专利名称：纸基摩擦材料生产中的污水处理方法
技术领域：
本发明涉及了一种生产纸基摩擦材料的工业生产污水处理方法。
背景技术：
纸基摩擦材料是一种主要由纤维、粘结剂、摩擦性能调节剂、填料等组成并采用 造纸工艺生产的摩擦材料。它具有摩擦系数高，接合平稳柔和，低噪声，对偶盘损伤 小等优点，在现代机械中得到了越来越广泛的应用。在生产纸基摩擦材料的过程中， 由于采用湿法制浆和成型工艺而不可避免地会产生含有填料颗粒、金属氧化物和纤维 的工业废水，废水中含有一定量的无机可溶物、有机可溶物和细小悬浮物，不经处理 直接排放将对外界水源产生一定的影响。
直接针对于纸基摩擦材料生产的污水处理相关专利未见报道。目前，较多的专利 关注于造纸工业的污水处理，中国专利(申请号02112724.7)报道了一种造纸废水 的生态处理和资源化循环利用，其主要内容是利用生态工程技术，有效地实现造纸废 水的生态处理和资源化循环利用。但是由于纸基摩擦材料污水中不存在大量有机物质， 不需进行生物处理，故该方法不适合直接应用于纸基摩擦材料污水处理。中国专利(申 请号03137210.4)中提出了一种制浆工业的水处理方法，该方法也是重点在于处理 制浆过程中污水的有机污染物，但是对于纤维、无机小颗粒的处理并未涉及，同样不 能够直接应用于处理纸基摩擦材料生产过程中的污水。
考虑到本专利应用的具体背景，如果采用化学方法添加诸如明矾的絮凝剂，则会 产生一下问题l.明矾的化学式为KA1 (S04) 2 12H20，作净水剂时明矾中的A1离 子会水解，生成氢氧化铝，同时产生氢离子，这会使得污水中的pH值降低。如果不 补充一定量的氢氧根离子，那么运用净化水循环抄片吋会使得纸基摩擦片上残留大量 的氢离子，呈现一定的酸性，制成的摩擦片对对偶盘会产生化学腐蚀，加速对偶盘的 磨损。如果采用加入氢氧根离子来中和循环水中的氢离子，则会造成污水处理成本的 上升，加大整套设备的实现难度。2.采用明矾等化学吸附是一个动力学过程，吸收作 用的完成需要一定的作用时间，那么在设计整套水处理装置中必须预留一个中间吸附 反应器，这同样需增加一定的处理成本。同时，明矾吸附效果随污水中加入铝离子的 浓度而变化，较难控制整体吸附效果，满足处理水的整体循环。
发明内容
为了克服现有技术不能有效控制成本，难以控制整体吸附效果的不足，本发明提 供一种采用分层过滤、复合填料的污水处理方法，实现纸基摩擦材料污水中纤维和无 机小颗粒以及少量无机、有机溶剂的吸收和吸附，简单、高效、低成本地处理生产污 水，满足纸基摩擦材料工业生产的用水循环，真正达到生产过程的绿色化。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤
1. 将纸基摩擦材料生产过程中的边角废料粉碎后过筛，筛的孔径为180 425pm， 保存主要纤维粉碎物。
2. 纸基摩擦材料边角废料粉碎后的主要纤维粉碎物与直径在425 850nm之间的 无机小颗粒按照体积分数比为6: 1~12: l的比例采用湿法混合均匀，制成复合填料。
3. 将各过滤层从下到上依次装填，分别为40 80目的尼龙筛网，2 5cm颗粒直径 大于425pm的细沙层，孔径为180 425pm的尼龙筛网，15 30cm复合填料层，筛眼直 径大于850)iim的铁筛网，8 15cm颗粒直径大于85(^m的无机大颗粒填料层，诸如Si02 等。在复合填料层的下层采用细沙颗粒，能够阻挡复合填料中小颗粒进入净水。复合 填料层的上层为大颗粒填料层，主要用来阻挡污水中长度纤维和大颗粒杂质，同时减 轻流入污水对复合填料层的冲击作用，防止填料层出现"搅拌"现象，造成已经复合 的填料层出现局部积聚，从而保证复合填料层在水处理过程中的稳定性。相邻的填料 层之间采用尼龙筛网或者铁筛网进行隔离，目的仍然是防止上层小颗粒进入下层，以 免影响最终的污水处理效果。
4 .将待处理污水由上至下依次通过各过滤层。过滤后通过管路使得处理后的水能 够回流到抄片机处，实现污水的循环利用。
采用纸基摩擦材料边角废料和无机小颗粒制成复合填料的吸收和吸附机理为碳 纤维增强纸基摩擦材料是一种在润滑油中工作的多孔性材料。碳纤维在组成和结构上 不同于天然纤维，在打浆过程中不能发生纤维吸水润胀、纤维细化、分叉、扭曲、巻 曲、压縮和伸长等变化。碳纤维的强度和刚性好，单丝纤维能够发生架桥作用。正是 由于碳纤维"架桥作用"形成的空隙结构，使纸基摩擦材料的边角废料在粉碎后形成 了很大的比表面积。类似于活性炭原理，具有很大比表面积的填料能够吸收废水中的 可溶性杂质，碳纤维"架桥作用"形成的网状结构也有效地阻挡废水中无机小颗粒杂
