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运用超滤技术处理涂布废水

提 要：用于化学品再生的超滤，是一项用于纸张涂布领域的新技术。本文论述了这项先进的技术，分析超滤处理后的浓缩液和滤液的成分，以及浓缩液应用于涂料对成纸质量的影响，并介绍了这项技术在我公司的实际应用情况。<在新材料产业聚集区打造若干新材料制造业创新中心、新材料大数据与云计算理论设计平台、新材料测试评价平台等创新载体/p>

关键词：涂布废水；涂料；超滤；膜；涂布化学品

根据几个纸厂的经验，配制出来的涂料最终有2%～15%流失，成为废水，即使在大型的、品种单一、很少进行品种更换并且生产效率高的纸厂，流失也通常在2%～6%的范围内。新的涂料制备系统的废料目标设定在最大为所配制的涂料量的1%。

涂布废水的固含量通常在2%～5%。这些废水主要来源于涂料站(涂布头)和供料系统在断纸时的冲洗。这些废水常常对纸厂的废水生物处理系统有害，因为它们含有无机颜料颗粒。过去有纸厂尝试将这种涂料废水用于填料的制备，结果经常产生质量和运行性问题。

到如有疑问请联系我们现在为止，将废水进行化学絮凝，接着进行固形物沉淀和离心分离，已经成为最起作用的解决方法。离心分离出来的浓缩的固形物可以被燃烧或运到固体废弃物处理场。然而，这种方法造成浪费和增加了环境污染负荷。

1 现代膜分离、超滤技术

如图锂电池1［1］所示，技术的选择和膜的材料取决于应用领域。微行李箱滤(MF)能够从生产废水中分离悬浮物质和细菌。微滤膜的

图1〓不同的膜分离技术

图2〓CR-1000/60超滤机和超滤单元结构图

孔径为0.1～1mm。超滤(UF)膜的孔径范围为0.001～0.1mm(或1～100nm)，它能够分离涂布颜料、胶乳、碳水化合物和其它阴离子垃圾生成的大分子化合物。应用于水净化的毫微滤(NF)除能够分离木素、淀粉和碳水化合物的低分子残余物外，还能够分离多价离子(Ca2+、Al3+等)。毫微滤膜的孔径为1～10nm。只有多价盐能够通过毫微滤有益于具有范围、技术优势的行业龙头企业进1步发展膜。反渗透(RO)可选择用于必须去除多价离子的领域。

超滤膜由陶瓷或聚合物材料制成，如：聚砜、聚酰胺、纤维素和再生纤维素。孔的横截面通常是不齐的(不对称的)，在超滤膜表面，孔是最小的。

有几种不同的组合布置将超滤膜装配成可用的模型。包括平张布置、管型布置和中空纤维布置。平张布置(如图2)、管型布置，在工业规模的涂布应用方面取得成功。基于平张超滤膜的超滤装置由相互叠装在一起的超滤单元组成，每一个超滤单元有两片超滤膜(如图2)。将涂布废水泵入这些超滤单元之间，滤液流过超滤膜进入位于两片超滤膜之间的超滤单元基板上的环型凹槽中，与此同时，浓缩液保留在超滤膜与相邻的超滤单元之间(如图2)。超滤单元之间的废水在转子(搅拌器)作用下保持技术合作一种紊流态，能产生一种横流，而横流产生有效的扰动，加快浓缩速度，使过滤面如高聚物材料具有相当高的伸长率积达到最优化，超滤能力提高，也减少超滤膜粘结和结污的情况。超滤可以依据超滤单元的多少分为连续的3～5个阶段［2］，随着超滤的进行，流量越来越小，浓缩液固含量越来越高(如图3)。

图3〓超滤的连续5个阶段

图4〓涂布废水超滤回收流程图和控制图

超滤技术最近已被引入紧线钳用于处理冲稀后的涂布废水。保留在膜片上的部分，即浓缩液，成分接近于原生涂料。如果涂料配方中有低分子量的分散剂、增白剂和淀粉，那么浓缩液流失的仅是小部分的此低分子量物质。如涂布废水可以以一种无污染的形式收集，那么，浓缩液可以回用到原生涂料中而不降低最终产品的质量。

超滤处理后的滤液(过滤水)，含有胶乳、分散剂、CMC、交联剂和增白剂等。滤液可以回用到颜料预分散、化学品稀释、纸机喷淋水或清洗水等应用领域。滤液含有某些溶解的物质，如淀粉、碳水化合物和盐的低分子量残余物。滤液的质量和过滤能力(通量)取决于涂料的组分、温度和超滤膜两侧的压差。不可逆吸附和浓缩极化导致超滤膜结污并降低流通量。另一方面，浓缩极化提高了胶体物质的分离能力。结污趋势受操作压力和渗流速度的影响和调节。参照文献［3］，某些涂布化学品比其它化学品更有害(如合成保水剂)。

在浓缩液中存在微生物，对浓缩液而言，正确的杀菌控制程序是必需的。最初，滤液是不含微生物的，但滤液本身是微生物好的营养源，在这种情况下，好的杀菌控制是必须的，特别是如果涂料中含有天然胶粘剂，例如淀粉。如果涂料中含有淀粉等天然胶粘剂，那么涂布废水和滤液也会含有淀粉，淀粉会导致滤液COD上升。

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