膜分离技术在染工业中的应用研究
纺织印染工业具有用水量大、产生废水量多、废水难处理、环境污染严重等特点,废水中有效成分的回收、无污染生产工艺的开发、废水的资源化和回用等是目前纺织印染工业的研究热点。近年来,随着膜分离技术的不断发展和进步,膜分离技术(主要有超滤、纳滤和反渗透技术)己在纺织印染工业中得到了成功应用,有力地促进了整个纺织印染工业的发展,产生了良好的经济和社会效益。本文主要论述了膜分离技术在PVA回收、染料的生产以及印染废水处理等方面的应用。
染整助剂1PVA回收
在纺织工业中,主要的生产工序有纺丝、牵伸、退浆、精炼、漂白、染色等,纤维集束后在浆纱机中上浆,提高耐磨擦力和抗张应力,进行牵伸。目前大多采用合成聚合物PVA作为织物的上浆剂。上浆后进行纺织和烧毛,退浆后才能作进一步的加工处理。
采用膜分离技术(超滤)可有效回收退浆液中的PVA(通常PVA的回收率可达98%以上),其具体的回收工艺如图1所示。
通常退浆水中PVA的含量在0.1w t%～1.5w t%之间,退浆水经过超滤处理后,透过水返回退浆浴,浓缩液进入混合槽,调整到合适浓度再用于上浆,整个PVA回收系统只外排一小部分透过水,以防止退浆浴聚集过量的染整助剂低分子量组分;超滤的浓缩液浓度在8.0w t%～10.0w t%之间,由回路中的折光仪自动检测和控制,整个系统高度自动化。由于采用了超滤膜分离装置,节省了退浆用水,减少了PVA的用量,具有节约水资源、回收有价值物质、减少环境污染的多重作用,经济和社会效益十分显著。
染整助剂膜的使用寿命对超滤膜法回收PVA的经济性影响很大。选择优良的膜材料、改进膜组器的结构、采用合适的清洗方法,均可有效延长膜的使用寿命,通常超滤膜的使用寿命可达两年。开发高性能的分离膜和高效的清洗技术是目前的研究热点。
2染料生产
染料是印染工业不可缺少的原料,在目前常用的染料生产工艺中,化学合成的染料经盐析、过滤、干燥后制成固体染料。整个生产过程不仅产生大量的难处理废水,而且所生产的染料的盐含量高、纯度低,影响印染工艺的染色质量。
用纳滤膜分离技术对染料生产工艺进行改进,开发清洁生产工艺,降低染料的盐含量,提高染料的纯度和品质,同时还可生产高质量的液状染料,减少废水排放量,对整个染料工业的可持续发展是十分必要的。图2给出了传统染料生产工艺流程和膜法改进的染料生产工艺流程。
[pagebreak]膜法和传统染料生产工艺过程纳滤膜技术为一压力驱动膜分离过程,其孔径为数个纳米级,可有效实现对分子量数百级的物质与无机盐、小分子物质和水的分离。用纳滤膜技术处理染料合成水溶液,在对染料进行除盐净化的同时,对染料进行浓缩。浓缩后的染料溶液可直接制成液体染料产品,也可经喷雾干燥后制成固体粉状染料产品。整个纳滤过程可分为恒容除盐和浓缩两部分,据产品最终要求的纯度和浓度,确定恒容除盐的程度和脱水浓缩的倍数。具体的工艺如图3所示。表1列出了膜法染料除盐、浓缩的典型处理结果。
3印染废水处理
印染工业每年需消耗近亿吨的工艺用软化水,而产生的印染废水具有水量大、分布面广、水质变化大、有机物含量高、色度高(主要为有色染料)、成分复杂等特点,对环境和水体的污染十分严重,印染废水的治理技术,一直是印染工业和环境工作者所关注的课题。目前,常用的印染废水治理方法有物化法、生物法、物化-生物串联法三大类,但这些方法很难彻底去除印染废水中色度和COD,以达到一级排放或回用标准。随着国家和社会对环境保护要求的日益重视和我国水资源的日渐短缺,开发有效的印染废水处理技术将十分必要。膜分离技术(反渗透、纳滤)可有效实现对印染废水的深度处理,废水经处理后达到工艺用水标准,从而实现废水的回用。这样既减少了废水的排放量,减轻了废水对环境的污染,又减少了工艺用软化水量,节约了水资源,经济和社会效益显著。
图4给出了膜技术处理印染废水的典型工艺流程。表2则给出了该工艺的处理结果,其中废水的回用率达到67%。
染整助剂[pagebreak]膜法印染废水处理工艺中,预过滤(砂滤、絮凝剂、pH调节剂等)的目的是使经常规处理后的废水在进入膜分离装置之前,达到膜分离装置的进水要求,从而确保膜分离装置的正常运行,具体要求如下:SS(m g?L)<1;SD I<5;浊度(N TU)<2。
pH值的控制是整个膜分离系统安全、高效运行的关键。在低pH值下运行,膜易被污染、堵塞。在正常运行条件下,通常每隔两星期需对膜清洗一次。印染废水经膜分离系统处理后,透过水无色、COD和BOD接近于零、不含表面活性剂、无硬度,其水质完全达到工艺用软化水标准并可回用。
4结语
膜分离技术己在纺织印染工业中的PVA回收、染料除盐浓缩和生产工艺改进、印染废水的处理等方面得到了成功的应用,不仅可回收废水中的有效组分,实现染料的清洁生产,而且还可实现废水的资源化和回用,对减轻环境污染、减少废水排放量、节约水资源等均具有重要意义,经济和社会效益十分显著。随着膜技术的不断进步,社会对环境的日益重视,膜技术作为社会和经济可持续发展的关键技术之一,必将在纺织印染工业中发挥更大的作用。
