CN116082144A - 一种针对cmc生产废水中高浓度羟基乙酸钠的回收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种针对CMC生产废水中高浓度羟基乙酸钠的回收方法，涉及废水处理资源化技术领域，包括以下步骤：S1、蒸发结晶；S2、一次恒温养晶；S3、pH调节；S4、二次恒温养晶；S5、离心分离；S6、烘干。过滤装置包括框架，位于框架内部并排设置的第一过滤桶和第二过滤桶，第一过滤桶用于完成步骤S1和S3中的过滤，第二过滤桶同于完成步骤S5中的过滤。本发明利用氯化钠溶解度随温度变化不大，羟基乙酸钠溶解度随温度变化较大的原理，采用控温结晶的方法提取羟基乙酸钠，将CMC生产废水进行脱盐无害化处理且不造成二次污染，可提取CMC生产废水中绝大部分的羟基乙酸钠，反应条件简单且可控，方便大规模生产应用。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理资源化技术领域，具体是涉及一种针对CMC生产废水中高浓度羟基乙酸钠的回收方法。
背景技术
结晶技术是一种历史悠久的，用来生产、提纯或分离固态产物的化学操作方法。由于现在对产物高纯度和工艺低能耗的要求，结晶技术逐渐成为一项重要的化学工艺，已经被广泛应用于食品加工、石油化工、生物制药等行业。溶液结晶是结晶类型的其中一种，溶液结晶需要溶液中有一定的驱动力(过饱和度)，根据过饱和度产生方法不同又可分为不同的结晶方法。对于溶解度随温度变化大的物质适合采用降温结晶的方法，对于溶解度随温度变化不大的物质适合采用蒸发结晶的方法，对于溶解度在前两者之间的物质则采用真空结晶的方法。
羧甲基纤维素钠CMC是一种阴离子型高分子化合物，化学式为[C6H7O2(OH)2OCH2COONa]n，常温下为无毒无味的白色絮状粉末，性质较为稳定，易溶于水，其粘度受pH值、温度和盐的种类等影响较大。CMC的水溶液具有乳化、成膜、增稠和胶体保护等作用，可应用于食品加工、生物医药、石油化工、电池储能和农林业等行业。CMC的化学结构与纤维素的化学结构类似且分子量跨度较大，分子主链上羟基的取代分布不均匀，取代度和取代类型都会影响聚合物的离子强度和溶解度。
羧甲基纤维素钠CMC的生产是以纤维素为主要原料，生成的主要化学反应是纤维素和碱生成碱纤维素的碱化反应以及碱纤维素和氯乙酸的醚化反应，再根据CMC不溶于乙醇的性质进行提纯。第一步是碱化捏合过程，将液碱、片碱和乙醇按配比投入混配釜中，搅拌混合成碱醇混合液，由泵打入至碱液计量槽待用；再将乙醇从储罐中由泵抽入至混配釜中，按比例投入氯乙酸粉料，开启搅拌泵进行搅拌溶解，制成氯乙酸醇液，再由泵打入至氯乙酸醇液计量槽待用；将精制棉投入至碱化捏合机中，并开启碱液计量槽阀门，将液态原料滴加至碱化捏合机，边滴加边搅拌。第二步是醚化捏合过程，经碱化后物料由泵打入至醚化捏合机中，然后再次滴加氯乙酸醇液，滴加结束后边搅拌边升温进行醚化，升温后保温，最终生成羧甲基纤维素钠。第三步是中和过程，保温结束后开启醚化捏合机底阀，将物料放入至中和池，先开启开启盐酸、次氯酸钠、乙醇计量槽阀门，同时滴加盐酸、次氯酸钠、乙醇，进行搅拌调节pH值至中性。第四步是洗涤过程，利用成品CMC不溶于乙醇的特性，将反应过程中未完全反应的醚化物溶于乙醇中，对CMC进行提纯；开启乙醇计量槽阀门，进一步去除CMC中的杂质，乙醇母液回流至乙醇回收低位槽，湿料CMC输送干燥机干燥，低位槽接收的乙醇经过滤后抽入乙醇中和槽中回用；最后是干燥和粉碎筛分过程，将CMC湿料导入干燥机进行干燥，烘干过程产生的乙醇废气同样由排气管集中收集后进入三级冷凝回收装置，尾气进入至水槽中进行水吸收。干燥后的粗料导入粉碎机进行粉碎，将粉碎好的粗料、细料按不同的比例混合均匀、筛分后即得成品。
