PTFE膜在碱减量废水回收对苯二甲酸和液碱及应用.pdfVIP

2013传化股份全国印染行业节能环保年会论文集 PTFE膜在碱减量废水回收对苯二甲酸和液碱的应用 李超1，薛向东1，张孝南2，陆斌1 摘要：研究了膜法集成技术在碱减量废水处理中的应用，通过膜分离技术将碱减量废水中的对苯二 甲酸钠和液碱分离，经过酸析处理可从浓缩液中回收纯度95％以上的对苯二甲酸，并且加酸量仅为直接 酸析法的1／4。此外废水经膜分离处理和酸析后coD可降低80％以上，而回收的液碱可回用于碱减量 生产。 关键词：膜技术；碱减量废水；对苯二甲酸；液碱；回收 0引言 目前涤纶纤维已成为服装行业的重要原料，据中商情报网数据显示：2011年我国涤纶纤维的产量达 全国总产量的51．76％，江苏省涤纶纤维的产量约1014．3l万吨占全国总产量的33．56％[1】。 涤纶学名聚对苯二甲酸乙二酯纤维(polyethylene (PTA)和乙二醇(EG)经缩聚反应形成。人们利用碱减量技术，即利用聚酯纤维分子结构中的酯键易在碱 溶液中水解的特性，在一定温度下用高浓度烧碱溶液对涤纶织物进行减量反应，使纤维表层聚酯分子链 的酯键水解断裂，赋予聚酯纤维织物具有丝绸般的优良特征。根据上述20l1年的聚酯纤维产量2777．6 万吨为例，若有20％的涤纶纤维采用碱减量工艺，按减量率15％计算，当年约有83．33万吨聚酯纤维被 水解于废水中。此外，若根据水解l埏聚酯纤维约产生1．70k的CODcr计算，即相当于向水环境中排 放约141．66万吨的CODcr。 根据涤纶织物质量和用途的不同，水解减量率一般为5％一30％，通过减量剥入水中的污染物主要为 对苯二甲酸钠盐、乙二醇及部分低聚物，这些有机物以钠盐形式溶于碱液中，具有一定水溶性，较难从 水中去除。此外，废水中还含有游离碱、碱内杂质等。碱减量废水的特征污染物主要为对苯二甲酸盐， 其有时高达20～80 g／L，pH在12以上，虽然碱减量废水的水量只占印染生产废水总量的10％一15％， 排人集中污水处理厂处理会使运行良好的印染废水生物处理系统遭到破坏性的冲击。此外，废水中可回 收的对苯二甲酸盐对微生物生长有抑制作用，对鱼类有刺激毒害性，对动物有致畸和致突变的作用，造 成严重的环境污染和资源浪费【2‘5J。 为了减少碱减量废水对周围环境的污染，近几年人们提出了不少方案尝试着从碱减量废水中回收对 苯二甲酸。国外研究最多的主要集中在日本、韩国和美国，主要方法有： (1)直接向废水中投加酸中 和得到TA(对苯二甲酸)；(2)让碱减量废水通过离子交换膜或用超滤先过滤除杂质，再用酸中和； 310 2013传化股份全国印染行业节能环保年会论文集 回收TA。在国内印染行业碱减量废水普遍采用酸析法：即利用加硫酸，TA析出的方法。一般先将碱 的pH调节到6．5—7，进行酸析的到含对苯二甲酸的溶液，将所得对苯二甲酸在甲醇存在下进行酯化反 应，得到粗制品TA。上述回收方法存在酸析技术简单、操作方便，不足是： (1)回收的对苯二甲酸 杂质较多，纯度不高，无机酸消耗量较大，运行费用提高。 (2)废水中的液碱被硫酸中和而没有回收 利用，浪费资源。(3)酸析出的TA颗粒非常细小，粒径以5um为主，长时间在水中悬浮难以沉降， 沉淀分离为困难，TA脱水性差。为了克服上述回收工艺的不足，人们试着回收后利用溶剂重结晶的方 法提高回收TA的纯度，如采用毗啶、二甲基亚枫、二甲基甲酰胺等作为溶剂，对回收的TA进行重结 晶，但此类溶剂容易和TA结合，产生副产品，而且成本太高，不利于实际应用。除此之外，有人采用 了caCL2处理碱减量废水，使TA变为对苯二甲酸钙沉淀，再利用，但由于回收同等重量的TA需要 1～2倍的cacL2原料，成本费用很高，经济实用性差【昏81。 如今，随着高分子材料膜分离技术的发展，膜分离技术作为一种集浓缩和分离于一体的高效无污染 净化技术，具有操作简单、维护方便、能耗低、适应性强等特点，已广泛应用于化工、电子、食品、医 疗和环境保护等领域。膜材料的化学性质和膜结构决定了分离效果，而聚四氟乙烯fP耵E)是一种新兴的、 综合性能优良的膜材料，机械强度高，耐酸碱等苛刻环境条件和化学稳定性好，具有突出的介电性、生 物相容性、耐热性、高分离精度和高效率的特点，在膜分离领域具有广阔的应用前景。其中膜分离技术 在碱减量废水中回收对苯二甲酸的报道还较少，如2008年范立海等，研究了碱减量废水膜法集成处理 技术，提出来可以回收90％以上的对苯二甲