CN114890601B - 一种钢纸生产用水的平衡利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及钢纸生产领域，针对钢纸生产废水难以回收利用的问题，提供一种钢纸生产用水的平衡利用方法，将原纸用浓氯化锌溶液浸渍胶化、水浸脱盐、烘干、收卷制得钢纸成品；所述水浸脱盐的脱盐槽有脱盐1号槽和脱盐最后槽，脱盐1号槽中排出稀氯化锌溶液和湿钢纸，湿钢纸进入脱盐最后槽中加清水或回用废水再次脱盐；稀氯化锌溶液进入蒸发站进行蒸发，得到蒸发冷凝水和浓缩氯化锌溶液，浓缩氯化锌溶液回用于胶化，蒸发冷凝水净化后回用至脱盐最后槽中。本发明将脱盐分两步进行，初步脱盐得到的混合液蒸发得到浓缩氯化锌和蒸汽冷凝水，前者回用于胶化、后者回用于第二次脱盐，生产线每天水损耗仅为原纸烘干蒸发水的量。

Description

一种钢纸生产用水的平衡利用方法
技术领域
本发明涉及钢纸生产领域，尤其是涉及一种钢纸生产用水的平衡利用方法。
背景技术
纸浆造纸会产生很多的废水，处于保护自然生态环境考虑，需要对钢纸生产用水进行平衡利用，核心是对废水进行回收并实现二次利用。为了实现造纸废水的零排放，必须要合理的处理循环水，不过使用平时的物理和化学方法很难达到废水零排放的标准和要求，专利CN201410580324.7公开了一种高硬度高盐分废水零排放的处理方法，该方法未有详细的预处理过程和要求，而且膜处理装置对大规模造纸尾水的处理成本太高。据此需要一种理想的解决方法。
发明内容
本发明为了克服钢纸生产废水难以回收利用的问题，提供一种钢纸生产用水的平衡利用方法，将脱盐分两步进行，初步脱盐得到的混合液蒸发得到浓缩氯化锌和蒸汽冷凝水，前者回用于胶化、后者回用于第二次脱盐，生产线每天水损耗仅为原纸烘干蒸发水的量。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种钢纸生产用水的平衡利用方法，钢纸生产步骤包括：将原纸用浓氯化锌溶液浸渍胶化、水浸脱盐、烘干、收卷制得钢纸成品；所述水浸脱盐的脱盐槽有2个，依次为脱盐1号槽和脱盐最后槽，脱盐1号槽中排出稀氯化锌溶液和湿钢纸，湿钢纸进入脱盐最后槽中加入清水或回用废水再次脱盐，烘干得到烘干蒸发水和钢纸成品；所述稀氯化锌溶液进入蒸发站进行蒸发，得到蒸发冷凝水和浓缩氯化锌溶液，所述浓缩氯化锌溶液与所述浓氯化锌的质量浓度相等，回用于胶化，所述蒸发冷凝水净化后回用至脱盐最后槽中。
本发明将脱盐分两步进行，脱盐更彻底，而且通过下述步骤的设置可以实现水的循环利用。初步脱盐排出的混合液主要成分为氯化锌和水，混合液蒸发后得到蒸发冷凝水和浓缩氯化锌溶液，控制浓缩氯化锌溶液的质量浓度与胶化用浓氯化锌溶液一致，则在浓缩氯化锌溶液补充适量的水或氯化锌固体后可以直接回用于胶化；蒸发冷凝水净化后回用至脱盐最后槽中。这样一来，生产线每天水损耗即为烘干蒸发水的量，只需在脱盐最后槽适当补充一次性清水，补水量与烘干蒸发水量一致即可，实现钢纸生产用水的平衡利用。
作为优选，所述浓氯化锌溶液浓度为68-72wt％，所述稀氯化锌溶液浓度为21-25wt％，所述脱盐最后槽中氯化锌含量≤0.09wt％。
