專利名稱：溶劑法纖維素纖維制備過程中溶劑回收的工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及化學纖維制造業(yè)中溶劑法纖維素纖維紡絲生產(chǎn)過程中溶劑回收工藝，具體是指通過綜合多種回收方法，在紡絲生產(chǎn)循環(huán)廢液中去除多種雜質(zhì)，有效地回收溶劑N-甲基嗎啉氧化物(NMMO)的工藝技術。
背景技術：
早在20世紀30年代就有專利(US92,179,181)提出可用叔胺氧化物NMMO，即N-甲基嗎啉氧化物直接溶解纖維素來制取性能優(yōu)于粘膠的溶劑法纖維素纖維Lyocell，其組成仍屬纖維素結構，產(chǎn)品廢棄物自然降解，被認為是綜合性能十分良好的一種綠色環(huán)保纖維。它具有棉纖維的舒適性，聚酯纖維的強度，粘膠纖維的懸垂性和蠶絲的柔軟質(zhì)態(tài)，深受人們的喜歡，其市場前景十分廣闊。
為此，從20世紀70年代起至今，在國內(nèi)外科學家的共同努力下，已申請或公開了有關Lyocell纖維的上百個專利，這些專利所涉及的Lyocell纖維生產(chǎn)可分為三部分主要工藝技術(1)用按一定比例的NMMO/H2O作溶劑，使纖維素溶解制成纖維素紡絲溶液；(2)紡絲溶液經(jīng)噴絲組件并在稀的NMMO/H2O的凝固浴中紡成絲束，然后經(jīng)過后處理制成纖維；(3)作為紡絲溶液的溶劑NMMO通過紡絲在水洗液與凝固浴中逐漸聚集，為了達到NMMO的循環(huán)利用，以及除去工藝中產(chǎn)生的各種雜質(zhì)，建立溶劑回收工程。
經(jīng)研究，NMMO溶劑在經(jīng)過高溫溶解和紡絲后從凝固浴與水洗液中回收的溶液中有如下幾種物質(zhì)1.N-甲基嗎啉氧化物(NMMO)它是溶解纖維素漿粕的主要溶劑，必須對其盡可能的回收再利用。
2.懸浮雜質(zhì)其主要來源于在纖維素漿粕的溶解和紡絲過程中，未溶解和降解的纖維素，這些懸浮雜質(zhì)部分以溶解狀態(tài)、部分以未溶解的膠態(tài)形式存在。由于它們的存在不但會造成溶劑回收工藝困難，而且降低了回收的溶劑的質(zhì)量，從而影響了回收溶劑再次循環(huán)利用。
3.有色雜質(zhì)它主要是NMMO和纖維素在高溫下所產(chǎn)生的有色分解物質(zhì)，該物質(zhì)主要是有機陰離子，它的存在會造成纖維質(zhì)量下降，使成品纖維泛黃，同時降低了NMMO的回收率。
4.嗎啉(M)，N-甲基嗎啉(NMM)以NMMO為溶劑溶解纖維素制得的紡絲溶液受高溫時，NMMO容易分解，其中NMMO主要分解產(chǎn)生N-甲基嗎啉(NMM)、嗎啉(M)，由于這些分解產(chǎn)物在回收溶劑中的存在和累積，會逐漸降低溶劑的溶解性能。另外，嗎啉在一定條件下會部分地轉(zhuǎn)化為N-亞硝基嗎啉，N-亞硝基嗎啉是一種難以去除且很強烈的致癌化學物質(zhì)，由此可見，嗎啉在溶劑回收過程中去除的重要性。
5.金屬離子它主要來自所用的纖維素漿粕或所使用的金屬設備的部件和管道等。
金屬離子特別是鐵離子和銅離子，在高溫的條件下會促使NMMO和纖維素的降解。甚至該反應產(chǎn)生的大量的熱會使系統(tǒng)有爆炸可能，因此必須去除金屬離子，尤其是鐵離子和銅離子。
