本發(fā)明涉及一種電滲析膜處理工藝，更具體地說，本發(fā)明涉及一種粘膠纖維紡絲后酸浴的電滲析膜處理工藝，屬于電滲析膜處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在粘膠纖維紡絲過程中，纖維素纖維的再生主要是通過酸堿中和反應(yīng)的形式產(chǎn)生，酸堿反應(yīng)的進(jìn)行主要在酸浴中進(jìn)行，這就導(dǎo)致了紡絲后的酸浴中硫酸含量下降、硫酸鈉降低、同時(shí)硫酸鋅含量得以消耗的結(jié)果。
現(xiàn)有紡絲后的酸浴中硫酸含量的提升主要通過酸浴蒸發(fā)的形式實(shí)現(xiàn)，主要存在蒸汽消耗量大、硫酸鋅不能回收，同時(shí)紡絲過程中產(chǎn)生的硫酸鈉只能通過高溫結(jié)晶的方式析出的問題。
國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局于2013.10.16公開了一件公開號(hào)為CN103351041A，名稱為“一種粘膠纖維生產(chǎn)中的電滲析堿回收工藝”的發(fā)明，該發(fā)明提出了一種粘膠纖維生產(chǎn)中的電滲析堿回收工藝。其特征在于：將經(jīng)預(yù)處理后的廢堿液和除鹽水按1-2∶1的流量比通過泵進(jìn)入膜組件輸送至電滲析膜組器，進(jìn)行電滲析回收堿液，所述經(jīng)預(yù)處理后的廢堿液氫氧化鈉濃度為50-200g/L，半纖維含量為20-150g/L。本發(fā)明根據(jù)粘膠纖維生產(chǎn)過程中產(chǎn)生含半纖維素的高濃度廢堿的特性，選擇優(yōu)化的工藝參數(shù)，使之具有堿回收率高、能耗低、運(yùn)行穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。
國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局于2013.11.13公開了一件公開號(hào)為CN103388198A，名稱為“一種雙極膜電滲析法從粘膠纖維硫酸鈉廢液制取酸堿的方法”的發(fā)明，該發(fā)明公開了一種雙極膜電滲析法從粘膠纖維硫酸鈉廢液制取酸堿的方法，將硫酸鈉濃度為5%-20%的粘膠纖維硫酸鈉廢液經(jīng)過結(jié)晶、調(diào)節(jié)pH、一次初過濾、O3氧化還原性物質(zhì)、二次初過濾、活性炭去除有機(jī)物、離子交換樹脂去除鋅離子和pp微孔過濾精濾，然后進(jìn)入雙極膜電滲析膜組器的硫酸鈉流道中；作為吸收液的除鹽水分別進(jìn)入雙極膜電滲析膜組器的酸流道和堿流道中，制得硫酸溶液和氫氧化鈉溶液；所述雙極膜電滲析膜組器的工作表壓為0.03-0.08MPa。本發(fā)明提高了粘膠纖維廢液中酸和堿的再生回收率，減少了廢液雜質(zhì)對(duì)雙極膜造成的損傷，提高雙極膜的使用壽命，并保證雙極膜電滲析以及后續(xù)工序的順利進(jìn)行。
上述兩件專利申請(qǐng)文件公開了粘膠纖維生產(chǎn)中電滲析法進(jìn)行廢液回收利用的方法，但是都沒有公開如何進(jìn)行紡絲后酸浴的電滲析膜處理。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中通過酸浴蒸發(fā)提升紡絲后酸浴中硫酸含量存在的蒸汽消耗量大、硫酸鋅不能回收，同時(shí)紡絲過程中產(chǎn)生的硫酸鈉只能通過高溫結(jié)晶的方式析出的問題，提供一種粘膠纖維紡絲后酸浴的電滲析膜處理工藝，該工藝能夠提升紡絲后酸浴中硫酸、硫酸鋅含量，同時(shí)阻隔部分硫酸鈉進(jìn)入處理過的紡絲后酸浴中，降低硫酸鈉含量，使紡絲后酸浴中的硫酸、硫酸鈉、硫酸鋅含量達(dá)到紡絲前的酸浴工藝要求。
為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，其具體的技術(shù)方案如下：
