醋酸纖維范例6篇

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醋酸纖維范文1

關鍵詞:meso丙交酯;二醋酸纖維素酯;接枝率;相容性;力學性能

中圖分類號:O636.1 文獻標識碼:A

Abstract:The grafting copolymer (PLAgCDA) was prepared by using Sn(Oct)2 as catalyst and grafting mesolactide onto the cellulose diacetate in the vacuum melting environment. The copolymer was characterized using FTIR, DSC and stretching test. The effects of feed weight ratio, catalyst content, reaction temperature, reaction time and reaction atmosphere on the monomer conversion and grafting ratio were examined. The film compatibility and mechanical properties of the grafting copolymer were then evaluated. The results showed that in the vacuum reaction environment, feed weight ratio of mesolactide and cellulose acetate was 4∶1, catalyst content was 5%, reaction temperature was 140 ℃, reaction time was 30 min, and grafting rate of the product was higher. With the increase of PLA grafting rate, PLAgCDA was filmed more easily, and the compatibility as well as the mechanical properties was improved.

Key words:mesolactide; cellulose diacetate; grafting ratio; compatibility; mechanical properties

聚乳酸(PLA)是一種可完全生物降解的新型環境友好型材料,使用后能被自然界中微生物完全降解,最終生成二氧化碳和水,無環境污染[1].但它同時存在著性脆、力學性能差、熱穩定性差、成本高等一系列問題,限制了其應用范圍.因此,需要對PLA進行改性,以克服以上缺點,提高其性能.

纖維素是世界上最豐富的天然高分子化合物,在地球上存在量大且來源廣泛,在自然環境中能被微生物完全降解,也是一種綠色環保材料.但它存在塑性差、耐化學腐蝕性差、高溫易分解等缺點,不利于其成型加工.因此,需要對纖維素進行改性,其中關于纖維素的接枝改性已經有了大量的報道[2-4].二醋酸纖維素酯(CDA)是最早商業化生產的纖維素衍生物,在塑料、煙草、包裝、紡織和制藥領域有著廣泛的應用[5].但是CDA的流動溫度高,熔融溫度與分解溫度過于接近,導致其熱加工性能受到限制.因此降低該材料的熔融溫度成為提高CDA性能的關鍵[6].傳統的共混改性雖然可以在一定程度上改善材料性能,但仍存在共混體系相容性不佳、增塑劑析出和分解等問題.

本文以辛酸亞錫為催化劑,二醋酸纖維素酯為接枝骨架,真空熔融條件下通過meso丙交酯的開環聚合反應,制備了一種新型二醋酸纖維素酯接枝聚乳酸的共聚物(PLAgCDA),研究了原料用量、催化劑用量、反應溫度、反應時間和反應氛圍對單體轉化率和接枝率的影響,并對接枝共聚物的成膜性、相容性和力學性能進行了評估.

1 實驗部分

1.1 實驗原料

二醋酸纖維素酯(CDA,取代度2.2,工業級);meso丙交酯(分析純,美國Natureworks提供);辛酸亞錫(CP,Sn(Oct)2,國藥集團化學試劑有限公司);甲苯(AR,天津市進豐化工有限公司);氯仿(AR,天津市進豐化工有限公司);無水乙醇(AR,天津市進豐化工有限公司).

1.2 實驗方法

將meso丙交酯和二醋酸纖維素酯置于真空干燥箱中干燥24 h,完全去除水分后按所需的投料比置于真空耐壓瓶中,抽真空后油浴加熱攪拌至140 ℃,待瓶內原料全部熔融且混合均勻后,用注射器加入定量的催化劑Sn(Oct)2的甲苯溶液,二次抽真空后繼續攪拌反應30 min,停止加熱.冷卻至室溫后加入氯仿,待反應產物全部溶解后加入無水乙醇進行沉淀,隔夜析出后將白色沉淀物抽濾,置于55 ℃真空干燥箱中干燥24 h后得到淡黃色粗產物.將粗產物置于索氏抽提器中,以甲苯為溶劑,抽提24 h后干燥產物,即可得到純PLAgCDA接枝產物.

1.3 表征與測試

傅里葉紅外光譜(FTIR)測試采用Nicolet 6700型紅外光譜儀進行檢測,KBr壓片法.

