電滲析系統在粘膠纖維生產中堿液回收的探討

摘 要：我公司壓榨液堿回收應用納濾系統，納濾膜氫氧化鈉回收率達到50-70%，由于納濾膜濃縮黑液中半纖維素含量最高限為60克/升，濃縮倍數受到限制，導致了濃縮液中存在大量氫氧化鈉不能回收。本文采用電滲析來進行濃縮液的堿回收試驗，使得氫氧化鈉回收率達到了98%，提高了氫氧化鈉回收利用率，同時還能得到純凈度高的半纖維素液體。

關鍵詞：濃縮液；氫氧化鈉；均相膜

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

電滲析是膜分離過程中較為成熟的一項技術，已廣泛地應用于苦咸水脫鹽，是世界上某些地區生產淡水的主要方法。由于新開發的荷電膜具有更高的選擇性、更低的膜電阻、更好的熱穩定性相化學穩定性以及更高的機械強度、使電滲析不僅限于應用在脫鹽方面，而且在食品、醫藥及化學工業中，電滲析還有許多其他的工業應用，如工業廢水的處理，主要包括從酸液清洗金屬表面所形成的廢液中回收酸和金屬；從電鍍廢水中回收重金屬離子；從合成纖維廢水中回收硫酸鹽；從紙漿廢液中回收亞硫酸鹽等。

本文利用電滲析來進行納濾濃縮液的堿回收試驗，以檢驗電滲析在堿液回收中的可適用性。

1 試驗部分

1.1 原料

納濾膜濃縮液：半纖維素含量80克/升 氫氧化鈉含量 55克/升。

濃縮室：軟水。

極液室：2%硫酸鈉溶液。

1.2 試驗設備

磁力泵3臺（料液側、回收液側、極液側各1臺），均相膜電滲析器（100*200）1臺，膠皮管數段，構架一個，直流電源1臺，兩個進料桶，秒表一個。

1.3 試驗原理

在極室裝入2%硫酸鈉溶液作為極液，濃縮室和淡化室分別裝入一定體積的純水和廢堿液，濃水、淡水、極水按一定流量分別進入相應的膜室中循環處理，在外加直流電場的作用下，濃水、淡水中的溶質離子定向遷移，完成濃縮和淡化，直到得到合格的淡水、濃水。

1.4 試驗步驟

（1）組裝電滲析器，檢查有無外漏內串情況，連接好設備。

（2）啟動磁力泵，試運行，沒問題后停磁力泵，配料，調整參

數。

（3）開啟磁力泵電源，調節流量進料40l/h，電極液流速20l/h，穩定后開啟電源，并開始計時，記錄初始的料液體積、濃度、電流電壓等數據，開始試驗，隨時記錄時間和電流電壓變化情況。

（4）待淡化室中堿含量小于3克/升時，關閉電滲析器電源停掉磁力泵。

2 試驗結果

方案：淡化液 1.2L （55克/升氫氧化鈉 半纖維素 80克/升）。

濃縮液 0.3L （ 軟水）。

試驗目標：濃縮液氫氧化鈉濃度達到100克/升，淡化液3克/升 。

試驗數據：

3 試驗結論

（1）該試驗裝置能夠較好的實現5%氫氧化鈉料液的分離，濃縮至10%；

（2）按淡化（5%氫氧化鈉廢液）：濃縮（純水）=4：1進料，淡化至氫氧化鈉含量5克/升、濃縮至氫氧化鈉含量100克/升，淡化室往濃縮室的滲水量為濃水體積的76.7%，實驗過程中所用平均膜對電壓為0.91V，平均電流密為315A/㎡， 電流效率為63.92%，單位料液耗電38.14kW/h。

4 應用前景

本電滲析器使用的耐堿膜的耐堿度為100克/升，而堿液中半纖維素的含量最高可達200克/升。針對這樣的特性，可以組合納濾膜進行堿回收和半纖分離。納濾膜適用高濃度堿液的回用，而電滲析可以將納濾膜的濃縮液加水稀釋后進行深度分離回收。這樣能將氫氧化鈉最大限度回收，而得到的半纖維素溶液中含堿5克/以下，對于半纖維素的深加工木糖、低聚糖及其他高附加值產品提供優良的原料。為堿法漿應用的堿回收提供新的思路，為半纖維素深加工提供良好的前景。

作者簡介：張浩紅（1973-），男，河北灤南人，大專，助理工程師，從事粘膠生產與研發工作。