由以上CMC的生产过程，可以看出在碱性的反应体系中氯乙酸会在反应过程中发生一些副反应，从而生成副产品羟基乙酸钠。经脱盐后的CMC生产废水母液中羟基乙酸钠含量可达50％～60％。羟基乙酸钠又称乙醇酸钠，分子式为C2H3NaO3，分子量为98.03。羟基乙酸钠外观呈白色结晶，易溶于热水微溶于冷水，不溶于醇和醚，可用作化工有机合成中间体。提取CMC生产废水中的羟基乙酸钠可同时获得经济效益和社会效益，从而达到CMC废水资源化和无害化的目的。但是，一般的提取方法或结晶方法对CMC生产废水中高浓度羟基乙酸钠的回收效果并不好，因此，需要对CMC生产废水中高浓度羟基乙酸钠的回收提取方法进行优化改进。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提供了一种针对CMC生产废水中高浓度羟基乙酸钠的回收方法。
本发明的技术方案是：
一种针对CMC生产废水中高浓度羟基乙酸钠的回收方法，包括以下步骤：
S1、蒸发结晶：取CMC生产废水母液，将其置于蒸馏装置中，在100℃条件下进行持续蒸发，当CMC生产废水母液的蒸发量为原CMC生产废水母液体积的10％时停止蒸发，随后将蒸发后的CMC生产废水母液置于过滤装置中过滤，去除氯化钠和杂质，得到CMC废水过滤液；
S2、一次恒温养晶：将步骤S1中得到的CMC废水过滤液搅拌10min，随后加热升温至90℃，再自然降温至60℃，并保持在60℃条件下恒温养晶1h，得到析出晶体杂质的CMC废水过滤液；
S3、pH调节：将步骤S2中得到的析出晶体杂质的CMC废水过滤液置于过滤装置中过滤，去除晶体杂质，得到二次过滤液，随后向二次过滤液中加入NaOH水溶液，调节二次过滤液的pH为8～10；
S4、二次恒温养晶：将步骤S3中得到的调节pH后的二次过滤液放置在15℃的环境中恒温养晶2～15d，得到析出羟基乙酸钠晶体的二次过滤液；
S5、离心分离：将步骤S4中得到的析出羟基乙酸钠晶体的二次过滤液放入离心机中进行固液分离，得到上层母液和羟基乙酸钠晶体，去除上层母液后，将羟基乙酸钠晶体置于容器内，加入与羟基乙酸钠晶体体积1～3倍的无水乙醇进行洗涤，并置于过滤装置中过滤，得到潮湿的羟基乙酸钠固体；
S6、烘干：将步骤S5中得到的潮湿的羟基乙酸钠固体置于鼓风恒温干燥箱中，在60℃的鼓风干燥条件下烘干12h，得到干燥的羟基乙酸钠固体。
进一步地，所述步骤S1中CMC生产废水母液中羟基乙酸钠的质量分数为50-60％，氯化钠的质量分数为10～15％，余量为水。
说明：通过限定CMC生产废水母液的来源与成分含量确保后续试验过程顺利进行。
进一步地，所述过滤装置中过滤所用滤膜均为0.45μm有机系滤膜。
说明：通过选用该有机系滤膜能够很好地过滤杂质。
进一步地，所述步骤S3中NaOH水溶液的质量浓度为40～60％。
说明：通过选用NaOH水溶液方便进行pH至调节。
进一步地，所述步骤S5中离心机的离心转速为4000rpm。
说明：通过限定优化离心转速确保将羟基乙酸钠晶体完全分离。
进一步地，所述步骤S3中调节二次过滤液的pH为7。
进一步地，所述过滤装置包括框架，位于所述框架内部并排设置的第一过滤桶和第二过滤桶，所述第一过滤桶用于完成步骤S1和S3中的过滤，所述第二过滤桶同于完成步骤S5中的过滤；
所述第一过滤桶顶部设有第一过滤头，所述第二过滤桶顶部设有第二过滤头，第一过滤桶为上端窄下端宽，第二过滤桶为上端宽下端窄，位于第一过滤头下方的第一过滤桶外部套设有第一滤渣盘，位于第二过滤头下方的第二过滤桶外部套设有第二滤渣盘；
所述框架包括下固定板和上固定板，所述第一过滤桶和第二过滤桶均卡接设置在所述下固定板内，位于第一过滤桶和第二过滤桶之间设有旋转杆，所述旋转杆通过固定设置在下固定板底部的驱动电机驱动转动，旋转杆末端设有伸缩刮板，所述伸缩刮板包括滑动套接设置的外刮板和内刮板，所述外刮板后端贯穿旋转杆并与旋转杆固定连接，所述内刮板由外刮板前端伸出，外刮板底部与所述第一过滤头平齐用于刮除第一过滤头上的滤渣，内刮板底部与所述第二过滤头平齐用于刮除第二过滤头上的滤渣；
