一种陶瓷膜与电渗析耦合碱回收新工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种粘胶纤维生产工艺中碱回收新工艺，尤其设计一种陶瓷膜与电渗析耦合碱回收新工艺，属于水处理技术领域，尤其属于工业废水处理技术领域。
【背景技术】
[0002]当粘胶纤维生产的浸液中半纤维素含量超过一定限度时，会使碱纤维素的压榨和粘胶的过滤性恶化，化工料消耗增加，纤维的质量下降。因此，生产中必须将半纤维素超过一定含量的压液另行处理，将压液作为废水处理无疑将造成烧碱消耗量增大，污染严重，生产成本过高，国内外曾作过有关压液中分离半纤维素的研究，如利用超滤法，加入低沸点化合物，加入助滤剂、助凝剂、电渗析等方法，但由于分离效果和成本等问题而均未在生产中采用。目前，在国内领先的方法是膜处理，它是根据膜两边溶质浓度差产生流动而达到分离效果。膜处理的优点是:生产成本低，操作人员少，分离效果好。
[0003]近年来也有中国专利公开了膜技术用于粘胶纤维生产工艺中碱回收。其中，中国专利(CN103349912A)公开了一种电渗析法碱回收工艺，但是该发明的重点在于预处理工艺的改进，且该预处理工艺需要经过电絮凝-微孔过滤-扩散渗析等多道工序，设备结构较为复杂且多工序预处理的效率低且能耗较高，不适宜大规模推广应用。中国专利(CN102941017A)公开了一种采用扩散渗析处理粘胶纤维生产工艺中碱液的方法，该系统通过扩散渗析实现碱液回收，但该工艺也仅采取常规预处理，碱液中的污染物会对扩散渗析膜堆造成较重的膜污染而降低寿命，从而导致后续回收工艺成本较高。
[0004]虽然已经有较多关于粘胶纤维生产工艺中碱液预处理的相关工艺报道，但均未见有关采用陶瓷膜对碱液进行预处理工艺的报道，而陶瓷膜在处理粘胶纤维生产工艺中碱液回收工艺中的应用具有显著优势:首先，陶瓷膜耐烧碱腐蚀，因而使用寿命较长；其次，陶瓷膜较一般预处理工艺具有更高的过滤精度，预处理产品更利于电渗析过程的稳定运行。
[0005]此外，目前有关粘胶纤维生产工艺碱液预处理后的回收工艺，已有采用电渗析工艺的报到，而现有的电渗析工艺均采用异相电渗析膜而存在分离效率及分离精度低的问题，而采用均相膜电渗析用于实现烧碱与半纤的分离，浓缩侧烧碱浓度较异相膜工艺更高，淡化侧半纤浓度较异相膜也更高，电渗析过程的效率可以大大提高，但未见有关均相电渗析技术在碱回收工艺中的应用。
【发明内容】
[0006]针对粘胶纤维生产工艺中碱液中碱浓度高，同时废水中具有的一定浓度的半纤等具有极高的回用价值，且针对现有粘胶纤维生产工艺中碱液处理工艺存在的问题，本发明提出了一种高效的碱液处理及回用工艺，即采用具有陶瓷膜技术进行预处理，提高预处理的效果，保证后续电渗析处理的高效、稳定运行，通过陶瓷膜预处理与均相电渗析处理的结合实现了碱液的回收再利用。本发明提出的以陶瓷膜预处理为核心技术的粘胶纤维生产碱液水处理工艺，主要实现如下目的:一是实现废碱液的回用，并且减少C0D及碱溶液的排放；二是减少生产过程的废水排放，满足环保要求。
[0007]实现上述目的技术方案是:
[0008]—种陶瓷膜与电渗析耦合碱回收新工艺，包括下列步骤:
[0009](1)废碱液首先进入缓冲罐进行均质；均质后的废碱液经过倒料栗进入循环槽，之后经供料栗打入陶瓷膜预处理设备进行过滤，陶瓷膜过滤跨膜压差控制在0.1?0.6MPa之间，错流速度控制在lm/s?7m/s之间，浓缩倍数在10?60倍之间，浓水经过板框除杂后返回至缓冲罐，清液直接进入电渗析步骤；
[0010](2)电渗析步骤采用的膜片为均相电渗析膜，通过均相电渗析工艺实现废碱液中碱及半纤的分离，浓缩侧获得的烧碱浓度高于200g/L且半纤浓度低于5g/L的高浓度烧碱用于浸渍过程，淡化侧获得的烧碱浓度低于10g/L且半纤浓度高于150g/L的高浓度半纤溶液进一步深度处理；
[0011](3)运行一段时间后，陶瓷膜组件采用酸碱交替的清洗模式进行清洗，清洗时间在
