CN107021538A - 一种活性染料染色残液的高效萃取脱色系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种活性染料染色残液的高效萃取脱色系统，包括：一萃取混合器、一第一油水分离柱、一第一管式膜、一反萃取混合器、一第二油水分离柱、一第二管式膜、一收集池和一净油池。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理领域，特别涉及一种活性染料染色残液的高效萃取脱色系统。
背景技术
活性染料因其色谱齐全、牢度良好、使用方便和价格低廉，是棉纤维织物最常用的染料。因为活性染料是靠分子结构中的活性基团在染色过程中与棉纤维发生反应，同时染料分子设计成对棉的亲和力不高，所以其具有良好的耐洗牢度。
然而，由于活性染料对棉的低亲和力，在深浓色染色时必须要加大量的盐促染，盐浓度可高达100克/升，甚至更高。同时，活性染料的活性基团在与棉的反应时不可避免的有一定量的水解反应，使得实际固色率通常在70％左右，染得越深，相应的固色率越低。因此，这就导致了活性染料的染色残浴中既含有高盐度，又有高色度。
目前大多数染色工厂未将染色残浴分开处理，即，将这些高盐高色度的染色残浴混入其它污水中。由于这些污水中均含有目前的常规污水处理体系难以处理的成分，因而使达标排放困难重重，若要中水回用则更难做到。
为了防止高盐浓度和高色度的活性染料染色残浴对环境的严重污染，可以对其单独收集，通过脱色和酸碱中和处理，制成高浓度的盐溶液，重复用于新一轮的染色过程中。这里对染色残浴中的高色度溶液脱色是回用残浴的基础。由于活性染料是阴离子染料，其染色残浴可通过使用固体阳离子物质吸附而脱除颜色(例如中国专利CN102745761B)，或使用有机液萃取来除色(例如中国专利CN104291398B)。
虽然，上述利用固体阳离子物质的脱色处理可以使染色残浴中的高浓盐液得到回用，防止其排放对环境造成的伤害，但使用固体阳离子物质吸附会形成相当量的固体废料，难以处理。上述利用有机液(油相)萃取后，须通过静置使不同密度的油水二相逐步分离，过程长，设备大，效率低，分离后的油中仍然含有一定量的水，而水中也含有一定量的油(100-500ppm)，一方面使得萃取过程油耗大，成本高，另一方面含油的高盐水溶液若回用染色，油就会被带入染缸积聚，污染被染织物和染缸，造成严重的染色疵病。
因而，上述两种活性染料染色残浴脱色的方法在回用残浴方面都有一定的局限。
因此，我们需要一种新的用于活性染料染色残液的萃取脱色方法或装置，可快速高效的对染色残液进行处理，又不会收到各方面的约束。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新的活性染料染色残液的高效萃取脱色系统，用于染色残液的处理。
为了实现上述目的，本发明提供一种活性染料染色残液的高效萃取脱色系统，与一染色机流体连接。所述萃取脱色系统包括：一萃取混合器，所述萃取混合器的流体入口与所述染色机的排出口流体连接，使得所述染色机的出水进入所述萃取混合器后与一萃取液混合均匀并反应完全；一第一油水分离柱，所述第一油水分离柱的流体入口与所述萃取混合器的流体出口流体连接，使得所述萃取混合器的出水进入所述第一油水分离柱后进行分离；一第一管式膜，所述第一管式膜的流体入口与所述第一油水分离柱的水相出口流体连接，使得分离后的水相进入所述第一管式膜后进行脱色过滤；所述第一管式膜的出水口与所述染色机流体连接，对所述第一管式膜的出水进行回用；所述第一管式膜的出油口与所述第一油水分离柱的流体入口流体连接，用于对第一管式膜的出油进行再次分离；一反萃取混合器，所述反萃取混合