清洁化工艺

清洁化工艺（共9篇）

清洁化工艺 篇1

前言

根据制革工艺板块模式[1],笔者在选定黄牛皮制革基础工艺的基础上,将黄牛皮制革鞣前准备工段划分为以下4个工艺板块,即浸水工艺板块、脱毛工艺板块、脱灰工艺板块和软化工艺板块等。研究表明,制革中70%～80%的污染源(主要是COD、固体悬浮物、硫化物)来自制革准备工段[2,2,3]。准备工段中常规灰碱法脱毛属于毁毛法,此法虽材料易得、成本低、操作简单、脱毛效率高及成革质量好,但由于使用了硫化物、石灰等污染性材料,加之毛被溶解在废水中,故产生了大量的污染物,使得该工序的废液污染负荷占鞣前准备工段总量的60%～70%[4,5]。显然,消除或减轻脱毛工序的污染,对实现制革清洁化具有重要的意义[6]。

酶脱毛法的研究是近几年的研究热点,国内外研究者特别是国内的研究者做了大量研究工作。有的研究者利用现代生物工程技术探索开发出具有脱毛效率高、高选择性和专一性的、对胶原作用小的新型酶制剂[7,8]。有的研究表明,为增加脱毛效果,可筛选出一些酶脱毛助剂,不仅能够发挥酶在脱毛工艺中的清洁特点,而且还可克服酶脱毛造成的烂面或松面,制革质量不稳定等缺陷[9,10,11,12]。Nadiya Kandasamy等人,采用从鱼内脏中提取的蛋白酶6%结合0.5%的硫化钠,运用涂酶法作用18h进行山羊皮脱毛,得到较好的脱毛效果[11]。然而,已有的研究尚未提供专用脱毛酶,更未见到关于专用脱毛酶与相关配套工艺优化的报道。

文章在该实验室前期研究的基础上[13],综合运用系统工程、制革工艺板块模式以及正交试验设计等科学方法,对黄牛鞋面革清洁化脱毛工艺板块的设计与优化进行了研究。选用实验室研制的复合酶A-3进行脱毛,辅以低灰少硫补充脱毛,旨在通过正交试验获得复合酶A-3脱毛的最佳工艺条件,在脱毛有效性的前提下,保证脱毛过程的安全性,即保证成革粒面的完整性。

1 试验部分

1.1 主要仪器设备、材料和试剂

精密pH计pHS-3C,上海仪电科学仪器股份有限公司;

体视显微镜SZX12,日本奥林巴斯公司;

热泵循环不锈钢控温试验转鼓GSD,Φ200mm×100mm,无锡市新达轻工业机械有限公司。

复合酶A-3[11],研究室自制(酶活力:9万单位/g,最适pH值9.5);

NaHS,工业级,成都市恒亿化工产品有限公司;

石灰,工业级,四川吉龙化工有限公司。

1.2 复合酶A-3脱毛工艺板块的设计及优化

1.2.1 复合酶A-3脱毛预试验

复合酶A-3为本实验室研制的一种专用脱毛酶,酶活力为9万单位/g。在本实验室前期研究的基础上,使用复合酶A-3进行酶脱毛工艺板块的设计及优化,固定液比为1.0,选取相邻部位的浸水黄牛皮进行脱毛预试验。

试验方案

(1)温度的确定:液比1.0,pH=8.5,复合酶A-3 0.5%,在温度22、27和32℃下,转180min。

(2)酶用量的确定:基于实验室前期研究以及国内外相关研究,常规酶脱毛酶用量约为200～600u/g,温度为35～40℃,作用时间6～20h。在该试验工艺中温度22℃较低,pH=8.5,液比1.0,为缩短脱毛时间,复合酶A-3的用量设定为常规用量范围内,略高于常规用量,高于常规用量3个用量梯度,即为0.5%、1.0%和1.5%,转动180min。

(3) pH值的确定:温度22℃,液比1.0,复合酶A-3 0.5%,分3组pH值各为7.5、8.5和9.5,转动180min。

(4)时间的确定:温度22℃,液比1.0,pH=8.5,复合酶A-3 0.5%,分2组,分别转动180min和240min。

经复合酶A-3脱毛的皮坯,充分水洗后观察脱毛情况,计算一次性脱毛率。然后进行低灰少硫补充脱毛,补充脱毛的工艺条件为:液比0.2,NaHS 1.2%,石灰1.0%,转动60min,脱毛干净后,补充液比至2.0,NaOH 0.4%溶解稀释5倍,从鼓轴加入,转动240min后水洗、片皮,经常规工艺脱灰、鞣制,然后观察粒面的完整性。

