一種用于純化后處理母液的膜分離裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于純化后處理母液的膜分離裝置，包括依次相接的存放后處理母液的待回收溶劑罐、去除聚合物粉末和雜質(zhì)的過濾器、用于脫鹽的反滲透膜裝置和用于脫水濃縮的滲透膜蒸餾裝置。本發(fā)明還涉及一種用于純化后處理母液的膜分離方法，包括如下步驟：a.預(yù)處理：存放在待回收溶劑罐中的后處理母液經(jīng)過濾器除去殘留的聚合物粉末和雜質(zhì)；b.反滲透：預(yù)處理后的后處理母液經(jīng)過反滲透膜裝置進行脫鹽；c.滲透膜蒸餾：脫鹽后的后處理母液經(jīng)過滲透膜蒸餾裝置脫水濃縮后，排出濃縮液和提純工藝水。本發(fā)明具有較好的將水、溶劑、無機鹽和少量固體雜質(zhì)進行很好的分離，無二次污染，分離效果好的優(yōu)點，屬于聚合物溶液的濃縮回收領(lǐng)域。
【專利說明】一種用于純化后處理母液的膜分離裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及聚合物溶液的濃縮回收領(lǐng)域，具體的說，涉及一種將反滲透技術(shù)和滲透膜蒸餾技術(shù)結(jié)合起來的用于純化后處理母液的膜分離裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚芳醚酮/砜類樹脂指含醚鍵、酮鍵和砜鍵的芳香族高分子聚合物，工業(yè)化的商品包括:聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮酮(PEEKK)、聯(lián)苯聚醚醚酮酮(PEDEKK)、聚醚砜(PES)、聚亞苯基醚砜(PPSU)、聚聯(lián)苯砜醚砜(PESDS)，還包括一些苯環(huán)上帶官能團取代基的、主鏈含聯(lián)苯鍵、砜鍵的聚芳醚酮類或聚芳醚酮砜類均聚物，無規(guī)共聚物和嵌段共聚物等樹脂產(chǎn)品，這類樹脂一般為半結(jié)晶型高分子聚合物。聚合后的產(chǎn)物往往包括聚合物、大量溶劑和少量無機鹽副產(chǎn)物。目前耐高溫溶劑主要分為兩類:一種溶劑是不溶于水的如二苯砜，常溫為固體，放料后通過用乙醇或丙酮作為洗滌劑多次萃取從樹脂中洗出，再用純水作為洗滌劑進行多次萃取；另一種溶劑是水溶性的耐高溫溶劑，如環(huán)丁砜、N-甲基吡咯烷酮，用水溶性溶劑的聚合體系放料后直接用純水作為洗滌劑多次抽提可同時除去溶劑和無機鹽副產(chǎn)物。
[0003]現(xiàn)有的后處理過程包括有機溶劑(如乙醇、丙酮)洗滌除去溶劑，再用水洗滌除去無機鹽和溶劑的過程，其中用水洗后的水洗液包括水、無機鹽、溶劑和一些聚合物微粒等，這部分混合物必須經(jīng)過分離回收溶劑和水，傳統(tǒng)的方法是蒸餾或減壓蒸發(fā)法，先蒸發(fā)出大量水分，再減壓蒸餾回收溶劑，重組分中的為無機鹽和少量聚合物作為廢液或廢渣處理。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)的不足之處在于:這種工藝過程能耗高，流程復(fù)雜，廢液廢渣多；費時費力，增加投資和生產(chǎn)成本，操作不當還易引起環(huán)丁砜開環(huán)等副反應(yīng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是:提供一種結(jié)構(gòu)簡單，連續(xù)化生產(chǎn)，有效回收無機鹽和溶劑的一種用于純化后處理母液的膜分離裝置和方法。
