制漿堿性廢液的木素提取結(jié)合電解回收氫氧化鈉的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種制漿堿性廢液的木素提取結(jié)合電解回收氫氧化鈉的方法，包括以下步驟：（1）在酸化池中，采用添加硫酸的方法酸化制漿堿性廢液，使pH值為1-3，并利用水或步驟（2）中過(guò)濾得到的酸性濾液稀釋酸化池中的混合液，使木素析出；（2）采用過(guò)濾方法將木素提取分離，得到濕木素和酸性濾液；（3）酸性濾液被引入再生電解槽，通過(guò)電解，再生硫酸溶液和氫氧化鈉溶液。該方法處理廢液的同時(shí)，能生產(chǎn)木素并再生氫氧化鈉和硫酸，可在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)利用。本發(fā)明工藝步驟簡(jiǎn)單，節(jié)能降耗，特別適用于草漿黑液及堿性半化學(xué)機(jī)械漿廢液的回收處理。
【專利說(shuō)明】制漿堿性廢液的木素提取結(jié)合電解回收氫氧化鈉的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于制漿造紙【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及制漿廢液的處理方法，具體來(lái)說(shuō)涉及一種制漿堿性廢液的木素提取結(jié)合電解回收氫氧化鈉的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]堿法制漿過(guò)程產(chǎn)生大量的堿性廢液，包括木材原料堿法蒸煮產(chǎn)生的木漿黑液，麥草、稻草和蘆葦?shù)炔蓊愒牧蠅A法蒸煮產(chǎn)生的草漿黑液，以及生產(chǎn)堿法半化學(xué)機(jī)械漿產(chǎn)生的廢液。這些廢液含有大量有機(jī)質(zhì)，其中包括的有機(jī)質(zhì)以堿木素為主，其C0D(化學(xué)需氧量，定義:單位體積廢水所含有物質(zhì)完全被氧化，生成水和二氧化碳所需的氧元素的質(zhì)量)總量達(dá)到16400-142600(^^1'是一種潛在的水體污染源，任意排放將造成嚴(yán)重污染。同時(shí)，黑液中含有木素高分子物質(zhì)，是一種天然的有機(jī)高分子原料，可以廣泛應(yīng)用在高分子合成材料。
[0003]燃燒法是當(dāng)前制漿造紙行業(yè)普遍采用燃燒的辦法處理黑液。黑液燃燒其工藝流程是:將稀黑液濃縮到固形物含量的60-75%后，再用噴槍將濃黑液噴入堿回收爐爐膛，經(jīng)過(guò)三次吹風(fēng)，使?jié)夂谝喝紵_(dá)到消除有機(jī)污染物的目的，同時(shí)回收黑液熱能。燃燒法的還存在稀黑液濃縮量大，蒸發(fā)能耗大，無(wú)法回收利用黑液中的木素等不足。
[0004]由于麥草、稻草和蘆葦?shù)炔轁{黑液的粘性大，同時(shí)含有大量的硅酸鈉，最高只能濃縮到(Wt%)48%。采用燃燒的辦法處理這一類黑液需要燃油輔助燃燒，成本較高。由于堿法半化學(xué)機(jī)械漿廢液所含有的有機(jī)質(zhì)和無(wú)機(jī)質(zhì)的濃度都很低，蒸發(fā)濃縮的能耗大，成本高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)上述制漿堿性廢液處理的缺陷，提供一種制漿堿性廢液的木素提取結(jié)合電解回收氫氧化鈉的方法，該方法變廢為寶，生產(chǎn)木素的同時(shí)再生氫氧化鈉和硫酸，并可在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)利用。本發(fā)明工藝步驟簡(jiǎn)單，節(jié)能降耗，特別適用于制漿堿性廢液的處理。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0007]一種制漿堿性廢液的木素提取結(jié)合電解回收氫氧化鈉的方法，包括以下步驟:
[0008]1.在酸化池中，采用添加硫酸的方法酸化制漿堿性廢液，使pH值為1-3，并利用水或步驟2中過(guò)濾得到的酸性濾液稀釋酸化池中的混合液，使木素析出；
[0009]2.采用過(guò)濾方法將木素提取分離，得到濕木素和酸性濾液；
[0010]3.酸性濾液被引入再生電解槽，通過(guò)電解，再生硫酸溶液和氫氧化鈉溶液。
[0011]以上所述制漿堿性廢液的木素提取結(jié)合電解回收氫氧化鈉的方法，所述的再生硫酸溶液被加入酸化池中，循環(huán)利用于黑液酸化；所述再生的氫氧化鈉溶液，循環(huán)用于制漿蒸煮的藥劑。