差示掃描量熱分析(DSC)采用STA449C型德國耐馳同步綜合熱分析儀,將樣品在Ar2氛圍中以5 ℃/min從室溫升至220 ℃,再以10 ℃/min降至室溫,最后再以5 ℃/min升至220 ℃,取上述二次升溫曲線.

力學測試采用LWK250型微控電子拉力試驗機進行,將樣品制成0.1 mm厚的標準件后,以5 mm/min的速率進行拉伸強度試驗.

反應過程中產物的單體轉化率(C)和接枝率(G)分別按式(1)(2)進行計算.

2 結果與討論

2.1 紅外光譜分析

二醋酸纖維素酯(CDA)和二醋酸纖維素酯接枝聚乳酸的共聚物(PLAgCDA)的紅外光譜如圖1所示.

由紅外圖譜分析可知,CDA具有在1 750 cm-1處C=O的伸縮振動峰,1 380 cm-1處的―CH3的伸縮振動峰,1 240 cm-1處的醋酸酯基中的C―O―C的伸縮振動峰和1 040 cm-1處的CDA主鏈上醚鍵的C―O―C的伸縮振動峰.對比PLAgCDA接枝共聚物,不僅1 240 cm-1處的C―O―C, 1 380 cm-1處的―CH3, 1 750 cm-1處的C=O, 3 000 cm-1處的―CH伸縮振動峰的吸收峰明顯增強,而且在1 130 cm-1處出現了新的酯基中C―O―C不對稱伸縮振動峰.以上分析表明,接枝共聚物中存在聚乳酸支鏈,meso丙交酯發生開環聚合反應接枝到二醋酸纖維素酯上,產物為PLAgCDA共聚物[7].

2.2 差示掃描量熱分析(DSC)

由圖2可知,通過PLA的接枝,CDA的玻璃化轉變溫度Tg有了明顯的下降,且隨著接枝率的提高,接枝共聚物的玻璃化轉變溫度逐漸降低.造成這種現象的主要原因是PLA的分子鏈段是非極性的且較柔軟,隨著PLA短支鏈的引入接枝,CDA分子間的氫鍵密度大大降低,破壞其大分子鏈段的規整性,使得CDA的剛性降低,起到了類似內增塑的效果.且隨著更多PLA支鏈的引入或增長,接枝共聚物的分子鏈柔性就越大,因此Tg就呈現逐漸降低的趨勢.

2.3 接枝反應的影響因素

目前大多數的研究者認為,Sn(Oct)2引發內酯開環聚合的反應體系中,Sn(Oct)2只起到催化劑的作用,而真正的引發劑則是體系內諸如水或其他羥基化合物等的雜質.因此在聚乳酸接枝二醋酸纖維素酯的反應中,水或者其他羥基化合物都有可能成為meso丙交酯的開環聚合引發劑,導致聚乳酸均聚物或其他副產物的生成,氧氣的存在則會使高溫熔融體系中的反應產物氧化分解.因此該接枝反應需在無水無氧的環境中進行.蘇志鋒等[8]、于曉琳[9]采用全程通氮氣保護的方法進行接枝反應.該研究表明,在原料丙交酯與二醋酸纖維素酯的投料比為4∶1,催化劑Sn(Oct)2用量為CDA質量的1%,反應溫度150 ℃,反應時間30 min時,產物的接枝率最高.本實驗對實際操作過程中遇到的難點進行改進,采用二次抽真空方法M行接枝反應,重復實驗5次,取有效數據平均值.研究了原料用量、催化劑用量、反應溫度、反應時間和反應氛圍對單體轉化率和接枝率的影響.結果表明:真空環境下,原料meso丙交酯與CDA的投料比為4∶1,催化劑用量m[Sn(Oct)2]∶m(CDA)為5%,反應溫度140 ℃,反應時間30 min時,產物的接枝率最高.

2.3.1 原料用量

如圖3所示,在真空反應環境下,催化劑Sn(Oct)2用量為CDA質量的2%,反應溫度140 ℃,反應時間30 min,研究原料用量對轉化率(C)和接枝率(G)的影響.

由圖3可知,隨著原料meso丙交酯投料量的增加,C逐漸減小,G先增大后減小,并且當原料用量比m(LA):m(CDA)為4∶1時,G為最大值.造成這種現象的原因主要是隨著原料meso丙交酯投料量的增加,反應體系中CDA和丙交酯能夠更好地混合接觸,使接枝共聚的機率更大,因此G會逐漸增大.而G隨后又呈現減小的趨勢,可能是由于過量的丙交酯的加入,在催化劑用量恒定的條件下,丙交酯自身均聚的機率大于與CDA接枝的機率,從而導致接枝共聚物產量的下降.同時由于反應體系中微量水的存在,使得meso丙交酯均聚得到的PLA分子量偏小,無法完全沉淀析出,因此C也逐漸減小.