[0006]為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]—種用于純化后處理母液的膜分離裝置，包括依次相接的存放后處理母液的待回收溶劑罐、去除聚合物粉末和雜質(zhì)的過濾器、用于脫鹽的反滲透膜裝置和用于脫水濃縮的滲透膜蒸餾裝置。
[0008]待回收溶劑罐和過濾器之間設(shè)有進料泵。
[0009]過濾器包括依次相接的提籃式過濾器和活性炭柱過濾器。
[0010]一種用于純化后處理母液的膜分離裝置，還包括將后處理母液抽入反滲透膜裝置的第一高壓泵和將后處理母液抽入滲透膜蒸餾裝置的第二高壓泵。
[0011]一種用于純化后處理母液的膜分離裝置，還包括第一閥門、第二閥門和第三閥門；滲透膜蒸餾裝置設(shè)有后處理母液入口、回流液入口、提純工藝水出口和濃縮液出口 ；過濾器、第一閥門、第一高壓泵、反滲透膜裝置、第二閥門、后處理母液入口、濃縮液出口和第三閥門依次相接，反滲透膜裝置的出口與第一高壓泵的入口相接，濃縮液出口、第二高壓泵和回流液入口依次相接。
[0012]反滲透膜裝置采用卷式膜組件。
[0013]反滲透膜裝置中的反滲透膜的材料為季銨化聚芳醚砜酮、聚芳醚砜酮復(fù)合膜或聚酰亞胺復(fù)合膜。
[0014]滲透膜蒸餾裝置中的滲透蒸餾膜的材料為聚六氟丙烯或聚四氟乙烯。
[0015]一種用于純化后處理母液的膜分離方法，使用一種用于純化后處理母液的膜分離裝置，包括如下步驟:a.預(yù)處理:存放在待回收溶劑罐中的后處理母液經(jīng)過濾器除去殘留的聚合物粉末和雜質(zhì)；b.反滲透:預(yù)處理后的后處理母液經(jīng)過反滲透膜裝置進行脫鹽；
c.滲透膜蒸餾:脫鹽后的后處理母液經(jīng)過滲透膜蒸餾裝置脫水濃縮后，排出濃縮液和提純工藝水。
[0016]步驟b中，后處理母液在反滲透處理后未達到脫鹽標準時，回流至反滲透膜裝置重新進行反滲透處理，不斷循環(huán)直至達到脫鹽標準再進入步驟c ;步驟c中，脫鹽后的后處理母液經(jīng)過脫水濃縮后未達到濃縮標準時，回流至滲透膜蒸餾裝置重新進行滲透膜蒸餾處理，不斷循環(huán)直至達到濃縮標準得到最終濃縮液。
[0017]本發(fā)明的原理是:
[0018]膜分離技術(shù)是一項新型高效的分離技術(shù)，它利用“篩分”原理達到對不同分子量大小的溶質(zhì)溶劑進行分離、濃縮和提純。與傳統(tǒng)的分離操作相比，具有能耗低、分離效果高、無二次污染、工藝簡單的特點，因此在化工行業(yè)、食品工業(yè)行業(yè)、醫(yī)藥行業(yè)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
[0019]反滲透(Reverse Osmois，R0)是在濃溶液側(cè)施加一定的壓力，使膜兩側(cè)壓差大于滲透壓差，從而使得溶劑從濃溶液側(cè)透過膜流入稀溶液側(cè)。而滲透蒸餾(OsmoticDistillation, 0D)是在兩個水溶液之間進行濃縮的一種新型膜分離方法，其驅(qū)動力是溶質(zhì)(揮發(fā)組分)在微孔疏水膜兩側(cè)的滲透壓差。OD法的最大優(yōu)點是能在常溫常壓下，即對溶質(zhì)能以最小的熱損失和機械損失，就可達到分離或富集的目的。
