，生成硫酸鈉和氫氧化鋅沉淀，通過(guò)固液分離得到硫酸鈉溶液和氫氧化鋅固體。
D、雙極膜電滲析
將硫酸鈉溶液與紡絲后的酸浴液輸送至雙極膜裝置，進(jìn)行電滲析回收酸堿，電滲析后得到的酸浴液和堿液直接回用于生產(chǎn)系統(tǒng)。
本發(fā)明所述電滲析膜組件中的陽(yáng)膜為H+/Na+離子交換膜，為市售常規(guī)產(chǎn)品，該離子交換膜能夠阻隔部分Na+。
本發(fā)明所述A步驟的預(yù)處理，是指通過(guò)微孔過(guò)濾除去固體懸浮物雜質(zhì)，SS（固體懸浮物 ）含量小于10mg/L。
本發(fā)明所述的紡絲后酸浴液中含硫酸：100-140g/L，硫酸鈉：220-370g/L，硫酸鋅：5-10g/L。
本發(fā)明所述的B步驟，電滲析完成后的接收液中含硫酸：120-150 g/L，硫酸鈉：200-350g/L，硫酸鋅為：8-12g/L。
本發(fā)明所述B步驟的電滲析中，原料液的流量為：100-300L/h，接收液的流量為：80-200L/h。通過(guò)流量控制可以有效調(diào)節(jié)通道內(nèi)物質(zhì)濃度含量，促進(jìn)離子的有效遷移，達(dá)到最佳的離子回收效率。
本發(fā)明所述B步驟的電滲析膜組件中陰膜和陽(yáng)膜之間的距離是0.2-1.0mm，有效保證通道內(nèi)流速的穩(wěn)定性和通道內(nèi)離子總數(shù)。
本發(fā)明所述B步驟的電滲析外加直流電壓，電壓值為50-150 V，電流值為 100-500 A，電極間距離為 15-20 cm，在此范圍內(nèi)可得到最佳的回收率。
本發(fā)明所述的雙極膜裝置為三隔室的雙極膜裝置，采用多對(duì)雙極膜、陽(yáng)膜和陰膜交錯(cuò)排布而成的膜組件，酸浴液進(jìn)入雙極膜與陰膜間的通道，硫酸鈉溶液進(jìn)入陽(yáng)膜和陰膜間的通道，雙極膜與陽(yáng)膜間的通道中通入脫鹽水。
雙極膜中間水化層離解出H+和OH-，H+與通過(guò)陰膜的SO42-結(jié)合進(jìn)入紡絲后的酸浴廢水中，提升了酸浴廢水中硫酸含量，OH-與通過(guò)陽(yáng)膜的Na+結(jié)合進(jìn)入脫鹽水中，得到了稀堿液，形成的稀堿液直接回用于生產(chǎn)系統(tǒng)。
本發(fā)明雙極膜電滲析后得到的堿液質(zhì)量濃度為5%-15%，此濃度的堿液可以直接用于粘膠纖維生產(chǎn)過(guò)程，或用于中和電滲析后的原料液。
本發(fā)明雙極膜電滲析后得到的酸浴液中硫酸濃度為120-150g/L，可以直接回用于粘膠纖維生產(chǎn)過(guò)程。
本發(fā)明所述D步驟的硫酸鈉溶液的質(zhì)量濃度為5-20%，如果低于5%，整體運(yùn)行成本較高；高于20%，則會(huì)形成物料的回收率低。
本發(fā)明的雙極膜電滲析中，硫酸鈉溶液的流量為100-300L/h，酸浴液的流量為100-300L/h，脫鹽水的流量為100-300L/h，通過(guò)流量控制可以有效調(diào)節(jié)通道內(nèi)物質(zhì)濃度含量，促進(jìn)離子的有效遷移，達(dá)到最佳的離子回收效率。
本發(fā)明所述雙極膜膜組件的膜間距為0.2-1.0mm。
本發(fā)明所述D步驟的雙極膜電滲析外加直流電壓，電壓值為100-150V，電流值為 120-500A，電極間距離為15-20 cm，可以得到最佳的回收效率和保持最低的運(yùn)行成本。
本發(fā)明的有益效果在于：
1、本發(fā)明工藝對(duì)酸浴中硫酸的回收率達(dá)98%以上，實(shí)現(xiàn)紡絲后酸浴中硫酸的深度回收，直接形成紡前酸浴回用于生產(chǎn)系統(tǒng)，按企業(yè)硫酸年用量在15萬(wàn)噸左右計(jì)算，硫酸價(jià)格按350元/噸計(jì)算，可以產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益為：150000*350=5250萬(wàn)元，具有極大的環(huán)保意義和經(jīng)濟(jì)效益。
