聚砜类超滤膜在分离造纸废液时的应用_刘淑英

聚砚类超滤膜在分离造纸废液时的应用刘淑英*施印华关玲玲*曹光锐(北京轻工业学院化工系)提要超滤技术用于处理造纸废液,回收木素进行综合利用越来越受到人们的重视。自制磺化聚砚超速膜和磺化聚矾一聚砚混合超滤膜是一种强荷电型膜,pH值适用范围广。由于同性电荷相斥,它用于分离、分子量分级、提纯带有大量负电墓团的木素盐类,可减小浓差极化,因而具有较好的截留率和透水率。木素的应用受其纯度、分子量范围及其表面活性的影响。经超滤分离、提纯后的木素盐类的纯度、表面活性和分子量均得到提高,并可根据不同的要求将其超滤分级为不同分子量级分。本文在实验中还发现,硫酸盐木素有较高的表面活性。木素具有较高的工业价值,经处理提纯后其用途尤为广泛c1、2〕。传统的分离、提纯木素的方法繁琐,酸、碱消耗量大,成本高,并造成二次污染,国内大多数工厂仅限于燃烧处理,造成资源浪费和固体废渣污染。超滤(UF)技术的发展为木素的工业应用及造纸废液的处理带来了新的前景。UF用于处理造纸废液,回收木素较之传统的蒸发操作方便,设备简单、经济效益高、木素精制效果好〔3一5〕。国外于1967年开始研究将UF技术用于造纸工业废液处理,七十年代初开始中试及大规模的运行。国内至今尚未推广使用。国外将超滤技术用于造纸工业主要在以下几个方面〔3、5一12〕:1.制浆废液中木素分子量分级和提纯。2.稀亚硫酸盆和稀硫酸盐废液的浓缩及水回收。3.漂白废水中深色有机物的脱色和有机氯的去除等。目前,国内外用于分离、分子量分级、提纯木素的超滤膜一般是中性膜。如:聚讽、聚讽酞胺、醋酸纤维素等。针对木素带有大量的负电基团及其溶液体系pH值范围宽这一性质,我们研制了一系列强荷电型磺化聚矾超滤膜和磺化聚飒一聚飒混合超滤膜用于处理造纸废液。一、实验部分1.膜自制磺化聚讽(SP)S超滤膜和磺化聚讽一聚枫(SSP+P)S混合超滤膜。聚砚(PS)、聚矾酞胺(PSA)超滤膜。2.样品(1)木素磺酸钠(开山屯化学纤维浆厂生产);(2)木素磺酸钠(美国生产);(3)硫酸盐木浆黑液(北京造纸实验厂),性质:pH=n一13;硫酸盐木素含量41.79/1;比重1.045。(4)亚硫酸铁法草浆红液(山东某造纸厂),浓缩液性质:pH二6一7;木素磺酸钱含量1509l/;比重1.157;粘度(20”C)1.93只1。一ZP。·s。稀释5倍后进行超滤。3.仪器(1)小型板式超滤器(间歇式操作);(2)BYZ一180表面张力仪;(3)WFD一SB紫外分光光度计;(4)凝胶色谱柱(凝胶Sephede二G100)。本文于1988年5月25日收到。,—北京轻工业学院化工系84级研究生,现在安徽环保监侧站工作。**—北京工业大学环化系教师。中鼻造纷一第么期4.步骤(i)首先用一批SPS和SPS+PS超滤膜超滤209/l开山屯化学纤维浆厂的木素磺酸钠,侧定膜的性能。并从中选用对209l/木素磺酸钠溶液截留率分别为67%、83%的磺化聚矾一聚砚混合超滤膜SPP,一:*、SPP卜:;从北京造纸实验厂木浆黑液和山东某厂草浆红液中分离、分级、提纯硫酸盐木素与木素磺酸按。(2)用对209l/木素磺酸钠截留率分别为67%、83%的SPP:_2、SPPZ_2膜和截留率·分别为59%、67%的PSA;、PS,膜,分级提纯开山屯厂木素磺酸钠。(3)用表面张力仪测超滤分级前后的木素磺酸盐及硫酸盐木素的表面张力。(4)用凝胶色谱柱测分级前后的木素磺酸盐及硫酸盐木素的平均分子量分布〔13、,们。(5)用紫外分光光度计测分级前后的木素磺酸盐及硫酸盐木素的纯度。(6)用浓硝酸一高氮酸氧化、抓化钡沉淀重量法测分级前后的木素磺酸盐及硫酸盐木素的总含硫量,以示超滤、分离、提纯效果。二、结果与讨论(一)SPS和SPS+PS超渡膜超渡开山屯化学纤维浆厂木素磺酸钠的性能(见表1)由表1可知,SPS和SPS+PS膜超滤木素磺酸钠溶液有较高的截留率。这是因为SPS和SPS+PS膜是强酸性荷电膜,而木素磺酸钠带有大量的负电基团,由于同性电荷相斥,减小膜表面溶液层的浓差极化,故SPS和SPS十PS膜用于处理木素盐类体系时具有较好的截留率和透过率。(二)超滤分离、分级、提纯前后的木素磺酸盐及硫酸盐木素的性能1.纯度根据F.Fross等对云杉木素吸光值的研究结果〔15、16〕,分子量对木素的吸光值无影响。表1S,S和弓)S+PS留妞英道愈不力毯化学牙准旋厂木房成致豹容液最大孔径平均孔径透水率孔隙率超迪木素磺酸钠ThrfF水仍林m协111ml/hr·emz%截留率透水率RF%ml/hr·em:SPSi_,0。8850。074767。563。850。58。9sPS:_30。4800。042722。764。874。56。4SPS3_:11。279一54.4SP民_:84。03。2SPPI_:0。6790。071