硅藻土預涂膜過濾器在酸浴過濾中的成功運用

曲士榮

摘 要：本文從硅藻土的性質和用途、我國硅藻土資源情況展開，介紹了硅藻土預涂膜過濾器的工作原理、工藝流程、技術參數、設備特點。

關鍵詞：硅藻土 涂膜 干脫渣

中圖分類號：TQ424.22 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）03（b）-0075-02

在粘膠纖維生產過程中，纖維素黃酸酯遇酸后，被分解再生，生成纖維素，在這一過程中，酸浴與粘膠中的纖維素黃酸酯及黃化副產物反應生成大量的膠體硫，這些膠體硫，有的以及細小的顆粒分散于酸浴中；有的結成膠體浮于浴面上，這此雜質的存在直接影響紡絲性能和成品質量，使紡絲疵點增加，為此必須在循環中通過過濾器，對酸浴進行過濾，除去這些雜質。

酸浴透明度的高低直接影響酸浴落差、紡絲成品的疵點、換頭周期、成品一級品率，增加工人勞動強度；另外對于酸站來講，酸浴透明度的高低直接到設備及管路的掛垢清理周期。因此，較高的酸浴透明度對于粘膠纖維生產至關重要。

硅藻土預涂膜過濾器是廣泛應用于水處理、石化行業的過濾器。2006年末，吉林化纖集團艾卡粘膠纖維有限公司在對硅藻土預涂膜過濾器的設備結構、原理、能耗、過濾性能等方面進行綜合評定后，大膽將硅藻土預涂膜過濾器用于酸浴過濾。經過數年來的運行，證明硅藻土預涂膜過濾器同樣適用于粘膠行業的酸浴過濾。

硅藻土預涂膜過濾器與傳統的酸浴過濾器相比，由于過濾介質硅藻土的粒徑小，使得過濾后液體的懸浮物含量和粒徑都遠遠低于常規酸浴過濾器。同傳統的酸浴過濾器相比，硅藻土過濾層可輕易脫落，濾膜可以反復預涂，克服了傳統酸浴過濾器易堵塞，難以反洗及酸堿污水處理等方面技術難題。

1 硅藻土簡介

1.1 硅藻土的性質和用途

硅藻土是一種生物成因的硅質沉積巖，主要由硅藻遺骸和軟泥固結而成的沉積礦。經篩選后的硅藻精土緊堆密度0.3～0.4 g/ml，比表面積50～60 m2/g，數量2～2.5億個/g，孔體積0.6～0.8 cm3/g，孔半徑2000～4000A°，吸水率能吸收自身重量的3～4倍。具有質輕、多孔、隔音、耐酸、而堿、比表面積大、化學性質穩定、熱穩定和吸附能力強等特點。廣泛用于水處理、飲食、建材、化工、橡膠、石化、醫藥、冶金、油漆、化妝品、涂料、機械、能源等行業，可制水處理劑、助濾劑、填料、吸附劑、隔熱材料、催化劑載體、色譜固定劑等，是近代工業不可缺少的材料，至今尚未獲得令人滿意的替換物質。

1.2 我國硅藻土資源情況

我國的14個省，已勘明了七十余個硅藻土礦，以吉林、浙江和云南形成三足鼎立形勢。東部沿海、西部新疆、北部黑龍江、南部廣東、海南，中部內蒙、河北、山東、四川等均儲藏著大量硅藻土。

2 硅藻土預涂膜過濾器工作原理

硅藻土預涂膜過濾器把筒狀型濾布套在特殊材料制成的柱狀星型濾棒上，垂直地、有規則地懸掛在過濾容器中，將粒徑在10～30μm的硅藻土預涂在濾布表面上，然后切換到過濾狀態，污酸中的硫化物、懸浮物、膠體顆粒、大分子有機物被濾料截留，酸浴通過涂膜層的壓頭損失也同時提高，當壓頭損失達到設定極限值時，停止過濾，進行脫膜，然后再重新開始新一輪運行周期。

3 硅藻土預涂膜過濾器工藝流程

硅藻土預涂膜過濾器自動運行控制時，可采用PLC可編程控制器進行“時間”全自動控制。也可采用“壓差”控制，即當過濾壓力上升到上限壓力（本系統設定為0.3 MPa）左右時，啟動備用過濾機進行涂膜過程，完畢后切換1臺運行的過濾機，往復運行。

