CN116173611B - 一种莱赛尔纤维溶剂多级过滤装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及莱赛尔过滤技术领域，具体为一种莱赛尔纤维溶剂多级过滤装置，包括粗过滤装置用于过滤莱赛尔纤维溶剂中的悬浮固体物；膜过滤装置内部设置有原液箱、过滤单元和冲洗单元；所述原液箱通过传输管道与所述粗过滤装置连通；所述过滤单元用于过滤莱赛尔纤维溶剂中的胶状物质与大分子溶质；所述冲洗单元用于清洗附着在所述过滤单元边壁的胶状物质与固体颗粒。本发明通过将需要过滤的莱赛尔纤维溶剂送入粗过滤装置，绝大部分悬浮固体物会被粗过滤装置内部的过滤填充物拦截下来；过滤后的纤维溶剂会被送入过滤单元，将纤维溶剂中胶状物质和大分子物质去除；经过一段时间的使用后，开启冲洗单元将膜过滤器拦截的胶状物质清理出去。
Description
技术领域
本发明涉及莱赛尔过滤技术领域，具体为一种莱赛尔纤维溶剂多级过滤装置。
背景技术
衣物，作为人类必不可少的生存资源，其相关技术一直备受人们的青睐；自近百年以来，人们一直在寻找一种可以代替例如棉花、蚕丝等天然纤维的人工制成的纤维；现有技术都是采用溶剂将自然界常见的木屑、甘蔗渣等通过一定的化学工艺制成人工纤维；由于需要添加化学试剂，因此很多人工纤维的合成都会对环境造成危害；此时出现了莱赛尔纤维的制备工艺，其利用竹、木等捣碎后形成的浆粕作为原料，通过利用被称为NMMO溶剂作为凝固浴，莱赛尔纤维可纺性好，可溶性高；而NMMO溶剂具有绿色环保的特点，因此莱赛尔纤维溶液的回收工艺一直制约着莱赛尔纤维的发展。
文献(《山东纺织科技》，“Lyocell纤维纺丝溶剂NMMO及回收工艺的研究”，作者：韩增强，2007，(03)：7-9)提出，常见的莱赛尔纤维溶液回收工艺包括絮凝、过滤、离子交换、过氧化氢氧化、吸附和紫外光照射；其中絮凝作为过滤的前置条件，是为了解决莱赛尔纤维溶液中的固状和胶状物体，为后续离子交换减轻负担；此时由于膜技术和膜分离技术的高度发展，根据需求可以制作出对应的过滤膜，用特定的膜分离技术从凝固浴溶液中有效地分离出相对纯净的莱赛尔纤维溶液，减轻后续离子交换的负担。
申请号CN202120250094.3公开了一种处理NMMO溶剂内杂质的装置，其利用设置的粗砂层和细砂层，将需要过滤的NMMO溶剂进行过滤，将杂质去除；粗砂层和细砂层的使用只能对部分固体物质进行处理，对于一部分大分子物质就没有办法处理了；而且其反冲洗会扰动内部的粗砂层和细砂层。
申请号CN202121976449.3公开了一种陶瓷膜过滤装置；其利用过滤机构，连通进液口和出液口；液体自进液口进入至过滤机构后过滤，过滤后的液体自出液口流出；储液机构与出液口连通，过滤后的液体进入至储液机构内；虽然使用错流过滤能很好的完成过滤工作，且附着的堵塞物较少；但在长时间使用后胶状物质会黏着在内壁上，由于其大多数构造为流线型，水平向的水流推动不了胶状物；而且其并没有设置反冲洗装置，长时间工作后，依然会发生堵塞，影响膜渗透量；且陶瓷膜在反冲洗时，水流会在膜的竖直方向施加压力，在长时间冲洗后，可能会使陶瓷膜发生细微裂痕甚至断裂。