2.3.2 催化劑用量

如圖4所示,在真空反應環境下,原料用量m(LA)∶m(CDA)為4∶1,反應溫度140 ℃,反應時間30 min,研究催化劑用量對C和G的影響.

由圖4可知,隨著催化劑Sn(Oct)2用量的增加,C逐漸增大,G先增大后減小且當催化劑用量m[Sn(Oct)2]∶m(CDA)為5%時取得最大值.這主要是由于催化劑用量的增加產生了更多的配位活性中心,從而使C和G增大明顯.當催化劑用量超過5%后,由于原料CDA的用量一定,配位活性的增加導致PLA接枝鏈的變短,同時使得均聚的速率大于接枝的速率,最終使G產生一定的下降.

2.3.3 反應時間

真空反應環境下,原料用量m(LA)∶m(CDA)為4∶1,催化劑Sn(Oct)2用量為CDA質量的5%,反應溫度140 ℃,研究反應時間對C和G的影響,其結果如圖5所示.

由圖5可知,隨著反應時間的增加,C和G都呈現出先增加后減小的趨勢,并且都在反應時間為30 min時取得最大值.原因是在到達30 min前,反應未能完全進行,因此C和G都是先增大.在超過30 min之后,一方面由于隨著反應的進行,反應體系的黏度不斷增大和原料量減小使得反應變得難以繼續,另一方面在高溫條件下,反應體系中分子內、分子間發生酯交換等副產物的生成、原料和產物的熱分解也使得反應難以進行,熔融體系顏色逐漸變深,最終導致C和G開始逐漸下降.

2.3.4 反應溫度

真空反應環境下,原料用量m(LA) ∶m(CDA)為4∶1,催化劑Sn(Oct)2用量為CDA質量的5%,反應時間30 min,研究反應溫度對C和G的影響,其結果如圖6所示.

由圖6可看出,隨著溫度的升高,C和G都呈現出先增大后減小的趨勢且在反應溫度為140 ℃時取得最大值.造成這種現象的原因是催化劑需要在較高溫度下才能有高活性,因此在反應溫度開始升高階段會使C和G增大,當達到一個合適的溫度時,既能使催化劑有較高的活性,又能限制反應體系中副反應的速率.而過高的反應溫度則會使反應體系中的原料和產物發生熱分解,反應體系的顏色逐漸變深黑色,最終使得反應完全無法進行.

2.3.5 反應氛圍

原料用量m(LA)∶m(CDA)為4∶1,催化劑Sn(Oct)2用量為CDA質量的5%,反應時間30 min,研究反應氛圍對C和G的影響.

實驗結果顯示,在其他實驗條件相同的情況下,真空h境中的C和G要明顯優于N2保護氛圍中.主要原因可能是隨著N2的通入,熔融體系中部分丙交酯被氣流帶走并在瓶口處結晶,造成原料的損失.另一方面隨著反應的進行體系黏度增大使得攪拌難以進行,反應難以完全.

2.4 成膜性與相容性

圖7為PLA,PLA/PLAgCDA/CDA三元共混、PLA/CDA共混的成膜效果圖.分析可知,PLA雖然可以成膜,但是由于其自身存在性脆、韌性差等缺點,使得PLA起膜困難,膜厚度分布不均勻且有一定程度的破損.而PLA/CDA共混改性可改善薄膜的上述缺點,從而得到完整的半透明共混薄膜,但由于PLA與CDA存在相容性差的問題,使得共混薄膜中相分離析出比較嚴重.最后將PLAgCDA接枝共聚物作為相容劑加入PLA/CDA二元共混物中,制備出的薄膜在相容性上有了比較明顯的改善,薄膜厚度均勻且柔韌性好,并且隨著PLAgCDA接枝共聚物的接枝率的提高,薄膜的透明度越高,相分離現象越不明顯[10].

2.5 力學性能

圖8所示為PLA和部分不同接枝率的PLAgCDA接枝共聚物的標準件,經過拉伸實驗得到的材料的應力應變曲線,表1為材料的拉伸強度和斷裂伸長率.

