曲士榮

摘 要：本文從硅藻土的性質(zhì)和用途、我國(guó)硅藻土資源情況展開，介紹了硅藻土預(yù)涂膜過濾器的工作原理、工藝流程、技術(shù)參數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：硅藻土 涂膜 干脫渣

中圖分類號(hào)：TQ424.22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）03（b）-0075-02

在粘膠纖維生產(chǎn)過程中，纖維素黃酸酯遇酸后，被分解再生，生成纖維素，在這一過程中，酸浴與粘膠中的纖維素黃酸酯及黃化副產(chǎn)物反應(yīng)生成大量的膠體硫，這些膠體硫，有的以及細(xì)小的顆粒分散于酸浴中；有的結(jié)成膠體浮于浴面上，這此雜質(zhì)的存在直接影響紡絲性能和成品質(zhì)量，使紡絲疵點(diǎn)增加，為此必須在循環(huán)中通過過濾器，對(duì)酸浴進(jìn)行過濾，除去這些雜質(zhì)。

酸浴透明度的高低直接影響酸浴落差、紡絲成品的疵點(diǎn)、換頭周期、成品一級(jí)品率，增加工人勞動(dòng)強(qiáng)度；另外對(duì)于酸站來講，酸浴透明度的高低直接到設(shè)備及管路的掛垢清理周期。因此，較高的酸浴透明度對(duì)于粘膠纖維生產(chǎn)至關(guān)重要。

硅藻土預(yù)涂膜過濾器是廣泛應(yīng)用于水處理、石化行業(yè)的過濾器。2006年末，吉林化纖集團(tuán)艾卡粘膠纖維有限公司在對(duì)硅藻土預(yù)涂膜過濾器的設(shè)備結(jié)構(gòu)、原理、能耗、過濾性能等方面進(jìn)行綜合評(píng)定后，大膽將硅藻土預(yù)涂膜過濾器用于酸浴過濾。經(jīng)過數(shù)年來的運(yùn)行，證明硅藻土預(yù)涂膜過濾器同樣適用于粘膠行業(yè)的酸浴過濾。

硅藻土預(yù)涂膜過濾器與傳統(tǒng)的酸浴過濾器相比，由于過濾介質(zhì)硅藻土的粒徑小，使得過濾后液體的懸浮物含量和粒徑都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于常規(guī)酸浴過濾器。同傳統(tǒng)的酸浴過濾器相比，硅藻土過濾層可輕易脫落，濾膜可以反復(fù)預(yù)涂，克服了傳統(tǒng)酸浴過濾器易堵塞，難以反洗及酸堿污水處理等方面技術(shù)難題。

1 硅藻土簡(jiǎn)介

1.1 硅藻土的性質(zhì)和用途

硅藻土是一種生物成因的硅質(zhì)沉積巖，主要由硅藻遺骸和軟泥固結(jié)而成的沉積礦。經(jīng)篩選后的硅藻精土緊堆密度0.3～0.4 g/ml，比表面積50～60 m2/g，數(shù)量2～2.5億個(gè)/g，孔體積0.6～0.8 cm3/g，孔半徑2000～4000A°，吸水率能吸收自身重量的3～4倍。具有質(zhì)輕、多孔、隔音、耐酸、而堿、比表面積大、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定和吸附能力強(qiáng)等特點(diǎn)。廣泛用于水處理、飲食、建材、化工、橡膠、石化、醫(yī)藥、冶金、油漆、化妝品、涂料、機(jī)械、能源等行業(yè)，可制水處理劑、助濾劑、填料、吸附劑、隔熱材料、催化劑載體、色譜固定劑等，是近代工業(yè)不可缺少的材料，至今尚未獲得令人滿意的替換物質(zhì)。

1.2 我國(guó)硅藻土資源情況

我國(guó)的14個(gè)省，已勘明了七十余個(gè)硅藻土礦，以吉林、浙江和云南形成三足鼎立形勢(shì)。東部沿海、西部新疆、北部黑龍江、南部廣東、海南，中部?jī)?nèi)蒙、河北、山東、四川等均儲(chǔ)藏著大量硅藻土。

2 硅藻土預(yù)涂膜過濾器工作原理

硅藻土預(yù)涂膜過濾器把筒狀型濾布套在特殊材料制成的柱狀星型濾棒上，垂直地、有規(guī)則地懸掛在過濾容器中，將粒徑在10～30μm的硅藻土預(yù)涂在濾布表面上，然后切換到過濾狀態(tài)，污酸中的硫化物、懸浮物、膠體顆粒、大分子有機(jī)物被濾料截留，酸浴通過涂膜層的壓頭損失也同時(shí)提高，當(dāng)壓頭損失達(dá)到設(shè)定極限值時(shí)，停止過濾，進(jìn)行脫膜，然后再重新開始新一輪運(yùn)行周期。

3 硅藻土預(yù)涂膜過濾器工藝流程

硅藻土預(yù)涂膜過濾器自動(dòng)運(yùn)行控制時(shí)，可采用PLC可編程控制器進(jìn)行“時(shí)間”全自動(dòng)控制。也可采用“壓差”控制，即當(dāng)過濾壓力上升到上限壓力（本系統(tǒng)設(shè)定為0.3 MPa）左右時(shí)，啟動(dòng)備用過濾機(jī)進(jìn)行涂膜過程，完畢后切換1臺(tái)運(yùn)行的過濾機(jī)，往復(fù)運(yùn)行。