[0012]以上所述制漿堿性廢液的木素提取結(jié)合電解回收氫氧化鈉的方法，所述的制漿堿性廢液包括:木漿黑液、草漿黑液或堿法半化學(xué)機(jī)械漿產(chǎn)生的廢液。所述的木漿黑液優(yōu)選為木材原料堿法蒸煮產(chǎn)生的木漿黑液；所述的草漿黑液優(yōu)選為麥草、稻草或蘆葦?shù)炔蓊愒牧蠅A法蒸煮產(chǎn)生的草漿黑液。
[0013]一種用于以上所述制漿堿性廢液的木素提取結(jié)合電解回收氫氧化鈉方法的再生電解槽，包括陽(yáng)極室、陰極室和濾液室，陰離子交換膜和陽(yáng)離子交換膜將內(nèi)腔分為陽(yáng)極室、陰極室和濾液室，陽(yáng)極室內(nèi)安裝有陽(yáng)極板，陰極室內(nèi)安裝有陰極板，外接直流電源。
[0014]再生電解槽的工作原理是:將處理制漿堿性廢液得到的酸性濾液引入濾液室，水通過(guò)離子交換膜進(jìn)入陽(yáng)極室和陰極室。由于離子交換膜的選擇性阻攔作用，硫酸根離子可以透過(guò)陰離子交換膜進(jìn)入陽(yáng)極室，與陽(yáng)極室內(nèi)的氫離子結(jié)合，生成硫酸溶液。而鈉離子不能透過(guò)陰離子交換膜進(jìn)入陽(yáng)極室，相反，鈉離子可以透過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入陰極室，與陰極室內(nèi)的氫氧根離子結(jié)合，生成氫氧化鈉溶液。
[0015]以上所述制漿堿性廢液的木素提取結(jié)合電解回收氫氧化鈉的方法，具體操作步驟如下:
[0016]1.制漿堿性廢液被導(dǎo)入酸化池，加入適量的硫酸酸化到pH值1-3，并且用水或步驟2中過(guò)濾得到的酸性濾液稀釋酸化池中的混合液，使木素沉淀析出；
[0017]2.經(jīng)過(guò)真空過(guò)濾機(jī)分離，得到木素濾餅及酸性濾液，木素濾餅經(jīng)過(guò)干燥，得到固體木素顆粒；
[0018]3.過(guò)濾得到的大部分酸性濾液經(jīng)循環(huán)泵輸送回酸化池，以稀釋制漿堿性廢液，利于木素沉降，輸送回酸化池的酸性濾液的流量是進(jìn)入酸化池的制漿堿性廢液體積的5-10倍;
[0019]4.相當(dāng)于進(jìn)入酸化池的液體總體積的酸性濾液被導(dǎo)入再生電解槽，通電電解，在陰極室獲得氫氧化鈉溶液，在陽(yáng)極室獲得硫酸溶液；
[0020]5.電解得到的氫氧化鈉溶液和硫酸溶液，分別貯存在氫氧化鈉貯存塔和硫酸貯存+?
+R ο
[0021]以上所述制漿堿性廢液的木素提取結(jié)合電解回收氫氧化鈉的方法，主要的化學(xué)反應(yīng)有:
[0022]1.堿木素酸化沉淀，化學(xué)反應(yīng)方程式為:
[0023]0.5xH2S04+Nax-Lignin — 0.5xNa2S04+Hx-Lignin I
[0024]2.陽(yáng)極室內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)
[0025]水電離的化學(xué)反應(yīng)方程式為:
[0026]4H20 — 4Η++40
[0027]電解陽(yáng)極反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為:
[0028]40F - 4e — 2Η20+02 ?
[0029]陰陽(yáng)離子結(jié)合反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為:
[0030]4H++2S0 廣—2H2S04
[0031]3.陰極室內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)
[0032]水電離的化學(xué)反應(yīng)方程式為:
[0033]4H20 — 4Η++40
[0034]電解陰極反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為:
[0035]4H.+4e — 2Η2 ?
[0036]陰陽(yáng)離子結(jié)合反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為:
[0037]4Na++40r — 4NaOH
[0038]4.電解槽內(nèi)的總體化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為:
[0039]Na2S04+4H20 — 2Na0H+H2S04+2H2 ? +O2 ?