为此，提出一种莱赛尔纤维溶剂多级过滤装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种莱赛尔纤维溶剂多级过滤装置，通过冲洗单元将残留在过滤膜内壁上的胶状物质冲洗下来；通过单向过滤器将冲洗下来的胶状物质给拦截下来；通过提拉把手将粗过滤器中的过滤填充物快速更换。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种莱赛尔纤维溶剂多级过滤装置，包括
粗过滤装置，其用于过滤莱赛尔纤维溶剂中的悬浮固体物；
膜过滤装置，其内部设置有原液箱、过滤单元和冲洗单元；所述原液箱用于存放粗过滤装置过滤后的莱赛尔纤维溶剂；所述原液箱通过传输管道与所述粗过滤装置连通；所述过滤单元用于过滤莱赛尔纤维溶剂中的胶状物质与大分子溶质；所述冲洗单元用于清洗附着在所述过滤单元边壁的胶状物质与固体颗粒；所述过滤单元通过管道与所述原液箱连通。
所述粗过滤装置为柱状结构，其内中部设置有粗过滤组件；
所述粗过滤组件包括过滤填充物和支撑板；所述过滤填充物放置在所述支撑板上；所述过滤填充物自上而下依次采用粒径8-15mm的无烟煤、粒径4-8mm的浮石和粒径2-4mm的砂砾。
所述支撑板的中部设置有滤网；在所述支撑板的左右两侧对称设置有提拉把手；所述提拉把手为U型结构；所述提拉把手的高度为300mm。
所述粗过滤装置还包括叶轮泵；所述叶轮泵固定安装在所述粗过滤装置的出口处；所述叶轮泵与控制系统电性连接。
所述过滤组件包括循环组件；所述循环组件包括驱动泵和膜过滤器；所述原液箱通过一号管道与所述膜过滤器的一端固定连接；所述膜过滤器的另一端固定安装有电磁阀；所述原液箱通过二号管道与所述电磁阀连通；所述驱动泵用于将所述原液箱中的莱赛尔纤维溶剂送入所述膜过滤器；所述驱动泵安装在所述一号管道上；在所述一号管道上设置有压力传感器和流速传感器；所述压力传感器和所述流速传感器和控制系统电性连接。
所述过滤组件还包括储液罐；所述膜过滤器的侧壁中部设置有出液管；所述出液管通过管道与所述储液罐连通；所述出液管的出口处固定安装有电磁阀；所述电磁阀与所述控制系统电性连接。
所述冲洗单元包括水箱；所述膜过滤器的侧壁中部设置有入水管；所述入水管通过冲洗管道与所述水箱连通；在所述入水管处固定安装有冲洗泵。
所述膜过滤器内部设置有过滤膜；所述过滤膜采用陶瓷膜；在所述过滤膜的中部套设有缓冲环；所述缓冲环的横截面为三角形结构。
所述冲洗单元还包括单向过滤器；所述冲洗单元还包括单向过滤器；所述单向过滤器在所述膜过滤器的入口处，其与所述一号管道固定连接。
所述单向过滤器包括滤网；所述滤网的侧截面为扇形结构，其底边铰接在所述单向过滤器的内壁上；所述滤网沿所述单向过滤器的中心轴环形阵列设置有多个；多个所述滤网绕所述底边做摆动；摆动角度为0-90度。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本申请中使用驱动泵将溶剂从原液箱中抽出，通过一号管道泵入膜过滤器中；此时由于液压，溶剂被挤过膜过滤器中的过滤膜侧壁；然后溶剂中的胶状物质与大分子物质会被截留在膜过滤器侧壁，被后续的液流冲刷通过二号管道再次进入原液箱中。
2、在长时间使用后，被筛出的胶状物质会将本申请的粗过滤装置堵塞住，降低其对溶剂的过滤效率；此时只需要向上拉动支撑板上两侧的提拉把手，将过滤填充物提拉出粗过滤装置进行更换或清洗操作。
