电渗析系统在粘胶纤维生产中碱液回收的探讨

    摘 要：我公司压榨液碱回收应用纳滤系统，纳滤膜氢氧化钠回收率达到50-70%，由于纳滤膜浓缩黑液中半纤维素含量最高限为60克/升，浓缩倍数受到限制，导致了浓缩液中存在大量氢氧化钠不能回收。本文采用电渗析来进行浓缩液的碱回收试验，使得氢氧化钠回收率达到了98%，提高了氢氧化钠回收利用率，同时还能得到纯净度高的半纤维素液体。

    关键词：浓缩液；氢氧化钠；均相膜

    DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.09.024

    电渗析是膜分离过程中较为成熟的一项技术，已广泛地应用于苦咸水脱盐，是世界上某些地区生产淡水的主要方法。由于新开发的荷电膜具有更高的选择性、更低的膜电阻、更好的热稳定性相化学稳定性以及更高的机械强度、使电渗析不仅限于应用在脱盐方面，而且在食品、医药及化学工业中，电渗析还有许多其他的工业应用，如工业废水的处理，主要包括从酸液清洗金属表面所形成的废液中回收酸和金属；从电镀废水中回收重金属离子；从合成纤维废水中回收硫酸盐；从纸浆废液中回收亚硫酸盐等。

    本文利用电渗析来进行纳滤浓缩液的碱回收试验，以检验电渗析在碱液回收中的可适用性。

    1 试验部分

    1.1 原料

    纳滤膜浓缩液：半纤维素含量80克/升 氢氧化钠含量 55克/升。

    浓缩室：软水。

    极液室：2%硫酸钠溶液。

    1.2 试验设备

    磁力泵3台（料液侧、回收液侧、极液侧各1台），均相膜电渗析器（100*200）1臺，胶皮管数段，构架一个，直流电源1台，两个进料桶，秒表一个。

    1.3 试验原理

    在极室装入2%硫酸钠溶液作为极液，浓缩室和淡化室分别装入一定体积的纯水和废碱液，浓水、淡水、极水按一定流量分别进入相应的膜室中循环处理，在外加直流电场的作用下，浓水、淡水中的溶质离子定向迁移，完成浓缩和淡化，直到得到合格的淡水、浓水。

    1.4 试验步骤

    （1）组装电渗析器，检查有无外漏内串情况，连接好设备。

    （2）启动磁力泵，试运行，没问题后停磁力泵，配料，调整参

    数。

    （3）开启磁力泵电源，调节流量进料40l/h，电极液流速20l/h，稳定后开启电源，并开始计时，记录初始的料液体积、浓度、电流电压等数据，开始试验，随时记录时间和电流电压变化情况。

    （4）待淡化室中碱含量小于3克/升时，关闭电渗析器电源停掉磁力泵。

    2 试验结果

    方案：淡化液 1.2L （55克/升氢氧化钠 半纤维素 80克/升）。

    浓缩液 0.3L （ 软水）。

    试验目标：浓缩液氢氧化钠浓度达到100克/升，淡化液3克/升 。

    试验数据：

    3 试验结论

    （1）该试验装置能够较好的实现5%氢氧化钠料液的分离，浓缩至10%；

    （2）按淡化（5%氢氧化钠废液）：浓缩（纯水）=4：1进料，淡化至氢氧化钠含量5克/升、浓缩至氢氧化钠含量100克/升，淡化室往浓缩室的渗水量为浓水体积的76.7%，实验过程中所用平均膜对电压为0.91V，平均电流密为315A/㎡， 电流效率为63.92%，单位料液耗电38.14kW/h。

    4 应用前景

    本电渗析器使用的耐碱膜的耐碱度为100克/升，而碱液中半纤维素的含量最高可达200克/升。针对这样的特性，可以组合纳滤膜进行碱回收和半纤分离。纳滤膜适用高浓度碱液的回用，而电渗析可以将纳滤膜的浓缩液加水稀释后进行深度分离回收。这样能将氢氧化钠最大限度回收，而得到的半纤维素溶液中含碱5克/以下，对于半纤维素的深加工木糖、低聚糖及其他高附加值产品提供优良的原料。为碱法浆应用的碱回收提供新的思路，为半纤维素深加工提供良好的前景。

    作者简介：张浩红（1973-），男，河北滦南人，大专，助理工程师，从事粘胶生产与研发工作。