[0040]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0041]1.以制漿堿性廢液為原料，生產(chǎn)木素的同時(shí)再生氫氧化鈉和硫酸；
[0042]2.再生的氫氧化鈉和硫酸可在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)利用；
[0043]3.本發(fā)明避免了稀黑液濃縮工序，從而減少蒸發(fā)能耗，使整個(gè)制漿廠的總能耗下降約20% ；
[0044]4.避免高溫焚燒所需要的燃油消耗；避免苛化所需要的生石灰消耗；
[0045]5.本發(fā)明特別適用于草漿黑液及堿法半化學(xué)機(jī)械漿廢液的回收處理。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0046]圖1是本發(fā)明工藝流程圖。
[0047]圖中設(shè)備名稱及序號(hào):
[0048]1.酸化池；2.真空過(guò)濾機(jī)；3.循環(huán)泵；4.酸性濾液貯存池；5.再生電解槽；6.陽(yáng)極室；7.陽(yáng)極板；8.陰離子交換膜；9.陰極板；10.陰極室；11.陽(yáng)離子交換膜；12.濾液室；13.硫酸貯存塔；14.氫氧化鈉貯存塔。
[0049]其中再生電解槽5包括:陽(yáng)極室6、陰極室10和濾液室12，陰離子交換膜8和陽(yáng)離子交換膜11將內(nèi)腔分為陽(yáng)極室6、陰極室10和濾液室12，陽(yáng)極室6內(nèi)安裝有陽(yáng)極板7，陰極室10內(nèi)安裝有陰極板9，外接直流電源。

【具體實(shí)施方式】
[0050]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)說(shuō)明。
[0051]實(shí)施例1
[0052]一種制漿堿性廢液的木素提取結(jié)合電解回收氫氧化鈉的方法，具體操作步驟如下:
[0053]1.堿性草漿黑液的木素提取:由稻草材料的堿法蒸煮產(chǎn)生，經(jīng)過(guò)黑液提取分離得到堿性草漿稀黑液，該堿性草漿稀黑液被導(dǎo)入酸化池1，加入適量的硫酸酸化到ΡΗ1，并且用10倍量酸性濾液稀釋酸化池I中的混合液，使木素沉淀析出；經(jīng)過(guò)真空過(guò)濾機(jī)2分離，得到木素濾餅及酸性濾液；木素濾餅經(jīng)過(guò)干燥，得到固體木素顆粒；酸性濾液導(dǎo)入酸性濾液貯存池4 ；
[0054]2.濾液循環(huán)沖稀:過(guò)濾得到的大部分酸性濾液經(jīng)循環(huán)泵3輸送回酸化池1，以稀釋稀黑液，利于木素沉降，其流量是稀黑液流量的10倍；
[0055]3.濾液的電解再生:相當(dāng)于進(jìn)入酸化池I的液體總體積的酸性濾液被導(dǎo)入再生電解槽5，通電電解，在陰極室10獲得氫氧化鈉溶液和在陽(yáng)極室6獲得硫酸溶液；電解得到的氫氧化鈉溶液和硫酸溶液，分別貯存在氫氧化鈉貯存塔14和硫酸貯存塔13，所得的硫酸溶液被加入酸化池中，循環(huán)利用于黑液酸化，所得的氫氧化鈉溶液，循環(huán)用于制漿蒸煮的藥劑。。
[0056]實(shí)施例2
[0057]—種制漿堿性廢液的木素提取結(jié)合電解回收氫氧化鈉的方法，具體操作步驟如下:
[0058]1.堿性木漿黑液的木素提取:由木片堿法蒸煮產(chǎn)生，經(jīng)過(guò)黑液提取分離得到木漿稀黑液，該木漿稀黑液被導(dǎo)入酸化池I，加入適量的硫酸酸化到PH1，并且用7倍量酸性濾液稀釋酸化池I中的混合液，使木素沉淀析出；經(jīng)過(guò)真空過(guò)濾機(jī)2分離，得到木素濾餅及酸性濾液；木素濾餅經(jīng)過(guò)干燥，得到固體木素顆粒；酸性濾液導(dǎo)入酸性濾液貯存池4 ；
[0059]2.濾液循環(huán)沖稀:過(guò)濾得到的大部分酸性濾液經(jīng)循環(huán)泵3輸送回酸化池1，以稀釋稀黑液，利于木素沉降，其流量是稀黑液流量的10倍；
[0060]3.濾液的電解再生:相當(dāng)于進(jìn)入酸化池I的液體總體積的酸性濾液被導(dǎo)入再生電解槽5，通電電解，在陰極室10獲得氫氧化鈉溶液和在陽(yáng)極室6獲得硫酸溶液；電解得到的氫氧化鈉溶液和硫酸溶液，分別貯存在氫氧化鈉貯存塔14和硫酸貯存塔13。
[0061]實(shí)施例3
[0062]一種制漿堿性廢液的木素提取結(jié)合電解回收氫氧化鈉的方法，具體操作步驟如下:
[0063]1.堿法半化學(xué)機(jī)械漿廢液的木素提取:采用氫氧化鈉浸泡木片，經(jīng)過(guò)磨漿得到混合漿料，再經(jīng)過(guò)提取分離得到紙漿及制漿堿性廢液，該制漿堿性廢液被導(dǎo)入酸化池1，加入適量的硫酸酸化到PH2，并且用5倍量酸性濾液稀釋酸化池I中的混合液，使木素沉淀析出；經(jīng)過(guò)真空過(guò)濾機(jī)2分離，得到木素濾餅及酸性濾液；木素濾餅經(jīng)過(guò)干燥，得到固體木素顆粒；酸性濾液導(dǎo)入酸性濾液貯存池4 ；
[0064]2.濾液循環(huán)沖稀:過(guò)濾得到的大部分酸性濾液經(jīng)循環(huán)泵3輸送回酸化池1，以稀釋稀黑液，利于木素沉降，其流量是稀黑液流量的5倍；
[0065]3.濾液的電解再生:相當(dāng)于進(jìn)入酸化池I的液體總體積的酸性濾液被導(dǎo)入再生電解槽5，通電電解，在陰極室10獲得氫氧化鈉溶液和在陽(yáng)極室6獲得硫酸溶液；電解得到的氫氧化鈉溶液和硫酸溶液，分別貯存在氫氧化鈉貯存塔14和硫酸貯存塔13，所得的硫酸溶液被加入酸化池中，循環(huán)利用于黑液酸化，所得的氫氧化鈉溶液，循環(huán)用于制漿蒸煮的藥劑。
[0066]實(shí)施例4
[0067]一種制漿堿性廢液的木素提取結(jié)合電解回收氫氧化鈉的方法，具體操作步驟如下:
[0068]1.堿性草漿黑液的木素提取:由麥草材料的堿法蒸煮產(chǎn)生，經(jīng)過(guò)黑液提取分離得到堿性草漿稀黑液，該堿性草漿稀黑液被導(dǎo)入酸化池1，加入適量的硫酸酸化到PH2，并且用8倍量的水稀釋酸化池I中的混合液，使木素沉淀析出；經(jīng)過(guò)真空過(guò)濾機(jī)2分離，得到木素濾餅及酸性濾液；木素濾餅經(jīng)過(guò)干燥，得到固體木素顆粒；酸性濾液導(dǎo)入酸性濾液貯存池4 ;
[0069]2.濾液循環(huán)沖稀:在酸化池I中加入水，以稀釋稀黑液，利于木素沉降，其流量是稀黑液流量的8倍；
[0070]3.濾液的電解再生:相當(dāng)于進(jìn)入酸化池I的液體總體積的酸性濾液被導(dǎo)入再生電解槽5，通電電解，在陰極室10獲得氫氧化鈉溶液和在陽(yáng)極室6獲得硫酸溶液；電解得到的氫氧化鈉溶液和硫酸溶液，分別貯存在氫氧化鈉貯存塔14和硫酸貯存塔13。
【權(quán)利要求】
1.一種制漿堿性廢液的木素提取結(jié)合電解回收氫氧化鈉的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)在酸化池中，采用添加硫酸的方法酸化制漿堿性廢液，使pH值為1-3，并利用水或步驟(2)中過(guò)濾得到的酸性濾液稀釋酸化池中的混合液，使木素析出； (2)采用過(guò)濾方法將木素提取分離，得到濕木素和酸性濾液； (3 )酸性濾液被引入再生電解槽，通過(guò)電解，再生硫酸溶液和氫氧化鈉溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述制漿堿性廢液的木素提取結(jié)合電解回收氫氧化鈉的方法，其特征在于:所述的再生硫酸溶液被加入酸化池中，循環(huán)利用于黑液酸化；所述再生的氫氧化鈉溶液，循環(huán)用于制漿蒸煮的藥劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述制漿堿性廢液的木素提取結(jié)合電解回收氫氧化鈉的方法，其特征在于，所述制漿堿性廢液包括:木漿黑液、草漿黑液或堿法半化學(xué)機(jī)械漿產(chǎn)生的廢液。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述制漿堿性廢液的木素提取結(jié)合電解回收氫氧化鈉的方法，其特征在于:所述木漿黑液為木材原料堿法蒸煮產(chǎn)生的木漿黑液；所述草漿黑液為麥草、稻草或蘆葦草類原材料堿法蒸煮產(chǎn)生的草漿黑液。
5.一種用于權(quán)利要求1-4所述制漿堿性廢液的木素提取結(jié)合電解回收氫氧化鈉方法的再生電解槽，其特征在于，包括陽(yáng)極室6、陰極室10和濾液室12，陰離子交換膜8和陽(yáng)離子交換膜11將內(nèi)腔分為陽(yáng)極室6、陰極室10和濾液室12，陽(yáng)極室6內(nèi)安裝有陽(yáng)極板7，陰極室10內(nèi)安裝有陰極板9，外接直流電源。
【文檔編號(hào)】D21C11/04GK104178777SQ201410344583
【公開(kāi)日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月18日
【發(fā)明者】農(nóng)光再, 周宗文, 李明, 陳溢一 申請(qǐng)人:廣西大學(xué)