2、本發(fā)明電驅(qū)動(dòng)膜處理工藝的處理對(duì)象為用少量堿中和電滲析裝置的酸性廢水，該物質(zhì)主要為硫酸鈉溶液，克服了傳統(tǒng)酸浴廢水處理的高溫結(jié)晶蒸汽消耗和預(yù)處理費(fèi)用，杜絕了蒸汽消耗，解決了硫酸鈉庫(kù)存問(wèn)題和硫酸鋅的回收問(wèn)題。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性內(nèi)容作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
實(shí)施例1
一種粘膠纖維生產(chǎn)中酸浴廢水的電驅(qū)動(dòng)膜處理工藝，包括以下步驟：
A、預(yù)處理
對(duì)紡絲后的酸浴液進(jìn)行預(yù)處理；
B、電滲析
將預(yù)處理后的酸浴液輸送至電滲析膜組件，進(jìn)行電滲析處理；所述的膜組件為多對(duì)陽(yáng)膜和陰膜交錯(cuò)排布而成，酸浴液分別通入各個(gè)陽(yáng)膜和陰膜間的通道中；相鄰?fù)ǖ乐g為陰膜的兩條通道形成一組，每組通道中，靠近陰極的酸浴液為原料液，靠近陽(yáng)極的酸浴液為接收液，接收液中硫酸、硫酸鈉和硫酸鋅的含量達(dá)到紡絲前的酸浴工藝要求，回收用于紡絲；
C、原料液處理
對(duì)電滲析之后的原料液進(jìn)行酸堿中和，將pH值調(diào)節(jié)至8-10，生成硫酸鈉和氫氧化鋅沉淀，通過(guò)固液分離得到硫酸鈉溶液和氫氧化鋅固體；
D、雙極膜電滲析
將硫酸鈉溶液與紡絲后的酸浴液輸送至雙極膜裝置，進(jìn)行電滲析回收酸堿，電滲析后得到的酸浴液和堿液直接回用于生產(chǎn)系統(tǒng)。
實(shí)施例2
本實(shí)施例在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上：
所述B步驟的電滲析膜組件中的陽(yáng)膜為H+/Na+離子交換膜。
實(shí)施例3
本實(shí)施例在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上：
所述B步驟的電滲析膜組件中的陽(yáng)膜為H+/Na+離子交換膜。
所述A步驟的預(yù)處理，是指通過(guò)微孔過(guò)濾除去固體懸浮物雜質(zhì)，SS含量為9mg/L。
實(shí)施例4
本實(shí)施例在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上：
所述B步驟的電滲析膜組件中的陽(yáng)膜為H+/Na+離子交換膜。
所述A步驟的預(yù)處理，是指通過(guò)微孔過(guò)濾除去固體懸浮物雜質(zhì)，SS含量為8mg/L。
所述的紡絲后酸浴液中含硫酸：100g/L，硫酸鈉：220g/L，硫酸鋅：5g/L；電滲析完成后的接收液中含硫酸：120g/L，硫酸鈉：200g/L，硫酸鋅為：8g/L。
實(shí)施例5
本實(shí)施例在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上：
所述B步驟的電滲析膜組件中的陽(yáng)膜為H+/Na+離子交換膜。
所述A步驟的預(yù)處理，是指通過(guò)微孔過(guò)濾除去固體懸浮物雜質(zhì)，SS含量為7mg/L。
所述的紡絲后酸浴液中含硫酸：140g/L，硫酸鈉：370g/L，硫酸鋅：10g/L；電滲析完成后的接收液中含硫酸：150 g/L，硫酸鈉：350g/L，硫酸鋅為：12g/L。
所述B步驟的電滲析中，原料液的流量為100L/h，接收液的流量為80L/h。
實(shí)施例6
本實(shí)施例在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上：
所述B步驟的電滲析膜組件中的陽(yáng)膜為H+/Na+離子交換膜。
所述A步驟的預(yù)處理，是指通過(guò)微孔過(guò)濾除去固體懸浮物雜質(zhì)，SS含量為6mg/L。
所述的紡絲后酸浴液中含硫酸：120g/L，硫酸鈉：250g/L，硫酸鋅：6g/L；電滲析完成后的接收液中含硫酸：135 g/L，硫酸鈉：235g/L，硫酸鋅為：10g/L。