1.2.2 复合酶A-3脱毛的正交试验

在预试验得到复合酶A-3脱毛的较适温度、液比、pH和时间,常规脱毛酶用量约为200～600u/g,在预试验中酶用量为0.5%(450u/g)粒面虽较完整,但已经有一定程度的损伤,因此正交试验酶用量控制在0.5%以内,以此为依据进行正交设计,正交试验因素水平表见表1,正交试验方案见表2。

经复合酶A-3脱毛皮坯的样品,充分水洗后观察记录脱毛情况,然后进行补充脱毛,补充脱毛工艺条件:液比0.2,NaHS 1.2%,石灰1.0%,转动60min,脱毛干净后,补充液比至2.0,NaOH 0.4%溶解稀释后加入,转动240min后水洗、片皮,经常规工艺脱灰、鞣制,然后观察粒面的完整性。根据对各个方案的脱毛率、粒面情况的评价,得出最优工艺条件。

1.2.3 复合酶A-3脱毛的有效性、安全性的检测分析与评价

(1)一次性脱毛率的评价

酶脱毛完成后,充分水洗皮坯,然后观察皮坯的脱毛情况,并按“经验判定法”确定一次性脱毛率。

“经验判定法”是本实验室根据工业化生产经验总结出来的一种现场快速判定脱毛效果的方法,其要点是:取四川成都地区黄牛浸水皮,沿背脊线左右对称取样,分割示意图如图1所示,按图1将皮分割为100mm×100mm的小块,头部、臀部、腹肷部、背部各取4块。进行脱毛试验后,按皮面留下针毛的百分比X%和绒毛的百分比Y%(牛毛以针毛占4%绒毛占96%计),判断一次性脱毛率(L%),其计算公式如下:

L%=100%-(4%X%+96%Y%)

一次性脱毛率的具体评价方法如表3所示。

(2)粒面完整性的评价

脱灰后的皮坯按DMT-Ⅱ配合鞣剂[14,15]加少量铬鞣剂结合鞣制的方案鞣制,然后使用体视显微镜观察成革样品的粒面完整性。对粒面完整性进行评价,按等级分为优、良、中、差。

1.3 基于复合酶A-3脱毛工艺板块的扩大试验

1.3.1 一次性脱毛率的评价

酶脱毛完成后,充分水洗皮样,然后观察皮样的脱毛情况,并按经验判定法确定一次性脱毛率。

1.3.2 粒面完整性的评价

脱灰后皮样经DMT-Ⅱ配合鞣剂[14,15]加少量铬鞣剂结合鞣制方案鞣制,然后使用体视显微镜观察成革样品的粒面完整性。对粒面完整性进行评价,按等级分为优、良、中、差。

2 结果与讨论

2.1 脱毛预试验

在不同的复合酶A-3用量下脱毛情况评价如表4所示。由表4可以看出:当复合酶A-3的用量为0.5%时,一次性脱毛率即大于90%,增加复合酶A-3用量时,皮面毛根剩余量减少,脱毛效果有所增强,但粒面完整性变差。复合酶A-3活力较高为9万单位/g,用量为0.5%时,作用180min已经能达到90%脱毛,增加酶用量为1.0%,相当于增加了1倍的酶活力,对皮胶原的水解作用增强,可控性降低,若再增加酶用量,对皮胶原的水解作用更甚。观察成革的粒面体视显微镜图片如图2所示也证明了这一点。复合酶A-3酶用量0.5%,粒面虽有一定程度受损,但仍清晰可见,酶用量为1.0%,粒面只模糊可见,酶用量1.5%时已经无法观察到毛孔和粒面。所以复合酶A-3用量应控制在0.5%以内。

复合酶A-3在不同作用时间条件下脱毛情况的评价如表5所示。由表5可知:复合酶A-3作用180min和240min,一次性脱毛率均大于90%,随着复合酶A-3作用时间的增加,对粒面的作用延长,脱毛率提高了,但却使得皮粒面的完整性变得越来越差,观察成革的粒面体视显微镜图片(如图3所示),脱毛作用180min和240min都会对皮面造成一定损伤,但是180min较240min粒面清晰,毛孔更立体、完整,这也侧面证实了上述观点。Song Jian[16]等人研究亦证明胶原水解发生在酶脱毛3～6h以后,所以复合酶A-3作用时间应控制在180min内为佳。

复合酶A-3在不同pH下脱毛情况评价如表6所示。由表6可以看出:复合酶A-3在不同pH下的脱毛率均大于90%,在一定的pH范围内,随着pH的升高,酶活力增大,对粒面的作用加强。当超过复合酶A-3的最适pH时,可能因为复合酶A-3中含有的胶原酶部分失活,非胶原酶的活力pH范围较广,故而对粒面的作用越来越弱,因而粒面的完整性越好,且脱毛率不受影响。观察成革的粒面体视显微镜图片如图4所示,毛孔完整性和粒面清晰度,pH值为9.5最佳,pH值为7.5次之,pH值为8.5最差。由此我们确定复合酶A-3的工作pH值以控制在9.5左右为佳。