4质和纤维。同时，作为纸基摩擦材料粘合剂的酚醛树脂中也含有很多的极性和非极性 基团，极性和非极性基团的存在也能够吸收废水中的有机物和无机小颗粒杂质，进一 步处理了废水。由于碳纤维"架桥作用"和纸基摩擦填料中的极性和非极性集团的吸 收、吸附作用，使得废水中的杂质能够得到处理。但是粉碎后的边角料呈纤维状，整 体强度较低，承载载荷较小，在上方水压的作用下，容易产生团聚现象。仅仅简单地 将粉碎后的边角废料填充入处理装置中，实验发现这难以获得较好的水质和较大处理 速度。本专利在粉碎后的纸基摩擦材料中加入其他小颗粒，制成复合填料，造成团聚 层的空隙，形成过水通道，减少或者破坏团聚现象，实现高质、高效的水处理。
本发明的有益效果是由于不采用化学吸附的方法来处理污水，使得污水的pH 值在整个过程中保持不变，省略了 pH值回调步骤；本发明主要利用纸基摩擦材料生 产过程中的边角废料制作复合填料层，使得纸基摩擦材料生产中的原料得到充分利用 同时使得处理装置中原料易于取得。由于采用复合填料方法，使得填装单一填料出现 的处理速度慢的问题得到解决，能够实现污水循环利用。
下面结合实施例对本发明进一步说明。
具体实施例方式
实施例一
1. 将纸基摩擦材料生产过程中的边角废料在粉碎机高速状态下粉碎，粉碎后过80 目筛，保存主要纤维粉碎物。
2. 纸基摩擦材料边角废料粉碎后的主要纤维粉碎物与加入的无机Si02小颗粒(直 径在425 850pm之间)按照体积分数比为12: l的比例制成复合填料层。
3. 装置内各过滤层填装顺序从下到上为80目尼龙筛网，5cm细沙层(粒径在425nm 到850pm)， 80目尼龙筛网，30cm复合填料层，铁筛网(筛眼直径大于85(^m)， 15cm
大颗粒Si02填料层。
4 .将待处理污水由上至下依次通过各过滤层。过滤后通过管路使得处理后的水能 够回流到抄片机处，实现污水的循环利用。
实施例二
1.将纸基摩擦材料生产过程中的边角废料在粉碎机高速状态下粉碎，粉碎后过60 目筛，保存主要纤维粉碎物。2. 纸基摩擦材料边角废料粉碎后的主要纤维粉碎物与加入的无机Si02小颗粒按
照体积分数比为10: 1的比例制成复合填料层。
3. 装置内各过滤层填装顺序从下到上为60目尼龙筛网，3cm细沙层(粒径在425nm 到850^m)， 60目尼龙筛网，24cm复合填料层，铁筛网(筛眼直径大于850(im)， 12cm
大颗粒填料层。
4 .将待处理污水由上至下依次通过各过滤层。过滤后通过管路使得处理后的水能 够回流到抄片机处，实现污水的循环利用。
实施例三
1. 将纸基摩擦材料生产过程中的边角废料在粉碎机高速状态下粉碎，粉碎后过40
目筛，保存主要纤维粉碎物。
2. 纸基摩擦材料边角废料粉碎后的主要纤维粉碎物与加入的无机CaC03小颗粒 (直径在425 850pm之间)按照体积分数比为6: l的比例制成复合填料层。
3. 装置内各过滤层填装顺序从下到上为40目尼龙筛网，2cm细沙层(粒径在425pm 到850nm)， 60目尼龙筛网，15cm复合填料层，铁筛网(筛眼直径大于850nm)， 8cm 大颗粒填料层(CaC03颗粒，颗粒直径大于85(Vm)。
4 .将待处理污水由上至下依次通过各过滤层。过滤后通过管路使得处理后的水能 够回流到抄片机处，实现污水的循环利用。
将三种实施例处理后水样送西北大学分析测试中心作水质检测，经检测处理过
的污水均达到了国家标准(GB3544-2008，《制浆造纸工业水污染物排放标准》)。
权利要求
1、纸基摩擦材料生产中的污水处理方法，其特征在于包括下述步骤(a)将纸基摩擦材料生产过程中的边角废料粉碎后过筛，筛的孔径为180～425μm，保存主要纤维粉碎物；(b)纸基摩擦材料边角废料粉碎后的主要纤维粉碎物与直径在425～850μm之间的无机小颗粒按照体积分数比为6∶1～12∶1的比例采用湿法混合均匀，制成复合填料；(c)将各过滤层从下到上依次装填，分别为40～80目的尼龙筛网，2～5cm颗粒直径大于425μm的细沙层，孔径为180～425μm的尼龙筛网，15～30cm复合填料层，筛眼直径大于850μm的铁筛网，8～15cm颗粒直径大于850μm的无机大颗粒填料层；(d)将待处理污水由上至下依次通过各过滤层，过滤后通过管路使得处理后的水能够回流到抄片机处，实现污水的循环利用。
全文摘要
本发明公开了一种纸基摩擦材料生产中的污水处理方法，将纸基摩擦材料生产过程中的边角废料粉碎后过筛，保存主要纤维粉碎物；将主要纤维粉碎物与无机小颗粒采用湿法混合均匀，制成复合填料；将各过滤层从下到上依次装填，分别为尼龙筛网，2～5cm细沙层，尼龙筛网，15～30cm复合填料层，铁筛网，8～15cm无机大颗粒填料层；将待处理污水由上至下依次通过各过滤层，过滤后通过管路使得处理后的水能够回流到抄片机处，实现污水的循环利用。本发明省略了pH值回调步骤，使得纸基摩擦材料生产中的原料得到充分利用同时使得处理装置中原料易于取得。
文档编号C02F103/28GK101508495SQ20091002158
公开日2009年8月19日 申请日期2009年3月17日 优先权日2009年3月17日
发明者付业伟, 李贺军, 杨国盛, 杰 费 申请人:西北工业大学