[0020]本發(fā)明把反滲透技術(shù)和滲透膜蒸餾技術(shù)有效地結(jié)合起來，其方法主要包括預(yù)處理，反滲透和滲透膜蒸餾三個主要工序。具體的工藝流程是；存放在待回收溶劑罐的后處理母液，經(jīng)進料泵打至提籃式過濾器除去里面殘留的聚合物粉末和雜質(zhì)，再通過活性炭柱過濾器吸附除去剩余的微量雜質(zhì)；然后，濾液通過第一高壓泵進入反滲透膜裝置中進行脫鹽；最后，除鹽后的母液通過第二高壓泵進入滲透膜蒸餾裝置進行脫水濃縮，經(jīng)過反復(fù)循環(huán)濃縮，其質(zhì)量分數(shù)可達98.0%以上。由于后處理母液對膜有一定的腐蝕性，需要定期更換新膜。
[0021]總的說來，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
[0022]1.較好的將水、溶劑、無機鹽和少量固體雜質(zhì)進行很好的分離，無二次污染，分離效果好，使得后處理母液中的水能全部循環(huán)利用，濃縮回收的溶劑也能用于生產(chǎn)，實現(xiàn)后處理母液全循環(huán)利用，真正實現(xiàn)了工業(yè)三廢的零排放。
[0023]2.能耗低，無須熱媒，節(jié)能80%以上。
[0024]3.溶劑在低溫下濃縮回收，能有效防止溶劑在長時間高溫環(huán)境下發(fā)生變質(zhì)，影響
其質(zhì)量。[0025]4.后處理母液里面所含的無機鹽能全部進行回收，真正實現(xiàn)了工業(yè)三廢的零排放。
[0026]5.操作簡單，連續(xù)性強，容易實現(xiàn)工業(yè)的全自動化生產(chǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是一種用于純化后處理母液的膜分離裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]其中，I是待回收溶劑罐，2是進料泵，3是提籃式過濾器，4是活性炭柱過濾器，5是第一高壓泵，6是反滲透膜裝置，7是滲透膜蒸餾裝置，8是第二高壓泵，9是第一閥門，10是第二閥門，11是第三閥門，71是后處理母液入口，72是回流液入口，73是提純工藝水出口，74是濃縮液出口。
【具體實施方式】
[0029]下面將結(jié)合附圖和【具體實施方式】來對本發(fā)明做進一步詳細的說明。
[0030]實施例一
[0031]圖1所示，一種用于純化后處理母液的膜分離裝置包括依次相接的待回收溶劑罐、進料泵、提籃式過濾器、活性炭柱過濾器、第一閥門、第一高壓泵、反滲透膜裝置、第二閥門、滲透膜蒸餾裝置、第三閥門。其中，反滲透膜裝置的出口與第一高壓泵的入口相接。滲透膜蒸餾裝置設(shè)有后處理母液入口、回流液入口、提純工藝水出口和濃縮液出口 ；第二閥門與后處理母液入口相接，第三閥門與濃縮液出口相接，濃縮液出口、第二高壓泵和回流液入口依次相接。
[0032]操作時，當脫鹽后的后處理母液不滿足脫鹽標準，則關(guān)閉第一閥門和第二閥門，后處理母液回流至反滲透膜裝置重新進行脫鹽，可進行多次循環(huán)，直至滿足脫鹽標準再開啟第二閥門，母液進入滲透膜蒸餾裝置進行脫水濃縮。當脫水濃縮后的濃縮液不滿足脫水標準，則關(guān)閉第二閥門和第三閥門，濃縮液回流至滲透膜蒸餾裝置重新進行脫水濃縮，可進行多次循環(huán)，直至滿足脫水標準再開啟第三閥門，排出最終濃縮液。
[0033]涉及的測試主要有電導(dǎo)率，離子含量和TMS (TMS為環(huán)丁砜的英文縮寫)含量的測試，其中電導(dǎo)率采用Mettler Toledo InPro7250電導(dǎo)率測試儀進行測試，離子含量測試采用Dionex ISC-90離子色譜儀進行測試，TMS采用WAY-2S數(shù)字阿貝折射儀進行測試。