由圖8和表1分析可知,PLA的拉伸斷裂強度為21.7 MPa,斷裂伸長率為31.6%;而經過接枝改性后的PLAgCDA,由于CDA的加入使得材料的拉伸斷裂強度有了比較明顯的提高,而材料的韌性減小.隨著G的增大,接枝共聚物的拉伸斷裂強度呈現出增強的趨勢,而斷裂伸長量則逐漸減小,材料表現為脆斷,這與CDA材料本身的力學性能相一致.說明通過接枝CDA得到的PLA改性材料可以比較明顯地改善PLA的力學性能.

3 結 論

通過二次抽真空法制備了PLAgCDA接枝共聚物.原料meso丙交酯與CDA的投料比為4∶1,催化劑用量m[Sn(Oct)2]∶m(CDA)為5%,反應溫度140 ℃,反應時間30 min時,產物的接枝率達到72%.隨著PLA接枝率的升高,CDAgPLA的Tg不斷降低,以接枝共聚物為相容劑,PLA/CDA共混體系更容易成膜,相容性得到改善,從而較大幅度地降低了CDA的熔融溫度,紡絲溫度可達150 ℃左右,較好地實現了CDA的熔融紡絲加工并降低了成本, 同時產品的力學性能也得到增強.可降解、力學性能優良、成膜及相容性好和便于加工的PLA/CDA二元材料在工業領域具有廣闊的應用前景.

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醋酸纖維范文2

醋酸纖維。醋酸纖維素以醋酸和纖維素為原料經酯化反應制得的人造纖維。醋酸纖維分為二型醋酯纖維和三醋酯纖維兩類。通常醋酯纖維即指二型醋酯纖維,是人造纖維的一種,一般用精制棉籽絨為原料制成三醋酸纖維素脂,溶解在二氯甲烷中成仿絲溶液而用干紡法成形,耐光性較好,染色性能較差,一般制成短纖維,可用作人造毛。

面料介紹:

醋酸面料與棉、麻等天然織物相比,醋酸面料的吸濕透氣性、回彈性更好,不起靜電和毛球,貼膚舒適,非常適合制作高貴禮服、絲巾等。同時,醋酸面料也可用來代替天然真絲綢,制作各種高檔品牌時裝里料,如風衣、皮衣、禮服、旗袍、婚紗、唐裝、冬裙等。

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醋酸纖維范文3

2、醋酸面料可以水洗,盡量不要干洗,干洗一般都用有機干洗劑,對醋酸面料傷害比較大。

3、盡量手洗,不要機洗,因為醋酸面料在水中面料韌性會變得非常脆弱,大約會降低50%左右,因此稍微用力就會被撕破。

4、醋酸面料不耐酸,因此不可以使用氯化進行漂白,同時也不可以使用酸性洗滌劑進行洗滌。

醋酸面料:醋酸面料,俗稱醋酸布,又叫亞沙,是英文ACETATE的中文諧音讀法。醋酸纖維(acetate)以醋酸和纖維素為原料經酯化反應制得的人造纖維。屬于人造纖維家族的醋酸纖維,最喜歡模仿絲纖維,采用先進紡織工藝制造而成,色彩鮮艷,外觀明亮,觸摸柔滑、舒適,光澤、性能均接近桑蠶絲。

醋酸纖維范文4

1999年6月1日施行的《中國民用航空安全檢查規則》里,列舉的禁運品中,易燃易爆物品中提到了“閃光粉、固體酒精、賽璐珞等易燃固體”,因此按照這個規定,以賽璐珞為主要成分的老式乒乓球實屬禁止空運的物品之一。

2011年,紅雙喜研制成功了一種綠色環保的醋酸纖維的新型乒乓球,解決了易燃問題。并于2013年獲得了國際乒聯的審批,于2014年5月9號獲準在全球發售。新材料乒乓球的熔點已經提升到230度到300度。經過專業評測,醋酸纖維材質的乒乓球已經不屬于危險品行列。今后可以帶上飛機。

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醋酸纖維范文5

塞拉尼斯集團是全球領先的化工技術和特種材料公司,Clarifoil公司借助醋酸纖維業務生產的二醋酸纖維素醋片,多年來致力于二醋酸纖維素薄膜產品的研發和創新。其實,Clarifoil是上世紀40年代就已經面世的一種材料,因其具有透明度高、透氣性好、彈性強等特征,英格蘭德比塞拉尼斯工廠的技術員們從未停止對這項產品進行創新,不斷發掘它的新用途,適用范圍不僅涵蓋3D眼鏡和熱吸塑食品容器,也包括高檔包裝和標簽。Clarifoil公司市場部經理池萍介紹說:“Clarifoil的客戶覆蓋全球眾多高檔食品、化妝品及制藥領域的印刷企業、紙箱企業、零售商、包裝購買企業、出版社及設計單位等?!?/p>