位于所述第一过滤桶上方的所述上固定板内部可拆卸设有第一引流管，位于所述第二过滤桶上方的上固定板内部可拆卸设有第二引流管，所述第一引流管底部与所述第一过滤头可拆卸连接，所述第二引流管底部与所述第二过滤头可拆卸连接。
说明：通过对过滤装置的进一步限定优化使其能够针对本发明的工艺流程完成快速高效溶液过滤，且根据步骤的不同选择不同的过滤桶，实现了废滤渣和回用滤渣的快速收集，以及废滤液与回用滤液的快速收集，实用性强，能够大大提高本发明方法的工作效率。
更进一步地，所述内刮板前端设有限位板，内刮板的长度大于所述第二过滤头的直径长度，所述外刮板的后端距离所述转动杆的长度小于转动杆距离所述第一过滤头的长度。
说明：通过限定优化外刮板和内刮板的长度使两个刮板均能够顺利完成对应的过滤头的滤渣刮除且互不影响。
更进一步地，所述第一引流管和第二引流管的顶部均设有进液管，第一引流管外壁两侧各设有一个卡接块，所述卡接块与所述上固定板内部设有的第一卡接槽滑动连接，卡接块顶部设有转动槽，所述转动槽内部转动连接设有挡板用于使第一引流管固定在上固定板内，第二引流管为倒漏斗形设置且与上固定板内部设有的第二卡接槽内壁磁吸固定卡接，第一引流管和第二引流管与所述第一过滤头和第二过滤头的连接方式均为螺纹连接，所述第一滤渣盘一侧设有排渣口，所述第二滤渣盘一侧设有开口，第二滤渣盘与所述第二过滤桶外壁磁吸固定连接，当第二滤渣盘下降至第二过滤桶底部时所述开口能够穿过第二过滤桶的最下端，用于取出第二滤渣盘，所述第一过滤桶底部设有延伸至所述下固定板一侧的第一排液管，第二过滤桶底部垂直设有第二排液管。
说明：通过两个引流管的设置能够使其与上固定板进行卡接，同时方便使用时取下，且不会影响伸缩刮板的刮除工作，装置结构的整体性强。
本发明的有益效果是：
(1)本发明的CMC生产废水中高浓度羟基乙酸钠的回收方法利用氯化钠溶解度随温度变化不大，羟基乙酸钠溶解度随温度变化较大的原理，采用控温结晶的方法提取羟基乙酸钠，将CMC生产废水进行脱盐无害化处理且不造成二次污染，可提取CMC生产废水中绝大部分的羟基乙酸钠，羟基乙酸钠的应用价值很高，可作为化工合成中间体，能够获得可观的经济效益和社会效益，反应条件简单且可控，方便大规模生产应用。
(2)本发明的CMC生产废水中高浓度羟基乙酸钠的回收方法提供了一种与本发明方法配套使用的过滤装置，通过对过滤装置的进一步限定优化使其能够针对本发明的工艺流程完成快速高效溶液过滤，且根据步骤的不同选择不同的过滤桶，实现了废滤渣和回用滤渣的快速收集，以及废滤液与回用滤液的快速收集，通过限定优化外刮板和内刮板的长度使两个刮板均能够顺利完成对应的过滤头的滤渣刮除且互不影响，通过两个引流管的设置能够使其与上固定板进行卡接，同时方便使用时取下，且不会影响伸缩刮板的刮除工作，装置结构的整体性强，实用性强，能够大大提高本发明方法的工作效率。
附图说明
图1是本发明的过滤装置结构示意图；
图2是本发明的过滤装置底部结构示意图；
图3是本发明的过滤装置的两个过滤桶的结构示意图；
图4是本发明的过滤装置的两个引流管与上固定板连接结构示意图；
图5是本发明的过滤装置第一引流管局部结构示意图；
图6是本发明的过滤装置当第二引流管与第二过滤头对接时的主视图；
图7是本发明的实施例3中CMC生产废水母液的红外谱图；
图8是本发明的实施例1～4中pH值与养晶时间的关系图；
图9是本发明的实施例1～4中得到干燥的羟基乙酸钠固体质量与pH关系图。
其中，1-第一过滤桶，11-第一过滤头，12-第一滤渣盘，13-排渣口，14-第一排液管，2-第二过滤桶，21-第二过滤头，22-第二滤渣盘，23-开口，24-第二排液管，3-框架，31-下固定板，32-上固定板，33-第一卡接槽，34-第二卡接槽，4-旋转杆，41-驱动电机，5-伸缩刮板，51-外刮板，52-内刮板，53-限位板，6-第一引流管，61-卡接块，62-转动槽，63-挡板，7-第二引流管，8-进液管。
