粘胶生产中过滤应用

1、粘胶纤维生产中，粘胶的过滤是一个重要的工艺步骤，也是粘胶长丝质量控制的重要环节， 只有保证过滤效果才能生产出高质量的粘胶和粘胶纤维。在粘胶制备过程中会含有大量的粒子，这些粒子包括未反应的纤维片段、有机树脂、凝 胶粒子、半纤与无机物的螯合物、有机粒子、金属类晶体、无机粒子以及灰分、铁锈等 杂质。粘胶中的粒子越多，特别是大粒子越多（直径大于15 1 xm ），对纺丝的可纺性和 粘胶纤维的成品质量影响就越大，这些杂质会引起喷丝板阻塞、断头率增高，纺丝时产生 胶块和毛丝，造成纤度变化。在生产运行中，早期粘胶的过滤设备主要采用板框过滤机，其方法是粘胶在一定的压力下 通过过滤介质，使其中的杂质被去除。匠奇

2、粘胶过滤器是后来发展的比较适用的过滤机型， 可以实现滤机自动清洗，其处理能力大，操作方便。粘胶的过滤要充分考虑整体工艺要求，同时过滤的方法及适合过滤器的滤材也是保证良好 过滤效果的前提，是降低消耗的主要手段之一。国内基本情况国内生产粘胶时，大部分厂家采用三道粘胶过滤，以去除粘胶中的粒子:一道过滤位于 混合罐之后，二道过滤位于中间罐之后，三道过滤位于纺丝之前。现在一般一道用尼龙过滤 网进行粗过滤，之后进行二道和纺前粘胶过滤，一般采用无纺布或者尼龙网。通过过滤处理， 从粒度和过滤效果上看可以满足粘胶生产要求。国内厂家对于粘胶过滤滤材的选择多以双面绒、单面绒、平布和府绸为主，排列方式大 体上是一道过

3、滤:一层平布、两层单面绒或一层平布、一层单面绒、两层府绸;二道过滤和三 道过滤:两层府绸、两层单面绒、三层府绸。同时说明各厂家各有其具体的过滤方式、滤材选择和排列方式。袋式过滤系统袋式过滤系统是一直新型的过滤系统，袋式过滤系统具有以下优点：1、高流通能力；2、 使用寿命延长；3、液体的流动均匀，令颗粒杂质平均地分布在滤袋的滤层中；4、过滤效 率高；5、在1至1000微米的过滤精度范围内成本最低等，已被粘胶行业广泛应用。袋式过滤系统的过滤方式在粘胶制备过程中，主要的生产工艺包括磺化、后溶解、中间罐、静止脱泡、过滤和连 续脱泡等粘胶处理工序。本文要说明的粘胶过滤系统，采取两道过滤:一道过滤在混合罐

4、之 后，二道过滤在纺丝之前，这在国内外粘胶长丝生产中是独一无二的。其它厂家采用三道粘 胶过滤，一道和二道过滤的过滤设备使用板框过滤机，这是比较传统的过滤设备，但过滤效 果较好。袋式过滤系统的过滤原理当混合有棉短绒的枯胶通过预过滤器时，因为其绒长大于过滤网孔，棉短绒将随机、无 序地铺在筒体的内壁，形成一道均匀的掳层从而对枯胶起到过滤作用。刚开始时，棉短绒所 形成的滤层很薄，只能过滤掉一些比较大的粒子。随着棉短绒的逐渐堆积，所形成的滤层逐 渐增厚，过滤精度也逐渐提高，可以截留住一些比较小的粒子。整个过滤过程为恒速过滤， 滤前压力逐渐升高，当滤前压力达到设计压力时，清理过滤器，新的过滤周期开始。通常

5、认为造成粘胶过滤困难的主要原因是机械阻塞，其次是吸附阻塞。当粘胶中的粒子 的尺寸大于滤材的毛细孔孔径时，粒子会将毛细孔堵塞.使之丧失过滤能力;而尺寸小于滤材 毛细孔的粒子会逐渐吸附在毛细孔孔壁上，形成吸附阻塞。由于棉短绒在预过滤器内壁所形 成的滤层是无序堆积而成的，整个过滤通道是不规则的，空洞率较大，不存在明显的毛细孔， 所以机械阻塞和吸附阻塞对其过滤能力的影响是很小的。当滤层形成之后，预过滤器对大粒 子的截留是非常有效的，随着滤层的增厚，过滤能力也就越强，可以截留住一些小的粒子。 而且，棉短绒作为纤维素材料，与枯胶中的大多数粒子有共同的特性，所以它对这部分粒子 的吸附力较强，除大的粒子被截留

