[发明专利]以粘胶纤维压榨碱液为原料提取半纤的电渗析工艺

说明书

技术领域

本发明属于粘胶纤维生产的资源化利用领域，具体涉及一种以粘胶纤维压榨碱液为原料提取半纤的电渗析工艺。

背景技术

半纤维素是全球广泛存在的天然聚合物，在能源日益枯竭、温室效应日益严重的情况下，生物质的开发利用越来越受到人类的重视，但目前还存在不少难点，半纤维素的综合利用更是如此，半纤维素由于其自身的缺点，如易降解、难分离等，其利用价值往往容易被人们忽视。

在化学浆（木浆、棉浆、草浆、芦苇浆等植物纤维素）为原料的粘胶纤维生产过程中，采用碱液对纤维素进行处理（浸渍、压榨）是制造粘胶纤维的第一步。半纤维素浓度高，对粘胶纤维生产工艺和成品质量产生极其不利的影响，因此必须在浸渍工艺中用碱液将半纤维素溶出，才能获得高强度的纤维素，所以在上述过程中会产生大量的富含半纤维素的高浓度碱压榨液。

碱压榨液中的主要成分为氢氧化钠和半纤维素。现有的压榨碱液的处理方法多采用纳滤技术将半纤维素从中分离出来，得到较为纯净的碱液。经过净化的碱液可以直接回用到工艺中，但是纳滤膜仅能将部分碱实现回用，其截留液中的半纤维素经过浓缩后得到的浓缩液中依然含有大量的碱。目前该部分料液作为废碱用于中和工艺，半纤维素进入废水处理，或者采用灼烧回收氢氧化钠，半纤维素被燃烧。从以上现有工艺可知，半纤维素并没有得到充分利用。

如201410091864.9，名称为“提取再生纤维素纤维浸渍液半纤的方法以及半纤的应用”的发明专利申请，以膜浓缩加离心提取再生纤维素纤维浸渍液半纤的方法，具体步骤包括：将压榨液经三次稀释和三次膜浓缩得到含碱浓度为26.5克/升，半纤浓度为65克/升的浓缩液；将浓缩液用离心机再提，得到半纤固体。半纤固体用于再生纤维素纤维生产酸浴车间调配酸浴，半纤经喷雾干燥用于木糖醇生产。该专利的碱浓度还比较高，在酸中和后形成较高浓度的盐分，使得半纤纯度低；且采用离心分离提取半纤固体的得率低。

201310515214.8，名称为“从植物纤维中提取半纤维素的方法”的发明专利申请，用质量分数为5%~15%的碱溶液溶解植物纤维，然后经压榨得到的碱液经常规预过滤方法除去大颗粒杂质，再将碱液通过泵进入陶瓷膜装置进行错流过滤，将得到的浓缩液加酸中和，收集析出的半纤维素并烘干，得半纤维素；所述经预过滤后的碱液含碱50~100g/l，含半纤维素40~60g/l。该专利未对加酸后的半纤液体进行脱盐，盐分浓度较高，半纤纯度仍较低。

201310593785.3，名称为“一种粘胶纤维生产废液中半纤维素的提取及季铵化改性方法”的发明专利申请，其提取方法为以膜分离对粘胶纤维生产废液中的半纤维素及碱液进行分离提取，浓缩液为含碱半纤维素；改性方法为以粘胶纤维生产废液中提取的含碱半纤维素为原料，2，3-环氧丙基三甲基氯化铵为醚化剂，直接醚化后得到季铵半纤维素。该专利采用的膜单支过滤面积小，运行效率低，运行成本高，不利于大规模生产。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种以粘胶纤维压榨碱液为原料提取半纤的电渗析工艺。得到半纤液体的碱浓低，盐分低，半纤纯度高，工艺运行效率高，适应于大规模生产。

为实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：

以粘胶纤维压榨碱液为原料提取半纤的电渗析工艺，其特征在于：粘胶纤维生产的压榨液先经预过滤除去大颗粒杂质，透过液经纳滤膜循环浓缩2-4次，将最后一次的浓缩液送入电渗析膜堆，回收阳极室的碱液，即为压榨液的浓缩液，加酸中和，得到半纤液体；所述的纳滤膜循环浓缩2-4次，在每次过滤前，料液都经加水稀释后进入纳滤膜。

纳滤膜的运行成本低于电渗析，先用纳滤膜过滤，将碱浓降至一定的程度后，再使用电渗析来提高浓缩液的半纤，降低碱浓，同时起到脱盐的作用，从而降低整个生产的成本以及提高生产效率。

本发明所述纳滤膜的截留分子量为200-400，使碱从透过液分离出去，逐步减低碱浓，提升半纤浓度。

所述的纳滤膜循环浓缩，加水稀释的量为原料液体积的1倍，每次过滤得到的浓缩液体积与原料液体积相同。保证过滤效率的同时，对纳滤膜的损伤小。

优选地，所述的透过液含碱200-300g/l，含半纤40-80 g/l，经纳滤膜循环浓缩后，得到浓缩液含碱12-75g/l，含半纤40-80g/l；所述阳极室的碱液中含碱2-4g/l，含半纤40-80 g/l。减低碱浓的前提下，保证膜的过滤效率；同时将碱浓降至最低，保证了半纤的纯度。

本发明所述的预过滤是指，压榨碱液依次经过转鼓过滤、板框过滤和微孔过滤除去大颗粒杂质。预过滤是使压榨碱液不含5微米以上的固体杂质，保护后面的膜不被固体杂质损伤。