CN108636126B - 一种清洗过滤碱液纳滤膜的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种清洗过滤碱液纳滤膜的方法及系统，清洗方法包括以下步骤：用软水一次循环冲洗纳滤膜，直至纳滤膜出口处的一次冲洗液的PH值为中性，排空一次冲洗液；用酸液二次循环冲洗纳滤膜，直至循环冲洗的二次冲洗液的PH值稳定在1‑1.5，再循环冲洗30min后，排空二次冲洗液；用软水三次循环冲洗纳滤膜，直至纳滤膜出口处的三次冲洗液的PH值大于6，排空三次冲洗液；用碱液四次循环冲洗纳滤膜，循环冲洗15min后，排空四次冲洗液，清洗结束。本发明采用软水、一定浓度的酸性溶液及一定浓度碱性溶液分阶段对过滤碱液纳滤膜进行清洗，去除纳滤膜流道与孔隙中被截留的杂质，改变纳滤膜清洗方式，恢复纳滤膜过滤能力，延长纳滤膜使用周期，降低运行成本。

Description

一种清洗过滤碱液纳滤膜的方法及系统

技术领域

本发明涉及一种清洗方法及系统，应用于粘胶短纤维生产过程中，具体涉及一种清洗过滤碱液纳滤膜的方法及系统。

背景技术

目前，国内粘胶短纤维生产企业在碱液过滤过程中，普遍采用纳滤膜系统过滤去除碱液中的半纤维素，降低半纤维素的含量，使碱液再次回收利用。在使用纳滤膜过滤设备时，设备投用一定时间后，碱液中的杂质、大分子物质将滞留在纳滤膜流道及孔隙中，从而降低纳滤膜过滤能力。当纳滤膜过滤能力不能满足生产要求时，需要对纳滤膜进行清洗，去除纳滤膜流道及孔隙中的不能渗透出的杂质，清洗效果直接影响纳滤膜的使用周期，而纳滤膜使用周期一般在两年左右。

目前，清洗纳滤膜的方法主要有两种，分别是物理方法和化学方法。其中物理方法主要有：水力方法、气—液脉冲、保护液浸泡；化学清洗主要有：酸碱清洗、表面活性剂清洗、酶清洗。而在粘胶短纤维生产过程中，清洗过滤碱液纳滤膜的方法主要是采用传统的水力方法或碱性溶液清洗法，目前这种清洗方法费时费力，需要较多的水或碱性溶液不断的长时间冲洗，对清洗结果也没有明确的指示，何时结束需要经验判断，而且清洗效果一般，成本却很高。

发明内容

本发明的目的是针对在粘胶短纤维生产过程中现行的过滤碱液纳滤膜清洗方法存在的的缺点，提供一种操作简单、效果较好的清洗过滤碱液纳滤膜的方法及系统，提高清洗效果，延长纳滤膜的使用周期，降低成本。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种清洗过滤碱液纳滤膜的方法,包括以下步骤：

(1)用软水一次循环冲洗纳滤膜，直至纳滤膜出口处的一次冲洗液的PH值为中性，排空一次冲洗液；

(2)用酸液二次循环冲洗纳滤膜，直至循环冲洗的二次冲洗液的PH值稳定在1-1.5，再循环冲洗30mi n后，排空二次冲洗液；

(3)用软水三次循环冲洗纳滤膜，直至纳滤膜出口处的三次冲洗液的PH值大于6，排空三次冲洗液；

(4)用碱液四次循环冲洗纳滤膜，循环冲洗15mi n后，排空四次冲洗液，清洗结束。

本发明的有益效果是：本发明采用软水、一定浓度的酸性溶液及一定浓度碱性溶液分阶段对过滤碱液纳滤膜进行清洗，去除纳滤膜流道与孔隙中被截留的杂质，改变纳滤膜清洗方式，恢复纳滤膜过滤能力，延长纳滤膜使用周期，降低运行成本。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，步骤(1)中，一次循环冲洗10mi n后，检测纳滤膜出口处的一次冲洗液的PH值，若PH值高于8时，排空一次冲洗液，再次加入软水继续进行一次循环冲洗，依次循环，直至纳滤膜出口处的一次冲洗液的PH值为中性。