一種粘膠纖維紡絲后酸浴的電滲析膜處理工藝，其特征在于：包括以下工藝步驟：
A、紡絲后酸浴預(yù)處理
對(duì)紡絲后酸浴進(jìn)行預(yù)處理；
B、設(shè)置電滲析膜組件
采用H+/Na+離子交換膜為陽膜，陰離子交換膜為陰膜，多個(gè)陽膜和陰膜交錯(cuò)排布固定成為電滲析膜組件，相鄰的陽膜和陰膜之間為液體通道；所述電滲析膜組件的兩端分別設(shè)置陰極和陽極；
C、紡絲后酸浴進(jìn)入電滲析膜組件
相鄰的兩條液體通道之間為陰膜的液體通道形成一組液體通道組，將紡絲后酸浴分別相向通入各個(gè)液體通道中；每組液體通道組中，靠近陰極的液體通道中的紡絲后酸浴為原料液，靠近陽極的液體通道中的紡絲后酸浴為接收液；
D、離子轉(zhuǎn)移
在電場的作用下，進(jìn)行電滲析膜處理，離子開始轉(zhuǎn)移；H+和Zn2+透過陽膜向陰極轉(zhuǎn)移，移動(dòng)至接收液中；SO42-透過陰膜向陽極轉(zhuǎn)移，移動(dòng)至接收液中；部分Na+被陽膜阻隔，留在原料液中；
E、酸浴回用
經(jīng)過電滲析處理后，流出的原料液中含有少量硫酸、硫酸鋅和硫酸鈉，而接收液中硫酸、硫酸鈉和硫酸鋅的含量達(dá)到紡絲前的酸浴工藝要求，回收用于紡絲。
上述基本技術(shù)方案中，所述H+/Na+離子交換膜為市售常規(guī)產(chǎn)品，該離子交換膜根據(jù)離子的大小不同進(jìn)行選擇性透過，能夠阻隔部分Na+，而H+能夠通過。
本發(fā)明步驟A中，所述對(duì)紡絲后酸浴進(jìn)行預(yù)處理具體為：通過微孔過濾，使固體懸浮物含量小于10mg/L。
本發(fā)明步驟B中，所述電滲析膜組件的膜間距為0.2-0.8mm，膜片的尺寸為400*800cm，陽極和陰極間的距離為30-50cm。
本發(fā)明步驟C中，所述紡絲后酸浴中含有硫酸100-140g/L、硫酸鈉220-370g/L、硫酸鋅5-10g/L。
本發(fā)明步驟C中，所述原料液和所述接收液之間的流速比例為1-5:1。
本發(fā)明步驟D中，所述電場中的電壓為80-130V，電流為100-500A。
本發(fā)明步驟E中，所述原料液中含有硫酸10-80g/L、硫酸鈉200-330g/L、硫酸鋅0-6g/L；所述接收液中含有硫酸120-140g/L、硫酸鈉250-370g/L、硫酸鋅6-14g/L。
本發(fā)明步驟E中，所述原料液的后續(xù)處理為：向原料液中加入氫氧化鈉，調(diào)節(jié)pH值為8-10，生成硫酸鈉和氫氧化鋅沉淀，通過固液分離將硫酸鈉和氫氧化鋅沉淀分離，硫酸鈉再經(jīng)過處理，回收利用。
本發(fā)明帶來的有益技術(shù)效果：
1、本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中通過酸浴蒸發(fā)提升紡絲后酸浴中硫酸含量存在的蒸汽消耗量大、硫酸鋅不能回收，同時(shí)紡絲過程中產(chǎn)生的硫酸鈉只能通過高溫結(jié)晶的方式析出的問題。本發(fā)明通過特定的電滲析膜處理工藝來處理粘膠纖維紡絲中的紡絲后酸浴，能夠提升紡絲后酸浴中硫酸、硫酸鋅含量，同時(shí)阻隔部分硫酸鈉進(jìn)入處理過的紡絲后酸浴中，降低硫酸鈉含量，使紡絲后酸浴中的硫酸、硫酸鈉、硫酸鋅含量達(dá)到紡絲前的酸浴工藝要求，大幅降低酸浴提濃蒸汽的消耗。
2、本發(fā)明優(yōu)選的，在步驟A中，所述對(duì)紡絲后酸浴進(jìn)行預(yù)處理具體為：通過微孔過濾，使固體懸浮物含量小于10mg/L。上述預(yù)處理可以有效除去原料液和接收液中的固體懸浮物雜質(zhì)（膠塊、單質(zhì)硫、纖維素等固體懸浮物雜質(zhì)），同時(shí)不會(huì)影響原處理液中硫酸、硫酸鈉、硫酸鋅含量。該方法屬于物理預(yù)處理方法，減少固體機(jī)械雜質(zhì)對(duì)膜片的影響，可以有效降低預(yù)處理成本，同時(shí)達(dá)到進(jìn)入電滲析膜堆工藝要求。