3、本申请的冲洗单元通过使用水流压力冲击陶瓷膜的外侧壁，由于陶瓷膜具有较强的脆性，因此可能发生高压水流将陶瓷膜给冲断或者产生裂纹，从而影响渗透通量；因此将缓冲环布置在水流冲击处，缓冲环可以对水流进行分流达到缓冲效果，从而降低水流的冲击力。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为粗过滤装置的内部结构示意图；
图3为支撑板的结构示意图；
图4为膜过滤装置的内部结构示意图；
图5为膜过滤装置侧向的出液管处的内部结构示意图；
图6为膜过滤装置侧向的入水管处的内部结构示意图；
图7为膜过滤器的结构示意图；
图8为图4的局部剖视图；
图9为单向过滤器内液体正向流动的内部结构示意图；
图10为单向过滤器内液体反向流动的内部结构示意图。
图中：1、粗过滤装置；111、无烟煤；112、浮石；113、砂砾；12、支撑板；121、提拉把手；13、叶轮泵；2、膜过滤装置；21、原液箱；22、驱动泵；221、一号管道；222、二号管道；23、膜过滤器；231、出液管；232、入水管；233、缓冲环；24、水箱；241、冲洗泵；242、冲洗管道；25、单向过滤器；251、滤网；26、储液罐。
具体实施方式
请参阅图1至图10，本发明提供一种莱赛尔纤维溶剂多级过滤装置，技术方案如下：
具体实施例一：本实施例适用于流量为2-5L/min；
一种莱赛尔纤维溶剂多级过滤装置，包括
粗过滤装置1，其用于过滤莱赛尔纤维溶剂中的悬浮固体物；因为絮凝后的回收液中含有较大的悬浮颗粒，去除悬浮固体物后的溶液在经过过滤膜时能尽量减少陶瓷膜的膜阻塞，使其保持高而稳定的渗透通量；
膜过滤装置2，其内部设置有原液箱21、过滤单元和冲洗单元；原液箱21用于存放粗过滤装置1过滤后的莱赛尔纤维溶剂；原液箱21通过传输管道与粗过滤装置1连通；过滤单元用于过滤莱赛尔纤维溶剂中的胶状物质与大分子溶质；冲洗单元用于清洗附着在过滤单元边壁的胶状物质与固体颗粒；过滤单元通过管道与原液箱21连通；
需要过滤处理的莱赛尔溶液主要是过滤其内部的悬浮固体物、胶状物质和大分子溶质；其中胶状物质由于会黏着在一起，因此不能使用普通的滤网进行过滤；因此一般采用絮凝剂将其中的悬浮固体物和胶状物质聚成团，然后采用抬升法将其去除；但是絮凝剂的加入也增加了回收的压力，且同时对回收工艺造成了一定的威胁；膜过滤能在分子层级对溶液进行过滤，因此采用膜过滤法将其中的胶状物质与大分子溶质过滤出来；膜过滤装置2去除了大量较小的胶状物质与大分子溶质，去除了使用絮凝剂的工艺步骤，是对回收工艺的简化，也减轻了后续离子交换时的负担；长时间使用后，膜过滤器23的内壁会附着有部分悬浮固体物，影响渗透通量；
将需要过滤的莱赛尔纤维溶剂送入粗过滤装置1，绝大部分悬浮固体物会被粗过滤装置1内部的过滤填充物拦截下来；粗过滤后的莱赛尔纤维溶剂会被送入膜过滤装置2内的原液箱21内，再然后经过过滤单元，此时就会得到去除了悬浮固体物的纤维溶剂；经过一段时间的使用后，开启冲洗单元将膜过滤器23拦截的胶状物质清理出去。
粗过滤装置1为柱状结构，其内中部设置有粗过滤组件；粗过滤组件包括过滤填充物和支撑板12；过滤填充物放置在支撑板12上；过滤填充物自上而下依次采用粒径8-15mm的无烟煤111、粒径4-8mm的浮石112和粒径2-4mm的砂砾113；因为絮凝后的回收液中含有较大的悬浮颗粒，不去除这部分悬浮物质，将会提高后续的膜过滤器23堵塞的可能性；自上而下依次采用无烟煤111、浮石112和砂砾113作为填充物可以依照悬浮颗粒的大小进行层级筛除，提高了过滤效率，也能防止在单一层级发生堵塞；回收液自上而下依次经过无烟煤111、浮石112和砂砾113，其携带的悬浮颗粒按照大小会被依次筛出。
