CN115124163A - 一种木浆海绵母液脱硫净化工艺及处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种木浆海绵母液脱硫净化工艺及处理装置，包括：所述装置包括依次连接的转化罐、料液罐、碱液罐和储液罐，所述转化罐作为核心罐，分别与料液罐、碱液罐和储液罐连接。其中，所述转化罐内设有曝气装置、搅拌装置、冷却装置、液位装置以及状态监控装置。
Description
技术领域
本发明涉及化学工程领域，具体为一种木浆海绵母液脱硫净化工艺及处理装置。
背景技术
木浆海绵生产过程中产生的硫酸钠母液中因含有大量低价硫杂质，导致的硫酸钠结晶物纯度低、含硫有害气体逸散等实际问题，企业往往在生产过程需进行硫酸钠回收以及对含硫废气限制排放的需求，因此，通过对硫酸钠母液的净化处理，可以有效降低生产过程中含硫废气的排放。
木浆海绵硫酸钠母液中主要含有S2-，S2O3 2-，CS2,SO4 2-，CS3 2-，Na+等多种离子。企业生产海绵过程中需要大量Na2SO4，而生产过程中会产生大量含有S2-，S2O3 2-，CS2,SO4 2-，CS3 2-，Na+等多种离子的母液。由于大量还原性含硫阴离子的存在，使得母液不但带有玫红色/褐色，影响回收的Na2SO4晶体的品质，而且会有臭气逸出，引发环境问题。将这几种低价硫离子可以通过化学作用转化为SO4 2-，从而避免了低价硫化合物对生产工艺的干扰，减少含硫废水的排放，提高了Na2SO4的回收纯度。
双氧水(H2O2)是一种强烈的强氧化剂，无色、略带类似臭氧的气味，一般以30％或60％的水溶液形式存放。由于双氧水具有的强氧化性以及反应后不产生杂质的物化特征，利用以双氧水的核心的氧化剂对将母液中液中低价硫化合物进行深度氧化，实现对母液的脱色和硫化合物的彻底去除。双氧水对母液低价含硫化合物(S2-，S2O3 2-，CS3 2-)以及CS2的氧化机理见以下反应方程式：
S2-+4H2O2→SO4 2-+4H2O
S2O3 2-+4H2O2→2SO4 2-+3H2O+2H+
3CS2+6OH-+→2CS3 2-+CO3 2-+3H2O
CS3 2-+8H2O2+4OH-→CO3 2-+S2O3 2-+SO4 2-+10H2O(S2O3 2-进一步被氧化)
因此，通过控制双氧水和母液硫化合物的反应速率，完全可以使含硫物质全部氧化为硫酸根，进而实现对母液的深度净化。
此处理方案不产生新的有害物质，因此，无二次污染的风险，也可以达到了低价硫杂质的转化和回收产品净化的目的，解决了企业生产过程中产生含硫废气、含硫废水以及硫酸钠母液杂质污染的问题，提高了下游Na2SO4的回收的纯度，为企业节约生产成本。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种木浆海绵母液脱硫净化工艺及处理装置，解决了现有的一些木浆海绵生产过程中产生的硫酸钠母液中因含有大量低价硫杂质，导致的硫酸钠结晶物纯度低、含硫有害气体逸散等实际问题。
鉴于木浆海绵现有生产工艺中存在的问题，本发明的目的在于提供一种木浆海绵母液脱硫净化工艺及处理装置。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种木浆海绵母液脱硫净化的处理装置。所述装置包括依次连接的转化罐、料液罐、碱液罐和储液罐，所述转化罐作为核心罐，分别与料液罐、碱液罐和储液罐连接。
本发明提供的转化罐主要用于对母液含硫化合物的氧化处理，利用双氧水的强氧化作用，将含硫物质氧化为硫酸根，实现对母液的净化处理。罐内设有机械搅拌装置、曝气装置、冷却装置、以及状态监控装置，其中监控装置实施监测液位、温度和pH；待处理母液导入罐内至设定位置后，开启搅拌、曝气、冷去装置，并通过补入双氧水，开始母液处理；通过控制反应温度，使处理过程维持在最佳的反应状态。
对于本发明而言，转化罐曝气装置使用的气体可以为空气、氧气等，优选为空气。
本发明提供的料液罐主要用于储放双氧水溶液，为母液氧化处理持续提供氧化剂，料液罐设有液位显示装置，能够实时显示罐内液位情况，料液罐与转化罐通过管路直接相连。
本发明提供的碱液罐主要用于储放氢氧化钠溶液，为母液氧化处理后，调节母液pH，料液罐设有液位显示装置，能够实时显示罐内液位情况，碱液罐与转化罐通过管路直接相连。
本发明提供的储液罐主要用于储放处理完成的母液，作为下游母液再利用的储存装置，并保证能够及时接收转化罐处理完成的母液，保障转化罐能够顺利新一轮母液处理，储液罐与转化罐通过管路直接相连。
