公布日：2023.10.03
申請(qǐng)日：2023.06.15
分類號(hào)：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/00(2023.01)I;C02F1/469(2023.01)I;C02F1/42(2023.01)I;C02F101/34(2006.01)N;C02F103/38(2006.01)N
摘要
本申請(qǐng)涉及一種丙烯酸丁酯廢水的處理工藝，其特征在于，包括以下步驟：S1：過(guò)濾丙烯酸丁酯廢水，得到濾后水；S2：對(duì)濾后水脫鹽濃縮處理，得到濃鹽水；S3：將濃鹽水輸送至電驅(qū)動(dòng)陽(yáng)離子膜裝置，分離后得到丙烯酸粗液和氫氧化鈉溶液；S4：將丙烯酸粗液通過(guò)離子交換樹(shù)脂處理后得到丙烯酸回收液；其中，所述電驅(qū)動(dòng)陽(yáng)離子膜裝置中的陽(yáng)離子膜為復(fù)合陽(yáng)離子膜；所述復(fù)合陽(yáng)離子膜包括陽(yáng)離子交換膜以及貼合于陽(yáng)離子交換膜兩側(cè)的低電阻無(wú)紡布；所述低電阻無(wú)紡布的電導(dǎo)率為0.01～10S/cm。本申請(qǐng)具有提高丙烯酸丁酯廢水處理中離子交換過(guò)程的效果。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種丙烯酸丁酯廢水的處理工藝，其特征在于，包括以下步驟：S1：過(guò)濾丙烯酸丁酯廢水，得到濾后水；S2：對(duì)濾后水脫鹽濃縮處理，得到濃鹽水；S3：將濃鹽水輸送至電驅(qū)動(dòng)陽(yáng)離子膜裝置，分離后得到丙烯酸粗液和氫氧化鈉溶液；S4：將丙烯酸粗液通過(guò)離子交換樹(shù)脂處理后得到丙烯酸回收液；其中，所述電驅(qū)動(dòng)陽(yáng)離子膜裝置中的陽(yáng)離子膜為復(fù)合陽(yáng)離子膜；所述復(fù)合陽(yáng)離子膜包括陽(yáng)離子交換膜以及貼合于陽(yáng)離子交換膜兩側(cè)的低電阻無(wú)紡布；所述低電阻無(wú)紡布的電導(dǎo)率為0.01～10S/cm；所述陽(yáng)離子膜和低電阻無(wú)紡布之間設(shè)置有粘結(jié)劑，所述粘結(jié)劑包括以下重量分?jǐn)?shù)的組分制備得到：鹽酸多巴胺30～40份；緩沖液500～1000份；過(guò)硫酸銨30～40份；所述復(fù)合陽(yáng)離子膜的制備方法包括以下步驟：步驟1：準(zhǔn)備陽(yáng)離子交換膜和低電阻無(wú)紡布；步驟2：將粘結(jié)劑配制成粘結(jié)劑溶液，并涂覆在陽(yáng)離子交換膜的一側(cè)和其中一張低電阻無(wú)紡布的一側(cè)，并貼合在一起；步驟3：將陽(yáng)離子交換膜與低電阻無(wú)紡布已經(jīng)貼合的一面浸沒(méi)在粘結(jié)劑溶液中，浸泡4～6h，取出沖洗干凈，得到一側(cè)粘接低電阻無(wú)紡布的陽(yáng)離子交換膜；步驟4：將陽(yáng)離子交換膜未粘接低電阻無(wú)紡布的一側(cè)與另一張低電阻無(wú)紡布的一側(cè)涂覆粘結(jié)劑溶液，并貼合在一起；步驟5：將陽(yáng)離子交換膜與低電阻無(wú)紡布貼合的一面浸沒(méi)在粘結(jié)劑溶液中，浸泡4～6h，取出沖洗干凈，烘干。