從上可看出，溶劑回收工程在Lyocell纖維生產(chǎn)中有重要作用，近年來，人們在本領域進行了大量的研究，形成不少專利與文章報道，現(xiàn)將有關NMMO溶劑回收專利歸類，可分為以下幾種1.過濾法以WO93/11287，WO97/07268等專利為代表。在WO93/11287中僅使用粗濾過程，對一些大的懸浮雜質(zhì)能夠過濾掉，但是一些不規(guī)則的小的懸浮雜質(zhì)仍舊存在。在WO97/07268中，使絮凝劑先使大小不一的懸浮雜質(zhì)附聚絮凝成大的懸浮雜質(zhì)，再通過深度過濾來除掉，盡管對懸浮雜質(zhì)去除的比較徹底，但是絮凝劑的額外加入也增加了回收的負擔，且同時對回收工藝帶來了潛在的威脅。上述專利技術僅使用單一過濾去雜質(zhì)方法，只能去除懸浮雜質(zhì)，不能去除溶劑中存在的其它可溶性雜質(zhì)如嗎啉等，也不能去除溶液中形成的有色物質(zhì)及離子。
2.吸附法以EP-A-0488988，US5,502,188等專利為代表。他們均以采用氧化鋁、氧化硅和/或活性炭作為吸附劑，吸附的方法對有色雜質(zhì)吸附較為徹底，缺點是有效成分NMMO和NMM也部分被吸附，從而降低了溶劑的回收率。這種方法在工業(yè)使用時還存在著解吸附和吸附劑的有效利用率低的問題。
3.氧化法以US5,904,818，WO97/07138，DE-A-140259，EP-A-0320690，F(xiàn)R-A-8808039，US5,216,154等專利為代表。這些專利均用過氧化氫來氧化回收液中N-甲基嗎啉，使其再生成N-甲基嗎啉氧化物，但是在氧化過程中出現(xiàn)的嗎啉能被氧化成易致癌的且難以去除的N-亞硝基嗎啉這種物質(zhì)，當然有的專利提出利用酰鹵抑制亞硝胺的生成，或在二氧化碳的存在下氧化甲基嗎啉，這樣雖然阻止了N-硝基化合物的生成，但是卻引進了新的化學品，使整個回收工藝復雜化。
4.離子交換法近年有關離子交換樹脂法處理NMMO溶劑回收的專利與報道，以DD-A-254199，EP-A-427701，DD-A-274435等為代表。在DD-A-254199中，使用帶-CH2N(CH3)2型的叔按基團的苯乙烯/二乙烯基苯共聚物的陰離子交換樹脂，該法能去除有色雜質(zhì)，但是對嗎啉和金屬離子卻不能完全去除。在DD-A-274435中，采用磺酸基團的苯乙烯/二乙烯基苯共聚物的陽離子交換樹脂，該法雖然能去除嗎啉，但是，部分NMMO和NMM也被同時去除，從而降低了溶劑回收率，另外，它對有色雜質(zhì)并不能去除。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在于提供一個在Lyocell纖維紡絲生產(chǎn)的過程中去除循環(huán)廢液中多種雜質(zhì)、有效地回收溶劑N-甲基嗎啉氧化物的系統(tǒng)性回收工程，該回收工程是由溶劑的多種相關回收工藝技術與設備所組合而成。
為解決這一問題，采用如下技術方案制定一種去除Lyocell纖維紡絲生產(chǎn)循環(huán)廢液中的懸浮雜質(zhì)、有色雜質(zhì)、嗎啉、金屬離子等雜質(zhì)，并有效回收溶劑N-甲基嗎啉氧化物的系統(tǒng)回收工程，該系統(tǒng)由粗濾、精濾、陰離子樹脂交換處理、陽離子樹脂交換處理、氧化處理五大工序即五個處理方法所組成，并綜合組成一個完整的回收工程。