所述B步驟的電滲析中，原料液的流量為300L/h，接收液的流量為200L/h。
所述B步驟的電滲析膜組件中陰膜和陽(yáng)膜之間的距離是0.2mm。
實(shí)施例7
本實(shí)施例在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上：
所述B步驟的電滲析膜組件中的陽(yáng)膜為H+/Na+離子交換膜。
所述A步驟的預(yù)處理，是指通過(guò)微孔過(guò)濾除去固體懸浮物雜質(zhì)，SS含量為5mg/L。
所述的紡絲后酸浴液中含硫酸：130g/L，硫酸鈉：300g/L，硫酸鋅：8g/L；電滲析完成后的接收液中含硫酸：140g/L，硫酸鈉：280g/L，硫酸鋅為：10g/L。
所述B步驟的電滲析中，原料液的流量為200L/h，接收液的流量為120L/h。
所述B步驟的電滲析膜組件中陰膜和陽(yáng)膜之間的距離是1.0mm。
所述B步驟的電滲析外加直流電壓，電壓值為50V，電流值為100A，電極間距離為 15cm。
實(shí)施例8
本實(shí)施例在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上：
所述B步驟的電滲析膜組件中的陽(yáng)膜為H+/Na+離子交換膜。
所述A步驟的預(yù)處理，是指通過(guò)微孔過(guò)濾除去固體懸浮物雜質(zhì)，SS含量為8mg/L。
所述的紡絲后酸浴液中含硫酸：130g/L，硫酸鈉：350g/L，硫酸鋅：8g/L；電滲析完成后的接收液中含硫酸：145g/L，硫酸鈉：320g/L，硫酸鋅為：10g/L。
所述B步驟的電滲析中，原料液的流量為150L/h，接收液的流量為100L/h。
所述B步驟的電滲析膜組件中陰膜和陽(yáng)膜之間的距離是0.8mm。
所述B步驟的電滲析外加直流電壓，電壓值為150 V，電流值為500A，電極間距離為 20 cm。
實(shí)施例9
本實(shí)施例在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上：
所述B步驟的電滲析膜組件中的陽(yáng)膜為H+/Na+離子交換膜。
所述A步驟的預(yù)處理，是指通過(guò)微孔過(guò)濾除去固體懸浮物雜質(zhì)，SS含量為7mg/L。
所述的紡絲后酸浴液中含硫酸：120g/L，硫酸鈉：260g/L，硫酸鋅：9g/L；電滲析完成后的接收液中含硫酸：130g/L，硫酸鈉：250g/L，硫酸鋅為：10g/L。
所述B步驟的電滲析中，原料液的流量為250L/h，接收液的流量為150L/h。
所述B步驟的電滲析膜組件中陰膜和陽(yáng)膜之間的距離是0.5mm。
所述B步驟的電滲析外加直流電壓，電壓值為100V，電流值為200A，電極間距離為 16cm。
實(shí)施例10
本實(shí)施例在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上：
所述的雙極膜裝置為三隔室的雙極膜裝置，采用多對(duì)雙極膜、陽(yáng)膜和陰膜交錯(cuò)排布而成的膜組件，酸浴液進(jìn)入雙極膜與陰膜間的通道，硫酸鈉溶液進(jìn)入陽(yáng)膜和陰膜間的通道，雙極膜與陽(yáng)膜間的通道中通入脫鹽水。
實(shí)施例11
本實(shí)施例在實(shí)施例2的基礎(chǔ)上：
所述的雙極膜裝置為三隔室的雙極膜裝置，采用多對(duì)雙極膜、陽(yáng)膜和陰膜交錯(cuò)排布而成的膜組件，酸浴液進(jìn)入雙極膜與陰膜間的通道，硫酸鈉溶液進(jìn)入陽(yáng)膜和陰膜間的通道，雙極膜與陽(yáng)膜間的通道中通入脫鹽水。
雙極膜電滲析后得到的堿液的質(zhì)量濃度為5%%，得到的酸浴液中硫酸濃度為120g/L。
實(shí)施例12
本實(shí)施例在實(shí)施例3的基礎(chǔ)上：
所述的雙極膜裝置為三隔室的雙極膜裝置，采用多對(duì)雙極膜、陽(yáng)膜和陰膜交錯(cuò)排布而成的膜組件，酸浴液進(jìn)入雙極膜與陰膜間的通道，硫酸鈉溶液進(jìn)入陽(yáng)膜和陰膜間的通道，雙極膜與陽(yáng)膜間的通道中通入脫鹽水。