完整的運(yùn)行周期由以下幾個(gè)過程組成：

涂膜—— 過濾—— 正吹—— 反吹脫渣—— 酸洗—— 涂膜

3.1 涂膜

硅藻土混合酸液通過預(yù)涂罐水力及電動(dòng)攪拌器攪拌后，經(jīng)涂膜泵加壓提升至過濾器內(nèi)，混合酸液從濾元外部進(jìn)入濾芯內(nèi)，硅藻土被截留在濾布外表形成濾膜，酸液回流至預(yù)涂罐內(nèi)，連續(xù)循環(huán)一個(gè)周期后，涂膜結(jié)束。

3.2 過濾

循環(huán)酸液進(jìn)入過濾器罐內(nèi)，穿過硅藻土濾膜，懸浮雜質(zhì)不斷被截留，在此狀態(tài)下由于過濾阻力的增大而產(chǎn)生水頭損失從而導(dǎo)致流量減少，運(yùn)行周期終止，即表明過濾終止。

注：考慮到本系統(tǒng)中酸液的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，因此，回收至緩沖罐中的廢酸液在正常過濾前進(jìn)行過濾利用，即由涂膜泵在涂膜完成后，首先將緩沖罐酸液提升至過濾器內(nèi)進(jìn)行過濾處理。

3.3 正吹

過濾器在過濾終止?fàn)顟B(tài)下進(jìn)行正吹過程，其作用是：利用壓縮空氣把濾罐內(nèi)的酸液排盡回收至緩沖罐內(nèi)，同時(shí)又把濾膜中的酸液吹干形成干渣，并為下級(jí)反吹過程創(chuàng)造條件。壓縮空氣壓力設(shè)定為0.2 MPa。

3.4 反吹脫渣

反吹脫渣過程是：壓縮空氣從濾元內(nèi)部進(jìn)入使濾布向外瞬間膨脹，使得附在濾布表面的干渣迅速剝離脫落，廢渣從排渣口排出至過濾器底部的手推小車內(nèi)，再由人工清理出現(xiàn)場(chǎng)。本過程持續(xù)時(shí)間為1分鐘左右，每次反吹開啟10 s，連續(xù)運(yùn)行2～3次，壓縮空氣壓力設(shè)定為0.4 MPa。

3.5 酸洗

當(dāng)脫渣完成后，對(duì)過濾器罐體內(nèi)壁及濾元進(jìn)行沖洗，清洗介質(zhì)為濾后酸液，其由補(bǔ)酸閥對(duì)預(yù)涂罐補(bǔ)酸，再由清洗泵（即涂膜泵）加壓，酸液從過濾器頂部噴淋裝置及濾元內(nèi)部進(jìn)入，進(jìn)行酸洗，本過程持續(xù)時(shí)間為2 min，酸洗完畢后，由正吹壓縮空氣把廢液排至緩沖罐內(nèi)。酸洗結(jié)束后，該過濾器等待，20 min后進(jìn)行下次涂膜過程，周而復(fù)始。

4 硅藻土預(yù)涂膜過濾器技術(shù)參數(shù)

硅藻土粒徑：Mn-1細(xì)-6.77 μm，Mn-1粗25.66 μm。

濾后溶液懸浮物含量：≤1 mg/l

濾后溶液懸浮物粒徑中值：≤1 μm。

預(yù)涂膜量：800 g/m2。

預(yù)涂時(shí)間：10～15 min至出酸清澈為止。

過濾溶液進(jìn)口壓力：0.30～0.35 MPa。

過濾終止壓差：≤0.30 MPa。

推薦濾速：≤3 m/h。

空氣正吹時(shí)間：3～5 min。

空氣反吹脫渣時(shí)間：1 min。

5 硅藻土預(yù)涂膜過濾器設(shè)備特點(diǎn)

（1）構(gòu)造簡(jiǎn)單，沒有驅(qū)動(dòng)裝置，檢修方便，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化、無人操作運(yùn)行。

（2）一次過濾，1～0.5μm顆粒全部截濾。

（3）封閉型運(yùn)行，杜絕酸浴中的有毒氣體揮發(fā)。

（4）濾元及濾布耐腐蝕性強(qiáng)，適用于酸堿溶液的處理。

（5）濾元的有效過濾面積大，因而占地面積小（以φ1600過濾罐為例：硅藻土濾元有效過濾面積為25 m2）。

（6）硅藻土預(yù)涂膜過濾器采用壓縮空氣干脫渣，吹脫下來的干渣可以與煤混合在一起燒掉。

（7）采用采用壓縮空氣脈沖脫渣后，濾元潔凈如新。節(jié)省了大量的反沖洗水，杜絕了酸、堿廢水的排放，節(jié)省了污水治理的費(fèi)用。

（8）由于過濾前預(yù)涂膜硅藻土，使硫化物、懸浮物、膠體物等污染物與濾布不直接接觸，保證了濾布的長(zhǎng)期運(yùn)行，解決了一般過濾器運(yùn)行中碰到的濾層易堵塞、難反洗、壽命短等難度。

6 結(jié)語

粘膠化纖行業(yè)發(fā)展至今，產(chǎn)量、產(chǎn)品質(zhì)量不斷提升，單位成本不斷下降，很大程度上得益于新設(shè)備、新工藝的探索和運(yùn)用。硅藻土價(jià)廉易得，運(yùn)行費(fèi)用低；直接排出干渣，沒有污水的排放，減少了二次污染。

硅藻土涂膜過濾器運(yùn)行穩(wěn)定，并且可將運(yùn)行、清洗自動(dòng)切換；濾渣回收利用，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排。實(shí)踐證明：硅藻土涂膜過濾器非常適合粘膠化纖行業(yè)的酸浴過濾。endprint