3、本發(fā)明優(yōu)選的，本發(fā)明步驟C中，所述電滲析膜組件的膜間距為0.2-0.8mm，膜片的尺寸為400*800cm，陽極和陰極間的距離為30-50cm。本發(fā)明步驟E中，所述電場中的電壓為80-130V，電流為100-500A。電滲析過程中的能耗主要為電耗，除與膜片本身、處理料液對(duì)象、極夜有關(guān)外，還與膜間距、電壓大小有關(guān)，通過上述范圍值的限定可以有效降低膜堆運(yùn)行過程中電能消耗，降低運(yùn)行成本。上述參數(shù)范圍的限定還能夠有效保證通道內(nèi)流速的穩(wěn)定性和通道內(nèi)離子總數(shù)，還能夠得到最佳的回收率。
4、本發(fā)明優(yōu)選的，在步驟C中，所述原料液和所述接收液之間的流速比例為1-5:1。上述流速關(guān)系的限定可以增加原料液中氫離子和硫酸根離子濃度，在相同電量的情況下，有效促進(jìn)原料液中氫離子和硫酸根離子向接收液中移動(dòng)，達(dá)到料液濃縮的目的，同時(shí)以紡絲后酸浴作為接收液，接收液能夠很好達(dá)到紡前工藝對(duì)酸浴的要求。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
一種粘膠纖維紡絲后酸浴的電滲析膜處理工藝，包括以下工藝步驟：
A、紡絲后酸浴預(yù)處理
對(duì)紡絲后酸浴進(jìn)行預(yù)處理；
B、設(shè)置電滲析膜組件
采用H+/Na+離子交換膜為陽膜，陰離子交換膜為陰膜，多個(gè)陽膜和陰膜交錯(cuò)排布固定成為電滲析膜組件，相鄰的陽膜和陰膜之間為液體通道；所述電滲析膜組件的兩端分別設(shè)置陰極和陽極；
C、紡絲后酸浴進(jìn)入電滲析膜組件
相鄰的兩條液體通道之間為陰膜的液體通道形成一組液體通道組，將紡絲后酸浴分別相向通入各個(gè)液體通道中；每組液體通道組中，靠近陰極的液體通道中的紡絲后酸浴為原料液，靠近陽極的液體通道中的紡絲后酸浴為接收液；
D、離子轉(zhuǎn)移
在電場的作用下，進(jìn)行電滲析膜處理，離子開始轉(zhuǎn)移；H+和Zn2+透過陽膜向陰極轉(zhuǎn)移，移動(dòng)至接收液中；SO42-透過陰膜向陽極轉(zhuǎn)移，移動(dòng)至接收液中；部分Na+被陽膜阻隔，留在原料液中；
E、酸浴回用
經(jīng)過電滲析處理后，流出的原料液中含有少量硫酸、硫酸鋅和硫酸鈉，而接收液中硫酸、硫酸鈉和硫酸鋅的含量達(dá)到紡絲前的酸浴工藝要求，回收用于紡絲。
實(shí)施例2
在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上：
優(yōu)選的，步驟A中，所述對(duì)紡絲后酸浴進(jìn)行預(yù)處理具體為：通過微孔過濾，使固體懸浮物含量小于10mg/L。
優(yōu)選的，步驟B中，所述電滲析膜組件的膜間距為0.2mm，膜片的尺寸為400*800cm，陽極和陰極間的距離為30cm。
優(yōu)選的，步驟C中，所述紡絲后酸浴中含有硫酸100g/L、硫酸鈉220g/L、硫酸鋅5g/L。
優(yōu)選的或者進(jìn)一步的，步驟C中，所述原料液和所述接收液之間的流速比例為1:1。
優(yōu)選的，步驟D中，所述電場中的電壓為80V，電流為100A。
優(yōu)選的，步驟E中，所述原料液中含有硫酸10g/L、硫酸鈉200g/L、硫酸鋅0g/L；所述接收液中含有硫酸120g/L、硫酸鈉250g/L、硫酸鋅6g/L。
優(yōu)選的或者進(jìn)一步的，步驟E中，所述原料液的后續(xù)處理為：向原料液中加入氫氧化鈉，調(diào)節(jié)pH值為8，生成硫酸鈉和氫氧化鋅沉淀，通過固液分離將硫酸鈉和氫氧化鋅沉淀分離，硫酸鈉再經(jīng)過處理，回收利用。