具体实施方式
实施例1
一种针对CMC生产废水中高浓度羟基乙酸钠的回收方法，包括以下步骤：
S1、蒸发结晶：取CMC生产废水母液，将其置于蒸馏装置中，在100℃条件下进行持续蒸发，当CMC生产废水母液的蒸发量为原CMC生产废水母液体积的10％时停止蒸发，随后将蒸发后的CMC生产废水母液置于过滤装置中过滤，去除氯化钠和杂质，得到CMC废水过滤液，CMC生产废水母液中羟基乙酸钠的质量分数为55％，氯化钠的质量分数为15％，余量为水；
氯化钠溶解度随温度变化不大，利用溶剂和溶质的关系蒸发结出母液中的氯化钠；
S2、一次恒温养晶：将步骤S1中得到的CMC废水过滤液搅拌10min，随后加热升温至90℃，再自然降温至60℃，并保持在60℃条件下恒温养晶1h，得到析出晶体杂质的CMC废水过滤液；
S3、pH调节：将步骤S2中得到的析出晶体杂质的CMC废水过滤液置于过滤装置中过滤，去除晶体杂质，得到二次过滤液，随后向二次过滤液中加入NaOH水溶液，NaOH水溶液的质量浓度为5％，调节二次过滤液的pH为8；
S4、二次恒温养晶：将步骤S3中得到的调节pH后的二次过滤液放置在15℃的环境中恒温养晶7d，得到析出羟基乙酸钠晶体的二次过滤液；
S5、离心分离：将步骤S4中得到的析出羟基乙酸钠晶体的二次过滤液放入离心机中进行固液分离，离心机的离心转速为4000rpm，得到上层母液和羟基乙酸钠晶体，去除上层母液后，将羟基乙酸钠晶体置于容器内，加入与羟基乙酸钠晶体体积1倍的无水乙醇进行洗涤，并置于过滤装置中过滤，得到潮湿的羟基乙酸钠固体；
过滤装置中过滤所用滤膜均为0.45μm有机系滤膜；
S6、烘干：将步骤S5中得到的潮湿的羟基乙酸钠固体置于鼓风恒温干燥箱中，在60℃的鼓风干燥条件下烘干12h，得到干燥的羟基乙酸钠固体。
实施例2
本实施例与实施例1不同之处在于：主要为步骤S3中二次过滤液所调节的pH值不同、步骤S4中恒温养晶的时间不同，其次为其他步骤中的部分参数不同。
S1、蒸发结晶：取CMC生产废水母液，将其置于蒸馏装置中，在100℃条件下进行持续蒸发，当CMC生产废水母液的蒸发量为原CMC生产废水母液体积的10％时停止蒸发，随后将蒸发后的CMC生产废水母液置于过滤装置中过滤，去除氯化钠和杂质，得到CMC废水过滤液，CMC生产废水母液中羟基乙酸钠的质量分数为50％，氯化钠的质量分数为12％，余量为水；
S2、一次恒温养晶：将步骤S1中得到的CMC废水过滤液搅拌10min，随后加热升温至90℃，再自然降温至60℃，并保持在60℃条件下恒温养晶1h，得到析出晶体杂质的CMC废水过滤液；
S3、pH调节：将步骤S2中得到的析出晶体杂质的CMC废水过滤液置于过滤装置中过滤，去除晶体杂质，得到二次过滤液，随后向二次过滤液中加入NaOH水溶液，调节二次过滤液的pH为7，若二次过滤液的初始pH为7则无需添加NaOH水溶液；
S4、二次恒温养晶：将步骤S3中得到的调节pH后的二次过滤液放置在15℃的环境中恒温养晶15d，得到析出羟基乙酸钠晶体的二次过滤液；
S5、离心分离：将步骤S4中得到的析出羟基乙酸钠晶体的二次过滤液放入离心机中进行固液分离，离心机的离心转速为4000rpm，得到上层母液和羟基乙酸钠晶体，去除上层母液后，将羟基乙酸钠晶体置于容器内，加入与羟基乙酸钠晶体体积2倍的无水乙醇进行洗涤，并置于过滤装置中过滤，得到潮湿的羟基乙酸钠固体；
过滤装置中过滤所用滤膜均为0.45μm有机系滤膜；
S6、烘干：将步骤S5中得到的潮湿的羟基乙酸钠固体置于鼓风恒温干燥箱中，在60℃的鼓风干燥条件下烘干12h，得到干燥的羟基乙酸钠固体。
实施例3
本实施例与实施例1不同之处在于：主要为步骤S3中二次过滤液所调节的pH值不同、步骤S4中恒温养晶的时间不同，其次为其他步骤中的部分参数不同。