具體工藝流程按1、粗濾；2、精濾；3、陰離子樹脂交換處理；4、陽離子樹脂交換處理；5、氧化處理。
所述粗濾是將紡絲生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的循環(huán)廢液以6～14m/h流速流過存有過濾介質(zhì)無煙煤、浮石和砂礫的過濾容器，以去除粒徑大于9μm的懸浮固體，其技術參數(shù)所采用過濾介質(zhì)無煙煤、浮石和砂礫分別以上、中、下各段等容量裝入過濾容器內(nèi)，其粒徑分別為10～20mm、5～10mm、2～4mm。
所述精濾是將粗濾后濾出液通過管壁帶有微孔的陶瓷管與陶瓷管外壁涂有網(wǎng)狀均勻的氧化鋯膜，可去除粒徑為1～9μm懸浮雜質(zhì)的處理工序。
其工藝參數(shù)
(1)所采用的微孔陶瓷管，其孔隙率為25～60％，平均孔徑為2μm～5μm，其管徑為精濾容器內(nèi)徑的0.4～0.85倍。
(2)陶瓷管外壁的氧化鋯膜由粒徑為0.3μm～15μm的粒子組成，該粒子通過常規(guī)的懸浮粒子燒結法形成了平均孔徑為0.2μm～11μm的網(wǎng)狀致密均勻的氧化鋯陶瓷膜。
(3)運行壓力為30kPa～250kPa，喂入流速為0.05m/s～0.3m/s。
所述陰離子樹脂交換處理是將精濾后帶色的濾出液喂入裝有陰離子交換樹脂的常規(guī)交換柱內(nèi)，通過兩者的陰離子交換后，去除其濾出液所含的帶色雜質(zhì)。
其工藝參數(shù)及步驟(1)所采用的樹脂是指帶-OH-型的季胺基團的聚苯乙烯的大孔強堿陰離子交換樹脂，規(guī)格為粒度20～40目，樹脂裝有量為該交換柱體積的0.3～0.7倍。
(2)喂入流速為每小時流過2～5倍的樹脂床體積。
(3)每隔2～6倍床體積收集洗出液時，需測相應的濾出液的吸光度。當濾出液的吸光度值為0.25～0.4時，樹脂吸附值已達到飽和，停止交換。
所述陽離子樹脂交換處理是將陰離子樹脂交換處理后的濾出液喂入裝有陽離子交換樹脂的常規(guī)交換柱內(nèi)，通過樹脂上的陽離子交換基團與濾出液中的帶陽離子或有陽離子傾向基團的所有物質(zhì)進行選擇性的離子交換，為達到選擇性分離和直至最終去除金屬離子和嗎啉等雜質(zhì)的目的，選擇如下技術和工藝步驟(1)所采用的樹脂是指帶H+型的磺酸基團的聚苯乙烯的大孔強酸陽離子交換樹脂，規(guī)格為粒度20～40目，樹脂裝有量為該交換柱體積的0.3～0.7倍。該樹脂對金屬離子、嗎啉等物質(zhì)有不同的交換吸附力，其交換吸附力的大小必須按金屬離子＞＞嗎啉＞N-甲基嗎啉＞N-甲基嗎啉氧化物的順序排列。
(2)喂入流速為每小時流過3～6倍的樹脂床體積。
(3)每隔7～14倍床體積收集濾出液時，分別測定鐵離子和銅離子以及N-甲基嗎啉氧化物，N-甲基嗎啉和嗎啉的濃度。當洗出液中含有嗎啉為15ppm，金屬離子為0.1ppm時，視作樹脂飽和，停止交換。
所述氧化處理是用過氧化氫來氧化陽離子樹脂交換處理后內(nèi)含有N-甲基嗎啉和N-甲基嗎啉氧化物的濾出液，使N-甲基嗎啉轉(zhuǎn)化成N-甲基嗎啉氧化物。
其工藝參數(shù)及步驟(1)20～40％的過氧化氫水溶液與濾出液按照重量比為1∶800～1300在蒸發(fā)反應器中混合攪拌。
(2)反應溫度為40～80℃，反應時間為1～5小時。