支撑板12的中部设置有滤网；在支撑板12的左右两侧对称设置有提拉把手121；提拉把手121为U型结构；提拉把手121的高度为300mm；被筛出的悬浮颗粒会堵塞在过滤填充物中，在长时间使用后，会降低回收液的过滤效率，因此需要对过滤填充物进行更换；提拉把手121的使用能快速更换过滤填充物，提高了更换效率；需要对过滤填充物进行更换及清洗时，向上拉动提拉把手121，将过滤填充物提拉出粗过滤装置1进行更换操作。
粗过滤装置1还包括叶轮泵13；叶轮泵13固定安装在粗过滤装置1的出口处；叶轮泵13与控制系统电性连接；在溶液回收流通过程中，胶状物质会慢慢发生沉降，聚团的胶状物质会堆积在粗过滤装置1底部，对粗过滤装置1的使用造成影响；叶轮泵13在将进入底部的溶液送出粗过滤装置1的同时，利用叶轮泵13的叶轮转动使得溶液产生涡流，可以避免胶状物质堆积在粗过滤装置1和泵的内部；叶轮泵13将粗过滤装置1底部的溶液抽出送入到膜过滤装置2。
过滤组件包括循环组件；循环组件包括驱动泵22和膜过滤器23；原液箱21通过一号管道221与膜过滤器23的一端固定连接；膜过滤器23的另一端固定安装有电磁阀；原液箱21通过二号管道222与电磁阀连通；驱动泵22用于将原液箱21中的莱赛尔纤维溶剂送入膜过滤器23；驱动泵22安装在一号管道221上；驱动泵22的功率为3kw；在一号管道221上设置有压力传感器和流速传感器；压力传感器和流速传感器和控制系统电性连接；
由于采用错流过滤的方式进行过滤，因此需要对过滤介质施加一定的压力和流速；根据实验数据，莱赛尔纤维溶剂过滤性能最佳的压力值为140-160Kpa，最佳的错流流速为0.19-0.21m/s；驱动泵22将溶剂从原液箱21中抽出，通过一号管道221泵入膜过滤器23中；此时由于液压，溶剂被挤过膜过滤器23中的过滤膜侧壁；然后溶剂中的胶状物质会被截留在膜过滤器23侧壁，被后续的液流冲刷带离膜过滤器23；最后沿着二号管道222再次进入原液箱21中。
过滤组件还包括储液罐26；膜过滤器23的侧壁中部设置有出液管231；出液管231通过管道与储液罐26连通；出液管231的出口处固定安装有电磁阀；电磁阀与控制系统电性连接；电磁阀的闭合能防止冲洗单元泵入的水通过出液管231进入储液罐26，如果水进入溶剂将会降低溶剂浓度，就会增加后续蒸馏工艺的能量消耗；而且水进入储液罐26也会降低水流的压力，降低冲洗效率；通过过滤膜之后的溶剂经由出液管231进入储液罐26，当阀门关闭时，阻止水流从出液管231进入储液罐26。
冲洗单元包括水箱24；膜过滤器23的侧壁中部设置有入水管232；入水管232通过冲洗管道242与水箱24连通；在入水管232处固定安装有冲洗泵241；冲洗泵241的功率为3kw；长时间使用后，膜过滤器23的内壁会附着有部分胶状物质；如果不对这部分胶状物质进行处理，那么长期使用后将会影响过滤膜的渗透通量；冲洗泵241将水箱24中的水通过冲洗管道242泵入膜过滤器23中，水由于压强透过过滤膜进入，此时将附着在过滤膜内壁上的胶状物质冲刷下来。
