CN220867229U - 一种靛蓝染料回收系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种靛蓝染料回收系统。该系统包括：过滤装置、增氧装置、膜组件、电解装置、产水池、pH值检测装置、至少2个ORP检测装置以及PLC控制模块；过滤装置的出口与增氧装置的进口连通；增氧装置的出口与膜组件的进口连通；膜组件的浓缩液出口与电解装置的阴极连通；电解装置的出口与产水池连通；pH值检测装置的检测端设置于增氧装置中；至少2个ORP检测装置的检测端分别设置于增氧装置和电解装置中；pH值检测装置和至少2个ORP检测装置通信连接于PLC控制模块。本实用新型的系统具有靛蓝染料回收流程短、化工料投加量小、运行成本低、产物质量稳定可靠、自动化程度高、具有实际工业应用价值等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种靛蓝染料回收系统，属于染料回收技术领域。
背景技术
靛蓝是一种可以从板蓝根和大叶青等植物中提取的天然还原染料，其的分子式为C16H10N2O2，是一种反对称的双吲哚结构，其发色机理为靛蓝分子中的给电子基团N-H与受电子基团C＝O之间通过碳碳双键连接形成交叉共轭体系而引起的。
靛蓝染料主要用于牛仔布的染色。牛仔布生产过程中的主要产污环节来自于经纱的靛蓝染色工艺。靛蓝染料对棉纤维仅有中等程度的直接上染性，约10～15％的染料不能被纤维吸收，随工艺废水排放。牛仔产业废水中的COD浓度高，且靛蓝分子结构稳定，是极难处理的废水。而且，靛蓝染料十分昂贵，如能对其回收利用，将具有很高的经济效益和社会效益。
含有靛蓝染料的废水中一般含有隐色体靛蓝(即，还原态靛蓝)和氧化态靛蓝、反应剩余的保险粉和氢氧化钠、反应生成的硫酸钠和亚硫酸钠、染色助剂及棉细纤维等成分，为强碱性体系。含有靛蓝染料的废水的pH值通常在11.5～12.0。现有技术对含有靛蓝染料的废水进行处理的过程常常需要加入酸液将废水的pH值调整至2～8。这需要大量化工料的投加，增加了处理过程的流程和运行成本。
因此，研发出一种新型的靛蓝染料回收系统，仍然是本领域亟待解决的问题之一。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种靛蓝染料回收系统。采用本实用新型的系统对靛蓝染料进行回收，具有回收流程短、化工料投加量小、运行成本低、具有实际工业应用价值等优点。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种靛蓝染料回收系统，所述系统至少包括：过滤装置、增氧装置、膜组件、电解装置、产水池、pH值检测装置、至少2个ORP检测装置以及PLC控制模块；
其中，所述过滤装置的出口与所述增氧装置的进口连通；
所述增氧装置的出口与所述膜组件的进口连通；
所述膜组件的浓缩液出口与所述电解装置的阴极连通；
所述电解装置的出口与所述产水池连通；
所述pH值检测装置的检测端设置于所述增氧装置中，用于检测氧化后废水的pH值；
所述至少2个ORP检测装置的检测端分别设置于所述增氧装置和所述电解装置中，用于检测所述增氧装置中的氧化后废水的ORP以及所述电解装置中的还原后浓缩液的ORP；
所述pH值检测装置和所述至少2个ORP检测装置通信连接于所述PLC控制模块。
在上述的系统中，优选地，所述过滤装置包括保安过滤器等。
在上述的系统中，优选地，所述增氧装置包括曝气氧化池等。
在上述的系统中，优选地，所述膜组件中包括微滤膜和/或超滤膜。更优选地，所述微滤膜的孔径为0.1～0.22μm，所述超滤膜的孔径为0.01～0.1μm。
在上述的系统中，优选地，所述膜组件包括管式微滤膜组件。
在上述的系统中，优选地，所述电解装置包括H型电解池。更优选地，所述电解装置是以Nafion-324阳离子膜为隔膜，以石墨毡为阴极，以不锈钢材料为阳极的电解装置。
在上述的系统中，优选地，所述ORP检测装置包括ORP检测仪或ORP传感器等。
