【集萃網(wǎng)觀察】我國是世界最大的染料生產國和消費國,1989 年染料生產量為20萬t左右,到200年,各種染料 生產總量已達50萬t。在一些固體染料的生產過 程中,合成染料從水溶液中的分離通常是經(jīng)過鹽析 和壓濾實現(xiàn)的(圖1)。該工藝過程存在如下弊 端〔2-3]:①由于染料合成反應生成的鹽以及鹽析過程 帶人的鹽分降低了染料的純度,影響到染料在染色 過程的溶解性能,影響著色,同時耗費大量的鹽; ②壓濾過程造成主體染料的流失多,損失率大于 5%;③產生大量高鹽度、高色度、高COD濃度的廢 水,嚴重污染環(huán)境;④鹽析和壓濾操作為間歇式,勞 動強度高,耗時多。一種有效解決辦法是采用納濾 膜分離技術。納濾技術應用于染料清潔生產和染料 廢水處理主要有兩方面:代替?zhèn)鹘y(tǒng)鹽析壓濾工序對 含鹽粗制染料進行脫鹽和濃縮(圖2);對含鹽染料 廢水的處理與資源化。
圖 1傳統(tǒng)鹽析壓濾工藝
圖2 納濾脫鹽濃縮工藝
1 納濾膜對含鹽染料溶液的分離原理
納濾是介于反滲透和超濾之間的一種壓力驅動 膜過程。商品化的納濾膜一般具有荷電的納米微孔 結構,溶質在帶電微孔內進行擴散和對流傳遞過程 時受到立體阻礙和靜電排斥兩方面的作用閉。因 此,納濾膜通常對分子量在20一1o0之間的低分 子有機物和多價鹽截留較高,而對單價鹽和小分子 物質的截留率較低。對于水溶性染料(酸性染料、 堿性染料、直接染料和活性染料等),分子帶有親水 性基團如一so3Na 、一coONa等,且相對分子質量落 在納濾膜的高截留范圍內,納濾膜對這些染料有很 高的截留率。因此利用納濾膜對染料的高截留和 對NaCI的低截留特性,可以實現(xiàn)對含鹽染料初品或 合成染料水溶液的脫鹽濃縮以及對含鹽染料廢水的 處理與資源化。
2 納濾膜的選用
染料品種繁多,染料分子結構不同,理化性質各異,難以選用同一種納濾膜進行分離操作,必須進行 系統(tǒng)的研究。一般說來,影響納濾膜分離性能的主 要因素有料液中鹽濃度、染料性質(如品種、帶電性 和分子結構等)、操作條件(如染料濃度、操作壓力、 pH值、膜面流速)和膜的特性(如膜荷電性、親疏水 性、截留分子量和膜的改性)等川。在選取納濾膜 時,應在維持較高染料截留率的前提下,使選取的膜 具有盡可能高的通量、脫鹽率和濃縮倍數(shù)等,并從經(jīng) 濟角度考慮,納濾脫鹽要求添加的水量盡可能少。 部分可資選用的納濾膜及性能見表1。
表 1 部分納濾膜及其性能
3 納濾脫鹽和濃縮
采用納濾代替?zhèn)鹘y(tǒng)鹽析和壓濾工藝對含鹽粗制 染料進行脫鹽和濃縮,通常包括恒容脫鹽和濃縮兩個過程。在恒容脫鹽過程中,向染料粗制品中不 斷加水保持料液體積不變,料液經(jīng)過納濾膜時,染料 溶液中的無機鹽、低分子有機物等將透過納濾膜,而 染料則被截留并循環(huán)回到濃縮槽中,直到含鹽量低 至符合要求,脫鹽過程結束。接下來可對染料溶液 進行濃縮.由于水不斷透過納濾膜,染料的濃度將不 斷提高,直到能滿足噴霧干燥要求,濃縮結束。納濾 對染料的脫鹽和濃縮工藝流程見圖3,兩個過程在 同一套設備中完成。