体视显微镜放大40倍显示结果,左图为180min、右图为240min

复合酶A-3在不同温度下的脱毛情况评价如表7所示。由表7可知:复合酶A-3在不同温度下的一次性脱毛率均大于90%,因为复合酶A-3的最适温度为35℃,在低于最适温度范围内,随着温度的升高,复合酶A-3的活力增大,对皮胶原的水解作用加强,皮面留有小毛根数减少,但粒面清晰度降低。观察成革的粒面体视显微镜图片如图5所示,粒面清晰度和毛孔完整性,22℃最佳,27℃次之,32℃最差,即,在低于最适温度的范围内,温度升高,皮粒面变差。考虑到安全性和在27℃下粒面完整性最好,所以复合酶A-3的工作温度应控制在22～27℃之间为佳。

2.2 复合酶A-3脱毛的正交试验

复合酶A-3脱毛正交试验结果见表8。复合酶A-3脱毛正交试验结束后,对各试验方案的结果进行评分,评分规则为:(1)一次性脱毛率得分=一次性脱毛率×10;(2)粒面完整性得分标准为优为10分(很完整)、良为8分(完整,非正身部位的粒面有少许损伤)、中为5分(完整性一般,正身部位的粒面有少许损伤)、差为2分(完整性差,正身部位的粒面出现大面积损伤)。各方案评分结果见表9。

正交试验结果分析见表8-表10,单因素对酶脱毛效果的影响效应如图6所示。结合表8-表10和图6可知:在复合酶A-3脱毛正交试验中,pH的极差最大,时间次之,其次为温度和酶用量,这说明在复合酶A-3脱毛正交试验中,pH的影响最大,时间、温度和酶用量对脱毛有效性和安全性的影响依次降低。复合酶A-3的活力较高为9万单位/g,在一定酶活力范围内,酶用量增加酶活力增大,脱毛时间缩短,脱毛效果有所提高;但随着用量的增加,酶的活力太大,皮粒面的损伤程度也会提高,因而,脱毛综合性能会有所下降。对于作用温度来说,在一定范围内,酶的活力是随温度的升高而增大的,而且就单因素而言,温度对酶活力的影响是非常突出的。温度升高,脱毛快,但粒面受损程度增加,使得综合得分下降,但本试验中设置的温度梯度小,而复合酶A-3用量和pH的梯度大,也就是说在脱毛正交试验中,时间变化对脱毛效果的影响相对于pH权重值较小,时间对脱毛效果的影响受到了pH和复合酶A-3用量的影响,因此在图6中呈现先减后增的趋势。观察图6中时间对脱毛效果的影响可知,随着脱毛作用时间的增加,酶对皮胶原的作用在继续,但酶活力也在下降,因此其总分曲线呈先下降再上升的趋势,得出复合酶A-3脱毛的最佳工艺条件为:温度27℃、pH=9.5、酶用量0.3%或0.4%、时间120min。在达到同样脱毛效果下,酶用量越少会越安全,所以选用方案温度27℃、pH=9.5、酶用量0.3%、时间120min为最佳工艺方案。

2.3 扩大试验的脱毛有效性、粒面完整性的分析与评价

图7是使用复合酶A-3进行酶脱毛的情况。由图7可知:复合酶A-3可以脱去大部分毛,脱毛率大于90%。使用体视显微镜观察鞣制后粒面情况结果如图8所示。由图8可知:和常规灰碱法脱毛所得的蓝湿革相比,复合酶A-3对粒面有一定程度的损伤,毛孔较清晰可见,皮面有光泽。观察常规酶法脱毛所得的蓝湿革,毛孔受损较严重。这说明复合酶A-3脱毛采用的工艺方案(温度27℃、pH=9.5、酶用量0.3%、时间120min)的一次性脱毛效率高,且有安全性。

3结论

通过对清洁化脱毛工艺板块的设计和优化的研究,得到最佳清洁化脱毛工艺方案:温度27℃、pH=9.5、复合酶A-3用量0.3%、时间2h。扩大试验证明,采用此最佳清洁化脱毛工艺方案,一次性脱毛率大于90%、粒面完整性良好,是一种颇具推广应用前景的清洁化脱毛工艺。