本發(fā)明的優(yōu)點是在溶劑法纖維素纖維的制備生產(chǎn)中采用多種回收方法，并能將這些方法綜合組成一個完整的回收工程，即按照粗濾、精濾、陰離子樹脂交換處理、陽離子樹脂交換處理、氧化處理等五大工序，并在五個工序間安排用于平衡上下工序生產(chǎn)的儲罐，這樣不僅能去除紡絲生產(chǎn)循環(huán)廢液中的多種雜質(zhì)，而且能有效地回收溶劑N-甲基嗎啉氧化物，使本發(fā)明工藝可行、高效；粗濾工序之后安排了精濾，用于去除大量的小的懸浮固體雜質(zhì)，該精濾系統(tǒng)是通過微孔陶瓷管與其外壁涂有的經(jīng)過燒結的氧化鋯膜來完成，它可去除大于1μm的固體雜質(zhì)，這樣既沒有引進如絮凝劑之類的化學藥品，簡化了回收工藝，也減輕了后工序的負擔，同時增加了離子交換樹脂的壽命；再采用先陰后陽的離子交換樹脂來綜合處理已經(jīng)過粗、精濾的回收液，陰離子交換樹脂去除了NMMO和纖維素在高溫下所產(chǎn)生的有色分解物質(zhì)，提高了纖維質(zhì)量，并使成品纖維變白；通過合理的選擇大孔強酸型陽離子交換樹脂，利用該樹脂對金屬離子、嗎啉、N-甲基嗎啉和N-甲基嗎啉氧化物具有交換吸附力，以及其吸附力大小是按金屬離子＞＞嗎啉＞N-甲基嗎啉＞N-甲基嗎啉氧化物的順序排列的特性，去除了其中的金屬離子，避免了NMMO和纖維素在高溫下的降解，使工藝安全性提高；同時，陽離子交換樹脂通過有選擇的吸附嗎啉，進而阻止了有強烈的致癌物質(zhì)N-亞硝基嗎啉的生成；本發(fā)明的最后工序是氧化，此時濾出液中僅存N-甲基嗎啉和N-甲基嗎啉氧化物，通過氧化將N-甲基嗎啉氧化成N-甲基嗎啉氧化物，因而避免了特別是在金屬和嗎啉等雜質(zhì)存在的情況下氧化工藝的缺點，大大提高了N-甲基嗎啉氧化物的回收率。
附圖1為本發(fā)明工藝流程圖
附圖2為精濾系統(tǒng)流程示意圖圖中1.進液槽 2.進液流量計 3.進液閥 4.壓力表 5.精濾塔外殼6.微孔陶瓷管 7.氧化鋯膜 8.回流閥 9.出液閥 10.出液槽 11.回流流量計 12.水泵
具體實施例方式如圖1，具體工藝流程按1、粗濾；2、精濾；3、陰離子樹脂交換處理；4、陽離子樹脂交換處理；5、氧化處理；6、溶劑回收儲罐。其中1、粗濾，將生產(chǎn)中所產(chǎn)生的循環(huán)廢液以10m/h流速流過長為1m，內(nèi)徑為10cm的不銹鋼過濾柱，柱中的上、中、下各段分別裝有高度為25cm等容量的無煙煤、浮石和砂礫作為過濾介質(zhì)，其粒徑分別為10～20mm、5～10mm、2～4mm。除去了較大的懸浮固體，然后收集粗濾出液儲存于儲罐(1)中。
2、精濾，經(jīng)過粗濾后，較大的懸浮雜質(zhì)已經(jīng)去除，但是在濾出液中仍舊有較小的懸浮粒子，特別是粒徑小于9μm的懸浮粒子存在，因此必須再進一步的過濾，如圖2，為本發(fā)明的精濾系統(tǒng)流程示意圖，其中精濾系統(tǒng)的主要設備為精濾塔，它是由精濾塔外殼5、微孔陶瓷管6和陶瓷管外壁的氧化鋯膜7所組成，精濾塔外殼5是內(nèi)徑為12cm，高為50cm的不銹鋼圓柱體。所采用的微孔陶瓷管6是由一根內(nèi)徑為5.5cm，外徑為7cm，長為50cm，其孔隙率為37～40％，平均孔徑為2μm～5μm的微孔陶瓷管組成。陶瓷管表面的氧化鋯膜7是由平均粒徑分別為2μm的氧化鋯粒子通過常規(guī)的懸浮粒子燒結法形成了平均孔徑為1μm的網(wǎng)狀致密均勻的氧化鋯陶瓷膜。