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種丙烯酸丁酯廢水的處理工藝，其特征在于，所述粘結(jié)劑中還添加有5～20重量份的羧基化多壁碳納米管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種丙烯酸丁酯廢水的處理工藝，其特征在于，所述復(fù)合陽(yáng)離子膜還經(jīng)過(guò)后處理，所述后處理為將復(fù)合陽(yáng)離子膜的兩側(cè)分別單獨(dú)進(jìn)入聚乙烯酰胺溶液中，每側(cè)浸泡1h，取出沖洗烘干。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種丙烯酸丁酯廢水的處理工藝，其特征在于，所述低電阻無(wú)紡布經(jīng)過(guò)預(yù)處理，所述預(yù)處理為將低電阻無(wú)紡布浸漬在0.1～0.5wt%的海藻酸鈉水溶液后，烘干。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種丙烯酸丁酯廢水的處理工藝，其特征在于，所述低電阻無(wú)紡布的厚度控制為200～500um。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種丙烯酸丁酯廢水的處理工藝，其特征在于，所述電驅(qū)動(dòng)陽(yáng)離子膜裝置包括滲析槽、陽(yáng)極酸水循環(huán)罐、陰極堿水循環(huán)罐、陽(yáng)離子膜、支撐膜和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述陽(yáng)離子膜設(shè)置于滲析槽內(nèi)將滲析槽分為陽(yáng)極槽和陰極槽，所述陽(yáng)極酸水循環(huán)罐和陽(yáng)極槽相連通，所述陰極堿水循環(huán)罐與陰極槽相連通；所述支撐膜設(shè)置于所述陽(yáng)離子膜朝向陰極槽的一側(cè)；所述陽(yáng)離子膜通過(guò)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與滲析槽滑動(dòng)相連，所述陽(yáng)離子膜可與支撐膜通過(guò)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)形成兩種狀態(tài)，分別為打開(kāi)狀態(tài)和合并狀態(tài)；所述打開(kāi)狀態(tài)為：所述陽(yáng)離子膜呈波浪型，所述陽(yáng)離子膜的波谷與支撐膜貼合，所述陽(yáng)離子膜的波峰向遠(yuǎn)離支撐膜凸起；所述合并狀態(tài)為：所述陽(yáng)離子膜與支撐膜相貼合。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種丙烯酸丁酯廢水的處理工藝，其特征在于，所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括與滲析槽相連的固定導(dǎo)向桿和滑移導(dǎo)向桿，所述滲析槽的槽底開(kāi)設(shè)由滑動(dòng)槽，所述滑移導(dǎo)向桿與滑動(dòng)槽滑動(dòng)配合，所述滑動(dòng)槽內(nèi)設(shè)置有用于將滑移導(dǎo)向桿復(fù)位在滑動(dòng)槽遠(yuǎn)離支撐膜的一端的彈性件，所述固定導(dǎo)向桿固定連接在滲析槽上，且固定導(dǎo)向桿與支撐膜貼合；所述固定導(dǎo)向桿和滑移導(dǎo)向桿上開(kāi)設(shè)有用于陽(yáng)離子膜滑動(dòng)穿設(shè)的導(dǎo)向孔；所述滲析槽上設(shè)置有驅(qū)動(dòng)裝置，所述陽(yáng)離子膜一端與滲析槽固定相連，所述陽(yáng)離子膜的另一端與驅(qū)動(dòng)裝置相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種丙烯酸丁酯廢水的處理工藝，其特征在于，所述陽(yáng)離子膜靠近所述支撐膜的一側(cè)和遠(yuǎn)離所述支撐膜的一側(cè)均設(shè)置有一層篩網(wǎng)，兩層所述篩網(wǎng)與陽(yáng)離子膜緊密貼合。