作为优选，所述原纸水份为3-5wt％，所述湿钢纸进入脱盐最后槽中加入清水至湿钢纸水份为58-62wt％。
作为优选，所述蒸发冷凝水净化先采用壳聚糖吸附剂处理，再过滤，所述壳聚糖吸附剂的制备方法为：
1)将羧甲基壳聚糖加水溶解，加入引发剂，再加入乙烯基甲醚和烯丙基三甲基溴化铵，70-80℃下搅拌反应4-5h，加乙醇沉淀，洗涤、干燥，得改性壳聚糖；
2)将制得的改性壳聚糖分散在水中，加入正丙醇锆，浸渍过夜，洗涤、过滤、干燥，再加入磷酸乙醇溶液，搅拌30-40h，得壳聚糖吸附剂。
某些与水共沸的物质会伴随水汽的蒸发进入冷凝水中，冷凝水含溶于水的有机物，同时还含有硫化物等杂质，所以在回用至脱盐最后槽之前需要经过净化处理，以免影响钢纸成品的性能。本发明采用自制壳聚糖吸附剂，对冷凝水的净化能力好。壳聚糖吸附剂的主体是羧甲基壳聚糖，羧甲基壳聚糖分子链上的氨基使其带正电荷，能沉淀冷凝水中的有机物。但是用于冷凝水处理时用量大、处理时间长，为此，利用乙烯基甲醚和烯丙基三甲基溴化铵对羧甲基壳聚糖进行接枝改性，一方面，提高羧甲基壳聚糖的多孔交联性，从而提高吸附率；另一方面，通过溴化铵提高对冷凝水中硫化物的吸附力。乙烯基甲醚提高接枝效率，而且实验发现其对壳聚糖吸附剂的吸附也有促进作用，应该是通过自身的醚键和影响羧甲基壳聚糖的内部交联结构、孔洞结构实现的。
作为优选，羧甲基壳聚糖、引发剂、乙烯基甲醚、烯丙基三甲基溴化铵的质量比为100:(0.8-1):(10-12):(15-18)。所述引发剂为硝酸铈铵。适当地提高交联度能增加交联吸附剂的吸附能力，但是过多交联成的网状结构会限制分子的扩散，降低吸附性能，所以羧甲基壳聚糖和乙烯基甲醚、烯丙基三甲基溴化铵的用量需要控制在合理范围内。
作为优选，改性壳聚糖、正丙醇锆和磷酸乙醇溶液的用量比为1g:(0.3-0.8)mL:(0.1-0.3)mL。磷酸锆内部有孔洞，具有高比表面积和离子交换能力，可以有效吸附锌离子，并进一步吸附硫化物。磷酸锆的引入会降低羧甲基壳聚糖的比表面积和孔径大小，被吸附杂质的分子大小和羧甲基壳聚糖孔径越接近，越容易被吸附，所以引入适量的磷酸锆可以调控羧甲基壳聚糖孔径大小，提高羧甲基壳聚糖的吸附除杂效率。
作为优选，所述壳聚糖吸附剂的用量为10-15g/L，室温处理2-3h。本发明制得的壳聚糖吸附剂对蒸发冷凝水的除杂效果好，用量少且处理时间短。
因此，本发明的有益效果为：(1)将脱盐分两步进行，初步脱盐得到的混合液蒸发得到浓缩氯化锌和蒸汽冷凝水，前者回用于胶化、后者回用于第二次脱盐，生产线每天水损耗仅为原纸烘干蒸发水的量；(2)本发明制得的壳聚糖吸附剂对蒸发冷凝水的除杂效果好，用量少且处理时间短。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案做进一步说明。
本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的，实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
总实施例