根据本发明，所述料液罐与转化罐之间的管路上设有动力输送装置，用于将氧化剂连续补入转化罐；所述动力输送装置优选为水泵。此外，管路上还设有流量监控装置，用于监控补入双氧水流量的速率；所述流量监控装置优选为液体流量计。
根据本发明，所述碱液罐与转化罐之间的管路上设有动力输送装置，用于将氢氧化钠液体连续补入转化罐；所述动力输送装置优选为水泵。
根据本发明，所述储液罐与转化罐之间的管路上设有动力输送装置，用于将处理完毕的母液快速排出；所述动力输送装置优选为水泵。
第二方面，本发明提供了一种木浆海绵母液脱硫净化工艺，所述工艺为：将双氧水以恒定速率注入待处理的木浆海绵母液中，利用双氧水的强氧化作用，将母液中还原性硫化合物彻底氧化去除，母液颜色由玫红色转化为无色，反应全过程增加搅拌和通气强化传质和氧化效果，并使用循环冷却方式维持反应液温度至正常范围，处理完成后调节母液pH至目标值，然而导入下游备用。
作为优选的技术方案，本工艺采用第一方面所述的装置进行，所述工艺包括以下步骤：
(1)将木浆海绵母液导入转化罐至设定液位，开启转化罐的搅拌、冷却及曝气装置；
(2)打开料液罐的补料泵，按照设定流量将双氧水持续导入转化罐中，并实时监控反应温度的变化，并根据需要调节循环水的流量将反应温度调节至最佳区间；
(3)利用双氧水的强氧化作用将母液由玫红色处理至无色后，关闭补料泵，打开碱液泵，将母液pH调至目标值；
(4)pH调节完成后，关闭搅拌和曝气系统，将处理好的母液导入储液罐中备下游利用。
(5)再次将未处理的木浆海绵母液导入转化罐，然后开始下一次处理过程。
根据本发明，步骤(1)所述的搅拌系统，其速率为100-600转/分钟，优选地，搅拌速率为300-500转/分钟，例如可以是300，350，400，450，500等；
根据本发明，步骤(1)所述的液位为设备总体的70％处的液位；
根据本发明，步骤(1)所述的冷却系统，使用的冷却液为5-10℃水，例如可以是5，6，7，8，9，10等；
根据本发明，步骤(1)所述的曝气系统，使用的每小时曝气量与母液体积比为8-12：1，例如可以是8：1，9：1，10：1，11：1，12：1等；
根据本发明，步骤(2)的具体操作为：利用补料泵将双氧水导入转化罐中；
根据本发明，步骤(2)所述的双氧水，其使用浓度20-60％，例如可以是20％，30％，40％，50％，60％等；
根据本发明，步骤(2)所述的流量为5-15％母液容积/小时，例如可以是5％，7.5％，10％，12.5％，15％等；
根据本发明，步骤(2)所述的反应温度范围为30-60℃；
根据本发明，步骤(3)所述的pH调节需根据下游工艺条件灵活调整；
根据本发明，步骤(4)中关闭搅拌和曝气系统，旨在保证设备运行及操作稳定；
根据本发明，步骤(4)中需要将处理好的母液导入储液罐，母液处理为间歇处理，而非连续处理；
作为优选的技术方案，本发明所述嗜盐嗜碱生物脱硫工艺包括以下步骤：
10.如权利要求5-9任一项所述的工艺，其特征在于，所述工艺包括一下步骤：
(1)将木浆海绵母液导入转化罐，装液量为70％，然后开启转化罐的搅拌系统，搅拌转速400转/分钟，开启5℃循环水冷却系统、开启曝气系统，设定曝气风量为2升/分钟。
(2)打开料液罐的补料泵，按照12％母液容积/小时的流量将30％浓度的双氧水持续补入转化罐中，再搅拌作用下，与母液进行充分混合反应，循环冷却水将反应产热带走，位置反应温度在30-60℃之间，以保证氧化速率维持最优水平；
(3)利用双氧水的强氧化作用将母液由玫红色处理至无色后，关闭补料泵，打开碱液泵，将母液pH调至目标值；
(4)pH调节完成后，关闭搅拌和曝气系统，将处理好的母液导入储液罐中备下游利用。
(5)再次将未处理的木浆海绵母液导入转化罐，然后开始下一次母液处理。
有益效果
本发明提供了一种木浆海绵母液脱硫净化工艺及处理装置。与现有技术相比具备以下有益效果：利用双氧水的强氧化作用将木浆海绵生产工艺的母液充分氧化，使母液中含有的低价硫转化为硫酸根，并将母液的玫红色完全脱色至无色状态，不但提高下游结晶回收的硫酸钠的纯度，进一步提高了木浆海绵产品的质量，而且低价硫完全氧化后，节约了生产成本，同时一定程度上降低了污染物的处理成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，对于本领域技术人员来讲，可以在不付出创造性劳动的前提下，很容易根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1提供的木浆海绵母液净化处理装置的结构示意图；其中1为转化罐，2为料液罐，3为碱液罐，4为储液罐；图中带箭头的实线表示液体流向，带箭头的虚线表示气体流向；