S1、蒸发结晶：取CMC生产废水母液，将其置于蒸馏装置中，在100℃条件下进行持续蒸发，当CMC生产废水母液的蒸发量为原CMC生产废水母液体积的10％时停止蒸发，随后将蒸发后的CMC生产废水母液置于过滤装置中过滤，去除氯化钠和杂质，得到CMC废水过滤液，CMC生产废水母液中羟基乙酸钠的质量分数为60％，氯化钠的质量分数为10％，余量为水；
S2、一次恒温养晶：将步骤S1中得到的CMC废水过滤液搅拌10min，随后加热升温至90℃，再自然降温至60℃，并保持在60℃条件下恒温养晶1h，得到析出晶体杂质的CMC废水过滤液；
S3、pH调节：将步骤S2中得到的析出晶体杂质的CMC废水过滤液置于过滤装置中过滤，去除晶体杂质，得到二次过滤液，随后向二次过滤液中加入NaOH水溶液，NaOH水溶液的质量浓度为60％，调节二次过滤液的pH为9；
S4、二次恒温养晶：将步骤S3中得到的调节pH后的二次过滤液放置在15℃的环境中恒温养晶3d，得到析出羟基乙酸钠晶体的二次过滤液；
S5、离心分离：将步骤S4中得到的析出羟基乙酸钠晶体的二次过滤液放入离心机中进行固液分离，离心机的离心转速为4000rpm，得到上层母液和羟基乙酸钠晶体，去除上层母液后，将羟基乙酸钠晶体置于容器内，加入与羟基乙酸钠晶体体积3倍的无水乙醇进行洗涤，并置于过滤装置中过滤，得到潮湿的羟基乙酸钠固体；
过滤装置中过滤所用滤膜均为0.45μm有机系滤膜；
S6、烘干：将步骤S5中得到的潮湿的羟基乙酸钠固体置于鼓风恒温干燥箱中，在60℃的鼓风干燥条件下烘干12h，得到干燥的羟基乙酸钠固体。
实施例4
本实施例与实施例1不同之处在于：主要为步骤S3中二次过滤液所调节的pH值不同、步骤S4中恒温养晶的时间不同，其次为其他步骤中的部分参数不同。
S1、蒸发结晶：取CMC生产废水母液，将其置于蒸馏装置中，在100℃条件下进行持续蒸发，当CMC生产废水母液的蒸发量为原CMC生产废水母液体积的10％时停止蒸发，随后将蒸发后的CMC生产废水母液置于过滤装置中过滤，去除氯化钠和杂质，得到CMC废水过滤液，CMC生产废水母液中羟基乙酸钠的质量分数为55％，氯化钠的质量分数为12％，余量为水；
S2、一次恒温养晶：将步骤S1中得到的CMC废水过滤液搅拌10min，随后加热升温至90℃，再自然降温至60℃，并保持在60℃条件下恒温养晶1h，得到析出晶体杂质的CMC废水过滤液；
S3、pH调节：将步骤S2中得到的析出晶体杂质的CMC废水过滤液置于过滤装置中过滤，去除晶体杂质，得到二次过滤液，随后向二次过滤液中加入NaOH水溶液，NaOH水溶液的质量浓度为50％，调节二次过滤液的pH为10；
S4、二次恒温养晶：将步骤S3中得到的调节pH后的二次过滤液放置在15℃的环境中恒温养晶2d，得到析出羟基乙酸钠晶体的二次过滤液；
S5、离心分离：将步骤S4中得到的析出羟基乙酸钠晶体的二次过滤液放入离心机中进行固液分离，离心机的离心转速为4000rpm，得到上层母液和羟基乙酸钠晶体，去除上层母液后，将羟基乙酸钠晶体置于容器内，加入与羟基乙酸钠晶体体积1倍的无水乙醇进行洗涤，并置于过滤装置中过滤，得到潮湿的羟基乙酸钠固体；
过滤装置中过滤所用滤膜均为0.45μm有机系滤膜；
S6、烘干：将步骤S5中得到的潮湿的羟基乙酸钠固体置于鼓风恒温干燥箱中，在60℃的鼓风干燥条件下烘干12h，得到干燥的羟基乙酸钠固体。
实施例5
如图1所示，本实施例是对实施例1的方法中过滤装置的进一步优化，过滤装置包括框架3，位于框架3内部并排设置的第一过滤桶1和第二过滤桶2，第一过滤桶1用于完成步骤S1和S3中的过滤，第二过滤桶2同于完成步骤S5中的过滤；
第一过滤桶1顶部设有第一过滤头11，第二过滤桶2顶部设有第二过滤头21，第一过滤桶1为上端窄下端宽，第二过滤桶2为上端宽下端窄，位于第一过滤头11下方的第一过滤桶1外部套设有第一滤渣盘12，位于第二过滤头21下方的第二过滤桶2外部套设有第二滤渣盘22；