實(shí)施例3
在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上：
優(yōu)選的，步驟A中，所述對(duì)紡絲后酸浴進(jìn)行預(yù)處理具體為：通過微孔過濾，使固體懸浮物含量小于10mg/L。
優(yōu)選的，步驟B中，所述電滲析膜組件的膜間距為0.8mm，膜片的尺寸為400*800cm，陽極和陰極間的距離為50cm。
優(yōu)選的，步驟C中，所述紡絲后酸浴中含有硫酸140g/L、硫酸鈉370g/L、硫酸鋅10g/L。
優(yōu)選的或者進(jìn)一步的，步驟C中，所述原料液和所述接收液之間的流速比例為5:1。
優(yōu)選的，步驟D中，所述電場中的電壓為130V，電流為500A。
優(yōu)選的，步驟E中，所述原料液中含有硫酸80g/L、硫酸鈉330g/L、硫酸鋅6g/L；所述接收液中含有硫酸140g/L、硫酸鈉370g/L、硫酸鋅14g/L。
優(yōu)選的或者進(jìn)一步的，步驟E中，所述原料液的后續(xù)處理為：向原料液中加入氫氧化鈉，調(diào)節(jié)pH值為10，生成硫酸鈉和氫氧化鋅沉淀，通過固液分離將硫酸鈉和氫氧化鋅沉淀分離，硫酸鈉再經(jīng)過處理，回收利用。
實(shí)施例4
在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上：
優(yōu)選的，步驟A中，所述對(duì)紡絲后酸浴進(jìn)行預(yù)處理具體為：通過微孔過濾，使固體懸浮物含量小于10mg/L。
優(yōu)選的，步驟B中，所述電滲析膜組件的膜間距為0.5mm，膜片的尺寸為400*800cm，陽極和陰極間的距離為40cm。
優(yōu)選的，步驟C中，所述紡絲后酸浴中含有硫酸120g/L、硫酸鈉295g/L、硫酸鋅7.5g/L。
優(yōu)選的或者進(jìn)一步的，步驟C中，所述原料液和所述接收液之間的流速比例為3:1。
優(yōu)選的，步驟D中，所述電場中的電壓為105V，電流為300A。
優(yōu)選的，步驟E中，所述原料液中含有硫酸45g/L、硫酸鈉265g/L、硫酸鋅3g/L；所述接收液中含有硫酸130g/L、硫酸鈉310g/L、硫酸鋅10g/L。
優(yōu)選的或者進(jìn)一步的，步驟E中，所述原料液的后續(xù)處理為：向原料液中加入氫氧化鈉，調(diào)節(jié)pH值為8-10，生成硫酸鈉和氫氧化鋅沉淀，通過固液分離將硫酸鈉和氫氧化鋅沉淀分離，硫酸鈉再經(jīng)過處理，回收利用。
實(shí)施例5
在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上：
優(yōu)選的，步驟A中，所述對(duì)紡絲后酸浴進(jìn)行預(yù)處理具體為：通過微孔過濾，使固體懸浮物含量小于10mg/L。
優(yōu)選的，步驟B中，所述電滲析膜組件的膜間距為0.3mm，膜片的尺寸為400*800cm，陽極和陰極間的距離為33cm。
優(yōu)選的，步驟C中，所述紡絲后酸浴中含有硫酸110g/L、硫酸鈉225g/L、硫酸鋅6g/L。
優(yōu)選的或者進(jìn)一步的，步驟C中，所述原料液和所述接收液之間的流速比例為4:1。
優(yōu)選的，步驟D中，所述電場中的電壓為90V，電流為200A。
優(yōu)選的，步驟E中，所述原料液中含有硫酸21g/L、硫酸鈉210g/L、硫酸鋅2g/L；所述接收液中含有硫酸135g/L、硫酸鈉360g/L、硫酸鋅13g/L。
優(yōu)選的或者進(jìn)一步的，步驟E中，所述原料液的后續(xù)處理為：向原料液中加入氫氧化鈉，調(diào)節(jié)pH值為8-10，生成硫酸鈉和氫氧化鋅沉淀，通過固液分離將硫酸鈉和氫氧化鋅沉淀分離，硫酸鈉再經(jīng)過處理，回收利用。