器的流体入口与所述第一油水分离柱的油相出口流体连接，使得所述第一油水分离柱的出油进入所述反萃取混合器后与一反萃取液混合均匀并反应完全；一第二油水分离柱，所述第二油水分离柱的流体入口与所述反萃取混合器的流体出口流体连接，使得所述反萃取混合器的出水进入所述第二油水分离柱后进行分离；一第二管式膜，所述第二管式膜的流体入口与所述第二油水分离柱的水相出口流体连接，使得所述第二管式膜的出水进入所述第二管式膜后进行脱色过滤；所述第二管式膜的出油口与所述第二油水分离柱的流体入口流体连接，用于对所述第二管式膜的出油进行再次分离；一收集池，所述第二管式膜的出水口与所述收集池流体连接；以及，一净油池，所述净油池的流体入口与所述第二油水分离柱的油相出口流体连接；所述净油池的出口与所述萃取混合器流体连接。
在本发明一实施例中，所述高效萃取脱色系统还包括一染色残液调节池，所述染色残液调节池设置于所述染色机的排出口与所述萃取混合器的流体入口之间，用于调节所述染色机的出水。优选地，在所述染色残液调节池中调节所述染色机的出水的pH值调节至3。
在本发明一实施例中，所述高效萃取脱色系统还包括一回用水调节池，所述回用水调节池设置于所述第一管式膜的出水口与所述染色机之间，用于调节回用的所述第一管式膜的出水。优选地，在所述回用水调节池中，将所述第一管式膜的出水的pH值调节至中性，并调节盐浓度至120g/L，使得调节后的所述第一管式膜的出水回流至所述染色机后可以用于新一轮的染色过程。
在本发明一实施例中，所述高效萃取脱色系统还包括一色油池，所述色油池设置于所述第一油水分离柱的油相出口与所述反萃取混合器的流体入口之间，用于收集所述第一油水分离柱的出油。
在本发明一实施例中，所述高效萃取脱色系统还包括一反萃取液池，所述反萃取液池与所述反萃取混合器的流体入口流体连接，用于储存所述反萃取液并向所述反萃取混合器提供所述反萃取液。所述反萃取液可以是pH值为11的碱液，该碱液可以是任何已知的用于反萃取碱液。
在本发明一实施例中，所述萃取混合器的体积为0.5m3，所述萃取混合器中的油水体积比例为1:(10～100)。优选地，油水两相在所述萃取混合器中的停留时间为10分钟，用于使油水两相反应完全，随后进入所述第一油水分离柱进行分离。并且优选地，所述萃取液包含白矿物油、三月桂胺和脂肪链碳长C8-C12的脂肪醇，并且各组分的体积比为白矿物油:三月桂胺:脂肪醇＝5：4：1。
在本发明一实施例中，所述第一油水分离柱的流体入口的流量为10～30m3/小时，所述第一油水分离柱的油相出口的流量为0.03-0.3m3/小时。
在本发明一实施例中，所述反萃取混合器的体积为0.1m3，所述反萃取混合器中所述第一油水分离柱的出油与所述反萃取液的体积比为(1～3):1。优选地，所述第一油水分离柱的出油与所述反萃取液在所述反萃取混合器中的停留时间为15～60分钟，用于完成反萃取过程。
在本发明一实施例中，所述第二油水分离柱的流体入口的流量为1～3m3/小时，所述第二油水分离柱的油相出口的流量为0.03-0.3m3/小时。
在本发明一实施例中，所述第一管式膜的流体入口的流量为10～30m3/小时；所述第二管式膜的流体入口的流量为1～3m3/小时。优选地，所述第一管式膜的水相通量为3m3/小时，所述第二管式膜的水相通量为0.01-0.3m3/小时。
本领域技术人员可以理解的是，如无特殊说明，本发明中所述的装置均为市售商品。
在本发明中，通过设置管式膜结合萃取法，利用管式膜优良的除油性能，组成了以管式膜为主要分离油水两相的高效活性染料残浴脱色处理系统。与常规利用油水二相密度不同而采用静置实现分离机理不同的是，本发明通过所述管式膜是通过膜表面的亲水疏油性能，使水相能以较大的通量通过的同时有效的将油相隔离出来，从而实现高效快速的油水二相分离。