膜过滤器23内部设置有过滤膜；过滤膜采用陶瓷膜；在过滤膜的中部套设有缓冲环233；缓冲环233的横截面为三角形结构；冲洗单元通过使用水流压力冲击陶瓷膜的外侧壁，由于陶瓷膜具有较强的脆性，因此可能发生高压水流将陶瓷膜给冲断或者产生裂纹，从而影响渗透通量；由于缓冲环233的侧截面为三角形结构，缓冲环233可以对水流进行分流达到缓冲效果，从而降低水流的冲击力，提高陶瓷膜的稳定性；水流冲击在缓冲环233上，缓冲环233将水流从缓冲环233的中部分割开，从而降低水流的冲击力。
冲洗单元还包括单向过滤器25；单向过滤器25在膜过滤器23的入口处，其与一号管道221固定连接；冲刷下来的胶状物质如果不进行处理将会继续在过滤管道中循环；单向过滤器25在液体逆向时，滤网251开始拦截经过的胶状物质，达到清理循环管道中胶状物的效果；由于单向过滤器25只在流液反向经过时才发挥过滤效果，也避免了增加滤网251影响溶剂过滤流程的效率；且在长时间工作后只需要将单向过滤器25中的滤网251更换即可。
单向过滤器25包括滤网251；滤网251的侧截面为扇形结构，其底边铰接在单向过滤器25的内壁上；滤网251沿单向过滤器25的中心轴环形阵列设置有多个；多个滤网251绕底边做摆动；摆动角度为0-90度；当流液正向经过时，由于水流压力影响，水流将滤网251从中间推开；滤网251绕着铰接点发生转动，此时滤网251方向保持与水流平行，水流沿着滤网251侧壁流过；此时滤网251不对经过的流液进行拦截过滤；当流液反向经过时，水流推动滤网251，滤网251绕着铰接点发生旋转；此时滤网251方向保持与水流竖直，滤网251将经过的胶状物质拦截在滤网251上。
具体实施例二：本实施例适用于流量为6-15L/min；
此实施例中粗过滤装置1中采用功率为4kw的叶轮泵13，此实施例中莱赛尔纤维溶剂过滤性能最佳的压力值为180-200Kpa，驱动泵22的功率为4kw；
工作原理：将需要过滤的莱赛尔纤维溶剂送入粗过滤装置1，回收液自上而下依次经过无烟煤111、浮石112和砂砾113，其携带的悬浮颗粒按照大小会被依次筛出；当长时间工作后，需要对过滤填充物进行更换及清洗时；向上拉动提拉把手121，将过滤填充物提拉出粗过滤装置1进行更换操作；过滤后的莱赛尔纤维溶剂进入粗过滤装置1的底部，此时叶轮泵13将这部分溶液抽出送入到膜过滤装置2；同时利用叶轮泵13的叶轮转动使得溶液产生涡流，避免胶状物质会堆积在粗过滤装置1底部；
粗过滤后的莱赛尔纤维溶剂会被送入膜过滤装置2内的原液箱21内，驱动泵22将溶剂从原液箱21中抽出，通过一号管道221泵入膜过滤器23中；由于液压，溶剂被挤过膜过滤器23中的过滤膜侧壁；然后溶剂中的胶状物质会被截留在膜过滤器23侧壁，被后续的液流冲刷带离膜过滤器23；最后沿着二号管道222再次进入原液箱21中；通过过滤膜之后的溶剂经由出液管231进入储液罐26；此时就会得到去除了悬浮固体物的纤维溶剂；
经过一段时间的使用后，开启冲洗单元，将一号管道221拔离单向过滤器25；冲洗泵241将水箱24中的水通过冲洗管道242泵入膜过滤器23中；二号管道222上的电磁阀与出液管231上的电磁阀阀门关闭，阻止水流从出液管231进入储液罐26；水由于压强将透过过滤膜进入，此时将附着在过滤膜内壁上的胶状物质冲刷下来；水流冲击在缓冲环233上，缓冲环233将水流从缓冲环233的中部分割开，从而降低水流的冲击力；二号管道222的电磁阀闭合，水流沿一号管道221进入单向过滤器25；此时流液反向经过，水流推动滤网251，滤网251绕着铰接点发生旋转；此时滤网251方向保持与水流竖直，滤网251将经过的胶状物质拦截在滤网251上；长时间工作后将单向过滤器25中的滤网251更换。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (4)