[0034]將含TMS、水、NaF和少量聚合物粉末的后處理母液加到待回收溶劑罐中(其TMS質(zhì)量分數(shù)為2.0%，Na F含量為2800ppm，電導(dǎo)率為0.20 X IO3 μ S/cm)，后處理母液經(jīng)進料泵以500kg/h的流量打至提籃式過濾器除去里面殘留的聚合物粉末和雜質(zhì)，再通過活性炭柱過濾器吸附除去剩余的微量雜質(zhì)；然后，過濾后的后處理母液通過第一高壓泵進入反滲透膜裝置中進行脫鹽，其中反滲透膜裝置中的反滲透復(fù)合膜組件為卷式膜組件，反滲透膜材料為季銨化聚芳醚砜酮(QAPPESK)，進口壓力為0.80MPa,出口壓力為0.75MPa，所需膜面積為40m2，經(jīng)過IOh的反復(fù)循環(huán)，濃水一端母液的NaF含量為13650ppm，而出口 NaF含量為260ppm,除鹽率達到了 98.1% ;最后，除鹽后的母液通過第二高壓泵進入滲透膜蒸餾裝置進行脫水濃縮，其滲透蒸餾膜的材料為聚六氟丙烯(PHEP)，采用濃度極差的原理，經(jīng)過IOh反復(fù)循環(huán)濃縮，其最終的母液TMS質(zhì)量分數(shù)可達98.0%，電導(dǎo)率為0.01Χ103μ S/cm，純度能滿足聚合的要求。[0035]實施例二
[0036]將含TMS、水、NaCl和少量聚合物粉末的后處理母液加到待回收溶劑罐中(其TMS質(zhì)量分數(shù)為4.0%，NaCl含量為3500ppm，電導(dǎo)率為0.32 X IO3 μ S/cm)，后處理母液經(jīng)進料泵以400kg/h的流量打至提籃式過濾器除去里面殘留的聚合物粉末和雜質(zhì)，再通過活性炭柱過濾器吸附除去剩余的微量雜質(zhì)；然后，經(jīng)預(yù)處理的后處理母液通過第一高壓泵進入反滲透膜裝置中進行脫鹽，其中反滲透膜裝置中的反滲透復(fù)合膜組件為卷式膜組件，反滲透膜材料為聚芳醚砜酮復(fù)合膜，進口壓力為1.0OMPa,出口壓力為0.95MPa，所需膜面積為38m2，經(jīng)過12h的反復(fù)循環(huán)，濃水一端母液的NaCl含量為14310ppm，而出口 NaCl含量為350ppm，除鹽率達到了 97.5% ;最后，除鹽后的母液通過第二高壓泵進入滲透膜蒸餾裝置進行脫水濃縮，其滲透蒸餾膜為聚四氟乙烯(PTFE)，采用濃度極差的原理，經(jīng)過12h反復(fù)循環(huán)濃縮，其最終的母液TMS質(zhì)量分數(shù)可達97.5%，電導(dǎo)率為0.014 X IO3 μ S/cm，純度能滿足聚合的要求。
[0037]本實施例未提及部分同實施例一。
[0038]實施例三
[0039]將含水、NaF和少量聚合物粉末的后處理母液加到待回收溶劑罐中(其Na F含量為5400ppm，電導(dǎo)率為0.34 X IO3 μ S/cm)，后處理母液經(jīng)進料泵以600kg/h的流量打至提籃式過濾器除去里面殘留的聚合物粉末和雜質(zhì)，再通過活性炭柱過濾器吸附除去剩余的微量雜質(zhì)；然后，經(jīng)預(yù)處理的后處理母液通過第一高壓泵進入反滲透膜裝置中進行第一步脫鹽，其中反滲透膜裝置中的反滲透復(fù)合膜組件為卷式膜組件，反滲透膜材料為聚酰亞胺復(fù)合膜，進口壓力為1.20MPa，出口壓力為1.15MPa，所需膜面積為35m2，經(jīng)過8h的反復(fù)循環(huán)，濃水一端母液的NaF含量為12340ppm，而出口 NaF含量為650ppm，除鹽率達到了 94.7% ;最后，經(jīng)第一步除鹽后的母液通過第二高壓泵進入滲透膜蒸餾裝置進行第二步除鹽，其滲透蒸餾膜為聚四氟乙烯(PTFE)，采用濃度極差的原理，經(jīng)過8h反復(fù)循環(huán)濃縮，其最終的母液NaF含量僅為 120ppm，電導(dǎo)率為 0.009 X IO3 μ S/cm。