附图说明
图1为本发明所述一种活性染料染色残液的高效萃取脱色系统的结构示意图。
具体实施方式
以下，结合具体实施方式，对本发明的技术进行详细描述。应当知道的是，以下具体实施方式仅用于帮助本领域技术人员理解本发明，而非对本发明的限制。
如图1所示的，本实施例提供一种活性染料染色残液的高效萃取脱色系统10，所述高效萃取脱色系统10与一染色机20流体连接，用于处理所述染色机20的染色残液出水。
如图所示的，所述萃取脱色系统10包括：一染色残液调节池30、一萃取混合器11、一第一油水分离柱12、一第一管式膜13、一回用水调节池40、一色油池50、一反萃取液池60、一反萃取混合器14、一第二油水分离柱15、一第二管式膜16、一收集池70、和一净油池80。
请继续参见图1，以下结合图1对所述活性染料染色残液的高效萃取脱色系统10的结构及运行过程进行详细描述。
如图所示的，所述染色机20的染色残液出水首先进入所述染色残液调节池30中，在所述染色残液调节池30中对所述染色残液进行pH调节，使得所述染色残液的pH值约为3。所述萃取混合器11的流体入口与所述染色残液调节池30流体连接，使得pH值调节为3的染色残液进入所述萃取混合器11，与萃取液混合均匀并反应完全。所述萃取液的来源在后文中详细描述。在本实施例中，所述萃取混合器的体积为0.5m3，所述萃取混合器中的油水体积比例为1:(10～100)。
当染色残液与所述萃取液在所述萃取混合器11混合均匀并反应完全后，例如，在所述萃取混合器中的停留10分钟，所述萃取混合器11中的混合液流入所述第一水油分离柱12中。
如图所示的，所述第一油水分离柱12的流体入口与所述萃取混合器11的流体出口流体连接，使得所述萃取混合器11的出水进入所述第一油水分离柱12后进行分离。所述第一油水分离柱12的水相出口与所述第一管式膜13的流体入口连接，而所述第一油水分离柱12的油相出口与所述色油池50的流体入口流体连接。因此，所述第一油水分离柱12分离后的水相进入所述第一管式膜13进行进一步分离，而第一油水分离柱12分离后的油相则进入所述色油池50等待进一步处理。
所述第一管式膜13的出水口与所述回用水调节池40流体连接，使得染色残液在经萃取脱色后所获得的回用水可以在所述回用水调节池40中进行调节。如图所示的，所述回用水调节池40与所述染色机20流体连接，因此，在所述回用水调节池40内调节好的回用水可以回流值所述染色机20内用于后续的染色处理。例如，在所述回用水调节池40内将回用水的pH值调节至中性，并调节盐浓度至120g/L，以用于染色机的回用。
所述第一管式膜13的出油口所述第一油水分离柱11的流体入口流体连接，用于对第一管式膜13的出油进行再次分离。
在本实施例中，所述第一油水分离柱11的流体入口的流量为10～30m3/小时，所述第一油水分离柱11的油相出口的流量为0.03-0.3m3/小时。同时，所述第一管式膜13的流体入口的流量为10～30m3/小时，水相通量为3m3/小时。这样，可以使所述第一管式膜13中的流体油水二相混合比例不大于1：30，保持所述第一管式膜13可以在低油含量、高流速的状态下运行，有效地防止了油相物质在所述第一管式膜13的壁上沉积，极大地减少了膜孔堵塞的情况，无需经常冲洗。
如图所示的，所述第一油水分离柱11的出油收集于所述色油池50内后，进入所述反萃取混合器14。如图所示的，所述反萃取混合器14的流体入口分别于所述色油池50及所述反萃取液池60流体连接，使得所述第一油水分离柱11的出油进入所述反萃取混合器14后与所述反萃取液池60流入的反萃取液混合均匀并反应完全。