6、以外，小尺寸的粒子也会被大量地吸附于棉短绒上。从而 减少了吸附阻塞对后道板框压滤机过滤能力的影响。不可避免地，会有一些棉短绒通过预过滤器进入到一道板框压滤机中。这些棉短绒会堆 积在滤布的表面，由于棉短绒的尺寸远远大于滤布的毛细孔孔径，不会堵塞滤布的过滤通道， 所以，这部分棉短绒不会对一道过滤能力产生影响。棉短绒作为一种纤维素助滤介质，化学稳定性高，在粘胶中可以充分混合形成悬浮液， 从而在预过滤器内壁形成厚薄均匀的滤层，对粘胶产生很好的过滤作用。缺点是不可回收， 成本较高。我厂也使用过一些国产的棉短绒，但是效果不是很理想。纳米级滤膜在粘胶纤维生产中的应用在粘胶纤维生产过程中，需用用碱溶液通过浸渍

7、方法将原料中的半纤维素溶解出来，否 则会对生产工艺和成品质量产生极其不利的影响。而浸渍过程中会产生含半纤维素的高浓度 废碱，为降低生产成本，减少碱耗，目前各化纤企业主要采用透析工艺来分离半纤回收碱液。 但透析工艺回收碱液效率低下，用水量大，并占用较大的厂房而积。近年来迅速发展起来的 纳米级滤膜技术有望取代透析工艺进行碱液回收，提高产品质量和废液利用率。1、膜分离技术概述（1）、膜分离技术原理及特点膜分离技术是一种使用半透膜的分离方法，是在常温下以膜两侧的压力差或电位差为动 力对溶质和溶剂进行分离、浓缩、纯化，它在水处理、工业分离、废水处理、粘胶纤维生产 等领域的应用都取得了重大突破。它在分离过

8、程中没有加热、冷却工艺;介质没有温度变化，不会产生相变;无需使用化学 药品或添加剂即可获得需要进行分离或回收的有效成分，能保持物质稳定性;在液体浓缩的同时，可以去除小分子物质和细菌;所使用的设备 结构紧凑、操作简单、占地而积小。由于膜分离技术具有以上儿方而的优点，从而受到各工业发达国家的重视，发展异常迅 速近年来，随着粘胶纤维生产工业的发展，膜技术在粘胶纤维生产工业上得到了越来越广泛 的应用，具有良好的发展前景。(2)、膜分离技术分类随着膜材料、制膜方法以及膜应用的不断发展，膜分离技术逐渐成为分离技术大家族中 的重要成员。与传统的分离技术(例如:过滤、蒸馏、萃取、电泳和层析等)相比，膜分离技

9、术的分离精度高、易于操作和管理、在应用中对环境造成的二次污染小。正是由于这些优点， 膜分离技术在短短的半个世纪中就发展成为一种重要的单元分离工艺，并目_发展出若干具 有不同特点和应用领域的膜分离过程主要的膜分离过程包括:微(MF)、超滤(UF)、纳米级 滤膜(NF)、反渗透(RO),透析(DA)、电渗析(ED)、电脱盐(EDI)、渗透汽化(PV)、膜萃取 (NE)、膜蒸馏(MD)、液膜技术(LM)和气体分离(GS)等。2、反渗透和纳米级滤膜、基本原理当一张半透膜隔开溶液与纯溶剂时，加在溶液上并使其恰好能阻n纯溶剂进入溶液的额 外压力称之为渗透压，通常溶液中溶质的浓度越高渗透压就越大。当溶液一侧

10、没有加压时， 纯溶剂会通过半透膜向溶液一侧扩散，这一现象称为渗透(Osmosis) o反之，如果加在溶液 侧所加压力超过了渗透压，则反而可以使溶液中的溶剂向纯溶剂一侧流动，这个过程就叫做 反渗透(Reverse Osmosis) o纳米级滤膜技术倒(FN, Nanofiltration)是一种介于反渗透和超滤之间的压力驱动膜分 离过程，最早被称为疏松反渗透，它用半透性膜从液体中分离固体颗粒或进行浓缩，其截留 特性介于超滤与反渗透之间，大约为100-1000道尔顿(Daltons)。因此，纳米级滤膜膜元件 对水中溶解的小分子有机物，例如:二卤甲烷(TH1V有很高的脱除率;同时纳米级滤膜膜元件 对