根据本实用新型的具体实施方式，优选地，上述系统进一步包括：分光光度计，其用于检测所述产水池中的产水的吸光度，进而计算得到产水中的靛白浓度；所述分光光度计通信连接于所述PLC控制模块。需说明的是，靛白即为还原态靛蓝。
本实用新型提供了一种靛蓝染料回收系统。采用本实用新型的系统能够通过控制废水的ORP来实现废水的氧化和还原，并结合膜组件的有效浓缩，省去了现有技术中加入酸液将废水的pH值中和至2～8的操作。同时，采用本实用新型的系统能够通过ORP和pH值的调节和在线监控，以及吸光度的在线监控，进而真正实现与染厂现有靛蓝化料系统的有效结合，具有实际的应用价值。因此，采用本实用新型的系统对靛蓝染料进行回收，具有回收流程短、化工料投加量小、运行成本低、产物质量稳定可靠、自动化程度高、具有实际工业应用价值等优点。
附图说明
图1本实用新型的具体实施方式提供的靛蓝染料回收系统的结构示意图。
附图标号说明：
1-过滤装置；2-增氧装置；3-膜组件；4-电解装置；5-产水池；6-pH值检测装置；7-ORP检测装置；8-PLC控制模块；9-分光光度计。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本实用新型的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本实用新型的可实施范围的限定。
本实用新型的具体实施方式提供了一种靛蓝染料回收系统，其结构如图1所示。
该系统包括：过滤装置1、增氧装置2、膜组件3、电解装置4、产水池5、pH值检测装置6、2个ORP检测装置7、PLC控制模块8以及分光光度计9；
其中，过滤装置1的出口与增氧装置2的进口连通；
增氧装置2的出口与膜组件3的进口连通；
膜组件3的浓缩液出口与电解装置4的阴极室连通；
电解装置4的出口与产水池5连通；
pH值检测装置6的检测端设置于增氧装置2中，用于检测氧化后废水的pH值；
2个ORP检测装置7的检测端分别设置于增氧装置2和电解装置4中，用于检测增氧装置2中的氧化后废水的ORP以及电解装置4中的还原后浓缩液的ORP；
pH值检测装置6和2个ORP检测装置7通信连接于PLC控制模块8；
分光光度计9用于检测产水池5中的产水的吸光度；
分光光度计9通信连接于PLC控制模块8；
PLC控制模块8用于在线监控pH值检测装置6检测得到的pH值和2个ORP检测装置7检测得到的ORP值，以及通过分光光度计9检测得到的吸光度计算得到产水中的靛白浓度，进而对靛蓝染料回收的过程进行控制，并将已知靛白浓度的产水与现有的染料化料系统进行染料配置。
在一个实施例中，过滤装置1包括保安过滤器等。
在一个实施例中，增氧装置2包括曝气氧化池等。
在一个实施例中，膜组件3中包括微滤膜和/或超滤膜。具体地，所述微滤膜的孔径可以为0.1～0.22μm。所述超滤膜的孔径可以为0.01～0.1μm。膜组件3中的微滤膜和/或超滤膜为耐碱的微滤膜和/或超滤膜。
在一个优选实施例中，膜组件3包括管式微滤膜组件。具体地，所述管式微滤膜组件中的微滤膜的孔径为0.1～0.22μm，优选为0.2μm，所述管式微滤膜组件中的微滤膜为耐碱的微滤膜。
在一个实施例中，电解装置4包括H型电解池。具体地，所述H型电解池是以Nafion-324阳离子膜为隔膜，以石墨毡为阴极，以不锈钢材料为阳极。
在一个实施例中，pH值检测装置6可以采用本领域常用的pH值检测仪等。
在一个实施例中，ORP检测装置7包括ORP检测仪或ORP传感器等。
在一个实施例中，分光光度计9可以采用本领域常用的分光光度计，例如但不限于紫外-可见分光光度计。
采用本实用新型的具体实施方式提供的靛蓝染料回收系统对靛蓝染料进行回收的方法包括以下步骤：
(1)使含有靛蓝染料的废水进入过滤装置1进行过滤；
(2)使步骤(1)得到的过滤后的废水进入增氧装置2被氧化，并在线监控氧化后废水的ORP达到-490至-505mv；
