納濾系統(tǒng)在粘膠纖維生產(chǎn)中堿液回收的應(yīng)用

王艷山

（唐山三友集團(tuán)興達(dá)化纖有限公司，河北 唐山 063305）

納濾系統(tǒng)在粘膠纖維生產(chǎn)中堿液回收的應(yīng)用

王艷山

（唐山三友集團(tuán)興達(dá)化纖有限公司，河北 唐山 063305）

摘 要：納濾膜是一種溶劑分子或某些低分子量溶質(zhì)或低價離子透過的功能性選擇性半透膜，我公司將納濾系統(tǒng)應(yīng)用于壓榨液回收，選擇卷式納濾膜錯流過濾方法，在較長時間內(nèi)維持較高的膜滲透量，有效地降低了膜污染，壓液回收率達(dá)到40%，凈液半纖最低降到5g/L，堿耗明顯降低，年利潤可達(dá)919萬元。

關(guān)鍵詞：納濾膜；粘膠；堿液；半纖；過濾參數(shù)

1 概述

膜分離技術(shù)是一種新興的分離、凈化和濃縮技術(shù)。由于它具有高效、節(jié)能、工藝簡單、操作方便、處理過程基本無相變和低污染等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于石化、食品、紡織、輕工、冶金、醫(yī)藥、生物工程和環(huán)保等領(lǐng)域，是目前最具有發(fā)展的高新技術(shù)之一。

常見的膜分離技術(shù)有微濾（MF）、超濾（UF）、納濾（NF）、反滲透（RO）、透析（Dialysis）、電滲析（ED）和滲透氣化（PV）。納濾（NF）介于超濾和反滲透之間，納濾膜是一種多層聚合物組成的復(fù)合型膜，是一種溶劑分子或某些低分子量溶質(zhì)或低價離子透過的功能性選擇性半透膜，膜節(jié)流分子量為200-1000道爾頓，過濾精度能達(dá)到1-3納米。納濾膜表面分離層通常為荷負(fù)電化學(xué)基團(tuán)帶負(fù)電，納濾膜的孔徑和表面荷電特征使其分離具有兩個特性，即篩分效應(yīng)和電荷效應(yīng)。

納濾膜過濾作用主要體現(xiàn)在以下三方面：

（1）分離高分子量和低分子量的有機(jī)物；

（2）分離陰離子的鹽溶液，對單價陰離子鹽溶液的脫鹽率低于高價陰離子鹽溶液；

（3）分子不同價態(tài)的粒子。它對中性不帶電荷的物質(zhì)（如：乳糖、葡萄糖、麥芽糖）的截留則是由膜的篩分效應(yīng)決定的；對鹽的截留性能主要是由膜的電荷效應(yīng)決定的，日東電工的NTR-7450膜，脫鹽率是50%，對蔗糖的截留率是36%，所表現(xiàn)的大分子量的蔗糖比小分子量的鹽更容易透過，是由于膜的電荷效應(yīng)引起的。

我公司粘膠生產(chǎn)中采用二浸工藝，堿液中的半纖濃度較高，當(dāng)半纖達(dá)到一定濃度后堿液變?yōu)閺U堿不可再用，由于半纖相對于氫氧化鈉溶液是高分子量物質(zhì)，應(yīng)用納濾膜可以有效地分離壓榨液中的堿液和半纖，使堿液回收利用，達(dá)到清潔生產(chǎn)和節(jié)能降耗的目的。

2 納濾工藝研究

堿站將壓液回流液輸送至南沉降罐，經(jīng)板框除去堿液中的漿粥和雜質(zhì)，堿液輸送至北沉降罐，經(jīng)微孔過濾器（5-10um）進(jìn)入進(jìn)料罐，用輸送泵送至保安濾器（3-5um），通過高壓泵進(jìn)入納濾系統(tǒng)，納濾膜將堿液分離成透過液（凈液）和濃縮液（黑液），黑液回流至進(jìn)料罐，凈液流入凈液罐重新調(diào)配堿液。

2.1 納濾膜結(jié)構(gòu)分析

我公司采用卷式納濾膜，卷式納濾膜組件設(shè)計(jì)簡單，填充密度大，內(nèi)部結(jié)構(gòu)為多個“膜袋”卷在一多孔中心管外形成，膜袋三邊粘封于多孔中心管上，膜袋內(nèi)以多孔支撐材料形成透過物流道。膜袋與膜袋間以網(wǎng)狀材料形成料液流道，料液平行于中心收集管流動，進(jìn)入膜袋內(nèi)的透過物，旋轉(zhuǎn)著向中心收集管，并由中心收集管流出。解剖圖如圖1所示。

2.2 選擇錯流過濾方式

過濾方式分為全量過濾和錯流過濾。全量過濾也稱直流過濾和死端過濾，與常規(guī)濾布過濾類似，物料以垂直方式進(jìn)入膜組件，透析液流出膜組件，截留物留在膜內(nèi)。隨著過濾周期的延長，大分子物質(zhì)濃度逐漸升高，在膜表面形成濾層，導(dǎo)致透過率降低從而影響膜通透量，為保證膜的透過性，需要定時反洗去除膜表面截留物。

錯流過濾避免了全量過濾中依靠濾餅過濾產(chǎn)生的堵塞現(xiàn)象，物料以一定流速流過膜面，透過液從垂直方向透過膜，截留物則被濃縮液帶出膜組件。料液經(jīng)膜的表面，在壓力的作用下液體及小分子物質(zhì)透過濾膜，而不溶物和大分子則被截留。料液有足夠的流速可將膜截留物從膜表面剝離，連續(xù)不斷的剝離降低了膜的污染程度，從而在較長時間內(nèi)維持較高的膜滲透量，有效地降低了膜污染。

圖1 納濾膜內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

2.3 納濾系統(tǒng)過濾參數(shù)

公司新上納濾系統(tǒng)后，每班處理壓液量100m3，壓液濃度220g/L，半纖含量50g/L，具體工藝參數(shù)見表1。

壓液經(jīng)納濾系統(tǒng)處理后，40m3凈液透過納濾膜可重新調(diào)配浸漬堿，半纖含量明顯降低為5g/L，60m3黑液打至罐區(qū)外售，半纖濃縮至60g/L，整體回收率為40%。

表1 納濾系統(tǒng)工藝參數(shù)

3 經(jīng)濟(jì)效益

應(yīng)用納濾系統(tǒng)后，我公司堿耗明顯降低，每班壓液處理量100m3，凈液濃度200g/L，回收率40%，燒堿1500元/噸，廢堿外售單價50元/m3，膜費(fèi)用3.8萬/支×68支=258.4萬元，人工費(fèi)用一年40萬元，一年凈利潤為：100m3/班×3班×350 天×0.4×0.2噸/m3×（1500-50）元/噸-258.4萬元-40萬元=919萬元。納濾系統(tǒng)的使用為我公司帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效率，同時更好地促進(jìn)了公司的清潔生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]何毅，李光明.納濾膜分離技術(shù)的研究進(jìn)展[J].過濾與分離，2003 （03）：5-9.

[2]姚國英.納濾膜材料及應(yīng)用[J].上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2003 （03）：255-259.

中圖分類號：TQ028

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A