11、水溶液中的离子也有一定的脱除率(一般在10-90%之间)o克服渗透压是纳米级滤膜膜元件工作的关键因素之一。渗透压的计算如公式如下式所示。TT =cRT式中：TT 一渗透压，KPa;c 一离子浓度，mol/L;R 一气体常数，8.314 (L KPa)/(mol K)T 一热力学温度，K、影响膜性能的主要因素纳米级滤膜膜的性能主要由水通量(透过速度)和脱盐率(分离效果)来决定。水通量和脱 盐率受操作压力、浓度、温度、流量,pH值以及回收率等因素的影响。2.1操作压力的影响水通量的增加与压力成正比。理论上说，如果为了得到足够产水量，在不增加膜而积 的情况下，只需要增加进水的压力即可。但是在实际的运

12、行中，这必然带来能源的大量消耗。 因此选择适当的膜元件数量（膜而积）才是经济的。脱盐率同样和压力成正比，但是不同用途膜元件的脱盐率随压力的变化趋势是不同 的。原则上说，膜元件的分离层越致密，脱盐率随操作压力的正比变化越不显著，这时脱盐 率基本保持一个定值（例如:海水淡化反渗透膜元件SWC.系列），当膜元件的分离层比较疏松 时，操作压力对于脱盐率的影响较大（例如:超低压大通量反渗透膜元件ESPA.系列）。2.2给水流量的影响给水流量对产水量和脱盐率同样存在影响，只是这种影响比较缓和，并不剧烈。水通 量随给水流量的变化，随着给水流量的增加，膜表而的流速也增大了，这使得压力随之上升， 同时由于流速的

13、升高减少了膜表而的浓差极化，从而提高了脱盐率。2.3给水含盐量的影响在一定的压力下，当给水中的含盐量增高时产水量就会减少。这是因为给水的渗透压 变高，有效压力随之降低的缘故。脱盐率受含盐量影响也非常大，对除海水淡化膜以外的反 渗透膜来说，通常当含盐量增高时脱盐率会下降。2.4温度的影响温度对脱盐率和产水量的影响非常大。对全部类型的反渗透膜元件来说，当温度升高 时，由于水的粘度降低，产水量也随之增加。通常在相同的压力下，温度每上升或下降10C， 产水量可增大或降低3-4%。另一方而温度对于脱盐率的影响根据膜材质的不同而表现得大 相径庭。一般来讲温度增高脱盐率降低。这是由于当温度上升时，盐的扩散速

14、度会增大。2.5回收率回收率是指产水量和进水流量的比值。在压力一定时，回收率提高，膜表而的浓差极 化现象也更加严重，有效压力则相对减小，这导致产水量下降，脱盐率降低。渗透系统在设计和调试时，选择回收率的确定与原水水质密切相关。回收率增高，溶 解于溶液中的盐会更加接近饱和状态，有可能析出后在膜表而沉淀并结垢，会对膜性能带来 很大的危害。2.6 pH值的影响pH值对纳米级滤膜膜元件的影响有两个方而:第一方而在正常运行时对脱盐率的影响; 第二方而在清洗时不同pH值的清洗效果以及清洗时pH值的范围。3、纳米级滤膜技术在粘胶纤维生产中的应用3.1粘胶纤维生产概述粘胶纤维是从木材和植物杆等纤维素原料中提取

15、的a一纤维素，或以棉短绒为原料，经 加工成纺丝原液，再经湿法纺丝制成的人造纤维。其大致的生产流程如下：由纤维素原料提取出纯净的a 一纤维素（称为浆粕），用烧碱、 二硫化碳处理，得到橙黄色的纤维素黄原酸钠，再溶解在稀氢氧化钠溶液中，成为粘稠的纺 丝原液，称为粘胶。粘胶经过滤、熟成（在一定温度下放置约18-30h，以降低纤维素黄原酸 酷的酷化度）、脱泡后，进行湿法纺丝，凝固浴由硫酸、硫酸钠和硫酸锌组成。粘胶中的纤 维素黄原酸钠与凝固浴中的硫酸作用而分解，纤维素再生而析出，所得纤维素纤维经水洗、 脱硫、漂白、干燥后成为粘胶纤维。粘胶纤维可分为普通型、强力型和高性能型。其应用范围较广。粘胶长丝大多用于织成 丝绸制品，也可用于钊一织产品，还可做成各色舞蹈服装、飘带、旗帜等。高性能纤维则在 坚牢度、耐水洗性、抗皱性和形状稳定性等方而更接近优质棉。粘胶强力丝则有较高的强度