如图1所示，钢纸生产步骤包括：将原纸用浓氯化锌溶液浸渍胶化、水浸脱盐、烘干、收卷制得钢纸成品，烘干过程中蒸发水，烘干后制得钢纸成品。脱盐槽有2个，依次为脱盐1号槽和脱盐最后槽。脱盐1号槽中滤出氯化锌稀液，输入稀液罐中储存，再运送到蒸发站，蒸发站蒸发得到的冷凝水净化后回用，蒸发站蒸发留下的浓缩氯化锌溶液补充水或氯化锌后回用于胶化步骤，脱盐最后槽中加入清水或回用废水。
实施例1
钢纸生产过程中，胶化使用70wt％的氯化锌，脱盐从脱盐1号槽中排出23wt％的氯化锌稀液，经蒸发站蒸发浓缩，70wt％的浓液回用于胶化，蒸发冷凝水经净化后回用于脱盐；生产线每天水损耗为烘干部蒸发水分，在脱盐最后槽适当补充一次性清水，补水量与烘干蒸发量一致。
钢纸生产步骤包括：将原纸用浓氯化锌溶液浸渍胶化、水浸脱盐、烘干、收卷制得钢纸成品。其中，原纸含有938kg纤维和39.08kg水，即原纸水份4wt％。胶化时，纤维质量为938kg、水量为586.25kg、氯化锌为1367.91kg，原纸吸收2倍的70wt％氯化锌。脱盐槽有2个，依次为脱盐1号槽和脱盐最后槽，脱盐1号槽中纤维含量为938kg、氯化锌浓度为23wt％；脱盐最后槽中加入清水或回用废水1406.14kg，此时纤维含量为938kg、氯化锌2kg，氯化锌的浓度为0.09wt％，湿钢纸的水份为60wt％。烘干过程中蒸发水量为1347kg，烘干后纤维量为938kg、水60kg、氯化锌2kg，最后制得钢纸成品1000kg。
脱盐1号槽中滤出4572.8kg水和1365.9kg氯化锌，输入稀液罐中储存，再运送到蒸发站。蒸发站蒸发得到的冷凝水净化后回用，回用水量达3987.41kg；留下70wt％浓缩氯化锌溶液中有水585.39kg、氯化锌1365.9kg，补充0.86kg水和2kg氯化锌后回用于胶化步骤。
所述蒸发冷凝水净化采用羧甲基壳聚糖吸附处理，所述羧甲基壳聚糖羧化度80％，处理冷凝水时的用量为40g/L，室温处理5h，再过滤。
实施例2
与实施例1的区别在于，所述羧甲基壳聚糖经过下述处理制得壳聚糖吸附剂：
1)将羧甲基壳聚糖加水溶解，加入引发剂硝酸铈铵，再加入乙烯基甲醚和烯丙基三甲基溴化铵，70℃下搅拌反应5h，加乙醇沉淀，洗涤、干燥，得改性壳聚糖；羧甲基壳聚糖、引发剂、乙烯基甲醚、烯丙基三甲基溴化铵的质量比为100:0.8:10:15；
2)将制得的改性壳聚糖分散在水中，加入正丙醇锆，浸渍过夜，洗涤、过滤、干燥，再加入磷酸乙醇溶液，搅拌30h，得壳聚糖吸附剂；改性壳聚糖、正丙醇锆和磷酸乙醇溶液的用量比为1g:0.3mL:0.1mL。
所述壳聚糖吸附剂的用量为10g/L，室温处理3h。
实施例3
与实施例1的区别在于，所述羧甲基壳聚糖经过下述处理制得壳聚糖吸附剂：
1)将羧甲基壳聚糖加水溶解，加入引发剂硝酸铈铵，再加入乙烯基甲醚和烯丙基三甲基溴化铵，80℃下搅拌反应4h，加乙醇沉淀，洗涤、干燥，得改性壳聚糖；羧甲基壳聚糖、引发剂、乙烯基甲醚、烯丙基三甲基溴化铵的质量比为100:1:12:18；
2)将制得的改性壳聚糖分散在水中，加入正丙醇锆，浸渍过夜，洗涤、过滤、干燥，再加入磷酸乙醇溶液，搅拌40h，得壳聚糖吸附剂；改性壳聚糖、正丙醇锆和磷酸乙醇溶液的用量比为1g:0.8mL:0.3mL。
所述壳聚糖吸附剂的用量为15g/L，室温处理2h。
对比例1