發(fā)明內(nèi)容
為了更好地有效利用和處理丙烯酸丁酯廢水，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N丙烯酸丁酯廢水的處理工藝。
一種丙烯酸丁酯廢水的處理工藝，包括以下步驟：
S1：過(guò)濾丙烯酸丁酯廢水，得到濾后水；
S2：對(duì)濾后水脫鹽濃縮處理，得到濃鹽水；
S3：將濃鹽水輸送至電驅(qū)動(dòng)陽(yáng)離子膜裝置，分離后得到丙烯酸粗液和氫氧化鈉溶液；
S4：將丙烯酸粗液通過(guò)離子交換樹(shù)脂處理后得到丙烯酸回收液；
其中，所述電驅(qū)動(dòng)陽(yáng)離子膜裝置中的陽(yáng)離子膜為復(fù)合陽(yáng)離子膜；
所述復(fù)合陽(yáng)離子膜包括陽(yáng)離子交換膜以及貼合于陽(yáng)離子交換膜兩側(cè)的低電阻無(wú)紡布；
所述低電阻無(wú)紡布的電導(dǎo)率為0.01～10S/cm。
丙烯酸丁酯制備工藝產(chǎn)生的廢水中主要的污染物為對(duì)甲苯磺酸鈉和丙烯酸鈉。本發(fā)明的廢水處理工藝首先通過(guò)步驟S1過(guò)濾去除懸浮物、顆粒和其他雜質(zhì)，得到濾后水，有助于提高后續(xù)處理步驟的效果，并減少對(duì)設(shè)備的損害。其次，通過(guò)步驟S2濃縮處理，使廢水中的鹽類濃度增加，為后續(xù)的分離步驟提供更好的條件。隨后，步驟S3中濃鹽水被輸送至電驅(qū)動(dòng)陽(yáng)離子膜裝置，采用復(fù)合陽(yáng)離子膜進(jìn)行分離。復(fù)合陽(yáng)離子膜是一種包含陽(yáng)離子交換膜和低電阻無(wú)紡布的膜結(jié)構(gòu)，可以更加有效快速且持久地進(jìn)行離子分離，得到丙烯酸粗液和氫氧化鈉溶液。最后通過(guò)步驟S4離子交換樹(shù)脂處理后，從丙烯酸粗液中得到丙烯酸回收液，去除雜質(zhì)，提高丙烯酸的純度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)丙烯酸的有效回收和再利用。
本發(fā)明中低電阻無(wú)紡布復(fù)合在陽(yáng)離子交換膜的兩側(cè)，一方面可以大大提高陽(yáng)離子交換膜的韌性和強(qiáng)度，提高陽(yáng)離子膜的耐久性；另一方面，低電阻無(wú)紡布的復(fù)合大大降低了陽(yáng)離子膜的電阻率，提高了導(dǎo)電能力，從而提高陽(yáng)離子膜的陽(yáng)離子交換能力。
低電阻無(wú)紡布的電導(dǎo)率控制在上述0.01～10S/cm的范圍內(nèi)，不宜過(guò)高，也不宜過(guò)低。
進(jìn)一步的，所述陽(yáng)離子膜和低電阻無(wú)紡布之間設(shè)置有粘結(jié)劑，所述粘結(jié)劑包括以下重量分?jǐn)?shù)的組分制備得到：
鹽酸多巴胺30～40份；
緩沖液500～1000份；
過(guò)硫酸銨30～40份。