如图1～3所示，框架3包括下固定板31和上固定板32，第一过滤桶1和第二过滤桶2均卡接设置在下固定板31内，位于第一过滤桶1和第二过滤桶2之间设有旋转杆4，旋转杆4通过固定设置在下固定板31底部的驱动电机41驱动转动，驱动电机41为市售驱动电机，旋转杆4末端设有伸缩刮板5，伸缩刮板5包括滑动套接设置的外刮板51和内刮板52，外刮板51后端贯穿旋转杆4并与旋转杆4固定连接，内刮板52由外刮板51前端伸出，外刮板51底部与第一过滤头11平齐用于刮除第一过滤头11上的滤渣，内刮板52底部与第二过滤头21平齐用于刮除第二过滤头21上的滤渣，内刮板52前端设有限位板53，内刮板52的长度大于第二过滤头21的直径长度，外刮板51的后端距离转动杆的长度小于转动杆距离第一过滤头11的长度；
如图1、4、5所示，位于第一过滤桶1上方的上固定板32内部可拆卸设有第一引流管6，位于第二过滤桶2上方的上固定板32内部可拆卸设有第二引流管7，第一引流管6底部与第一过滤头11可拆卸连接，第二引流管7底部与第二过滤头21可拆卸连接；
如图1、2、6所示第一引流管6和第二引流管7的顶部均设有进液管8，第一引流管6外壁两侧各设有一个卡接块61，卡接块61与上固定板32内部设有的第一卡接槽33滑动连接，卡接块61顶部设有转动槽62，转动槽62内部转动连接设有挡板63用于使第一引流管6固定在上固定板32内，第二引流管7为倒漏斗形设置且与上固定板32内部设有的第二卡接槽34内壁磁吸固定卡接，第一引流管6和第二引流管7与第一过滤头11和第二过滤头21的连接方式均为螺纹连接，第一滤渣盘12一侧设有排渣口13，第二滤渣盘22一侧设有开口23，第二滤渣盘22与第二过滤桶2外壁磁吸固定连接，当第二滤渣盘22下降至第二过滤桶2底部时开口23能够穿过第二过滤桶2的最下端，用于取出第二滤渣盘22，第一过滤桶1底部设有延伸至下固定板31一侧的第一排液管14，第二过滤桶2底部垂直设有第二排液管24。
工作原理：下面结合本发明的方法对本发明的过滤装置工作原理进行简要说明。
在进行步骤S1或S3的过滤工作时，首先将挡板63转动使其在转动槽62内转动至与卡接块61垂直，使挡板63不再阻挡上固定板32，即第一排液管6能够通过第一卡接槽34，随后开启驱动电机41转动旋转杆4，使其带动伸缩刮板5转动至不再阻挡第一过滤头11，随后将第一引流管6与第一过滤头11螺纹拧紧，将CMC生产废水母液或者CMC废水过滤液由第一引流管6上方的进液管8倒入，通过第一过滤头11进行过滤，废滤渣留在第一过滤头11表面，滤液由第一排液管14排出收集，过滤完成后拆卸并复位第一引流管6，开启驱动电机41转动旋转杆4，使其带动伸缩刮板5转动，利用外刮板51对第一过滤头11进行刮除，将废滤渣刮除至第一滤渣盘12内，由排渣口13排出；
需要注意的是，当进行S1的过滤工作后在S3的过滤工作之前，需要对第一引流管6内部以及第一过滤桶1内部进行清洗，需要再以上述同样的方法重新使第一引流管6与第一过滤头11对接，对进液管8注入水开始进行清洗；
在进行步骤S5的过滤工作时，首先取下第二引流管7，随后开启驱动电机41转动旋转杆4，使其带动伸缩刮板5转动至不再阻挡第二过滤头21，随后第二引流管7与第二过滤头21螺纹拧紧，将羟基乙酸钠晶体与无水乙醇的混合物导入第二引流管7上方的进液管8内，通过第二过滤头21进行过滤，羟基乙酸钠固体留在第二过滤头21表面，废滤液由第二排液管24排出，过滤完成后拆卸并复位第二引流管7，随后拉动限位板53将内刮板52由外刮板51内伸出，开启驱动电机41转动旋转杆4，使其带动伸缩刮板5转动，利用内刮板52对第二过滤头21进行刮除，将羟基乙酸钠固体刮除至第二滤渣盘22内，调整开口23方向避免羟基乙酸钠固体落入开口23下方，全部刮出后，下降第二滤渣盘22至第二过滤桶2最底部，取下第二滤渣盘22转移至鼓风恒温干燥箱中烘干即可。