粗濾出液通過精濾系統(tǒng)的具體步驟如下開動進液槽1的下端接有的水泵12，粗濾出液從進液槽1中流出，經(jīng)過進液流量計2和進液閥門3，在運行壓力為150kPa條件下，以0.1m/s的速度流進精濾塔，此時液流按兩個方向流動，一部分粗濾出液流動方向是按平行于精濾塔的微孔陶瓷管6的軸向流動，并通過塔外殼5左下端裝有的回流閥8依次經(jīng)過回流流量計11和水泵12回流到進液槽1中，此時濾出液并未經(jīng)過精濾；另一部分粗濾出液是按垂直于精濾塔的微孔陶瓷管6的方向流動，先透過微孔陶瓷管6的外壁上涂有的氧化鋯膜7，再進入微孔陶瓷管6內(nèi)進行過濾，最后從微孔陶瓷管6的底端處接有的出液閥9流到出液槽10中，得到的濾出液儲存于儲罐(2)中。經(jīng)檢測，儲罐(2)中的濾出液的粒子粒徑小于1μm，達到了精濾的效果，但此時精濾液顏色在檢測波長330nm處下吸光度A為0.9，呈深褐色，還需進一步去除。
3、陰離子樹脂交換處理，將儲罐(2)中的濾出液以每小時3倍于樹脂床體積的流速流過長為1m，內(nèi)徑為2.5cm的有機玻璃交換柱，柱中裝有體積為1升，粒度為30目的陰離子交換樹脂(Bayer公司產(chǎn)品)，該樹脂是帶OH-型的季胺基團的聚苯乙烯的大孔強堿陰離子交換樹脂。每隔4倍樹脂床體積收集洗出液，當洗出液是110倍樹脂床體積時，此時洗出液的吸光度為0.34，洗出液的顏色已經(jīng)逐漸變深黃，說明樹脂不能再脫色，即已經(jīng)達到了樹脂的飽和吸附值，則停止交換，將洗出液儲存于儲罐(3)，雖去除了帶色雜質(zhì)，但是金屬離子和嗎啉還在洗出液中，還需進行進一步的處理。
經(jīng)檢測，儲罐(3)的洗出液中的各成分組成如下鐵離子87ppm，銅離子44ppm(用原子吸收光譜法測量)；N-甲基嗎啉氧化物10.432×104ppm，N-甲基嗎啉893ppm，嗎啉474ppm(用HPLC的方法測量)。
4、陽離子樹脂交換處理，將儲罐(3)內(nèi)經(jīng)陰離子樹脂交換處理后的濾出液以每小時4倍的樹脂床體積的流速流過長為1m，內(nèi)徑為2.5cm的有機玻璃交換柱，柱中裝有體積為1升，粒度為30目的陽離子交換樹脂(Bayer公司產(chǎn)品)，該樹脂是帶H+型的磺酸基團的聚苯乙烯的大孔強酸陽離子交換樹脂。每隔10倍床體積收集洗出液時，測定鐵離子和銅離子以及N-甲基嗎啉氧化物、N-甲基嗎啉和嗎啉的濃度。
本發(fā)明所用樹脂對金屬離子、嗎啉、N-甲基嗎啉和N-甲基嗎啉氧化物的交換吸附力是不同的，其交換吸附力的大小是按照金屬離子＞＞嗎啉＞N-甲基嗎啉＞N-甲基嗎啉氧化物的順序排列，在開始時，四種組分都被吸附在交換樹脂上，當達到樹脂的飽和吸附量時，樹脂對吸附力最小的N-甲基嗎啉氧化物首先開始洗脫出來，此時濾出液中僅含N-甲基嗎啉氧化物，隨著對樹脂的喂入量的不斷增加至50倍床體積止，被吸附在離子交換柱上的N-甲基嗎啉氧化物幾乎被N-甲基嗎啉和嗎啉置換下來，當喂入量大于50倍床體積時，吸附在樹脂上的N-甲基嗎啉才開始被嗎啉逐漸置換出來直至全部被置換出來，隨著喂入量不斷增加至140床體積時，樹脂上的嗎啉已達到吸附飽和，即喂入液中未吸附的嗎啉不能再被樹脂吸附，此時嗎啉開始出現(xiàn)在濾出