Clarifoil是一種厚度為14~500微米的透明及彩色薄膜,分為亮光、啞光、半啞光表面等幾種類型。人們第一眼看到Clarifoil的直觀感受是色彩豐富且亮度高,有的看起來像綢緞,有的還有鏡面效果,觸摸起來非常細滑。這種兼顧視覺呈現和手感效果的薄膜可以令高檔包裝更美觀、更有特色。

Clarifoil系列產品擁有不同特性。比如主要應用于冰淇淋、甜食、餅干、風味小吃等包裝上的珠光膜,Clarifoil公司將其改良成為一種混合了不同顏色的透明復合膜,覆膜后仍可以看到原來底紙的顏色,同時復合膜又為包裝產品添加了絕佳的光澤和顏色效果。此外,如果客戶希望產品覆膜后有絲質的效果,可以選擇Clarifoil公司提供的半啞光膜,其特點是具有緞面效果,可用來設計香水及高端化妝品、酒類產品的包裝。最重要的是,所有Clarifoil公司出品的復合膜都擁有先進的防劃痕、防標記性能,大大滿足了當前高檔商品對于包裝完全透明且表面光滑的需求,這也使得其他薄膜企業難以望其項背。

Clarifoil能為客戶帶來多種價值。一方面,因其本身的木漿材質性能,Clarifoil產品可以在完成覆膜工序之后直接印刷,且吸墨性和油墨附著力都非常強,完全解決了手工貼標時會沾到油墨的后顧之憂。跟紙張一樣,Clarifoil產品表面可以直接進行燙印、上膠等處理。另一方面,Clarifoil采用木漿纖維素等天然可再生資源制造而成,基材木漿中不含瀕危硬木材,采自經營性林場,具有可循環使用和可堆肥的優點,可以完全降解。目前,Clarifoil在北美和歐洲市場的應用已經非常廣泛,又因其可與食品接觸的安全性,且透明度及透氣性較好,國外的一些海鮮品包裝、高檔蛋糕包裝都開始采用這種包裝材料。

不過,Clarifoil進入中國市場不過短短十年時間,池萍說:“目前我們的客戶主要是為國外一些高檔產品提供包裝的企業?!比魏我环N新產品進入市場,都會經過一個導入期,消費者需要一個認知過程,最后才能認可并忠實于產品?!爸灰筅厔輿]有問題,Clarifoil的推廣和普及就不會有問題。”池萍對中國的市場前景信心滿滿。

醋酸纖維范文6

超濾膜的膜制作材料一般為有機高分子材料和無機材料,聚砜(PSF),聚偏二氟乙烯(PVDF),醋酸纖維素(CA)等。其中無機膜材料是近幾年來開發的新型制膜材料,主要有陶瓷、玻璃、氧化鋁、氧化鋯和金屬,這種材質的超濾膜最突出的優點是耐高溫,耐有機溶劑性能好,不易老化,可再生性強,適用于特種分離;聚砜材料制膜,易成型,膜機械強度好,耐熱、耐化學性能也較好,是目前用得較多的材料;聚偏二氟乙烯材料的超濾膜具有極優良的機械強度和耐高溫、耐化學侵蝕性能,使用溫度在40~260℃,可在強酸、強堿和多種有機溶劑條件下使用,但成本很高;醋酸纖維素材料制造的超濾膜親水性好,成孔性好,材料來源廣泛、穩定,成本較低。但這種材料耐酸堿性能差,也不適用于酮類、酯類和有機溶劑。對于反滲透膜常見的材料有醋酸纖維素膜、聚合聚酰胺膜、復合膜。醋酸纖維素膜一般用纖維素經酯化生成三醋酸纖維,再經二次水解成混合一、二、三醋酸纖維,這類型膜擁有高透水性,對大多數水溶性組分的滲透性相當低,具有良好的成膜性能等優點,但是缺點依然十分明顯:隨時間的推移,酯基官能團將水解,同時脫鹽率逐漸下降而流量增加,隨著水解作用的加強,膜更易受到微生物侵襲,同時膜本身也將失去它的功能和完整性。聚合聚酰胺膜的出現是一個重要的里程碑,這種膜雖然克服了醋酸纖維素膜穩定性與耐熱性較差的缺點,但是自身抗氧化性差,容易被污染的特性也使聚合聚酰胺膜有一定的局限性。近年來,對無機共混改性的研究也逐漸活躍??蛇x用小分子無機粒子,如Al2O3、TiO2、SiO2等。無機膜等與PVDF共混,制膜得到的有機、無機復合膜同時具有無機材料的親水性、耐熱性和PVDF的柔韌性,同時還賦予膜抑菌性、催化性等功能。