体视显微镜放大40倍显示结果,左图为常规灰碱法脱毛样品、中图为复合酶A-3脱毛样品,右图为常规酶(AS.1398)法脱毛样品

清洁化工艺 篇2

着经济的发展和环境要求的提高,清洁生产成为了环境保护的重要组成部分。

城市是一个工业和人口,能流和物流高度密集的人工生态系统。在这个系统中,水污染治理成为城市生态物质代谢循环的重要前提,也是保护城市水质资源和居民生活环境的重要条件,因而城市污水处理厂成为城市的一个重要的市政基础设施[1]。清洁生产是将整体预防的环境战略持续应用于生产过程、产品和服务中,以增加生态效应和减少对人类及环境的风险[2~5]。城市污水厂的清洁生产可通过采用先进的工艺技术与设备、加强质量管理,合理利用原料,充分利用废弃物资源,提高资源、能源利用率,减少或避免污染物产生,降低污染物的排放[6]。某城市污水处理厂的污水处理系统服务城市面积50余平方公里,服务人口60余万,占地约110000m2,建筑面积约17000m2,设计处理能力约20万m3/d。一期工程含:污水处理厂、与之相配套的28公里截污干管及沿线5座泵站。总投资约10亿元人民币。2001年12月动工建设,2003年10月底基本建成,2004年5月启动污水运行。根据国家制定的清洁生产的相关法规以及相关方面[7,8]的要求,该厂于2006年开展包括2005年在内的清洁生产审核工作,本文介绍该审核工作情况、采取的措施及实施成果。1 污水水量、水质

水处理厂的废水主要来源于生活污水,最终都进入污水处理系统进行处理,日处理水量达20万吨。其中主要的污染物监测参数包括:bod5、cod、ss、t-p、nh3-n、t-n、大肠杆菌数,根据2005年统计各种污染物的平均浓度分别为:bod5:99·5mg/l、cod:167mg/l、ss:119mg/l、t-p:2·79mg/l、nh3-n:19·4mg/l、t-n:26·39mg/l、大肠杆菌数6623个/l,且每日变化幅度大,极为不稳定,主要波动范围为:bod5:21·9~263mg/l、cod:39~454mg/l、ss:36~683mg/l、t-p:1·06~6·01mg/l、nh3-n:1·3~30·8mg/l、t-n:5·7~41·8mg/l、大肠杆菌数:2950~13800个/l。水处理工艺

该污水厂处理工艺见下图,主要为改良a2/o工艺。污水被泵打入均衡池后先经过格栅,去除污水中颗粒直径大于5mm的悬浮物,防止堵塞后续单元的机器、水泵或工艺管线。再泵入涡流沉砂池,涡流式沉砂池为圆形结构,污水从切线方向进入池中,进水渠道的末端设有向下倾斜的斜坡,与水流的切线方向保持一致,在池内产生了螺旋状的环行水流。在重力及离心力的作用下,砂子沉入池底的集砂坑中,而比重较轻的有机物则在叶轮与水流双重作用下与砂分离,上浮到沉砂池表面随水流流出。污水经过物理处理后,进入核心的生物反应池,采用改良的a2/o工艺,利用生物降解水体有机污染物并除磷脱氮。最后,在二沉池中,利用重力的作用使活性污泥与处理后的污水分离,并使污泥得到一定的浓缩,池体采用中进周出幅流式二沉池。此外,采用紫外消毒系统对处理水进行消毒,杀灭其中的病菌和病毒。经消毒后的处理水排入河中。

数据统计表明各种污染物的综合排放达标率为95%。不达标的主要有t-p、大肠杆菌。3 主要污染源分析

针对该厂的整个污水处理过程进行分析,主要可能产生污染的情况有水、气、声、固废等四方面的来源。

水处理厂的废水主要来源于生活污水和废水处理过程中产生的污水,最终都进入污水处理系统进行处理,其中主要的污染物是bod5、cod、ss、t-p、nh3-n、t-n·进厂废水每日变化幅度大,极为不稳定。主要水质特征同第一节的水质特征。水处理厂的废水通过水处理装置处理达标后外排入河流。2005年该厂各种污染物的综合排放达标率为:95%。不达标的主要有t-p、大肠杆菌、cod。分析得出不达标的原因有:(1)污水处理厂进水的污染物浓度变化范围太大,在短时间内输送到厂内产生超负荷冲击,对处理阶段的工艺控制带来严重的影响。(2)污水处理厂因不规范操作,在没有监控的情况下,为节约运行成本而有段时间没有开动紫外消毒系统,导致大肠杆菌等超标。废气污染源主要为各泵站、运行班、脱水机房范围内的污水、污泥产生少量含有胺类,硫化氢,甲基吲哚等化学成分的臭气,具体情况见表3,排放方式为无规律排放。

固体废物最大的来源是脱水机房的脱水污泥、生活垃圾等。4 确定审核重点

对于污水处理厂的清洁生产来说,确定备选审核重点的原则[2]及应考虑的因素有:(1)污染物产生量大,排放量大的环节;(2)废水中病菌毒性危害水体的环节;(3)一旦采取措施,容易产生显著环境效益与经济效益的环节;(4)物流进出口多、量大、控制较难的环节;(5)公众反映强烈,投诉最多的问题;(6)在区域环境质量改善中起重大作用的环节。