采用上述进一步方案的有益效果是先用软水冲洗，去除需清洗纳滤膜系统中的碱液，使其成中性，为后续的酸液冲洗做好准备，提高后续酸性冲洗的效率，减少酸性冲洗的时间，因为酸液对设备有腐蚀性，而软水则没什么影响，所以要尽量缩短酸性冲洗的时间，降低腐蚀率，保证设备的稳定。

进一步，步骤(2)中，所述酸液为PH值为1-1.5的硝酸溶液。该硝酸溶液的质量百分数为0.1％。在本发明中，如果酸液的浓度过高，则会对纳滤膜的孔径影响较大，反而破坏纳滤膜的过滤性能，所以在保证酸液冲洗效果的前提下，优选采用上述PH值及质量百分数的硝酸，还可以节约成本，避免浪费。

进一步，步骤(2)中，二次循环冲洗5mi n后，检测二次冲洗液的PH值，若PH值大于1.5，则继续加入酸液进行二次循环冲洗，直至循环冲洗的二次冲洗液的PH值稳定在1-1.5。

采用上述进一步方案的有益效果是由于纳滤膜系统中存在少部分碱液和与酸反应的污染物，可能导致系统中酸液的PH值升高，所以硝酸需分批次加入，保证清洗液PH稳定，达到最佳清洗效果。

进一步，步骤(2)中，三次循环冲洗的过程中，检测纳滤膜出口处的三次冲洗液的PH值，若PH值小于等于6，则继续加入软水进行三次循环冲洗，直至纳滤膜出口处的三次冲洗液的PH值大于6。

采用上述进一步方案的有益效果是由于整个系统中配套设备及管路耐酸性较差，利用酸溶液清洗完系统后，应立即加入软水对系统进行清洗，去除系统中酸性溶液，防止酸液对设备的进一步腐蚀，提高设备的使用寿命。

进一步，步骤(4)中，所述碱液为PH值为12的氢氧化钠溶液。该氢氧化钠溶液的质量百分数为0.05％。在本发明中，如果碱液的浓度再进一步提高，对清洗效果提升也不大，反而造成浪费，所以在保证碱液冲洗效果的前提下，优选采用上述PH值及质量百分数的氢氧化钠溶液。

本发明还涉及一种清洗过滤碱液纳滤膜的系统,其用于实现所述清洗过滤碱液纳滤膜的方法，包括清洗罐，所述清洗罐的进液口分别连通软水管道、酸溶液管道和碱溶液管道，所述清洗罐的出液口通过进液管道连通至纳滤膜的进口，所述纳滤膜通过纳滤膜循环管道连通至所述清洗罐，所述纳滤膜的出口连通出液管道。

具体的，对于清洗罐，其进液口设置在顶部，出液口设置在底部，纳滤膜循环管道的一端连通至纳滤膜的出口，另一端连通至清洗罐的顶部，实现清洗罐、出液管道、纳滤膜和纳滤膜循环管道的循环管路，实现对纳滤膜的循环冲洗。

进一步，所述进液管道上设有高压输送泵。

采用上述进一步方案的有益效果是通过高压输送泵增加各种冲洗液的压力，提高其冲洗纳滤膜的效率，并实现更加好的冲洗效果。

进一步，所述清洗罐设有两个，分别为酸液清洗罐和碱液清洗罐，所述酸液清洗罐的进液口分别连通软水管道、酸溶液管道和纳滤膜循环管道，所述碱液清洗罐的进液口分别连通软水管道、碱溶液管道和纳滤膜循环管道。

采用上述进一步方案的有益效果是设置两个清洗罐，一个用于通入酸性溶液，另一个用于通入碱性溶液，因为酸碱溶液会发生中和反应，而这个中和反应是要在清洗前避免的，所以在冲洗的时候，分开清洗罐是比较优选的方案，软水则无所谓，用哪个清洗罐都可以，这样就可以设计出对应的管道结构。