实验例
对实施例1～4中的实验结果进行统计，同时与常规方法制备的羟基乙酸钠固体进行对比，其他参数相同的前提下，常规方法提取CMC废水中羟基乙酸钠提取方法，具体为：
1)提取母液，CMC含盐废水通过MVR蒸发器蒸发，去除80％的无机盐，剩下的是含盐10-15％，水分在35-50％的有机物，得到母液；母液中35-50％的有机物其中90％是羟基乙酸钠；
2)将母液的PH值用氢氧化钠调节到10，60℃左右趁热过滤，用乙醇溶剂从液体中提取，得到粗品羟基乙酸钠固体。最终得到了16.354g/100mL。
如图8和9所示，实施例2中所得产物羟基乙酸钠的质量为17.8886g/100mL，产量明显增加；
实施例1中所得产物羟基乙酸钠的质量为18.0590g/100mL，比实施例2中养晶时间要短，产量有不显著增长趋势；
实施例3中所得产物羟基乙酸钠的质量为19.2768g/100mL，比实施例1时养晶时间要短，产量有不显著增长趋势；
实施例4中所得产物羟基乙酸钠质量为18.3338g/100mL，养晶时间相对于其它实施例时间条件最短，所得羟基乙酸钠产量有不显著下降趋势。
以实施例3为例，如图7所示，在CMC生产废水母液中提取样红外谱图中可以发现，不饱和度为1，约1600-1700cm-1波长处有特征峰，证明其为羧酸官能团，且伸缩振动，约1350cm-1波长处有特征峰，证明其为羟基官能团，且面内弯曲振动。
Claims (9)
1.一种针对CMC生产废水中高浓度羟基乙酸钠的回收方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、蒸发结晶：取CMC生产废水母液，将其置于蒸馏装置中，在100℃条件下进行持续蒸发，当CMC生产废水母液的蒸发量为原CMC生产废水母液体积的10％时停止蒸发，随后将蒸发后的CMC生产废水母液置于过滤装置中过滤，去除氯化钠和杂质，得到CMC废水过滤液；
S2、一次恒温养晶：将步骤S1中得到的CMC废水过滤液搅拌10min，随后加热升温至90℃，再自然降温至60℃，并保持在60℃条件下恒温养晶1h，得到析出晶体杂质的CMC废水过滤液；
S3、pH调节：将步骤S2中得到的析出晶体杂质的CMC废水过滤液置于过滤装置中过滤，去除晶体杂质，得到二次过滤液，随后向二次过滤液中加入NaOH水溶液，调节二次过滤液的pH为8～10；
S4、二次恒温养晶：将步骤S3中得到的调节pH后的二次过滤液放置在15℃的环境中恒温养晶2～15d，得到析出羟基乙酸钠晶体的二次过滤液；
S5、离心分离：将步骤S4中得到的析出羟基乙酸钠晶体的二次过滤液放入离心机中进行固液分离，得到上层母液和羟基乙酸钠晶体，去除上层母液后，将羟基乙酸钠晶体置于容器内，加入与羟基乙酸钠晶体体积1～3倍的无水乙醇进行洗涤，并置于过滤装置中过滤，得到潮湿的羟基乙酸钠固体；
S6、烘干：将步骤S5中得到的潮湿的羟基乙酸钠固体置于鼓风恒温干燥箱中，在60℃的鼓风干燥条件下烘干12h，得到干燥的羟基乙酸钠固体。
2.根据权利要求1所述的一种针对CMC生产废水中高浓度羟基乙酸钠的回收方法，其特征在于，所述步骤S1中CMC生产废水母液中羟基乙酸钠的质量分数为50-60％，氯化钠的质量分数为10～15％，余量为水。
3.根据权利要求1所述的一种针对CMC生产废水中高浓度羟基乙酸钠的回收方法，其特征在于，所述过滤装置中过滤所用滤膜均为0.45μm有机系滤膜。
4.根据权利要求1所述的一种针对CMC生产废水中高浓度羟基乙酸钠的回收方法，其特征在于，所述步骤S3中NaOH水溶液的质量浓度为40～60％。
5.根据权利要求1所述的一种针对CMC生产废水中高浓度羟基乙酸钠的回收方法，其特征在于，所述步骤S5中离心机的离心转速为4000rpm。