2超濾膜與反滲透膜在造紙中的應用研究

2.1UF膜處理黑液的應用研究

國內較早的研究案例可追溯到上個世紀90年代,北京工業大學曾利用國產PS(聚苯乙烯)膜和丹麥DDS公司生產的膜處理堿性亞鈉麥草漿黑液,CODCr除去率達到80%左右,木素回收率50%以上。郭偉杰等人研究了有機高分子超濾膜處理國內某造紙企業草漿制漿黑液,對比超濾處理前后黑液CODCr的變化發現,單獨使用超濾膜處理,可使酸析木素后制漿黑液的CODCr降為614mg/L;而先用混凝法預處理再用超濾膜處理,當膜的截留相對分子質量達到2000時,酸析木素后制漿黑液的CODCr降為61mg/L,可以達到GB3544-2008排放標準的要求。芬蘭Rauma紙廠采用面積336m2的丹麥DDS膜純化木素磺酸鹽,年產木素磺酸鹽2500t。挪威Borregard公司利用UF技術純化分離木素磺酸鹽,后續產生香草醛,可將廢液中的固含量由8%~10%濃縮至22%,膜壽命可達1年以上(1MPa、pH3~4、30℃)。UF對制漿造紙黑液的處理效果主要體現在從黑液中提純木素,生物質分離與應用研究的熱烈氛圍,使這種方法重新引起了科研人員的研究興趣。但現在的研究成果還顯不足,對于超濾技術的使用注意事項,例如:不同水樣的預處理工藝探討,膜的操作壓力、溫度、清洗間隔,膜的使用壽命延長等技術方面的問題還需進一步開發。

2.2膜在處理白水的應用

Sierka等人用超濾、微濾、納濾以及低壓反滲透膜對白水中各物質進行分離處理試驗,得出結論:微濾適合處理白水中懸浮的顆粒和不溶有機物,對于TOC,COD及電導率的處理效果有限。用低壓反滲透處理漂白廢水電導的除去率達到了95.1%以上,COD的除去率也在88%~94.2%,對TOC的除去率最低,但是也達到了78%~96.7%。但是由于其價格昂貴有一定的局限性。納濾膜的處理效果也非常不錯,對TOC的除去率為78%~93.6%,對COD以及電導率也有較高的除去率;同時發現,不同的膜在處理相同水樣時,處理效果差別較大,應用時需注意。

2.3UF處理脫墨漿廢水

脫墨漿廢水的傳統處理方法多為氣體浮選法,但是浮選法有一定的局限性,很難除去柔版油墨,而用超濾技術則可以達到一個較高的除去率。超濾技術處理柔版印刷水基油墨已經在印鈔廢水處理中得到了實際應用,廢水回用率可達80%~90%。UptonBH,ChabotB等人研究了超濾技術在處理柔版印刷水基油墨廢水的應用,得出結論為:膜通量最低可達53.5L/m2•h;當油墨濃度高于0.4%時,通過率與油墨濃度呈對數關系,且膜污染程度較低;當油墨量較低時通過率與膜污染有關,與油墨的濃度無關。