(3)待步骤(2)得到的氧化后废水的pH值降低至11.3～10.5时，使废水进入膜组件3进行浓缩，得到浓缩液；
(4)使步骤(3)得到的浓缩液进入电解装置4的阴极室被还原，并在线监控还原后浓缩液的ORP为-700至-800mv(优选为-750至-800mv)，得到产水并进入产水池5；
(5)利用分光光度计9检测步骤(4)得到的产水的吸光度，计算产水中的靛白浓度，然后将已知靛白浓度的产水泵入染料化料系统进行染料配置。
其中，步骤(2)是在20～30℃条件下进行的。在步骤(3)中，膜组件3的操作压力为2～4bar。在步骤(3)中，所述浓缩液的浓缩倍数为2倍以上。在步骤(4)中，电解装置4是以Nafion-324阳离子膜为隔膜，以石墨毡为阴极，以不锈钢材料为阳极，以所述浓缩液为阴极液，以2～6g/L的NaOH和/或KOH的水溶液为阳极液。步骤(4)是在20～70℃条件下进行的，优选为50～60℃。
采用本实用新型的系统对含有靛蓝染料的废水进行回收后，将得到的产水泵入染料化料系统进行染料配置回用于靛蓝染色得到的棉纱的K/S值如表1所示。同时，分别采用与产水中染料浓度相同的新鲜染料的溶液进行棉纱染色后的K/S值也如表1所示。
表1不同染料对应棉纱的K/S值
由表1可以看出，采用本实用新型的系统回收的染料能够达到新鲜染料染色同等的效果。
综上，采用本实用新型的系统能够通过控制废水的ORP来实现废水的氧化和还原，并结合膜组件的有效浓缩，省去了现有技术中加入酸液将废水的pH值中和至2～8的操作。同时，采用本实用新型的系统能够通过ORP和pH值的调节和在线监控，以及吸光度的在线监控，进而真正实现与染厂现有靛蓝化料系统的有效结合，具有实际的应用价值。因此，采用本实用新型的系统对靛蓝染料进行回收，具有回收流程短、化工料投加量小、运行成本低、产物质量稳定可靠、自动化程度高、具有实际工业应用价值等优点。
Claims (10)
1.一种靛蓝染料回收系统，其特征在于，所述系统至少包括：过滤装置、增氧装置、膜组件、电解装置、产水池、pH值检测装置、至少2个ORP检测装置以及PLC控制模块；
其中，所述过滤装置的出口与所述增氧装置的进口连通；
所述增氧装置的出口与所述膜组件的进口连通；
所述膜组件的浓缩液出口与所述电解装置的阴极连通；
所述电解装置的出口与所述产水池连通；
所述pH值检测装置的检测端设置于所述增氧装置中，用于检测氧化后废水的pH值；
所述至少2个ORP检测装置的检测端分别设置于所述增氧装置和所述电解装置中，用于检测所述增氧装置中的氧化后废水的ORP以及所述电解装置中的还原后浓缩液的ORP；
所述pH值检测装置和所述至少2个ORP检测装置通信连接于所述PLC控制模块。
2.根据权利要求1所述的靛蓝染料回收系统，其特征在于，所述过滤装置包括保安过滤器。
3.根据权利要求1所述的靛蓝染料回收系统，其特征在于，所述增氧装置包括曝气氧化池。
4.根据权利要求1所述的靛蓝染料回收系统，其特征在于，所述膜组件中包括微滤膜和/或超滤膜。
5.根据权利要求4所述的靛蓝染料回收系统，其特征在于，所述微滤膜的孔径为0.1～0.22μm，所述超滤膜的孔径为0.01～0.1μm。
6.根据权利要求1或4所述的靛蓝染料回收系统，其特征在于，所述膜组件包括管式微滤膜组件。
7.根据权利要求1所述的靛蓝染料回收系统，其特征在于，所述电解装置包括H型电解池。
8.根据权利要求1或7所述的靛蓝染料回收系统，其特征在于，所述电解装置是以Nafion-324阳离子膜为隔膜，以石墨毡为阴极，以不锈钢材料为阳极的电解装置。
9.根据权利要求1所述的靛蓝染料回收系统，其特征在于，所述ORP检测装置包括ORP检测仪或ORP传感器。
10.根据权利要求1所述的靛蓝染料回收系统，其特征在于，所述系统进一步包括：分光光度计，其用于检测所述产水池中的产水的吸光度，进而计算得到产水中的靛白浓度；所述分光光度计通信连接于所述PLC控制模块。
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