6.根据权利要求1所述的一种针对CMC生产废水中高浓度羟基乙酸钠的回收方法，其特征在于，所述步骤S3中调节二次过滤液的pH为7。
7.根据权利要求1所述的一种针对CMC生产废水中高浓度羟基乙酸钠的回收方法，其特征在于，所述过滤装置包括框架(3)，位于所述框架(3)内部并排设置的第一过滤桶(1)和第二过滤桶(2)，所述第一过滤桶(1)用于完成步骤S1和S3中的过滤，所述第二过滤桶(2)同于完成步骤S5中的过滤；
所述第一过滤桶(1)顶部设有第一过滤头(11)，所述第二过滤桶(2)顶部设有第二过滤头(21)，第一过滤桶(1)为上端窄下端宽，第二过滤桶(2)为上端宽下端窄，位于第一过滤头(11)下方的第一过滤桶(1)外部套设有第一滤渣盘(12)，位于第二过滤头(21)下方的第二过滤桶(2)外部套设有第二滤渣盘(22)；
所述框架(3)包括下固定板(31)和上固定板(32)，所述第一过滤桶(1)和第二过滤桶(2)均卡接设置在所述下固定板(31)内，位于第一过滤桶(1)和第二过滤桶(2)之间设有旋转杆(4)，所述旋转杆(4)通过固定设置在下固定板(31)底部的驱动电机(41)驱动转动，旋转杆(4)末端设有伸缩刮板(5)，所述伸缩刮板(5)包括滑动套接设置的外刮板(51)和内刮板(52)，所述外刮板(51)后端贯穿旋转杆(4)并与旋转杆(4)固定连接，所述内刮板(52)由外刮板(51)前端伸出，外刮板(51)底部与所述第一过滤头(11)平齐用于刮除第一过滤头(11)上的滤渣，内刮板(52)底部与所述第二过滤头(21)平齐用于刮除第二过滤头(21)上的滤渣；
位于所述第一过滤桶(1)上方的所述上固定板(32)内部可拆卸设有第一引流管(6)，位于所述第二过滤桶(2)上方的上固定板(32)内部可拆卸设有第二引流管(7)，所述第一引流管(6)底部与所述第一过滤头(11)可拆卸连接，所述第二引流管(7)底部与所述第二过滤头(21)可拆卸连接。
8.根据权利要求7所述的一种针对CMC生产废水中高浓度羟基乙酸钠的回收方法，其特征在于，所述内刮板(52)前端设有限位板(53)，内刮板(52)的长度大于所述第二过滤头(21)的直径长度，所述外刮板(51)的后端距离所述转动杆的长度小于转动杆距离所述第一过滤头(11)的长度。
9.根据权利要求7所述的一种针对CMC生产废水中高浓度羟基乙酸钠的回收方法，其特征在于，所述第一引流管(6)和第二引流管(7)的顶部均设有进液管(8)，第一引流管(6)外壁两侧各设有一个卡接块(61)，所述卡接块(61)与所述上固定板(32)内部设有的第一卡接槽(33)滑动连接，卡接块(61)顶部设有转动槽(62)，所述转动槽(62)内部转动连接设有挡板(63)用于使第一引流管(6)固定在上固定板(32)内，第二引流管(7)为倒漏斗形设置且与上固定板(32)内部设有的第二卡接槽(34)内壁磁吸固定卡接，第一引流管(6)和第二引流管(7)与所述第一过滤头(11)和第二过滤头(21)的连接方式均为螺纹连接，所述第一滤渣盘(12)一侧设有排渣口(13)，所述第二滤渣盘(22)一侧设有开口(23)，第二滤渣盘(22)与所述第二过滤桶(2)外壁磁吸固定连接，当第二滤渣盘(22)下降至第二过滤桶(2)底部时所述开口(23)能够穿过第二过滤桶(2)的最下端，用于取出第二滤渣盘(22)，所述第一过滤桶(1)底部设有延伸至所述下固定板(31)一侧的第一排液管(14)，第二过滤桶(2)底部垂直设有第二排液管(24)。
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2022
- 2022-12-30 CN CN202211721990.9A patent/CN116082144A/zh active Pending
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