与实施例2的区别在于，所述壳聚糖吸附剂的制备方法为：将羧甲基壳聚糖分散在水中，加入正丙醇锆，浸渍过夜，洗涤、过滤、干燥，再加入磷酸乙醇溶液，搅拌30h，得壳聚糖吸附剂；羧甲基壳聚糖、正丙醇锆和磷酸乙醇溶液的用量比为1g:0.3mL:0.1mL。
对比例2
与实施例2的区别在于，所述壳聚糖吸附剂的制备方法为：将羧甲基壳聚糖加水溶解，加入引发剂硝酸铈铵，再加入乙烯基甲醚和烯丙基三甲基溴化铵，70℃下搅拌反应5h，加乙醇沉淀，洗涤、干燥，得壳聚糖吸附剂；羧甲基壳聚糖、引发剂、乙烯基甲醚、烯丙基三甲基溴化铵的质量比为100:0.8:10:15。
对比例3
与实施例2的区别在于，所述壳聚糖吸附剂的制备方法为：
1)将羧甲基壳聚糖加水溶解，加入引发剂硝酸铈铵，再加入烯丙基三甲基溴化铵，70℃下搅拌反应5h，加乙醇沉淀，洗涤、干燥，得改性壳聚糖；羧甲基壳聚糖、引发剂、烯丙基三甲基溴化铵的质量比为100:0.8:15；
2)将制得的改性壳聚糖分散在水中，加入正丙醇锆，浸渍过夜，洗涤、过滤、干燥，再加入磷酸乙醇溶液，搅拌30h，得壳聚糖吸附剂；改性壳聚糖、正丙醇锆和磷酸乙醇溶液的用量比为1g:0.3mL:0.1mL。
对比例4
与实施例2的区别在于，所述壳聚糖吸附剂的制备方法为：
1)将羧甲基壳聚糖加水溶解，加入引发剂硝酸铈铵，再加入乙烯基甲醚和烯丙基三甲基溴化铵，70℃下搅拌反应5h，加乙醇沉淀，洗涤、干燥，得改性壳聚糖；羧甲基壳聚糖、引发剂、乙烯基甲醚、烯丙基三甲基溴化铵的质量比为100:1:15:20；
2)将制得的改性壳聚糖分散在水中，加入正丙醇锆，浸渍过夜，洗涤、过滤、干燥，再加入磷酸乙醇溶液，搅拌30h，得壳聚糖吸附剂；改性壳聚糖、正丙醇锆和磷酸乙醇溶液的用量比为1g:0.3mL:0.1mL。
对比例5
与实施例2的区别在于，所述壳聚糖吸附剂的制备方法为：
1)将羧甲基壳聚糖加水溶解，加入引发剂硝酸铈铵，再加入乙烯基甲醚和烯丙基三甲基溴化铵，70℃下搅拌反应5h，加乙醇沉淀，洗涤、干燥，得改性壳聚糖；羧甲基壳聚糖、引发剂、乙烯基甲醚、烯丙基三甲基溴化铵的质量比为100:0.8:10:15；
2)将制得的改性壳聚糖分散在水中，加入正丙醇锆，浸渍过夜，洗涤、过滤、干燥，再加入磷酸乙醇溶液，搅拌30h，得壳聚糖吸附剂；改性壳聚糖、正丙醇锆和磷酸乙醇溶液的用量比为1g:1mL:0.5mL。
性能表征
对上述各实施例和对比例得到的回用冷凝水进行杂质含量测试，结果如下表所示。
锌离子含量mg/L 硫化物质量浓度％ COD mg/L BOD5 mg/L
实施例1 7 0.32 90.1 12.5
实施例2 ≤1 ＜0.03 36.7 5.3
实施例3 ≤1 ＜0.03 36.8 5.1
对比例1 3 0.24 55.2 7.8
对比例2 5 0.21 50.5 7.1
对比例3 2 0.18 49.6 6.9
对比例4 1 0.15 59.0 7.6
对比例5 1 0.13 60.3 8.4
未处理的蒸发冷凝水 12 0.45 198 27.3
从上表可以看出，和实施例1使用未处理过的羧甲基壳聚糖相比，实施例2和3使用本发明制备的壳聚糖吸附剂，在用量更少、处理时间更短的情况下，对蒸发冷凝水的除杂效果更好，说明本发明的壳聚糖吸附剂取得了显著的进步。