进一步，在所述软水管道、酸溶液管道、碱溶液管道、进液管道、出液管道和纳滤膜循环管道上均设有阀门。

附图说明

图1为本发明清洗过滤碱液纳滤膜的系统的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、酸液清洗罐，2、碱液清洗罐，3、高压输送泵，4、纳滤膜，5、软水管道，6、酸溶液管道，7、纳滤膜循环管道，8、出液管道，9、阀门，10、碱溶液管道。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

粘胶短纤维生产包括压榨液提纯和半纤维素的浓缩，所述的压榨液提纯包括将压榨液中的半纤维素及其它大分子物质去除，制得较纯净碱液；压榨液为粘胶短纤维生产过程中产生的，需经纳滤膜过滤处理再用于生产。半纤维素的浓缩包括碱液经纳滤膜错流过滤制得半纤维素含量较高的碱液；所述压榨液经高压输送泵进入纳滤膜，根据压力驱动，压榨液通过纳滤膜错流过滤，纳滤膜过滤碱液过程中的渗透物分为净液和黑液，经纳滤膜过滤出的纯净碱液为净液，半纤维素含量较高的碱液为黑液。

在粘胶短纤维生产过程中，用于过滤压榨液的纳滤膜使用一段时间后，纳滤膜的流道及孔隙逐渐被压榨液中微小的杂质堵塞，净液流量衰减，导致纳滤膜过滤能力下降，需对纳滤膜进行清洗。

针对上述问题，本发明提供一种清洗过滤碱液纳滤膜的系统,其用于实现所述清洗过滤碱液纳滤膜的方法，如图1所示，包括清洗罐，所述清洗罐的进液口分别连通软水管道5、酸溶液管道6和碱溶液管道10，所述清洗罐的出液口通过进液管道连通至纳滤膜4的进口，所述纳滤膜4通过纳滤膜循环管道7连通至所述清洗罐，所述纳滤膜4的出口连通出液管道8。

具体的，对于清洗罐，其进液口设置在顶部，出液口设置在底部，纳滤膜循环管道7的一端连通至纳滤膜4的出口，另一端连通至清洗罐的顶部，实现清洗罐、出液管道、纳滤膜4和纳滤膜循环管道7的循环管路，实现对纳滤膜4的循环冲洗。

在上述技术方案的基础上，所述进液管道上设有高压输送泵3。使用时，通过高压输送泵3增加各种冲洗液的压力，提高其冲洗纳滤膜4的效率，并实现更加好的冲洗效果。具体的，此处的高压输送泵3可以与粘胶短纤维生产过程结合起来，纳滤膜4连接的进液管道和出液管道8可以用于纳滤膜4过滤时的进液和出液，高压输送泵3用于在纳滤膜4过滤时增加压榨液压力，根据压力驱动，压榨液通过纳滤膜4错流过滤。更进一步，在纳滤膜4出口处设有流量计，在进液管道和出液管道8上设置有压力表，更好的对纳滤膜4进行监控。

在上述技术方案的基础上，所述清洗罐设有两个，分别为酸液清洗罐1和碱液清洗罐2，所述酸液清洗罐1的进液口分别连通软水管道5、酸溶液管道6和纳滤膜循环管道7，所述碱液清洗罐2的进液口分别连通软水管道5、碱溶液管道10和纳滤膜循环管道7。优选的，本发明的清洗系统可以设置两个清洗罐，一个用于通入酸性溶液，另一个用于通入碱性溶液，因为酸碱溶液会发生中和反应，而这个中和反应是要在清洗前避免的，所以在冲洗的时候，分开清洗罐是比较优选的方案，软水则无所谓，用哪个清洗罐都可以，这样就可以设计出对应的管道结构，而进液管道也可以对应的设置两条，分别连通两个清洗罐通过三通接头汇合后再连通至纳滤膜4，对应的高压输送泵3可以设置在汇合后的进液管道上，纳滤膜循环管道7在连通清洗罐的一端也可以分成两条，分别连通两个清洗罐的顶部。

此外，在所述软水管道5、酸溶液管道6、碱溶液管道10、进液管道、出液管道8和纳滤膜循环管道7上均设有阀门9。具体的阀门9可以是球阀或者电磁阀，通过手动或者电动控制的方式进行控。