[0040]本實施例未提及部分同實施例一。
[0041]上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于純化后處理母液的膜分離裝置，其特征在于:包括依次相接的存放后處理母液的待回收溶劑罐、去除聚合物粉末和雜質(zhì)的過濾器、用于脫鹽的反滲透膜裝置和用于脫水濃縮的滲透膜蒸餾裝置。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種用于純化后處理母液的膜分離裝置，其特征在于:所述待回收溶劑罐和過濾器之間設(shè)有進料泵。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種用于純化后處理母液的膜分離裝置，其特征在于:所述過濾器包括依次相接的提籃式過濾器和活性炭柱過濾器。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種用于純化后處理母液的膜分離裝置，其特征在于:它還包括將后處理母液抽入反滲透膜裝置的第一高壓泵和將后處理母液抽入滲透膜蒸餾裝置的第二高壓泵。
5.按照權(quán)利要求4所述的一種用于純化后處理母液的膜分離裝置，其特征在于:它還包括第一閥門、第二閥門和第三閥門；滲透膜蒸餾裝置設(shè)有后處理母液入口、回流液入口、提純工藝水出口和濃縮液出口 ；過濾器、第一閥門、第一高壓泵、反滲透膜裝置、第二閥門、后處理母液入口、濃縮液出口和第三閥門依次相接，反滲透膜裝置的出口與第一高壓泵的入口相接，濃縮液出口、第二高壓泵和回流液入口依次相接。
6.按照權(quán)利要求1所述的一種用于純化后處理母液的膜分離裝置，其特征在于:所述反滲透膜裝置采用卷式膜組件。
7.按照權(quán)利要求6所述的一種用于純化后處理母液的膜分離裝置，其特征在于:所述反滲透膜裝置中的反滲透膜的材料為季銨化聚芳醚砜酮、聚芳醚砜酮復(fù)合膜或聚酰亞胺復(fù)合膜。
8.按照權(quán)利要求1所述的一種用于純化后處理母液的膜分離裝置，其特征在于:所述滲透膜蒸餾裝置中的滲透蒸餾膜的材料為聚六氟丙烯或聚四氟乙烯。
9.一種用于純化后處理母液的膜分離方法，其特征在于:使用權(quán)利要求1-8中任一項所述的一種用于純化后處理母液的膜分離裝置，包括如下步驟: a.預(yù)處理:存放在待回收溶劑罐中的后處理母液經(jīng)過濾器除去殘留的聚合物粉末和雜質(zhì)； b.反滲透:預(yù)處理后的后處理母液經(jīng)過反滲透膜裝置進行脫鹽； c.滲透膜蒸餾:脫鹽后的后處理母液經(jīng)過滲透膜蒸餾裝置脫水濃縮后，排出濃縮液和提純工藝水。
10.按照權(quán)利要求9所述的一種用于純化后處理母液的膜分離方法，其特征在于:步驟b中，后處理母液在反滲透處理后未達到脫鹽標準時，回流至反滲透膜裝置重新進行反滲透處理，不斷循環(huán)直至達到脫鹽標準再進入步驟c ;步驟c中，脫鹽后的后處理母液經(jīng)過脫水濃縮后未達到濃縮標準時，回流至滲透膜蒸餾裝置重新進行滲透膜蒸餾處理，不斷循環(huán)直至達到濃縮標準得到最終濃縮液。
【文檔編號】B01D61/58GK103894066SQ201410119518
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月27日
【發(fā)明者】陳銳斌, 代驚奇, 蘇成曉, 吳浩斌, 曹民, 曾祥斌 申請人:金發(fā)科技股份有限公司