完整的運行周期由以下幾個過程組成：

涂膜—— 過濾—— 正吹—— 反吹脫渣—— 酸洗—— 涂膜

3.1 涂膜

硅藻土混合酸液通過預涂罐水力及電動攪拌器攪拌后，經涂膜泵加壓提升至過濾器內，混合酸液從濾元外部進入濾芯內，硅藻土被截留在濾布外表形成濾膜，酸液回流至預涂罐內，連續循環一個周期后，涂膜結束。

3.2 過濾

循環酸液進入過濾器罐內，穿過硅藻土濾膜，懸浮雜質不斷被截留，在此狀態下由于過濾阻力的增大而產生水頭損失從而導致流量減少，運行周期終止，即表明過濾終止。

注：考慮到本系統中酸液的經濟價值，因此，回收至緩沖罐中的廢酸液在正常過濾前進行過濾利用，即由涂膜泵在涂膜完成后，首先將緩沖罐酸液提升至過濾器內進行過濾處理。

3.3 正吹

過濾器在過濾終止狀態下進行正吹過程，其作用是：利用壓縮空氣把濾罐內的酸液排盡回收至緩沖罐內，同時又把濾膜中的酸液吹干形成干渣，并為下級反吹過程創造條件。壓縮空氣壓力設定為0.2 MPa。

3.4 反吹脫渣

反吹脫渣過程是：壓縮空氣從濾元內部進入使濾布向外瞬間膨脹，使得附在濾布表面的干渣迅速剝離脫落，廢渣從排渣口排出至過濾器底部的手推小車內，再由人工清理出現場。本過程持續時間為1分鐘左右，每次反吹開啟10 s，連續運行2～3次，壓縮空氣壓力設定為0.4 MPa。

3.5 酸洗

當脫渣完成后，對過濾器罐體內壁及濾元進行沖洗，清洗介質為濾后酸液，其由補酸閥對預涂罐補酸，再由清洗泵（即涂膜泵）加壓，酸液從過濾器頂部噴淋裝置及濾元內部進入，進行酸洗，本過程持續時間為2 min，酸洗完畢后，由正吹壓縮空氣把廢液排至緩沖罐內。酸洗結束后，該過濾器等待，20 min后進行下次涂膜過程，周而復始。

4 硅藻土預涂膜過濾器技術參數

硅藻土粒徑：Mn-1細-6.77 μm，Mn-1粗25.66 μm。

濾后溶液懸浮物含量：≤1 mg/l

濾后溶液懸浮物粒徑中值：≤1 μm。

預涂膜量：800 g/m2。

預涂時間：10～15 min至出酸清澈為止。

過濾溶液進口壓力：0.30～0.35 MPa。

過濾終止壓差：≤0.30 MPa。

推薦濾速：≤3 m/h。

空氣正吹時間：3～5 min。

空氣反吹脫渣時間：1 min。

5 硅藻土預涂膜過濾器設備特點

（1）構造簡單，沒有驅動裝置，檢修方便，可實現全自動化、無人操作運行。

（2）一次過濾，1～0.5μm顆粒全部截濾。

（3）封閉型運行，杜絕酸浴中的有毒氣體揮發。

（4）濾元及濾布耐腐蝕性強，適用于酸堿溶液的處理。

（5）濾元的有效過濾面積大，因而占地面積小（以φ1600過濾罐為例：硅藻土濾元有效過濾面積為25 m2）。

（6）硅藻土預涂膜過濾器采用壓縮空氣干脫渣，吹脫下來的干渣可以與煤混合在一起燒掉。

（7）采用采用壓縮空氣脈沖脫渣后，濾元潔凈如新。節省了大量的反沖洗水，杜絕了酸、堿廢水的排放，節省了污水治理的費用。

（8）由于過濾前預涂膜硅藻土，使硫化物、懸浮物、膠體物等污染物與濾布不直接接觸，保證了濾布的長期運行，解決了一般過濾器運行中碰到的濾層易堵塞、難反洗、壽命短等難度。

6 結語

粘膠化纖行業發展至今，產量、產品質量不斷提升，單位成本不斷下降，很大程度上得益于新設備、新工藝的探索和運用。硅藻土價廉易得，運行費用低；直接排出干渣，沒有污水的排放，減少了二次污染。

硅藻土涂膜過濾器運行穩定，并且可將運行、清洗自動切換；濾渣回收利用，實現了節能減排。實踐證明：硅藻土涂膜過濾器非常適合粘膠化纖行業的酸浴過濾。endprint