如图1所示，本发明还提供一种清洗过滤碱液纳滤膜的方法，包括以下具体步骤：

1、经软水管道5向酸液清洗罐1中加入3m³软水，碱液清洗罐2进液口、出液口处的阀门关闭，开启纳滤膜清洗循环步骤，经高压输送泵3输送至纳滤膜4进口，通过纳滤膜4循环错流过滤，在压力作用下使软水冲洗掉纳滤膜4中残留的碱液，经纳滤膜循环管道7进入酸液清洗罐1，出液管道8的阀门关闭，使软水在系统中循环作用，循环10mi n后，测试纳滤膜系统中软水PH值，如果PH值大于8，将系统中纳滤膜循环管道7的阀门关闭，出液管道8的阀门打开，系统中软水排空。再次在清洗罐1中加入3m³软水，对纳滤膜系统进行清洗，直至测得纳滤膜出口处液体的PH值为中性。该步骤的主要目的是利用软水去除纳滤膜系统中的碱液。

2、经酸溶液管道6向酸液清洗罐1中加入3m³质量分数为0.1％的硝酸溶液(PH值为1-1.5)，经高压输送泵3输送至纳滤膜4进口，通过纳滤膜4循环错流过滤，在压力作用下，经纳滤膜循环管道7进入酸液清洗罐1，碱液清洗罐2进液口、出液口处的阀门关闭，出液管道8阀门关闭，使硝酸溶液在纳滤系统中循环作用，去除纳滤膜4流道及孔隙中过滤碱液时截留的杂质。由于系统中存在少部分碱液和与酸反应的污染物，可能导致系统中PH值不稳定所以硝酸分需批次加入，保证清洗液PH稳定，达到最佳清洗效果。

系统循环5mi n后检测系统中酸溶液PH值，若PH值大于1.5，则向酸液清洗罐1中继续加入质量分数为0.1％的硝酸溶液，监测PH值，直至纳滤膜循环系统中清洗液PH稳定在1-1.5，系统循环30mi n，酸洗结束。将纳滤膜循环管道7阀门关闭，出液管道8阀门打开，将酸性清洗液排空。

3、经软水管道5向碱液清洗罐2中加入3m³软水，酸液清洗罐1进出口阀门关闭，经高压输送泵3输送至纳滤膜4进口，通过纳滤膜4循环错流过滤，在压力作用下，经纳滤膜循环管道7进入碱液清洗罐2，酸液清洗罐1进液口、出液口处的阀门关闭，出液管道8阀门关闭，使软水在纳滤系统中循环作用，冲洗掉纳滤膜中残留的酸溶液，监测循环系统中软水PH值，直至系统中软水PH值大于6时，将软水清洗液排空。由于系统中配套设备及管路耐酸性较差，利用酸溶液清洗完系统后，应立即加入软水对系统进行清洗，去除系统中酸性溶液。

4、经碱溶液管道10向碱液清洗罐2中加入3m³质量分数为0.05％的碱液(PH值为12)，经高压输送泵3输送至纳滤膜4进口，通过纳滤膜4循环错流过滤，在压力作用下，经纳滤膜循环管道7进入碱液清洗罐2，酸液清洗罐1进液口、出液口处的阀门关闭，出液管道8阀门关闭，碱溶液在纳滤系统中循环作用，去除纳滤膜流道及孔隙中清洗时残留的酸性物质，系统循环15mi n，将碱液经管道8排空。清洗结束。

相对应，传统工艺是采用水力方法或碱性溶液清洗法，水力方法是应用软水对纳滤膜进行清洗，每隔10小时左右清洗一次，去除纳滤膜中的杂质；碱性溶液清洗法是在纳滤膜运行初期，应用质量分数为5％的碱液对纳滤膜进行清洗，每隔1个月对纳滤膜进行一次清洗，去除杂质及部分残留在纳滤膜的大分子物质；而本发明采用的是酸性溶液清洗法，具体是应用PH值1.0-1.5的硝酸对纳滤膜进行清洗，最后再用碱液中和多余的酸至碱性，每间隔18个月对纳滤膜清洗一次，去除杂质的同时深度清除纳滤膜中残留的大分子物质。