鹽酸多巴胺中含有DOPA（多巴）基團(tuán)，DOPA基團(tuán)對(duì)于多種表面都具有粘附性能。DOPA是一種很容易被氧化的基團(tuán)，DOPA氧化后會(huì)生成鄰位二醌，這種結(jié)構(gòu)非常不穩(wěn)定會(huì)和羥基、氨基或巰基上的活潑氫反應(yīng)，也可以與相同結(jié)構(gòu)的鄰位二醌基團(tuán)或者DOPA基團(tuán)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)形成復(fù)雜的化學(xué)鍵合。因此，鹽酸多巴胺可以較好地附著于陽(yáng)離子交換膜和低電阻無(wú)紡布表面，而且多巴胺在氧化自聚合后會(huì)形成聚多巴胺，從而將低電阻無(wú)紡布和陽(yáng)離子交換膜緊密結(jié)合在一起。并且聚多巴胺由于含有較多的羥基和氨基親水性基團(tuán)，因此粘結(jié)劑不會(huì)使得陽(yáng)離子交換膜發(fā)生通透性不好的問(wèn)題，反而可以在一定程度上提高陽(yáng)離子膜的流通效率。
進(jìn)一步的，所述粘結(jié)劑中還添加有5～20重量份的羧基化多壁碳納米管。
粘結(jié)劑中的羧基化多壁碳納米管與多巴胺之間也具有較好的粘附性能，因此羧基化多臂碳納米管可以均勻地分散在粘結(jié)劑中。而羧基化多臂碳納米管可以提高粘結(jié)劑的導(dǎo)電性，降低陽(yáng)離子膜的電阻，使得陽(yáng)離子膜能夠更好的傳遞鈉離子。
進(jìn)一步的，所述復(fù)合陽(yáng)離子膜的制備方法包括以下步驟：
步驟1：準(zhǔn)備陽(yáng)離子交換膜和低電阻無(wú)紡布；
步驟2：將粘結(jié)劑配制成粘結(jié)劑溶液，并涂覆在陽(yáng)離子交換膜的一側(cè)和其中一張低電阻無(wú)紡布的一側(cè)，并貼合在一起；
步驟3：將陽(yáng)離子交換膜與低電阻無(wú)紡布已經(jīng)貼合的一面浸沒(méi)在粘結(jié)劑溶液中，浸泡4～6h，取出沖洗干凈，得到一側(cè)粘接低電阻無(wú)紡布的陽(yáng)離子交換膜；
步驟4：將陽(yáng)離子交換膜未粘接低電阻無(wú)紡布的一側(cè)與另一張低電阻無(wú)紡布的一側(cè)涂覆粘結(jié)劑溶液，并貼合在一起；
步驟5：將陽(yáng)離子交換膜與低電阻無(wú)紡布貼合的一面浸沒(méi)在粘結(jié)劑溶液中，浸泡4～6h，取出沖洗干凈，烘干。
進(jìn)一步的，所述復(fù)合陽(yáng)離子膜還經(jīng)過(guò)后處理，所述后處理為將復(fù)合陽(yáng)離子膜的兩側(cè)分別單獨(dú)進(jìn)入聚乙烯酰胺溶液中，每側(cè)浸泡1h，取出沖洗烘干。
聚丙烯酰胺可以加速聚多巴胺的沉積過(guò)程，使得陽(yáng)離子交換膜和低電阻無(wú)紡布之間的粘結(jié)過(guò)程更加快速。其次，聚乙烯酰胺與聚多巴胺之間會(huì)發(fā)生邁克爾加成反應(yīng)，形成聚多巴胺和聚乙烯酰胺交聯(lián)體系，提高粘結(jié)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。而且，聚丙烯酰胺可以降低聚多巴胺自身的聚合過(guò)程，使得粘結(jié)區(qū)域更加緊密，使得陽(yáng)離子交換膜和低電阻無(wú)紡布之間的結(jié)合更加牢固。
進(jìn)一步的，所述低電阻無(wú)紡布經(jīng)過(guò)預(yù)處理，所述預(yù)處理為將低電阻無(wú)紡布浸漬在0.1～0.5wt%的海藻酸鈉水溶液后，烘干。
海藻酸鈉浸漬后的低電阻無(wú)紡布在烘干后，無(wú)紡布的表面的致密度更高，機(jī)械強(qiáng)度更高。而且表面更加平整光滑。
進(jìn)一步的，所述低電阻無(wú)紡布的厚度控制為100～200um。