目前水处理厂的物耗暂时没有清洁生产的国家和行业标准,清洁生产审核只能依据相关类似法规。虽然该城市污水处理厂一期工程每天处理的废水达20万吨,处理的量比较大,但由于水处理厂的工艺和设备都较为先进,经过2005年1~3月的调试后,水处理厂排放的经处理的废水持续稳定达标率较为稳定,由2005年的95%变为2006年首季度的100%,迄清洁生产审核期为止已连续达标排放212天。

但同时也存在一些问题需要改进。2005年还有5%的不达标的废水排入花地河中,造成了一定程度上的污染;消毒对于饮用水是必不可少的处理工艺,对废水而言,虽然不是必需的,但对某些废水的安全排放或回用,消毒处理已经成为了必须考虑的工艺之一。因此,紫外光消毒系统的长期运行是保证处理出水细菌达标的保障。另外水处理厂每年产生的污泥数量特别大,污泥的处置也是清洁生产的审核重点之一;目前我国有部分先进的水处理厂已经将部分废水处理后达到中水回用的水平,作为水资源紧张的我国,如此大量的废水若能得到进一步的治理利用,将对城市的循环经济和可持续发展做出有益的贡献,因此,污水处理厂将部分废水处理后达到中水回用也是该厂的一项长期目标。5 确定清洁工艺方案

清洁生产方案的数量、质量和可实施性直接关系到企业清洁生产审计的成效,是审计过程的一个关键环节,因而应广泛发动群众征集、产生各类方案。通过前面污水处理厂污染源,审核重点的分析,清洁生产提出了如下建议和方案: 5·1 3个体现技术工艺改造的方案 增加化学除磷处理工序;污泥无害化、减量化研究方案;同时硝化反硝化生物脱氮与工艺优化。(1)化学除磷处理工序[11~13]。根据进水水质和处理水排放标准,为了达到出水磷酸盐的浓度不大于1·0mg/l的二级标准,建议在工艺流程中加入化学除磷设施来控制处理水的磷酸盐浓度。确保了出水磷酸盐按照相应的ⅱ级标准达标排放,对排放的河流和相关流域的水质情况将有大幅改善。(2污泥无害化、减量化[14,15]研究方案。开展絮凝剂的研究,最大限度的降低污泥的含水率并提高污泥的脱水性能是大幅降低污水处理厂的运行费用的办法。减轻污泥对环境的不良影响,减少污泥填埋厂的处理用地。大幅降低处理厂的运行费用。(3同时硝化反硝化生物脱氮与工艺优化。对生化池进水水质进行计量学优化[16,17]控制、调控溶解氧浓度与分布,造成局部好氧与厌氧环境,使之实现硝化与反硝化的动力学平衡。该新建工程建成投产后,确保了出水t-n值按照相应的ⅱ级标准达标排放,对周边排放河流及相关流域的水质情况将有大幅改善。

5·2 3个设备维护和更新的方案

安装节能灯;安装照明设备;紫外消毒装置的维护和运行。(1)安装节能灯。在条件允许的情况下,在需要的道路安装节能灯,节约用电。(2安装照明设备。在生物反应池边安装节能照明设备,以适应晚上工作的需要,节约用电,保障安全。(3)紫外消毒装置的维护和运行。长期开启紫外消毒装置,保证出水的病原菌指标达到有关规定的要求,保证出水的各项指标以及病原菌含量的达标排放,产生良好的环境效益,对于改善周边环境、净化河道,保护水资源等起到了相当积极的作用。

5·3 3个过程优化控制的方案

减少风机的输送风量;加装隔音设备;设置合理的报警上限。(1)减少风机的输送风量。合理控制工艺的运行,将do值控制在一个合适的范围,在保证出水合格的条件下减少空气的输送量减少电力消耗,节约用电。(2)加装隔音设备在鼓风机房装隔音设备,减少噪音污染。(3)设置合理的报警上限。在进出水口设置的检测仪表上设置合理的报警上限,当进出水接近设计值时,工艺人员能够及时调整工艺,使出水及格,提高出水合格率。5·4 4个废物回收利用和循环使用的方案

回用水系统安装;一水多用;污泥消化处理污泥资源化利用。(1)安装回用水系统,使回用水用于绿化等方面,节约用水,减少水费支出(2)一水多用,食堂在工作时候,尽量做到一水多用,节约用水量,可以减少水费的开支。(3污泥消化处理。在浓缩与脱水这两个步骤中间增加消化处理过程(稳定处理),进一步减少污泥量使污泥量大幅减少,为后续的脱水及最终处理大幅减少处理数量和成本,且可以消灭病原菌、蠕虫和大量杂草种子,减少污泥处理费用。(4)对污泥进行资源化利用,制成颗粒肥施用农田,有效利用资源并防止污泥的二次污染的产生。5·5 9个加强管理的方案