在本实施例中，所述反萃取混合器14的体积为0.1m3，所述反萃取混合器14中所述第一油水分离柱11的出油与所述反萃取液的体积比为(1～3):1。当所述述第一油水分离柱11的出油与所述反萃取液反应完全后，例如停留15～60分钟以完成反萃取过程后，所述反萃取混合器14内的混合液流入所述第二油水分离柱15中。
如图所示的，所述第二油水分离柱15的流体入口与所述反萃取混合器14的流体出口流体连接，使得所述反萃取混合器14的出水进入所述第二油水分离柱15并进行分离。所述第二油水分离柱15的水相出口与所述第二管式膜16的流体入口连接，而所述第二油水分离柱15的油相出口与所述净油池80流体连接。因此，所述第二油水分离柱15分离后的水相进入所述第二管式膜16进行进一步分离，而第二油水分离柱15分离后的油相则收集并储存于所述净油池80内。所述第二油水分离柱的流体入口的流量为1～3m3/小时，所述第二油水分离柱的油相出口的流量为0.03～0.3m3/小时。
在所述净油池80内收集储存的是经碱液反萃取后的萃取液，因而，该萃取液可以直接进入所述萃取混合器11内，用于新一轮的染色残液萃取脱色处理。
如图所示的，所述第二管式膜16在对所述第二分离柱15的出水进行脱色过滤后，出油进入所述第二油水分离柱15内，进行再次分离；出水则进入所述收集池70。在本实施例中，所述第二管式膜16的流体入口的流量为1～3m3/小时，水相通量为0.01～0.3m3/小时。
所述收集池70中的出水已不含盐，可进一步做蒸化处理形成少量固体废料，或生化处理后作为常规污水排放。
在本实施例中，所述萃取液包含白矿物油、三月桂胺和脂肪链碳长C8-C12的脂肪醇，并且各组分的体积比为白矿物油:三月桂胺:脂肪醇＝5：4：1。其中三月桂胺为主要萃取组分，其在pH≤3的水溶液中能够呈阳离子状态，从而能够与阴离子的水解活性染料缔合，溶入有机相(油相)，将水中的染料除去。通常用于萃取的主要化学品为三辛胺，其作用机理与上述的三月桂胺相同。虽然三辛胺在水中的溶解度不高，但在pH≤3的酸溶液中形成了阳离子，有一部分三辛胺就会溶入酸性水溶液中。经过萃取后的油水分离，这部分三辛胺就遗留在脱去水解活性染料的高盐浓度的水体里，不仅显著增大油中有效萃取组分的消耗，还会对后续回用这部分盐水染色带来难以控制的不良影响。因此，在本申请中，选用含碳链更长的三月桂胺作为萃取的主要成分，主要是为提高该组分在酸性水溶液中的疏水性，减少水溶性，从而极大的降低有效组分的消耗，防止其遗留在高盐的水溶液中干扰回用染色。
由此，在本实施例中，染色残液在经萃取液萃取后，经所述第一管式膜13和第一油水分离柱12后分离为可以回用的回用水和富集有染料的油相，然后经碱液反萃取后，在所述净油池80中收集储存反萃取后的萃取液，可直接进入所述萃取混合器11内，用于新一轮的染色残液萃取脱色处理。
在本发明中，通过设置管式膜结合萃取法，利用管式膜优良的除油性能，组成了以管式膜为主要分离油水两相的高效活性染料残浴脱色处理系统。与常规利用油水二相密度不同而采用静置实现分离机理不同的是，本发明通过所述管式膜是通过膜表面的亲水疏油性能，使水相能以较大的通量通过的同时有效的将油相隔离出来，从而实现高效快速的油水二相分离。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已公开的实施例并未限制本发明的范围。相反地，包含于权利要求书的精神及范围的修改及均等设置均包括于本发明的范围内。
Claims (10)
1.一种活性染料染色残液的高效萃取脱色系统，与一染色机流体连接，其特征在于，所述萃取脱色系统包括：
一萃取混合器，所述萃取混合器的流体入口与所述染色机的排出口流体连接，使得所述染色机的出水进入所述萃取混合器后与一萃取液混合均匀并反应完全；