進(jìn)一步的，所述電驅(qū)動(dòng)陽(yáng)離子膜裝置包括滲析槽、陽(yáng)極酸水循環(huán)罐、陰極堿水循環(huán)罐、陽(yáng)離子膜、支撐膜和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述陽(yáng)離子膜設(shè)置于滲析槽內(nèi)將滲析槽分為陽(yáng)極槽和陰極槽，所述陽(yáng)極酸水循環(huán)罐和陽(yáng)極槽相連通，所述陰極堿水循環(huán)罐與陰極槽相連通；所述支撐膜設(shè)置于所述陽(yáng)離子膜朝向陰極槽的一側(cè)；
所述陽(yáng)離子膜通過(guò)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與滲析槽滑動(dòng)相連，所述陽(yáng)離子膜可與支撐膜通過(guò)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)形成兩種狀態(tài)，分別為打開(kāi)狀態(tài)和合并狀態(tài)；
所述打開(kāi)狀態(tài)為：所述陽(yáng)離子膜呈波浪型，所述陽(yáng)離子膜的波谷與支撐膜貼合，所述陽(yáng)離子膜的波峰向遠(yuǎn)離支撐膜凸起；
所述合并狀態(tài)為：所述陽(yáng)離子膜與支撐膜相貼合。
本發(fā)明中的陽(yáng)離子膜裝置中的陽(yáng)極膜通過(guò)控制其周期性進(jìn)行打開(kāi)狀態(tài)和合并狀態(tài)的變換，使得鈉離子的過(guò)膜效率得到大幅度提高。陽(yáng)離子膜在打開(kāi)狀態(tài)下維持一段時(shí)間后，鈉離子在電驅(qū)動(dòng)力和濃差驅(qū)動(dòng)力的作用下，從陽(yáng)極槽一側(cè)向陰極槽一側(cè)移動(dòng)，陽(yáng)離子膜靠近陰極槽一側(cè)的鈉離子濃度逐步增高。隨后，通過(guò)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)控制陽(yáng)離子膜進(jìn)入閉合狀態(tài)，陽(yáng)離子膜從波浪狀恢復(fù)到平整狀，并且波浪狀內(nèi)原本的陰極槽區(qū)域由于陽(yáng)離子膜調(diào)節(jié)而變?yōu)殛?yáng)極槽區(qū)域，由于陽(yáng)極槽內(nèi)鈉離子濃度更高，使得處于波浪狀一側(cè)原本屬于陰極槽區(qū)域的位置上的鈉離子更快向支撐膜靠近陰極槽一側(cè)擴(kuò)散，從而提高了鈉離子的擴(kuò)散效率。
陽(yáng)離子膜通過(guò)周期性的打開(kāi)狀態(tài)和合并狀態(tài)的變換，使得鈉離子的過(guò)膜效率得到較大程度的提高，從而提高了廢水的處理效率。
并且當(dāng)陽(yáng)離子膜上發(fā)生部分雜質(zhì)附著時(shí)，通過(guò)陽(yáng)離子膜的運(yùn)動(dòng)可以使得雜質(zhì)從陽(yáng)離子膜去除，大大增強(qiáng)了陽(yáng)離子膜的耐久性。
進(jìn)一步的，所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括與滲析槽相連的固定導(dǎo)向桿和滑移導(dǎo)向桿，所述滲析槽的槽底開(kāi)設(shè)由滑動(dòng)槽，所述滑移導(dǎo)向桿與滑動(dòng)槽滑動(dòng)配合，所述滑動(dòng)槽內(nèi)設(shè)置有用于將滑移導(dǎo)向桿復(fù)位在滑動(dòng)槽遠(yuǎn)離支撐膜的一端的彈性件，所述固定導(dǎo)向桿固定連接在滲析槽上，且固定導(dǎo)向桿與支撐膜貼合；所述固定導(dǎo)向桿和滑移導(dǎo)向桿上開(kāi)設(shè)有用于陽(yáng)離子膜滑動(dòng)穿設(shè)的導(dǎo)向孔；