雙極膜電滲析后得到的堿液的質(zhì)量濃度為15%，得到的酸浴液中硫酸濃度為150g/L。
所述D步驟的硫酸鈉溶液的質(zhì)量濃度為5%。
實(shí)施例13
本實(shí)施例在實(shí)施例4的基礎(chǔ)上：
所述的雙極膜裝置為三隔室的雙極膜裝置，采用多對(duì)雙極膜、陽(yáng)膜和陰膜交錯(cuò)排布而成的膜組件，酸浴液進(jìn)入雙極膜與陰膜間的通道，硫酸鈉溶液進(jìn)入陽(yáng)膜和陰膜間的通道，雙極膜與陽(yáng)膜間的通道中通入脫鹽水。
雙極膜電滲析后得到的堿液的質(zhì)量濃度為8%，得到的酸浴液中硫酸濃度為130g/L。
所述D步驟的硫酸鈉溶液的質(zhì)量濃度為20%。
雙極膜電滲析中，硫酸鈉溶液的流量為100L/h，酸浴液的流量為100L/h，脫鹽水的流量為100L/h。
實(shí)施例14
本實(shí)施例在實(shí)施例5的基礎(chǔ)上：
所述的雙極膜裝置為三隔室的雙極膜裝置，采用多對(duì)雙極膜、陽(yáng)膜和陰膜交錯(cuò)排布而成的膜組件，酸浴液進(jìn)入雙極膜與陰膜間的通道，硫酸鈉溶液進(jìn)入陽(yáng)膜和陰膜間的通道，雙極膜與陽(yáng)膜間的通道中通入脫鹽水。
雙極膜電滲析后得到的堿液的質(zhì)量濃度為10%，得到的酸浴液中硫酸濃度為140g/L。
所述D步驟的硫酸鈉溶液的質(zhì)量濃度為10%。
雙極膜電滲析中，硫酸鈉溶液的流量為300L/h，酸浴液的流量為300L/h，脫鹽水的流量為300L/h。
所述雙極膜膜組件的膜間距為1.0mm。
實(shí)施例15
本實(shí)施例在實(shí)施例6的基礎(chǔ)上：
所述的雙極膜裝置為三隔室的雙極膜裝置，采用多對(duì)雙極膜、陽(yáng)膜和陰膜交錯(cuò)排布而成的膜組件，酸浴液進(jìn)入雙極膜與陰膜間的通道，硫酸鈉溶液進(jìn)入陽(yáng)膜和陰膜間的通道，雙極膜與陽(yáng)膜間的通道中通入脫鹽水。
雙極膜電滲析后得到的堿液的質(zhì)量濃度為12%，得到的酸浴液中硫酸濃度為125g/L。
所述D步驟的硫酸鈉溶液的質(zhì)量濃度為15%。
雙極膜電滲析中，硫酸鈉溶液的流量為200L/h，酸浴液的流量為150L/h，脫鹽水的流量為120L/h。
所述雙極膜膜組件的膜間距為0.5mm。
所述D步驟的雙極膜電滲析外加直流電壓，電壓值為100V，電流值為 120A，電極間距離為15cm。
實(shí)施例16
本實(shí)施例在實(shí)施例7的基礎(chǔ)上：
所述的雙極膜裝置為三隔室的雙極膜裝置，采用多對(duì)雙極膜、陽(yáng)膜和陰膜交錯(cuò)排布而成的膜組件，酸浴液進(jìn)入雙極膜與陰膜間的通道，硫酸鈉溶液進(jìn)入陽(yáng)膜和陰膜間的通道，雙極膜與陽(yáng)膜間的通道中通入脫鹽水。
雙極膜電滲析后得到的堿液的質(zhì)量濃度為8%，得到的酸浴液中硫酸濃度為125g/L。
所述D步驟的硫酸鈉溶液的質(zhì)量濃度為8%。
雙極膜電滲析中，硫酸鈉溶液的流量為250L/h，酸浴液的流量為250L/h，脫鹽水的流量為120L/h。
所述雙極膜膜組件的膜間距為0.2mm。
所述D步驟的雙極膜電滲析外加直流電壓，電壓值為150V，電流值為500A，電極間距離為20 cm。
實(shí)施例17
本實(shí)施例在實(shí)施例8的基礎(chǔ)上：
所述的雙極膜裝置為三隔室的雙極膜裝置，采用多對(duì)雙極膜、陽(yáng)膜和陰膜交錯(cuò)排布而成的膜組件，酸浴液進(jìn)入雙極膜與陰膜間的通道，硫酸鈉溶液進(jìn)入陽(yáng)膜和陰膜間的通道，雙極膜與陽(yáng)膜間的通道中通入脫鹽水。
雙極膜電滲析后得到的堿液的質(zhì)量濃度為12%，得到的酸浴液中硫酸濃度為135g/L。
所述D步驟的硫酸鈉溶液的質(zhì)量濃度為15%。
雙極膜電滲析中，硫酸鈉溶液的流量為200L/h，酸浴液的流量為200L/h，脫鹽水的流量為100L/h。
所述雙極膜膜組件的膜間距為0.8mm。
所述D步驟的雙極膜電滲析外加直流電壓，電壓值為120V，電流值為200A，電極間距離為18cm。