图2为本发明实施例2利用实施例1的装置处理1L母液过程中，母液中含硫物质浓度的变化情况示意图；
图3为本发明实施例2利用实施例1的装置处理1L母液过程中，对双氧水补加速率与处理时间和双氧水用量的关系示意图。
下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
本实施例提供了一种木浆海绵母液净化的处理装置，如图1所示，所述装置包括转化罐1、料液罐2、碱液罐3和储液罐4；所述转化罐作为核心罐，分别与料液罐、碱液罐和储液罐通过管路连接，三处管路上设有水泵提供动力。
本处理装置的运行方法如下：将木浆海绵母液导入转化罐1至设定液位，开启转化罐1的搅拌、冷却及曝气装置；打开料液罐2的补料泵，按照设定流量将双氧水持续导入转化罐1中，并实时监控反应温度的变化，并根据需要调节循环水的流量将反应温度调节至最佳区间；利用双氧水的强氧化作用将母液由玫红色处理至无色后，关闭补料泵，打开碱液罐3的碱液泵，将母液pH调至目标值；pH调节完成后，关闭搅拌和曝气系统，将处理好的母液导入储液罐4中备下游利用。再次将未处理的木浆海绵母液导入转化罐1，然后开始下一次处理过程。
实施例2
本实施例采用实施例1提供的装置进行木浆海绵母液的净化处理，并对比不同参数下的母液净化效果。
本实施例处理来自江苏恒富新材料科技有限公司木浆海绵生产过程的一批母液，母液中含硫物质成分及浓度为：S2-1.38g/L、S2O3 2-2.16g/L、CS3 2-8.91g/L、SO4 2-90.52g/L，该母液颜色呈玫红色或褐色，使用双氧水浓度为30％。
按照实施例1的所述的运行方法启动系统处理母液。将木浆海绵母液导入转化罐1中，装液量为1L，开启转化罐1的搅拌、冷却及曝气装置，设定搅拌转速分别为400转/分钟，曝气速率为10L/小时；打开料液罐2的补料泵，双氧水速率为125ML/小时，将双氧水持续导入转化罐1中，并实时监控反应温度的变化，并根据需要调节循环水的流量将反应温度调节至最佳区间；利用双氧水的强氧化作用将母液由玫红色处理至无色后，关闭补料泵，打开碱液罐3的碱液泵，将母液pH调至8.5；pH调节完成后，关闭搅拌和曝气系统，将处理好的母液导入储液罐4中备下游利用。再次将未处理的木浆海绵母液导入转化罐1，然后开始下一次处理过程。
结果表明，如图2，母液经过60分钟处理完成，母液中含硫物质被完全氧化，使用双氧水125ML，S2-在40分钟内完全去除，SO4 2-浓度从90.52g/L上升至109.78g/L，消耗的双氧水主要用于了物质的氧化反应。图3显示了调整补入双氧水的速率，发现速率越小，处理时间越长，而速率越大，处理时间1L母液所用的时间越短，但是同时双氧水消耗量更多，双氧水快速的加入，使反应温度快速上升，使双氧水氧化效率降低，而且需要增大冷却水的流速进行控温。因此使系统稳定性和安全性降低，并且增加了处理成本。对于本实施例而言，控制双氧水速率为125ML/小时是比较理想的操作参数，既能够保证双氧水的氧化效率维持在较高的水平，又能够使处理过程安全、可控。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种木浆海绵母液脱硫净化工艺及处理装置，其特征在于：包括：所述装置包括依次连接的转化罐、料液罐、碱液罐和储液罐，所述转化罐作为核心罐，分别与料液罐、碱液罐和储液罐连接。
其中，所述转化罐内设有曝气装置、搅拌装置、冷却装置、液位装置以及状态监控装置。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述料液泵与转化罐、碱液罐与转化罐、储液罐与转化罐之间的管路上设有动力输送装置；
优选地，所述动力输送装置为水泵。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述料液罐盛有一定浓度的双氧水，所述碱液罐盛放的液体为一定浓度的氢氧化钠溶液。
4.一种木浆海绵母液脱硫净化工艺，其特征在于，所述工艺为：将双氧水以恒定速率注入待处理的木浆海绵母液中，利用双氧水的强氧化作用，将母液中还原性硫化合物彻底氧化去除，母液颜色由玫红色转化为无色，反应全过程增加搅拌和通气强化传质和氧化效果，并使用循环冷却方式维持反应液温度至正常范围，处理完成后调节母液pH至目标值，然而导入下游备用。