调节脱水机的运行参数节省用电;采用合适的絮凝剂浓度;延长污泥浓缩时间减少药耗;降低药耗;化学药品的合理利用;处理有毒化学药品;合理用空调;建立相关认证体系;加强绿化工作(1)调节脱水机的运行参数节省用电。在降低脱水污泥含水率的情况下,采用合适的絮凝剂浓度合理调节脱水机的运行参数(带速、网带张紧压力、调偏压力等),降低投药量,可以节约用电和降低药耗,达到节能减耗的目的。(2)采用合适的絮凝剂浓度,不但可以节省絮凝剂,节约资源;而且可以避免滤带堵塞致使冲洗水用量增加、滤带损耗大等危害。(3)控制排泥速度,与脱水机班密切配合,延长污泥浓缩时间,降低脱水前污泥含水率,减少药耗,节约资源。(4)加强脱水机的加药系统设备的管理,降低药耗,将费用控制在一个最佳的比例,节约资源,降低药耗。(5)确定化学品合理贮存量,定期进行材料使用跟踪,减少不同牌号和不同等级化学品的用量,减少化学品过期损耗,节约药品支出。(6)增加仪器分析,在实验中减少或杜绝使用有毒化学品,在试验最后一步时,处理或降解废物毒性;使有害废物流分离,减轻化学药品对环境的污染。(7)在室内开空调时室内和室外的温差在5℃以内,没有人在的时候注意及时关闭,节约用电。(8)厂区建立质量管理体系、环境管理体系、职业健康安全管理体系———管理体系(又称三合一体系),并通过第三方认证,使环境管理系统化,有利于企业全方面的控制和预防环境污染,增强竞争能力,提高企业形象。(9)加强厂区绿化工作,提高厂区绿化率,美化环境。6 持续清洁生产

清洁化工艺 篇3

我国每年有20余万t Cr盐用于制革,有1.2万t Cr及10多万t中性盐进入废水。进入废水中的重金属Cr盐,不易被回收,又会在空气及微生物的作用下部分转化成高毒性Cr6+对植物及生物造成极大危害。由于皮革产品的使用性能、感官习惯、生产操作的成熟稳定等原因,90%以上的皮革制品均采用Cr鞣。然而,常规Cr鞣工艺中Cr的利用率只有70%～75%,在无法取代Cr鞣的前提下,提高皮对Cr的吸收效率成为一种重要的鞣制清洁工艺。自1970年Bayer公司推出高吸收Cr粉鞣剂起,经历了近半个世纪坚持不懈的Cr鞣清洁化过程的努力,涌现了层出不穷的Cr盐高吸收工艺方法和续而无断的创新型成果报导。成果主要归纳为4种:1)改变鞣制条件;2)创造新Cr鞣剂;3)修正皮胶原结构;4)发明鞣制助剂。然而,目前工业生产中能够推广使用的有多少,继续研究的意义有多少,何时能撼动百年来基本不变的Cr鞣工艺。本文先从一个模拟常规的Cr鞣过程出发,以便对这些问题进行讨论。

2 常规的Cr鞣

材料与设备:浸酸绵羊皮,宁波顺帆皮业;Cr粉,绵阳剑南公司;Ф400mm杜氏转鼓,无锡矿山机械公司。废液Cr分析: OPTIMA2100DV(ICP),PerkinElmer公司。鞣制过程见表1。

3 结果及分析

本实验方案应该是制革者耳熟能详,企业经久不弃的Cr鞣基本工艺过程。不同用量主复鞣、水洗、中和未吸收Cr2O3情况可以见表2。从本实验可以发现:1)采用生皮量的2.5% Cr2O3进行主鞣与复鞣,其吸收率为60.1%～66.6%;2)比较方案①～④,其中又以先多后少吸收率为高,相差的范围在6.5%以内;3)从浴液的Cr2O3和吸收看,减少Cr的用量总使吸收增加,复鞣使吸收总量增加,但排出量也随之增加。其实,这一简单模拟现实生产过程的实验,由于机械作用弱,液体系数偏大,导致总吸收率稍偏低,但规律是相似的。其实,与现实生产中Cr盐的吸收误差在10%内。按照该工艺过程可以知道,减少Cr用量自然可以获得高的吸收效果。一旦用量增加,无论前后多少,Cr盐的吸收均难以令人满足。尽管在本实验基础上改变一下鞣制条件,如提高后期温度、提高提碱的pH值等,仍可以获得较高的Cr盐吸收,但工业生产中缺不会因此改变。因为,这种简单的Cr鞣和Cr复鞣能够保证几乎所有Cr产品的质量与利润。

