CN102910778B - 涤纶碱减量水资源回收工艺 - Google Patents

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Abstract

一种涤纶碱减量废水资源回收的方法，是将存在于涤纶碱减量废水中的对苯二甲酸钠用盐酸还原成对苯二甲酸白色晶体沉淀回收，过滤所得滤液中含有的乙二醇和氯化钠通过电渗析脱盐，获得高纯度的次氯酸钠溶液和高纯度的氢气，水溶液中剩余的乙二醇通过冷冻干燥法，脱去绝大多数水分，制成高浓度的乙二醇水溶液，乙二醇水溶液浓度可达到75％左右，可用于汽车防冻液的配制。本方法实现涤纶碱减量污水资源100％有效利用，无污染排放，无废气排放，无固废产生，所有产物均可被其他工业利用，而且产品品质高于石油化工生产的同类产品。

Description

涤纶碱减量水资源回收工艺
技术领域
本发明针对涤纶仿真丝工艺过程中产生的碱减量废水中有机物含量高，碱性强，生物可降解性差的状况，提出了资源循环利用的一种工艺方法，不但实现污染物变废为宝，回收过程能耗低，而且回收过程无污染排放，无废气产生，微量生化污泥产生，是接近零排放的回收工艺。
背景技术
目前，随着工业化进程的不断深入，我国印染业的高速发展，虽然给我国带来了经济效益，但同时带给我们的环境压力也是巨大的，在印染集群区的广东、浙江、江苏等省份，其印染量占全国印染总量的76％，虽然印染技术在高速发展，但是其相应的污水处理技术却是非常的滞后，给当地的生态环境造成了极其严重的负面影响，其中影响最典型的要数涤纶的仿真丝产品。
近几年，虽然新型的纤维仿真面料更新换代，碱减量工艺应用比例大幅变少，但随着企业的新建和扩建，重度碱减量工艺产品的绝对总量并没有变少的趋势，而是增加了。据不完全统计，仅浙江萧山和绍兴地区，每年就有近20万吨的聚酯被分解而进入水体，而且水溶液无色无味，但是其毒害就是稀释200倍，尚不足以使细菌等低级微生物生存。这种情况已经引起了政府职能部门的高度重视，已经对这类资源型、污染型企业加以调整、改造和优化升级等措施。
发明内容
本发明主要针对上述问题，提供一种简单易操作，工业化程度高，低能耗，零污染排放的工艺方法，回收成本低于目前涤纶印染厂的污水处理成本，而且，有效成分充分回收，创造巨大的经济效益。
本发明涉及的原料为涤纶碱减量废水，以下简称原水。
本发明采用的工艺方案是，原水经盐酸中和，获得粗对苯二甲酸白色晶体沉淀，经压滤机压滤后，回收对苯二甲酸并且继续精制加工；滤液水中含有氯化钠和乙二醇，通过电渗析器回收氢氧化钠，同时可以获得氯气、氢气还有乙二醇稀溶液，将获得的氯气导入氢氧化钠水溶液，获得经济价值更高的次氯酸钠水溶液；乙二醇稀溶液，使用冷冻浓缩法进行脱水处理，可以获得75％以上的乙二醇浓缩液。乙二醇脱水过程排除的水分中可能还含有微量的乙二醇及一些阳离子季铵盐型助剂，通过厌氧生化处理系统，可以获得沼气，来供企业供热或发电，生化系统排出的水里有机物已经消耗殆尽，完全可以进行中水回用。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图，图2为本发明副产品资源循环图，图3为图1中ED过程原理图，图2、图3为图1的补充说明图。
本发明所涉及的工艺流程如图1、图2所示，选择的原水为涤纶仿真丝工艺所产生的碱减量废水；
1、如图1所示，
我们选择工业盐酸中和原水中的游离的氢氧化钠，同时还原对苯二甲酸钠，化学反应式如下：
NaOH+HCl→NaCl+H2O
NaOOCC6H4OONa+2HCl→HOOCC6H4COOH↓+2NaCl
本过程使用工业浓盐酸作为中和剂，避免了现有处理工艺使用浓硫酸所带来的一系列环境问题，同时也提高了生产过程的安全性，用浓盐酸调节原水PH值至5.5～2.0。
2、本发明所涉及的压滤过程是，选择合适的滤布，滤布选择为100目～1200目，使用板框压滤机进行操作，也可以使用离心机脱水，但能耗会增加。这个过程我们可以获得粗对苯二甲酸晶体，简称PTA，经过精制的PTA是聚酯合成时必须的化工原料。
3、本发明所涉及的ED过程是指，以压滤机滤液为原料液，通过电渗析设备，设备结构如图3所示，图中表示1为阳离子选择透过性交换膜，简称阳离子交换膜；2为电渗析槽槽体，3为阳电极，4为阴电极；原料水从阳极池进入，从阴极室获得氢氧化钠溶液和氢气；阳极室获得乙二醇稀溶液以及氯气；同时，将氯气通入氢氧化钠溶液，即可获得高纯度的次氯酸钠溶液，反应式如下：
阳极室：NaCl→Na++Cl-
阳极反应：2Cl--2e→Cl2↑(氧化反应)
同时，在直流电场力的作用下，Na+发生了离子迁移，通过阳离子交换膜向阴极移动，与阴极室的OH-结合成为NaOH；
阴极室：H2O→H++OH-
Na++OH-→NaOH
阴极反应：2H++2e→H2↑(还原反应)
ED设备外反应：Cl2+2NaOH→NaCl+NaClO+H2O
4、通过图1所示过程的处理，我们回收了原水中的氢氧化钠、对苯二甲酸，以及获得了高纯度的氢气，次氯酸钠溶液；但是从ED阳极排出的水溶液中还含有乙二醇，它还需要进入下一个流程进行浓缩回用。如图2所示，根据乙二醇的物化性质，沸点为197.85℃，冰点为-13.2℃，所以，乙二醇属于难挥发性物质，而且乙二醇的强极性又使它很容易与水分子之间建立氢键连接，要施加很大的能量才能打破它们之间的氢键，因此，为了降低乙二醇脱水的能耗，本发明选择冷冻法进行脱水处理。5、如图2所示，本发明将图1过程ED阳极室排出的乙二醇稀溶液进行冷冻降温处理至20℃～0℃；然后用片状制冰机将冷冻后的溶液制成片状薄冰；用搅拌机破碎后，放置3～30分钟，乙二醇和部分水就会随即溶解下来，把冰水混合物放入离心脱水机脱水，固体截留物为主要含阳离子季铵盐的冰块，离心机排出的水溶液为乙二醇浓缩液，根据我们实际的需要，我们可以进行多级冷冻浓缩过程，以获得我们需要的乙二醇浓缩液。
同时，被离心机截留的冰块部分，含有微量的乙二醇和涤纶仿真丝过程加入的阳离子季铵盐型助剂，将冰块放置溶解后，将这部分水溶液排入厌氧生化池，进行厌氧生化处理，获得的沼气用于能源回收，生化池排出的水已经不含有污染物，可以进行中水回用，或者直接排入城市排水系统。