和实施例2相比，对比例1的壳聚糖吸附剂未利用乙烯基甲醚和烯丙基三甲基溴化铵对羧甲基壳聚糖进行接枝改性，直接负载磷酸锆，对硫化物的吸附率下降明显。因为接枝改性可以提高羧甲基壳聚糖的多孔交联性，从而提高吸附率；而且溴化铵对提高硫化物的吸附率有重要作用。对比例2未负载磷酸锆，对锌离子的吸附率下降明显。磷酸锆内部有孔洞，具有高比表面积和离子交换能力，可以有效吸附锌离子、硫化物。对比例3接枝改性未添加乙烯基甲醚，效果不如实施例2，说明乙烯基甲醚对壳聚糖吸附剂的吸附也有促进作用，通过自身的醚键和影响羧甲基壳聚糖的内部交联结构、孔洞结构来实现。对比例4中乙烯基甲醚和烯丙基三甲基溴化铵过量，吸附效果下降，因为过多交联成的网状结构会限制分子的扩散，降低吸附性能，所以羧甲基壳聚糖和乙烯基甲醚、烯丙基三甲基溴化铵的用量需要控制在合理范围内。对比例5中磷酸锆过量，吸附效果下降，因为引入磷酸锆会降低羧甲基壳聚糖的比表面积和孔径大小，过量的磷酸锆使得羧甲基壳聚糖的孔径不适合吸附冷凝水中的杂质。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种钢纸生产用水的平衡利用方法，其特征在于，钢纸生产步骤包括：将原纸用浓氯化锌溶液浸渍胶化、水浸脱盐、烘干、收卷制得钢纸成品；所述水浸脱盐的脱盐槽有2个，依次为脱盐1号槽和脱盐最后槽，脱盐1号槽中排出稀氯化锌溶液和湿钢纸，湿钢纸进入脱盐最后槽中加入清水或回用废水再次脱盐，烘干得到烘干蒸发水和钢纸成品；所述稀氯化锌溶液进入蒸发站进行蒸发，得到蒸发冷凝水和浓缩氯化锌溶液，所述浓缩氯化锌溶液与所述浓氯化锌的质量浓度相等，回用于胶化，所述蒸发冷凝水净化后回用至脱盐最后槽中；
所述蒸发冷凝水净化先采用壳聚糖吸附剂处理，再过滤，所述壳聚糖吸附剂的制备方法为：
1）将羧甲基壳聚糖加水溶解，加入引发剂，再加入乙烯基甲醚和烯丙基三甲基溴化铵，70-80 ℃下搅拌反应4-5 h，加乙醇沉淀，洗涤、干燥，得改性壳聚糖；
2）将制得的改性壳聚糖分散在水中，加入正丙醇锆，浸渍过夜，洗涤、过滤、干燥，再加入磷酸乙醇溶液，搅拌30-40 h，得壳聚糖吸附剂；
羧甲基壳聚糖、引发剂硝酸铈铵、乙烯基甲醚、烯丙基三甲基溴化铵的质量比为100:(0.8-1):(10-12):(15-18)；
改性壳聚糖、正丙醇锆和磷酸乙醇溶液的用量比为1g:(0.3-0.8)mL:(0.1-0.3)mL。
2.根据权利要求1所述的一种钢纸生产用水的平衡利用方法，其特征在于，所述浓氯化锌溶液浓度为68-72wt%，所述稀氯化锌溶液浓度为21-25wt%，所述脱盐最后槽中氯化锌含量≤0.09wt%。
3.根据权利要求1或2所述的一种钢纸生产用水的平衡利用方法，其特征在于，所述原纸水份为3-5wt%，所述湿钢纸进入脱盐最后槽中加入清水至湿钢纸水份为58-62wt%。
4. 根据权利要求1所述的一种钢纸生产用水的平衡利用方法，其特征在于，所述壳聚糖吸附剂的用量为10-15 g/L，室温处理2-3 h。
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