液中，同時，因為樹脂對金屬離子的飽和吸附量很大，所以當嗎啉洗出時，金屬離子仍停留在樹脂上，濾出液中的鐵離子和銅離子的濃度均低于0.1ppm，嗎啉的濃度小于15ppm，此時，盡管鐵、銅金屬離子和嗎啉的量不足以影響后面的氧化工序的回收處理，但是樹脂已經(jīng)完全交換吸附了嗎啉，且已經(jīng)達到它的飽和吸附量，則應該停止交換，此時，濾出液中三種主要組分的量分別是N-甲基嗎啉氧化物10.431×104ppm，N-甲基嗎啉890ppm，嗎啉13ppm(用HPLC的方法測量)，儲罐(4)儲存濾出液中除N-甲基嗎啉氧化物外，還存在N-甲基嗎啉，必須再進行下一步的處理。
5、氧化處理，用過氧化氫來氧化儲罐(4)內(nèi)含有N-甲基嗎啉和N-甲基嗎啉氧化物的濾出液，使N-甲基嗎啉轉(zhuǎn)化成N-甲基嗎啉氧化物。150升儲罐(4)內(nèi)的濾出液與0.15升30％的過氧化氫水溶液在200升的蒸發(fā)反應器中混合攪拌，反應溫度是60℃，反應時間是2.5小時。經(jīng)測定(用HPLC的方法測量)，氧化后溶液中的分別有10.515×104ppm的N-甲基嗎啉氧化物和52ppm的N-甲基嗎啉，則氧化產(chǎn)率約為94％。
將氧化后的溶液即N-甲基嗎啉氧化物的水溶液儲存于溶劑回收儲罐，便可繼續(xù)循環(huán)用于溶解紡絲工藝中。
權利要求
1，溶劑法纖維素纖維制備過程中溶劑回收的工藝，其特征是，所述回收工藝是由粗濾、精濾、陰離子樹脂交換處理、陽離子樹脂交換處理、氧化處理五大工序所組成，并按照上述順序綜合組成一個回收工程，去除懸浮雜質(zhì)、有色雜質(zhì)、嗎啉、金屬離子等雜質(zhì)，氧化N-甲基嗎啉并回收溶劑N-甲基嗎啉氧化物。
2，根據(jù)權利要求1所述的溶劑法纖維素纖維制備過程中溶劑回收的工藝，其特征是，所述粗濾是將生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的循環(huán)廢液流過存有過濾介質(zhì)無煙煤、浮石和砂礫的過濾容器，喂入速度6～14m/h。
3，根據(jù)權利要求2所述的溶劑法纖維素纖維制備過程中溶劑回收的工藝，其特征是，粗濾所采用過濾介質(zhì)無煙煤、浮石和砂礫分別以上、中、下各段等容量裝入過濾容器內(nèi)，其粒徑分別為10～20mm、5～10mm、2～4mm。
4，根據(jù)權利要求1所述的溶劑法纖維素纖維制備過程中溶劑回收的工藝，其特征是，所述精濾是將粗濾的濾出液通過管壁帶有微孔的陶瓷管與陶瓷管外壁涂有網(wǎng)狀均勻的氧化鋯膜，其工藝參數(shù)運行壓力為30kPa～250kPa，喂入流速為0.05m/s～0.3m/s。
5，根據(jù)權利要求4所述的溶劑法纖維素纖維制備過程中溶劑回收的工藝，其特征是，精濾所采用的微孔陶瓷管的孔隙率為25～60％，平均孔徑為2μm～5μm，其管徑為精濾容器內(nèi)徑的0.4～0.85倍；陶瓷管外壁的氧化鋯膜由粒徑為0.3μm～15μm的氧化鋯粒子，通過常規(guī)的懸浮粒子燒結法形成的平均孔徑為0.2μm～11μm的網(wǎng)狀均勻的氧化鋯陶瓷膜。