5.如权利要求4所述的工艺，其特征在于，采用权利要求1-3任一项所述的装置进行，所述工艺包括一下步骤：
(1)将木浆海绵母液导入转化罐至设定液位，开启转化罐的搅拌、冷却及曝气装置；
(2)打开料液罐的补料泵，按照设定流量将双氧水持续导入转化罐中，并实时监控反应温度的变化，并根据需要调节循环水的流量将反应温度调节至最佳区间；
(3)利用双氧水的强氧化作用将母液由玫红色处理至无色后，关闭补料泵，打开碱液泵，将母液pH调至目标值；
(4)pH调节完成后，关闭搅拌和曝气系统，将处理好的母液导入储液罐中备下游利用。
(5)再次将未处理的木浆海绵母液导入转化罐，然后开始下一次处理过程。
6.如权利要求5所述的工艺，其特征在于，步骤(1)所述的搅拌系统，其速率为100-600转/分钟，优选地，搅拌速率为300-500转/分钟；
优选地，步骤(1)所述的液位为设备总体的70％处的液位；
优选地，步骤(1)所述的冷却系统，使用的冷却液为5℃水；
优选地，步骤(1)所述的曝气系统，使用的每小时曝气量与母液体积比为8-12：1。
7.如权利要求5或6所述的工艺，其特征在于，步骤(2)的具体操作为：利用补料泵将双氧水导入转化罐中；
优选地，步骤(2)所述的双氧水，其使用浓度30％；
优选地，步骤(2)所述的流量为10-15％母液容积/小时；
优选地，步骤(2)所述的反应温度范围为30-60℃。
8.如权利要求5-7任一项所述的工艺，其特征在于，步骤(3)所述的pH调节需根据下游工艺条件灵活调整。
9.如权利要求5-8任一项所述的工艺，其特征在于，步骤(4)中关闭搅拌和曝气系统，旨在保证设备运行及操作稳定；
优选地，步骤(4)中需要将处理好的母液导入储液罐，母液处理为间歇处理，而非连续处理。
10.如权利要求5-9任一项所述的工艺，其特征在于，所述工艺包括一下步骤：
(1)将木浆海绵母液导入转化罐，装液量为70％，然后开启转化罐的搅拌系统，搅拌转速400转/分钟，开启5℃循环水冷却系统、开启曝气系统，按照10：1设定曝气风量。
(2)打开料液罐的补料泵，按照12％母液容积/小时的流量将30％浓度的双氧水持续补入转化罐中，再搅拌作用下，与母液进行充分混合反应，循环冷却水将反应产热带走，保证氧化速率维持最优水平；
(3)利用双氧水的强氧化作用将母液由玫红色处理至无色后，关闭补料泵，打开碱液泵，将母液pH调至目标值；
(4)pH调节完成后，关闭搅拌和曝气系统，将处理好的母液导入储液罐中备下游利用。
(5)再次将未处理的木浆海绵母液导入转化罐，然后开始下一次母液处理。
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| CN202210765027.4A CN115124163A (zh) | 2022-06-30 | 2022-06-30 | 一种木浆海绵母液脱硫净化工艺及处理装置 |
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| CN115124163A true CN115124163A (zh) | 2022-09-30 |
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH640488A5 (fr) * | 1979-03-14 | 1984-01-13 | Ugine Kuhlmann | Procede de desulfuration des eaux d'egouts sulfurees. |
| CN101638279A (zh) * | 2008-07-29 | 2010-02-03 | 曾兆祥 | 一种含硫印染废水的处理方法 |
| CN103214124A (zh) * | 2013-05-13 | 2013-07-24 | 达州军华油田工程服务有限公司 | 采气废水脱硫净化预处理工艺 |
-
2022
- 2022-06-30 CN CN202210765027.4A patent/CN115124163A/zh active Pending
Patent Citations (3)
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|---|
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