海岛型超细复合纤维开纤剥离废水资源化技术研究

摘要

目前，海岛纤维开纤剥离废水中高浓度的TA和难降解的低聚物及各种助剂等使得海岛纤维开纤剥离废水成为纺织印染行业污染大、难处理的新型废水，而全球的TA生产却远远不能满足日益增长的消费需求，尤其是我国很大程度上依赖于国外进口。本文主要研究从海岛纤维废水中回收TA资源，探讨不同的回收技术及工艺，将TA资源化利用，并且对各个工艺技术回收得到的TA品质等相关指标进行了探讨，以求从实际出发有效回收利用资源。得出主要的研究结论： 对海岛纤维开纤剥离废水进行酸析得到TA，酸析过程大致可分为三个阶段：酸析开始段、快速酸析段和酸析结束段。当pH＜3.47时，TA酸化趋于稳定，统一控制酸析pH为3。酸析过程中，受温度、酸浓度、加酸速度、搅拌速度等因素的影响，通过正交试验确定各个因素的影响程度，从而为精确控制工艺奠定基础。再通过对酸析单因素对回收TA品质的影响趋势的研究，综合考虑品粒形成的速度、粒径大小等直接决定晶体品质的问题，以酸值、光密度、灰分等作为质量考察指标，根据对酸析理论的研究和实验结果全面综合分析，对酸析工艺进行控制。通过研究得出酸析最佳的控制条件是温度为75℃，酸浓度15％、加酸速度4ml/min，搅拌速度为300r/min，最佳陈化时间值为1.5-2.0h时，回收得到的TA品质较好。 以活性炭为吸附剂对开纤剥离废水进行吸附预处理，操作简单，成本低廉，实验证明此法对开纤剥离废水回收TA有很好的吸附净化效果，对TA的吸附符合Langmuir和Freundlich等温吸附方程。Langmuir等温吸附方程为：1/q=0.0037＋0.7165/Ce，相关系数R2为0.9348；Freundlich等温吸附方程为q=4.67Ce0.6167，相关系数R2为0.9308。吸附过程中，活性炭用量、吸附温度、吸附时间、振荡速度等都对TA品质都有重要影响。温度过低过高都易造成吸附效率降低；对于高浓度废水来说，当活性炭用量过小时，除杂作用有限，用量过大，回收率低，为了即能充分发挥吸附净化的作用又不使TA损失过多，则必须有一个最佳的活性炭用量范围：在适宜的炭量范围内，吸附振荡时间对净化的效果影响很大，必须在适当的时间后，杂质的去除才能饱和；同时，振荡速度过快，不易于包卷吸附杂质，振荡速度过慢，则吸附效率较低。废水水质改变时，活性炭的用量和吸附时间对回收TA的品质有同样的影响趋势。实验得出，最佳吸附条件：活性炭投加量3.5～4.5g/l，吸附温度60℃左右，振荡速度120～180r/min，振荡时间控制在50min左右。 重结晶是最常用的一种TA精制提纯方法，实验证明，选择N—甲基吡咯烷酮作为溶剂对开纤剥离废水进行提纯净化，效果显著且经济易行。通过与工业上常用的醋酸对比，研究了各溶剂的溶解度曲线，从而得出N—甲苯毗咯烷酮作为溶剂时介稳区宽度较大，工艺条件易于控制，回收得到的TA品质优良，并且整个操作过程中无需高压高温，大大降低了运行成本。同时，研究了重结晶模型，分析了重结晶机理和规律，为企业提供了理论和数据依据。 将前叙三种技术有机结合，采用由最佳酸析工艺、活性炭吸附工艺、重结晶提纯工艺相联合的处理工艺，可以明显改善回收TA的质量，达到实际使用标准和要求。 从环境、经济和社会三个方面分析了从海岛纤维废水中回收TA的效益，研究指出回收TA符合循环经济和可持续发展的方针。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章前言

1.1海岛纤维开纤剥离废水概述

1.1.1海岛纤维

1.1.2海岛纤维开纤剥离废水的产生及水质特征

1.2对苯二甲酸概述

1.2.1对苯二甲酸的性质及用途

1.2.2对苯二甲酸的回用价值

1.3含TA废水的处理技术

1.3.1 TA废水的物化处理技术

1.3.2 TA废水的生化处理技术

1.3.3物化-生化联合处理工艺

1.4海岛纤维开纤剥离废水处理技术

1.4.1利用开纤剥离废水中碱液

1.4.2开纤剥离废水与印染废水混合处理

1.4.3回收开纤剥离废水中的TA

1.5回收TA的研究进展

1.5.1研究现状

1.5.2存在问题

1.6研究目的和研究内容

1.6.1研究目的

1.6.2研究内容

第二章酸析回收TA工艺的研究及优化

2.1前言

2.2海岛纤维开纤剥离废水酸析机理及影响因素研究

2.2.1海岛纤维开纤剥废水酸析机理

2.2.2沉淀的形成及影响因素

2.3实验部分

2.3.1实验装置、仪器及试剂

2.3.2试验方案

2.3.3测定方法

2.4实验结果及分析

2.4.1正交实验结果

2.4.2正交试验的方差分析

2.4.3正交试验的结论

2.4.4因素对回收对苯二甲酸性能的影响趋势分析

2.4.5废水浓度对酸析试验的影响

2.5回收TA的红外图谱分析和TGA图谱分析

2.5.1回收TA的红外图谱分析

2.5.2回收TA的TGA图谱分析

2.6本章结论

第三章 活性炭吸附净化海岛纤维开纤剥离废水提高回收TA纯度的研究

3.1前言

3.2实验部分

3.2.1活性炭及仪器

3.2.2实验过程

3.2.3测定方法

3.3结果与讨论

3.3.1活性炭用量对回收TA性能的影响

3.3.2活性炭吸附时间对回收TA性能的影响趋势

3.3.3吸附温度对回收对苯二甲酸性能的影响趋势

3.3.4吸附振荡速度对回收对苯二甲酸性能的影响趋势

3.3.5不同废水水质对活性炭吸附净化的影响

3.3.6最佳试验条件下活性炭吸附对苯二甲酸的理论模型

3.3.7吸附净化后回收的TA和直接酸析回收的TA比较

3.4本章结论

第四章 重结晶提纯回收的对苯二甲酸

4.1前言

4.1.1重结晶

4.1.2对苯二甲酸重结晶系统介稳区

4.1.3建立对苯二甲酸重结晶系统数学模型

4.2实验部分

4.2.1对苯二甲酸溶解特性的研究实验

4.2.2对苯二甲酸重结晶系统介稳区的研究实验

4.3实验结果及讨论

4.3.1对苯二甲酸溶解特性实验结果及讨论

4.3.2对苯二甲酸重结晶系统介稳区实验结果及讨论

4.3.3对苯二甲酸重结晶模型的建立

4.4结论

第五章 海岛纤维开纤剥离废水回收高纯度TA工艺流程的研究

5.1前言

5.2联合工艺的使用研究

5.3本章结论

第六章海岛纤维开纤剥离废水回收TA的效益分析

6.1循环经济与资源化

6.2经济效益分析

6.3环境效益分析

6.4社会效益分析

第七章结论

7.1酸析回收海岛纤维开纤剥离废水的研究

7.2活性炭吸附净化海岛纤维开纤剥离废水的研究

7.3重结晶提纯海岛纤维开纤剥离废水中回收TA的工艺流程研究

7.4海岛纤维开纤剥离废水中回收TA的工艺研究

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