0.5?2h，酸碱浓度均控制在0.5?2%，清洗温度50?90°C，单批物料清洗一次。
[0012]其中，步骤1中，所述的陶瓷膜预处理设备采用的陶瓷膜材料包括氧化铝、氧化锆以及碳化硅等，陶瓷膜孔径为2?500nm之间。
[0013]优选的，步骤1中，所述陶瓷膜孔径为50?200nm的超滤陶瓷膜或微滤陶瓷膜。
[0014]优选的，步骤1中，所述陶瓷膜的跨膜压差优选为0.2?0.4MPa。
[0015]优选的，步骤1中，所述陶瓷膜的膜面错流速度优选为3?5m/s。
[0016]优选的，本发明所指陶瓷膜预处理过程为浓缩过程，根据来水中杂质的浓度差异，浓缩倍数在30?60之间。
[0017]其中，步骤1中的均质指的是来自生产过程中废碱液与浓水处理系统产生的废水进行均质，通过均质可以避免因水质波动对膜系统的稳定性造成影响，利于膜浓缩过程。
[0018]由于陶瓷膜有较好的耐碱能力及抗腐蚀能力，因此:一方面，陶瓷膜在高浓度碱溶液中可以稳定运行；另一方面，被污染的陶瓷膜适用的清洗剂较多，可以较好的清洗恢复，保证膜过滤过程的连续性。陶瓷膜膜过滤过程是陶瓷超滤或者陶瓷微滤过程，孔径范围在2?500nm之间，优选50?200nm ;所述运行跨膜压差控制在0.1?0.6MPa，优选0.2?
0.4MPa ;所述错流速度控制在1?7m/s，优选3?5m/s的膜面流速。
[0019]因此，本发明采用的陶瓷膜设备能够实现较好的预处理，出水水质满足电渗析的进水要求。
[0020]进一步的，所述的电渗析过程实现废碱液中烧碱与半纤的分离，回收的烧碱可以再次用于浸渍过程，减少烧碱及C0D排放。
[0021]本发明对烧碱的回收率高于90%，回收烧碱浓度高于200g/L，满足浸渍过程使用要求。
[0022]本发明发挥了陶瓷膜分离精度高、耐强碱、抗污染能力强等优点，是碱液回收过程最理想的预处理工艺，且陶瓷膜及电渗析耦合工艺中无需加入其它化学试剂，可以实现粘胶纤维生产工艺中碱液回收并循环利用，是一种绿色环保的碱液回收工艺。
[0023]相比于现有技术的粘胶纤维生产工艺中的碱回收工艺，本发明采用的陶瓷膜与电渗析耦合新工艺具有以下优势:
[0024](1)与其它工艺相比，采用陶瓷膜工艺进行预处理，陶瓷膜在高浓度碱溶液中可以稳定运行，被污染的陶瓷膜适用的清洗剂较多，可以较好的清洗恢复，保证膜过滤过程的连续性，因而保证了过滤精度，为整个工艺稳定运行提供保证；
[0025](2)采用均相膜电渗析工艺，系统烧碱与半纤的分离效率更高，获得烧碱及半纤浓度更高；
[0026](3)采用均相膜电渗析工艺，系统烧碱与半纤的分离精度更高，较高的分离精度为烧碱回用于浸渍过程提供可靠保障。
【具体实施方式】
[0027]下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0028]实施例一
[0029]针对某化纤厂粘胶纤维生产过程中的废碱液，采用膜集成技术实现粘胶纤维生产工艺中碱液回收，日处理量为20m3;
[0030]原液烧碱浓度为4.88mol/L，半纤浓度为62g/L，日运行时间为20h，采用陶瓷膜设备进行预处理，陶瓷膜设计运行通量为100L.m 2.h \所选陶瓷膜的膜材料为Zr02/A1203 (即A1203膜管表面具有ZrO 2膜层，后续实施例膜材料均为膜管+膜层结构)，平均孔径为50nm，跨膜压差为2.5bar,膜面流速4m/s ;采用均相膜电渗析器，所需膜面积为270m2，极液(Na2S04)浓度60g/L，运行电流为172A，输出电压为100V ;
[0031]来自工艺过程的废碱液进入缓冲罐与浓水均质后进入循环槽，经过陶瓷膜连续浓缩至40倍后，浓水量为0.5m3/d，浓水进入板框压滤除杂后进入陶瓷膜系统缓冲罐；清液进入均相膜电渗析系统，经电渗析系统处理后，浓缩侧烧碱浓度220g/L，淡化侧半纤浓度达到120g/L，系统实现了烧碱的回收再利用。
[0032]实施例二
[0033]采用膜集成技术处理某化纤厂粘胶