陶瓷膜用于硫化堿液純化除雜研究
行業(yè)動(dòng)態(tài)
由于陶瓷膜具有良好的耐酸堿、腐蝕性及機(jī)械穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性等特點(diǎn)，日益成為苛刻條件下有效的分離技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于化工、生物發(fā)酵等各種領(lǐng)域。
工業(yè)硫化堿在溶解過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生活性炭等雜質(zhì)，堿渣的處理成為了化工生產(chǎn)中存在的難題，它不僅影響了粗品的質(zhì)量，還極大地影響著化工生產(chǎn)過(guò)程中精餾系統(tǒng)的運(yùn)行，延長(zhǎng)生產(chǎn)周期并增加了生產(chǎn)成本。對(duì)于實(shí)際的工業(yè)硫化堿液，體系較為復(fù)雜，堿渣處理的相關(guān)報(bào)道較少。
本文中以安徽某公司的硫化堿液為過(guò)濾對(duì)象，采用陶瓷膜進(jìn)行純化除雜，收到了很好的效果。
1 實(shí)驗(yàn)部分
1.1 實(shí)驗(yàn)原料
安徽某公司硫化堿液，堿質(zhì)量含量290～310g/L，60℃，pH=13，SS在80～100mg/L。
1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
0.1㎡陶瓷膜設(shè)備。主要采用內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)沉降槽沉降后的硫化堿液經(jīng)供料泵進(jìn)入內(nèi)循環(huán)回路中，再通過(guò)循環(huán)泵，以高速流動(dòng)的方式在陶瓷膜組件內(nèi)部不斷地循環(huán)、濃縮，清液從滲透?jìng)?cè)出來(lái)，一小部分濃縮液回到緩沖罐，與來(lái)料混合后繼續(xù)參與循環(huán)，當(dāng)循環(huán)回路中的濃縮液達(dá)到一定濃度時(shí)，即陶瓷膜的清液通量低于設(shè)計(jì)值時(shí)，停止分離操作，關(guān)閉清液出料閥，進(jìn)入清洗程序。
實(shí)驗(yàn)用陶瓷膜規(guī)格為：CMF-50-19*31*500，純水通量≥550L/(㎡·h)，0.1MPa；CMF-200-19*31*500，純水通量≥850L/(㎡·h)，0.1MPa。
1.3 檢測(cè)方法
采用重量法測(cè)定硫化堿液SS的含量，采用滴定法測(cè)定硫化堿液的堿含量。
2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
2.1 50nm陶瓷膜通量隨運(yùn)行時(shí)間的變化情況
膜通量隨著過(guò)濾時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸遞減。在連續(xù)進(jìn)料初期，膜通量有些許衰減，體現(xiàn)了濃差極化作用和膜芯表面凝膠層等污染過(guò)程。在料液循環(huán)中，料液濃度逐漸增加，濃差極化現(xiàn)象嚴(yán)重，過(guò)濾阻力增大，膜通量遞減。在約1.5h后，界面濃差極化達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，膜通量隨時(shí)間衰減幅度降低，基本保持穩(wěn)定。
在不同溫度使用50nm陶瓷膜對(duì)硫化堿液進(jìn)行純化過(guò)濾時(shí)，通量變化都較一致，都是隨著時(shí)間的增加呈現(xiàn)3段變化趨勢(shì)：第一階段通量快速降低，是由濃差極化和膜面污染造成的；第二階段通量基本保持穩(wěn)定，緩慢降低；第三階段通量快速降低，這是由壓力降低等因素引起的。
2.2 50nm陶瓷膜管清洗
2.2.1 堿洗加酸洗
采用堿洗加酸洗可恢復(fù)陶瓷膜通量，這主要是因?yàn)閴A洗時(shí)，高速流動(dòng)的堿液帶走了濃差極化形成的動(dòng)態(tài)膜上的活性炭等小顆粒，此時(shí)設(shè)備操作方式應(yīng)為高膜面流速循環(huán)運(yùn)行。而酸洗時(shí)酸與硫化堿液中的三氧化二鋁進(jìn)行快速有效的反應(yīng)，使陶瓷膜得以再生，操作方式的影響并不顯著?？紤]到硫化堿液pH=13的特點(diǎn)，故考察僅酸洗能否再生陶瓷膜，以節(jié)省藥劑成本。
2.2.2 酸洗
僅采用酸洗亦可基本恢復(fù)陶瓷膜通量。酸洗時(shí)酸與硫化堿液中的三氧化二鋁進(jìn)行快速有效的反應(yīng)，并控制設(shè)備進(jìn)行高流速運(yùn)行，使?jié)獠顦O化形成的動(dòng)態(tài)膜上的活性炭等小顆粒得以脫落，使陶瓷膜得以再生。
2.3 50m和200nm陶瓷膜純化除雜效果
陶瓷膜過(guò)濾硫化堿液后，清液無(wú)論是堿的回收率，還是SS去除率都處于較好的水平，堿的回收率接近100%，而清液的SS控制在6mg/L以下，而且濃縮倍數(shù)較高，達(dá)到了17倍的水平。
2.4 放大實(shí)驗(yàn)運(yùn)行考察
將陶瓷膜過(guò)濾清液4.5m3置于反應(yīng)釜中生成粗品鄰苯二胺，通過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)粗品鄰二純度得以提高，且使得精餾系統(tǒng)停機(jī)排出堿渣的時(shí)間得以縮短，減少了生成成本，縮短了生產(chǎn)周期，提高了產(chǎn)品品質(zhì)。這說(shuō)明采用50nm陶瓷膜處理硫化堿液能有效降低硫化堿液中SS含量，使粗品鄰二中堿渣大量減少，從源頭上把控精餾系統(tǒng)堿渣含量的目的得以實(shí)現(xiàn)，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益明顯。
3 結(jié)論
（1）用陶瓷膜進(jìn)行硫化堿液的純化除雜是可行的。采用50nm的陶瓷膜進(jìn)行過(guò)濾時(shí)，堿的回收率可達(dá)到99.7%，清液的SS去除率達(dá)到了93%。在濃縮倍數(shù)為17的情況下，平均通量在330～340L/(㎡·h)。
（2）由于陶瓷膜在化工行業(yè)具有有機(jī)膜無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，必將成為化工行業(yè)不可替代的分離純化的技術(shù)和手段。
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