对比本发明与传统工艺，可以看出应用酸性溶液清洗纳滤膜的方法，使纳滤膜运行周期长，纳滤膜中残留的杂质及大分子物质清除的比较彻底。

由此可见，本发明的这种清洗过滤碱液纳滤膜的系统和方法，采用软水、一定浓度的酸性溶液及一定浓度碱性溶液分阶段对过滤碱液纳滤膜进行清洗，去除纳滤膜流道与孔隙中被截留的杂质，改变纳滤膜清洗方式，对过滤碱液纳滤膜清洗较彻底，恢复纳滤膜过滤能力，延长纳滤膜的使用周期1.5年，操作简单，成本低。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种清洗过滤碱液纳滤膜的方法,其特征在于，包括以下步骤：

(1)用软水一次循环冲洗纳滤膜，直至纳滤膜出口处的一次冲洗液的PH值为中性，排空一次冲洗液；其中，一次循环冲洗10min后，检测纳滤膜出口处的一次冲洗液的PH值，若PH值高于8时，排空一次冲洗液，再次加入软水继续进行一次循环冲洗，依次循环，直至纳滤膜出口处的一次冲洗液的PH值为中性；

(2)用酸液二次循环冲洗纳滤膜，直至循环冲洗的二次冲洗液的PH值稳定在1-1.5，再循环冲洗30min后，排空二次冲洗液；其中，二次循环冲洗5min后，检测二次冲洗液的PH值，若PH值大于1.5，则继续加入酸液进行二次循环冲洗，直至循环冲洗的二次冲洗液的PH值稳定在1-1.5；

(3)用软水三次循环冲洗纳滤膜，直至纳滤膜出口处的三次冲洗液的PH值大于6，排空三次冲洗液；其中，三次循环冲洗的过程中，检测纳滤膜出口处的三次冲洗液的PH值，若PH值小于等于6，则继续加入软水进行三次循环冲洗，直至纳滤膜出口处的三次冲洗液的PH值大于6；

(4)用碱液四次循环冲洗纳滤膜，循环冲洗15min后，排空四次冲洗液，清洗结束。

2.根据权利要求1所述一种清洗过滤碱液纳滤膜的方法,其特征在于，步骤(2)中，所述酸液为PH值为1-1.5的硝酸溶液。

3.根据权利要求1所述一种清洗过滤碱液纳滤膜的方法,其特征在于，步骤(4)中，所述碱液为PH值为12的氢氧化钠溶液。

4.一种清洗过滤碱液纳滤膜的系统,其特征在于，其用于实现如权利要求1至3任一项所述清洗过滤碱液纳滤膜的方法，包括清洗罐，所述清洗罐的进液口分别连通软水管道(5)、酸溶液管道(6)和碱溶液管道(10)，所述清洗罐的出液口通过进液管道连通至纳滤膜(4)的进口，所述纳滤膜(4)通过纳滤膜循环管道(7)连通至所述清洗罐，所述纳滤膜(4)的出口连通出液管道(8)。

5.根据权利要求4所述一种清洗过滤碱液纳滤膜的系统,其特征在于，所述进液管道上设有高压输送泵(3)。

6.根据权利要求4所述一种清洗过滤碱液纳滤膜的系统,其特征在于，所述清洗罐设有两个，分别为酸液清洗罐(1)和碱液清洗罐(2)，所述酸液清洗罐(1)的进液口分别连通软水管道(5)、酸溶液管道(6)和纳滤膜循环管道(7)，所述碱液清洗罐(2)的进液口分别连通软水管道(5)、碱溶液管道(10)和纳滤膜循环管道(7)。

7.根据权利要求4至6任一项所述一种清洗过滤碱液纳滤膜的系统,其特征在于，在所述软水管道(5)、酸溶液管道(6)、碱溶液管道(10)、进液管道、出液管道(8)和纳滤膜循环管道(7)上均设有阀门(9)。

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