[发明专利]一种用双极膜电渗析法使芒硝转换成酸和碱的预处理工艺

说明书

本发明涉及一种用双极膜电渗析法使芒硝转换成酸和碱的预处理工艺，本发明在溶解调配好所需浓度后，加入氢氧化钠调节PH值，合理地控制溶液浓度，加入氢氧化钠不仅实现调节PH值，而且最大化地将硫酸钠溶液中的锌离子转变为氢氧化锌沉淀实现固液分离，然后通过超滤缓冲罐去除锌离子沉淀物，再经过布袋过滤、离子交换树脂系统、PP微孔过滤器滤过滤后再进入双极膜。本发明不仅使整个工艺流程简单化且占地面积小，最大程度地减少了溶液中锌离子等金属离子和其它杂质的存在，降低对双极膜造成的损伤，提高其使用寿命，而且延长了离子交换树脂系统再生间隔期，也便于对锌离子进行反洗回收再利用。

技术领域

本发明涉及一种化工生产中废料处理的新工艺，更具体地说，本发明是一种用双极膜电渗析法使粘胶纤维芒硝转换成相应酸和碱进行回用的新工艺。

背景技术

随着我国纺织产业规模不断扩大及粘胶纤维需求量不断提升，废水污染也日趋加剧，这就导致着废水污染治理的工作很严峻，单就我国在粘胶纤维生产中废水治理技术的现状来说还存在很大的问题，主要体现在治理方法无创新性、效率低、成本高、应用有限等。粘胶纤维基本过程主要有：（1）粘胶制备：包括浸渍压榨制备碱纤维素、黄化制备纤维素黄酸酯、溶解脱泡过滤等。（2）纤维成型：粘胶经过计量和纺前过滤后，通过喷丝头，形成多根粘胶细流，进入纺丝凝固浴而固化成纤维束，其后丝条经过二浴拉伸、精练（包括水洗、脱硫、漂白、油浴、干燥等）、卷曲切断等。同时释放出二硫化碳、硫化氢和硫，凝固浴由硫酸、硫酸锌、硫酸钠构成。凝固浴中硫酸钠的主要作用是促使粘胶液流凝固和抑制硫酸解离，使纤维素磺酸酯的再生速度延缓，提高凝固浴中硫酸钠的浓度，纺丝操作较容易，丝束不易断头，并能降低硫酸的离解度，使丝束在离开凝固浴时仍具有一定的剩余酯化度。在纺丝过程中，凝固浴中的硫酸钠含量会不断增加导致无法达到工艺要求，只能定时定量的进行排放，废液中的酸、盐、金属离子等将引起严重的环境污染、给污水处理带来巨大的压力并且造成资源的巨大浪费。（3）酸站：采用多级浓缩蒸发除去凝固浴中多余的水分，提取芒硝（含杂质多、本身附加值低使得其并不能产生经济效益，处理困难）除去凝固浴中不断生成的硫酸钠，再添加新酸和硫酸锌，以保持凝固浴的成分稳定。粘胶纤维在生产过程中经过各道生产工序和工艺流程后将会有大量的化工原料转变为废物污染到大气和水体，其中硫酸钠就是构成废水来源的一个主要方面。

双极膜电渗析（BPED）是在直流电场作用下，利用阴、阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子的选择透过性，使溶液中呈离子状态的溶质和溶剂分离的一种物理化学过程。一般由阴离子交换树脂层（AL）、阳离子交换树脂层（CL）和中间催化层组成。在直流电场的作用下，双极膜中H2O解离成H+和OH-并分别通过阳膜和阴膜，作为H+和OH-离子源。利用这一特点，将双极膜与阴、阳离子交换膜组合成的双极膜电渗析系统，能够在不引入新组分的情况下将水溶液中的盐转化为对应的酸和碱，这种技术称为双极膜电渗析技术。与传统工艺相比，双极膜电渗析技术具有高效节能、环境友好、操作便捷等突出技术优势。在传统化工分离工艺的更新改造、发展清洁生产和循环经济过程中扮演着日益重要的角色。

国家知识产权局于2011.06.29公开了一件公开号CN102107972A，名称为“一种双极膜对反渗透法海水淡化预处理方法”的发明专利，本发明可广泛应用于海水淡化场合，但不适用于含有复杂成分杂质的粘胶生产过程中产生的硫酸钠废液处理。

国家知识产权局于2013.10.09公开了一件公开号CN 103341322 A，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预处理方法”的发明专利，公开了一种使用双极性膜电渗析装置生产硫酸和氢氧化钠的预处理方法，上述专利虽然可以做到处理废液，使得酸碱再生，对环境起到了一定的保护效果，但存在预处理步骤繁多，成本投入大、能耗较高、锌离子去除不彻底及回收率低、树脂再生频率较高且损耗大，锌离子浓度过高进入双极膜系统会对膜本身造成损伤而缩短使用寿命等问题。

发明内容