所述滲析槽上設(shè)置有驅(qū)動(dòng)裝置，所述陽(yáng)離子膜一端與滲析槽固定相連，所述陽(yáng)離子膜的另一端與驅(qū)動(dòng)裝置相連。
調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置卷對(duì)陽(yáng)離子膜進(jìn)行卷繞或者放松，當(dāng)驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行卷繞時(shí)，陽(yáng)離子膜沿導(dǎo)向孔滑動(dòng)，滑移導(dǎo)向桿在陽(yáng)離子膜的帶動(dòng)下移動(dòng)，從而使得陽(yáng)離子膜的波浪狀越來(lái)越平整，直到從打開(kāi)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楹喜顟B(tài)。而當(dāng)驅(qū)動(dòng)裝置放松時(shí)，滑移導(dǎo)向桿在彈性件的回復(fù)作用下，滑移導(dǎo)向桿將陽(yáng)離子膜從平整的狀態(tài)又轉(zhuǎn)變?yōu)椴ɡ藸睢?/span>
進(jìn)一步的，所述陽(yáng)離子膜靠近所述支撐膜的一側(cè)和遠(yuǎn)離所述支撐膜的一側(cè)均設(shè)置有一層篩網(wǎng)，兩層所述篩網(wǎng)與陽(yáng)離子膜緊密貼合。
在陽(yáng)離子膜的兩側(cè)分別設(shè)置一層篩網(wǎng)有助于提高陽(yáng)離子膜的強(qiáng)度，避免其在被拉力作用時(shí)而容易發(fā)生變形。其次，篩網(wǎng)具有一定的導(dǎo)向作用，可以在陽(yáng)離子膜切換狀態(tài)的時(shí)候，使溶液對(duì)陽(yáng)離子膜的作用更好地分散在膜表面，不易對(duì)膜局部發(fā)生較大的影響。
綜上所述，本發(fā)明具有以下效果：
1、通過(guò)低電阻無(wú)紡布改進(jìn)電驅(qū)動(dòng)陽(yáng)離子膜裝置的陽(yáng)離子交換膜，提高陽(yáng)離子交換膜的韌性、強(qiáng)度和導(dǎo)電性，使得鈉離子更加容易通過(guò)陽(yáng)離子膜，提高了離子交換效率；其次，陽(yáng)離子膜的耐候性也得到提高，可以過(guò)濾分離更多的廢水，降低成本。
2、通過(guò)利用多巴胺為主的粘結(jié)劑將陽(yáng)離子交換膜和低電阻無(wú)紡布復(fù)合，得到的陽(yáng)離子復(fù)合膜強(qiáng)度和穩(wěn)定性更好，并且由于聚多巴胺粘結(jié)劑的特性不易影響復(fù)合后的陽(yáng)離子復(fù)合膜的膜通量以及導(dǎo)電性，甚至可以提高陽(yáng)離子復(fù)合膜的鈉離子通過(guò)效率，提高電驅(qū)動(dòng)陽(yáng)離子膜裝置的效率。
3、通過(guò)在電驅(qū)動(dòng)陽(yáng)離子膜裝置中設(shè)置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和支撐膜等結(jié)構(gòu)，使得陽(yáng)離子膜可以通過(guò)這些結(jié)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，對(duì)鈉離子通過(guò)陽(yáng)離子膜具有一定的輔助作用，尤其是當(dāng)陽(yáng)離子膜上發(fā)生部分雜質(zhì)附著時(shí)，通過(guò)陽(yáng)離子膜的運(yùn)動(dòng)可以使得雜質(zhì)從陽(yáng)離子膜去除，大大增強(qiáng)了陽(yáng)離子膜的耐久性，降低了成本，提高了性能。
（發(fā)明人：陳其利）