6，根據(jù)權利要求1所述的溶劑法纖維素纖維制備過程中溶劑回收的工藝，其特征是，所述陰離子樹脂交換處理是將精濾后帶色的濾出液喂入裝有陰離子交換樹脂的常規(guī)交換柱內(nèi)，通過兩者的陰離子交換后，去除其濾出液所內(nèi)含的帶色雜質(zhì)，其工藝參數(shù)(1)喂入速度為每小時流過2～5倍的樹脂床體積；(2)每隔2～6倍床體積收集洗出液時，測相應的濾出液的吸光度，當其吸光度值為0.25～0.4時，樹脂吸附值已達到飽和，停止交換。
7，根據(jù)權利要求6所述的溶劑法纖維素纖維制備過程中溶劑回收的工藝，其特征是，所采用的陰離子交換樹脂是帶-OH-型的季胺基團的聚苯乙烯的大孔強堿陰離子交換樹脂，規(guī)格為粒度20～40目，樹脂裝有量為該交換柱體積的0.3～0.7倍。
8，根據(jù)權利要求1所述的溶劑法纖維素纖維制備過程中溶劑回收的工藝，其特征是，所述陽離子樹脂交換處理是將陰離子樹脂交換處理后的濾出液喂入裝有陽離子交換樹脂的常規(guī)交換柱內(nèi)，通過樹脂上的陽離子交換基團與濾出液中的帶陽離子或有陽離子傾向基團的所有物質(zhì)進行選擇性的離子交換，為達到選擇性分離和直至最終去除金屬離子和嗎啉等雜質(zhì)的目的，其工藝參數(shù)(1)喂入流速為每小時流過3～6倍的樹脂床體積；(2)每隔7～14倍床體積收集濾出液時，分別測定鐵離子和銅離子以及N-甲基嗎啉氧化物，N-甲基嗎啉和嗎啉的濃度；當洗出液中含有嗎啉為15ppm，金屬離子為0.1ppm時，視作樹脂飽和，停止交換。
9，根據(jù)權利要求8所述的溶劑法纖維素纖維制備過程中溶劑回收的工藝，其特征是，所采用的陽離子交換樹脂是帶H+型的磺酸基團的聚苯乙烯的大孔強酸陽離子交換樹脂，規(guī)格為粒度20～40目，樹脂裝有量為該交換柱體積的0.3～0.7倍；該樹脂對金屬離子，嗎啉等物質(zhì)有不同的交換吸附力，其交換吸附力的大小必按金屬離子＞＞嗎啉＞N-甲基嗎啉＞N-甲基嗎啉氧化物的順序排列。
10，根據(jù)權利要求1所述的溶劑法纖維素纖維制備過程中溶劑回收的工藝，其特征是，所述氧化處理是用過氧化氫來氧化陽離子樹脂交換處理后內(nèi)含有N-甲基嗎啉和N-甲基嗎啉氧化物的濾出液，使N-甲基嗎啉轉(zhuǎn)化成N-甲基嗎啉氧化物，其工藝參數(shù)(1)20～40％的過氧化氫水溶液與濾出液按照重量比為1∶800～1300在蒸發(fā)反應器中混合攪拌；(2)反應溫度40～80℃，反應時間1～5小時。
全文摘要
化學纖維制造業(yè)的溶劑法纖維素纖維制備過程中溶劑回收的工藝，將紡絲生產(chǎn)循環(huán)廢液先采用粗濾去除大于9μm的懸浮雜質(zhì)；再通過微孔陶瓷管與其外壁涂有的經(jīng)過燒結的氧化鋯膜的精濾系統(tǒng)來去除大于1μm的固體雜質(zhì)；接著用陰離子交換樹脂去除有色分解物質(zhì)；然后通過合理選擇陽離子交換樹脂，利用它的吸附力按金屬離子＞＞嗎啉＞NMM＞NMMO的選擇交換順序的特性，去除金屬離子和嗎啉；最后將NMM氧化成NMMO。上述五個處理順序綜合組成一個回收系統(tǒng)工程，去除了多種雜質(zhì)，并有效地回收了溶劑NMMO，提高了纖維質(zhì)量和工藝安全性，該工藝可行、高效。
文檔編號D01F13/02GK1603479SQ20041005433
公開日2005年4月6日 申請日期2004年9月7日 優(yōu)先權日2004年9月7日
發(fā)明者岳文濤, 邵惠麗, 章潭莉, 周美華, 胡學超 申請人:東華大學