納濾系統在粘膠纖維生產中堿液回收的應用

王艷山

摘 要：納濾膜是一種溶劑分子或某些低分子量溶質或低價離子透過的功能性選擇性半透膜，我公司將納濾系統應用于壓榨液回收，選擇卷式納濾膜錯流過濾方法，在較長時間內維持較高的膜滲透量，有效地降低了膜污染，壓液回收率達到40%，凈液半纖最低降到5g/L，堿耗明顯降低，年利潤可達919萬元。

關鍵詞：納濾膜；粘膠；堿液；半纖；過濾參數

中圖分類號：TQ028 文獻標識碼：A

1 概述

膜分離技術是一種新興的分離、凈化和濃縮技術。由于它具有高效、節能、工藝簡單、操作方便、處理過程基本無相變和低污染等優點，已被廣泛應用于石化、食品、紡織、輕工、冶金、醫藥、生物工程和環保等領域，是目前最具有發展的高新技術之一。

常見的膜分離技術有微濾（MF）、超濾（UF）、納濾（NF）、反滲透（RO）、透析（Dialysis）、電滲析（ED）和滲透氣化（PV）。納濾（NF）介于超濾和反滲透之間，納濾膜是一種多層聚合物組成的復合型膜，是一種溶劑分子或某些低分子量溶質或低價離子透過的功能性選擇性半透膜，膜節流分子量為200-1000道爾頓，過濾精度能達到1-3納米。納濾膜表面分離層通常為荷負電化學基團帶負電，納濾膜的孔徑和表面荷電特征使其分離具有兩個特性，即篩分效應和電荷效應。

納濾膜過濾作用主要體現在以下三方面：

（1）分離高分子量和低分子量的有機物；

（2）分離陰離子的鹽溶液，對單價陰離子鹽溶液的脫鹽率低于高價陰離子鹽溶液；

（3）分子不同價態的粒子。它對中性不帶電荷的物質（如：乳糖、葡萄糖、麥芽糖）的截留則是由膜的篩分效應決定的；對鹽的截留性能主要是由膜的電荷效應決定的，日東電工的NTR-7450膜，脫鹽率是50%，對蔗糖的截留率是36%，所表現的大分子量的蔗糖比小分子量的鹽更容易透過，是由于膜的電荷效應引起的。

我公司粘膠生產中采用二浸工藝，堿液中的半纖濃度較高，當半纖達到一定濃度后堿液變為廢堿不可再用，由于半纖相對于氫氧化鈉溶液是高分子量物質，應用納濾膜可以有效地分離壓榨液中的堿液和半纖，使堿液回收利用，達到清潔生產和節能降耗的目的。

2 納濾工藝研究

堿站將壓液回流液輸送至南沉降罐，經板框除去堿液中的漿粥和雜質，堿液輸送至北沉降罐，經微孔過濾器（5-10um）進入進料罐，用輸送泵送至保安濾器（3-5um），通過高壓泵進入納濾系統，納濾膜將堿液分離成透過液（凈液）和濃縮液（黑液），黑液回流至進料罐，凈液流入凈液罐重新調配堿液。

2.1 納濾膜結構分析

我公司采用卷式納濾膜，卷式納濾膜組件設計簡單，填充密度大，內部結構為多個“膜袋”卷在一多孔中心管外形成，膜袋三邊粘封于多孔中心管上，膜袋內以多孔支撐材料形成透過物流道。膜袋與膜袋間以網狀材料形成料液流道，料液平行于中心收集管流動，進入膜袋內的透過物，旋轉著向中心收集管，并由中心收集管流出。解剖圖如圖1所示。

2.2 選擇錯流過濾方式

過濾方式分為全量過濾和錯流過濾。全量過濾也稱直流過濾和死端過濾，與常規濾布過濾類似，物料以垂直方式進入膜組件，透析液流出膜組件，截留物留在膜內。隨著過濾周期的延長，大分子物質濃度逐漸升高，在膜表面形成濾層，導致透過率降低從而影響膜通透量，為保證膜的透過性，需要定時反洗去除膜表面截留物。

錯流過濾避免了全量過濾中依靠濾餅過濾產生的堵塞現象，物料以一定流速流過膜面，透過液從垂直方向透過膜，截留物則被濃縮液帶出膜組件。料液經膜的表面，在壓力的作用下液體及小分子物質透過濾膜，而不溶物和大分子則被截留。料液有足夠的流速可將膜截留物從膜表面剝離，連續不斷的剝離降低了膜的污染程度，從而在較長時間內維持較高的膜滲透量，有效地降低了膜污染。

2.3 納濾系統過濾參數

公司新上納濾系統后，每班處理壓液量100m3，壓液濃度220g/L，半纖含量50g/L，具體工藝參數見表1。

壓液經納濾系統處理后，40m3凈液透過納濾膜可重新調配浸漬堿，半纖含量明顯降低為5g/L，60m3黑液打至罐區外售，半纖濃縮至60g/L，整體回收率為40%。

3 經濟效益

應用納濾系統后，我公司堿耗明顯降低，每班壓液處理量100m3，凈液濃度200g/L，回收率40%，燒堿1500元/噸，廢堿外售單價50元/m3，膜費用3.8萬/支×68支=258.4萬元，人工費用一年40萬元，一年凈利潤為：100m3/班×3班×350天×0.4×0.2噸/m3×（1500-50）元/噸-258.4萬元-40萬元=919萬元。納濾系統的使用為我公司帶來了巨大的經濟效率，同時更好地促進了公司的清潔生產。

參考文獻

[1]何毅，李光明.納濾膜分離技術的研究進展[J].過濾與分離，2003 （03）：5-9.

[2]姚國英.納濾膜材料及應用[J].上海應用技術學院學報，2003 （03）：255-259.