2.4RO在處理造紙廠外排水中的研究

王森等人以二級生化處理后的造紙廢水為研究對象,先進行絮凝以及超濾處理后廢水的各項指標為:TSD為380mg/L,電導率981μS/cm,濁度0.468NTU,CODCr53.1mg/L。后經過RO膜處理,廢水的pH值為7.01,TDS除去率為90.1%,電導率除去率為90.5%,COD除去率為49.5%。pH、TDS、電導率、濁度、COD均達到了國家的GB3544-2008排放標準。譚紹早等以聚丙烯腈為基膜,殼聚糖為改性劑,采用紫外輻射法制備了一種新型納濾膜,處理CTMP廢水,對鈉的截留率為40.1%,且濃縮液中的固形物含量、燃燒熱比原液大大增加。葉豐等采用中試規模的連續微濾(CMF)和反滲透集成工藝,對經絮凝劑聚合氯化鋁預處理以后的造紙廠污水處理系統二沉池出水進行了深度處理,CMF的預處理使得出水達到了RO的進水要求,經過了RO的處理以后COD平均值為3.2mg/L,濁度為0.07NTU,色度4.1PCU,電導率41.8μS/cm,脫鹽率為99%,這些指標都可以達到造紙廠廢水回收的要求。

2.5膜的工廠應用舉例

瑞典Munkedal市的Arctic紙廠引入超濾系統處理循環白水。白水首先在一個沉降裝置里面進行預處理,之后進入超濾裝置進行過濾,凈化后的水可以在某些環節替代清水。凈化水的各項指標大約為:流量10m3/h,pH7.5,TSS約為20mg/L,COD約為100mg/L。Arctic紙廠的白水超濾系統的特征為:產水量為10t/h,膜表面積為270m2,操作溫度為45℃,通量為40L/m2•h,透膜壓力為100~400kN/m2,橫流速度3m/s,膜壽命為35~43月,濃縮液返回到白水系統,膜耗能1.5~2kW•h/m3。這個白水超濾系統的懸浮固形物除去率超過了95%。這些超濾系統使紙廠的清水用量低于3m3/t紙。國內金東紙業計劃建造一座日處理量為20000m3的反滲透工藝處理廠,一期項目于2008年完工。一期投資2510萬元,運行成本為2.3元/噸水。一期工程可以減少該公司每年從長江取水255.5萬m3,與此同時每年減少了255.5萬噸的污水排放,減少了COD排放量140t,氨氦減排0.71t、總磷減排0.35t,回收了水中的熱能。每年所產生的直接經濟效益達到了400萬元,對環境保護也做出了巨大貢獻[14]。日照森博2013年投資幾千萬建成日處理40000m3/d的膜處理站,對生活污水處理后用作工廠除鹽水和工藝水,工藝段以超濾和反滲透為主,包括濃水處理工段。項目解決了公司水資源不足問題,降低了生產成本,處理后噸水成本降低0.8元。

3超濾膜與反滲透膜使用存在的問題

3.1膜污染

膜污染是指處理水樣中的某些組分在膜表面或膜孔中沉積導致膜滲透流率下降的現象。包括膜的孔道被大分子溶質堵塞引起膜過濾阻力增加;溶質在孔內壁吸附;膜面形成凝膠層增加傳質阻力。造紙廢水中所含的有機物含量高,處理流程長,容易滋生微生物,從而使膜表面被微生物所覆蓋造成膜污染。膜污染問題已經成為膜分離技術領域的研究熱點。近年來,已有大量關于膜污染的研究成果,人們通常通過采用料液的預處理、膜的表面改性來解決這一問題。隨著材料科學的不斷發展,新型的抗污染膜材料的研發成為了減少膜污染較為可行的方法,如何進一步研制出具有高選擇性、高透過性的材料;探索出更加科學的成膜工藝,通過對膜制備環節的改進提高成膜性能這些問題將會成為今后研究的熱點、重點與難點。

3.2膜價格高

以4040型號的中空纖維膜組件為例,國產的反滲透膜的價格在700~800支/元,進口反滲透膜以陶氏公司與海德能公司的最為暢銷,相同規格的反滲透膜價格在1200~1400支/元,其使用壽命與處理效果優于國產的反滲透膜;如果進水水質較差則需要選用更為昂貴的抗污染膜甚至是海水淡化膜,其價格在3000~5000支/元。超濾膜的價格由于規格與工藝的不同價格相差較大,最常見的中空纖維超濾膜價格在300元左右,理論使用壽命為3年,其處理效果可以達到造紙廢水處理的要求??梢娪捎诩夹g以及原材料的不同使部分膜組件的價格過于昂貴,影響了膜技術在工業上的規?;瘧?,如果工廠不能合理高效地運用反滲透膜以及超濾膜,可能會導致入不敷出的情況發生。從根本上降低膜的成本還是要減少膜的污染以提高其使用壽命,這還需要日后在新型膜材料的研發、制膜工藝的改進,更加合理地操作使用流程這些方面下功夫。

3.3濃水的處理

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