1.一种莱赛尔纤维溶剂多级过滤装置，其特征在于：包括
粗过滤装置(1)，其用于过滤莱赛尔纤维溶剂中的悬浮固体物；
膜过滤装置(2)，其内部设置有原液箱(21)、过滤单元和冲洗单元；所述原液箱(21)用于存放粗过滤装置(1)过滤后的莱赛尔纤维溶剂；所述原液箱(21)通过传输管道与所述粗过滤装置(1)连通；所述过滤单元用于过滤莱赛尔纤维溶剂中的胶状物质与大分子溶质；所述冲洗单元用于清洗附着在所述过滤单元边壁的胶状物质与固体颗粒；所述过滤单元通过管道与所述原液箱(21)连通；
所述过滤组件包括循环组件；所述循环组件包括驱动泵(22)和膜过滤器(23)；所述原液箱(21)通过一号管道(221)与所述膜过滤器(23)的一端固定连接；所述膜过滤器(23)的另一端固定安装有电磁阀；所述原液箱(21)通过二号管道(222)与所述电磁阀连通；所述驱动泵(22)用于将所述原液箱(21)中的莱赛尔纤维溶剂送入所述膜过滤器(23)；所述驱动泵(22)安装在所述一号管道(221)上；
所述过滤组件还包括储液罐(26)；所述膜过滤器(23)的侧壁中部设置有出液管(231)；所述出液管(231)通过管道与所述储液罐(26)连通；所述出液管(231)的出口处固定安装有电磁阀；
所述冲洗单元包括水箱(24)；所述膜过滤器(23)的侧壁中部设置有入水管(232)；所述入水管(232)通过冲洗管道(242)与所述水箱(24)连通；在所述入水管(232)处固定安装有冲洗泵(241)；
所述膜过滤器(23)内部设置有过滤膜；在所述过滤膜的中部套设有缓冲环(233)；所述缓冲环(233)的横截面为三角形结构；
所述冲洗单元还包括单向过滤器(25)；所述单向过滤器(25)在所述膜过滤器(23)的入口处，其与所述一号管道(221)固定连接；
所述单向过滤器(25)包括滤网(251)；所述滤网(251)的侧截面为扇形结构，其底边铰接在所述单向过滤器(25)的内壁上；所述滤网(251)沿所述单向过滤器(25)的中心轴环形阵列设置有多个；多个所述滤网(251)绕所述底边做摆动；摆动角度为0-90度。
2.根据权利要求1所述的一种莱赛尔纤维溶剂多级过滤装置，其特征在于：所述粗过滤装置(1)为柱状结构，其内中部设置有粗过滤组件；
所述粗过滤组件包括过滤填充物、支撑板(12)和自提升组件；所述过滤填充物放置在所述支撑板(12)上；所述过滤填充物自上而下依次采用无烟煤(111)、浮石(112)和砂砾(113)。
3.根据权利要求2所述的一种莱赛尔纤维溶剂多级过滤装置，其特征在于：在所述支撑板(12)的左右两侧对称设置有提拉把手(121)。
4.根据权利要求2所述的一种莱赛尔纤维溶剂多级过滤装置，其特征在于：所述粗过滤装置(1)还包括叶轮泵(13)；所述叶轮泵(13)固定安装在所述粗过滤装置(1)的出口处。
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