一第一油水分离柱，所述第一油水分离柱的流体入口与所述萃取混合器的流体出口流体连接，使得所述萃取混合器的出水进入所述第一油水分离柱后进行分离；
一第一管式膜，所述第一管式膜的流体入口与所述第一油水分离柱的水相出口流体连接，使得分离后的水相进入所述第一管式膜后进行脱色过滤；所述第一管式膜的出水口与所述染色机流体连接，对所述第一管式膜的出水进行回用；所述第一管式膜的出油口与所述第一油水分离柱的流体入口流体连接，用于对第一管式膜的出油进行再次分离；
一反萃取混合器，所述反萃取混合器的流体入口与所述第一油水分离柱的油相出口流体连接，使得所述第一油水分离柱的出油进入所述反萃取混合器后与一反萃取液混合均匀并反应完全；
一第二油水分离柱，所述第二油水分离柱的流体入口与所述反萃取混合器的流体出口流体连接，使得所述反萃取混合器的出水进入所述第二油水分离柱后进行分离；
一第二管式膜，所述第二管式膜的流体入口与所述第二油水分离柱的水相出口流体连接，使得所述第二管式膜的出水进入所述第二管式膜后进行脱色过滤；所述第二管式膜的出油口与所述第二油水分离柱的流体入口流体连接，用于对所述第二管式膜的出油进行再次分离；
一收集池，所述第二管式膜的出水口与所述收集池流体连接；以及，
一净油池，所述净油池的流体入口与所述第二油水分离柱的油相出口流体连接；所述净油池的出口与所述萃取混合器流体连接。
2.如权利要求1所述的活性染料染色残液的高效萃取脱色系统，其特征在于，所述高效萃取脱色系统还包括一染色残液调节池，所述染色残液调节池设置于所述染色机的排出口与所述萃取混合器的流体入口之间，用于调节所述染色机的出水。
3.如权利要求1所述的活性染料染色残液的高效萃取脱色系统，其特征在于，所述高效萃取脱色系统还包括一回用水调节池，所述回用水调节池设置于所述第一管式膜的出水口与所述染色机之间，用于调节回用的所述第一管式膜的出水。
4.如权利要求1所述的活性染料染色残液的高效萃取脱色系统，其特征在于，所述高效萃取脱色系统还包括一色油池，所述色油池设置于所述第一油水分离柱的油相出口与所述反萃取混合器的流体入口之间，用于收集所述第一油水分离柱的出油。
5.如权利要求1所述的活性染料染色残液的高效萃取脱色系统，其特征在于，所述高效萃取脱色系统还包括一反萃取液池，所述反萃取液池与所述反萃取混合器的流体入口流体连接，用于储存所述反萃取液并向所述反萃取混合器提供所述反萃取液。
6.如权利要求2所述的活性染料染色残液的高效萃取脱色系统，其特征在于，所述萃取混合器的体积为0.5m3，所述萃取混合器中的油水体积比例为1:(10～100)。
7.如权利要求6所述的活性染料染色残液的高效萃取脱色系统，其特征在于，所述第一油水分离柱的流体入口的流量为10～30m3/小时，所述第一油水分离柱的油相出口的流量为0.03-0.3m 3/小时。
8.如权利要求7所述的活性染料染色残液的高效萃取脱色系统，其特征在于，所述反萃取混合器的体积为0.1m3，所述反萃取混合器中所述第一油水分离柱的出油与所述反萃取液的体积比为(1～3):1。
9.如权利要求8所述的活性染料染色残液的高效萃取脱色系统，其特征在于，所述第二油水分离柱的流体入口的流量为1～3m3/小时，所述第二油水分离柱的油相出口的流量为0.03-0.3m 3/小时。
10.如权利要求9所述的活性染料染色残液的高效萃取脱色系统，其特征在于，所述第一管式膜的流体入口的流量为10～30m3/小时；所述第二管式膜的流体入口的流量为1～3m3/小时。
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