Claims (6)

1.一种涤纶仿真丝工艺产生的碱减量废水的资源回收方法：原水为碱减量废水，经盐酸中和，获得粗对苯二甲酸白色晶体沉淀，经压滤机压滤后，回收对苯二甲酸并继续精制加工；滤液水中含有氯化钠和乙二醇，通过电渗析器回收氢氧化钠，同时获得氯气、氢气还有乙二醇稀溶液，将获得的氯气导入氢氧化钠水溶液，获得经济价值更高的次氯酸钠水溶液；乙二醇稀溶液，使用冷冻浓缩法进行脱水处理，获得75％以上的乙二醇浓缩液；乙二醇脱水过程排出的水分中含有微量的乙二醇及阳离子季铵盐型助剂，通过厌氧生化处理系统，获得沼气，来供企业供热或发电，生化系统排出的水里有机物已经消耗殆尽，进行中水回用。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，原水中和选择的酸为盐酸，在一个带搅拌装置的容器内，加入原水，再用盐酸中和至pH值5.5-2.0，有大量白色晶体析出。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所选择的压滤机使用的滤布为100目-1200目，使用板框压滤机进行操作，获得粗对苯二甲酸白色晶体。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所选择的电渗析器是由单个阳离子交换膜将阴阳电极隔开，构成阳极室和阴极室两个独立工作区间，在阳极室加入待处理溶液，从阳极室上方的排气管收获纯净的氯气，在阳极室下部的排水口收获乙二醇稀溶液，同时在阴极室上方的排气管收获纯净的氢气，在阴极室下部的排水口收获氢氧化钠浓缩溶液。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于将所获得的氯气直接导入回收的氢氧化钠溶液中，获得次氯酸钠和氯化钠的混合溶液。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于将乙二醇稀溶液通过冷冻处理，将溶液温度降至20℃-0℃，然后选择片状制冰机将冷冻后的乙二醇溶液制成片状薄冰，用搅拌机破碎后，放置3-30分钟，乙二醇和部分水就会随即溶解下来，把冰水混合物放入离心脱水机，固体截留物为主要含阳离子季铵盐的冰块，离心机排出的水溶液为乙二醇浓缩液，根据实际的需要，进行多级冷冻浓缩过程，获得需要的乙二醇浓缩液。
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