4 讨论

上世纪80年代起我国已开始了研究Cr鞣的高吸收问题。起初目的难免有为提高成革含Cr量要求,或者弥补化工材料缺乏而进行。主要的方法有:如增加鞣制用量及鞣制次数,延长鞣制、复鞣时间和存放时间,提高鞣制温度及pH,醛或辅助性合成单宁的预鞣与助鞣处理等等。这些方法似乎都能保证皮对Cr的高吸收,但排出的Cr增减均有。随着环境对排放要求提高、市场对革内含Cr要求不再限制、化工材料的逐渐丰富、服装软革产品数量要求增加,传统的增Cr吸收方法逐渐废弃。随着时间的走近,Cr高吸收的技术突出表现在材料制造上的革命。有助于Cr高吸收的材料从简单隐匿剂到复杂的鳌合剂,从小分子到聚合物,从线型到超枝化不断创新。不知是因为研究方实验缺乏深入还是实验规模化不够,还是企业方恐影响产品性能,或是生产成本无法过关。30年来,唯一变化的是将Cr鞣剂由使用液体转变为固体Cr粉,主干Cr鞣工艺最终还是没有明显的转变。如今,Cr的生物毒性迫使排放达标,Cr鞣的高吸收已被列入清洁化生产的条目。Cr盐的污染与资源的紧缺正迫使对传统的工艺进行改造。然而,真正要改变百年来相沿成习的作业,不是一朝一日的事情,需要总结、了解过去,加强基本理论及工艺技术学习,透过现象看本质。没有地上的助跑,跳不高也跳不远的道理人人皆知。

4.1 鞣制机理研究进展

鞣制机理是描述生皮胶原怎样与鞣剂作用引起胶原蛋白物理化学性质的变化,使皮转变为革。鞣制的一个重要表征参数是胶原蛋白的耐湿热稳定性。自20世纪起,制革化学家一直在为探索鞣制机理而不懈努力着,许多以前提出的理论已经得到印证。1914年,Povarrin用皮或革的体积变化时的温度称为收缩温度(Ts)来判断鞣制效果,70年代给予理论上解释胶原蛋白的Ts是一种相转变起点。在转变过程中,纤维排列间距发生变化,表现出体积收缩[1]。Charles E.Weir在1984年就对胶原肌键收缩现象进行了研究总结,认为胶原收缩是一个动力学过程,随着活化熵的降低或活化焓的增加,收缩速率降低,意味着Ts升高[2]。形态学研究认为,鞣剂或鞣剂和超分子水在胶原分子链周围形成稳定的刚性物质,从而起到固定胶原分子链的作用,在受热时不易变形,导致Ts升高[3]。

众所周知,作为制革工业广泛采用的Cr盐鞣剂源于19世纪中叶。当初或许受Cr盐被长期作为媒染和防腐材料使用的启发,1858年 Knapp 从Cr盐的化学性质研究出发,发现Cr盐具有优良的鞣性,1884年 Schultz 发明二浴鞣法。1893年,Dennis的一浴鞣法的发明及Kinapp及时的改进,最终为实现Cr鞣的生产应用奠定了基础[4]。从此,Cr鞣法成为使皮革品的物性达到最高的一种鞣法。1958年 Chakravory 等探索了49种元素鞣革,发现Cr盐是具有鞣革Ts最高的金属盐[5]。由此,Cr盐成为当今制革工业鞣剂的“首席”,100多年来不再怀疑制革Cr鞣的“利”大于弊。然而,1993年Sykes在总结制革发展和存在问题的报告中博采众议、鞭辟入里地表达了对自己生存环境的认识,对Cr盐制革造成的积累性污染引起了全球性关注[6],不得不使人们重新开始审视Cr鞣的是非。

自Cr鞣法发明以来,Cr鞣是各种鞣剂鞣法中被研究最多的课题,Cr盐为什么是生皮最好的鞣剂虽为耳熟能详的事实,而条分缕析其原委却难得遇见。集已有的理论和实践,在此归纳的Cr盐及鞣革特征有:1)配合键稳定;2)聚合特征;3)水解及自隐匿特征;4)与胶原pI关系;5)反应动力学特征;6)Z2/r值、多层配位;7)价态稳定性;8)用量少;9)匹配材料多;10)抗污染强。

Tab.1 The main forms of chrome

complexes in leather tissues

长期以来,Cr鞣机理是建立在蛋白质两性和Cr盐化学基础上。多点交联提高收缩温度和单点填充成为生皮变成革的鞣制定论。Cr盐在10-4 mol/L浓度下都能够形成2～3核的聚合物使得少量即可获得高鞣性成为理论依据[7]。进一步研究是2001年Anthony等通过X-衍射对Cr鞣皮革结构分析发现,Cr鞣后配合物以线性四聚体在胶原网络中占主要,没有立体形式存在,每个Cr原子平均有6个氧原子环绕,两个Cr与胶原相连[8]。2003年Sreeram等描述了鞣制革的稳定来自胶原的交联,这种交联结果包括: 1)胶原纤维表面包裹;2)胶原分子内分子间交联;3)胶原纤维的脱水;4)鞣剂使分离纤维;5)由表面电荷使纤维长距离有序[9]。由此,因Cr鞣改变胶原聚集态的功能得到了更明确的认知。

尽管如此,由于在Cr与胶原蛋白的化学反应层面上仍然存在研究的困难,一些重要的无法解释的现象仍然存在,如对Cr盐在生皮组织内部水解过程和配合化学反应理解不足。使得今天不少的新型Cr鞣法和替代Cr的方法无法给与合理解释,应用上的掌控。

4.2 鞣制中存在的问题

大量的新型鞣剂鞣法研究表明,用鞣性考察鞣剂是重要,但并非唯一的指标。因此,在研究鞣剂鞣法,不能仅仅依赖单项鞣性特征。本文就Cr鞣为例进行讨论,以便对Cr盐非鞣性问题进行思考。

4.2.1 胶原的氨基对Cr鞣作用

关于氨基是否与Cr结合一直无法定论。通常说,在Cr鞣的pH条件下氨基处于封闭状态,无法与Cr结合,由此羧基成为唯一讨论的要点。一个熟知的结果是:增加胶原内的羧基(如用多羧基物预处理生皮)、用醛类鞣剂预鞣(如用甲醛、戊二醛、唑烷预处理生皮)都能使相同Cr鞣条件下Cr的吸收增加。这似乎是胶原的原生氨基阻碍了Cr的结合。如果预先将皮胶原中的氨基除去,则Cr的吸收量明显降低,见图2,而去氨基胶原Cr鞣后的Ts却与正常胶原相差无几。从配位化学理论讲,氨基与Cr能很好地形成配合物,氨基酸正是如此[10]。动力学反应过程也可以表明Cr与氨基配合物的热力学稳定性[11]。由于缺少制革配合物化学的研究和学科交叉的研究成果的引入教材,导致这一现象一直没有被充分认识。在胶原改性提高Cr的吸收问题上仍需要深入研究。

1-正常胶原;2-去氨基胶原;3-去羧基胶原 1-natural;2-deamido;3-decaboxyl

4.2.2 鞣剂的渗透与结合

在制革物理化学理论中,渗透与结合是一对矛盾。但是它们又是相继产生的,是化学动力学和化学热力学的宏观反映。迄今为止,制革Cr鞣一直被认为是阳离子配合物渗透而产生结合,事实是否如此可以从图3示意说明。要使Cr盐渗入皮内结合的Cr鞣的过程或许可以按图3的3种设想:1)在低于胶原pI下,阴Cr配合物渗透入皮内,然后转变为阳Cr配合物结合,这在上世纪80年代用同位素跟踪草酸Cr的鞣制中早已证明,也能受变型二浴鞣的启发,是目前正常鞣制过程;2)在高于胶原pI下,先由阴Cr配合物转变为阳Cr配合物再渗透,阳Cr配合物边结合边渗透,这在高pH下或称为不浸酸Cr鞣的研究中已尝试有多;3)在低于胶原pI下,自动碱化Cr鞣剂的鞣制。如此要完成鞣制似乎难以想象,这需要阳Cr配合物直接与阳电荷氨基碰撞。在不断地研究、试验、生产实践后,工业化生产的Cr鞣法最终选择了“在低于胶原pI下,阴Cr配合物渗透入皮内,然后转变为阳Cr配合物结合”的鞣制模式。对于在高于胶原pI下的不浸酸鞣制,可以产生在短时间内就让Cr盐吸收殆尽的快意鞣制现象。其实结果仍无法与所谓常规的“1)”比拟。胶原的阴电荷是在较高pH下形成的,表面的OH-在转变阴性Cr配合物为阳性的同时,水解聚合的同时出现,Cr盐的聚合与交联自然在生皮表面织网或沉积,自阻尼结果油然而生。1960年,Bayer公司发明的自动提碱Cr粉。自动提碱将使鞣制期间“1)”和“3)”两种情况同时存在,平衡区域狭窄,而工业化生产的操作中质量稳定性受影响的过程必然是难以规模化普及的。

4.2.3 高吸收Cr鞣

关于高吸收的研究报道甚多,其目的在于减少Cr的污染。继上世纪70年代自动提碱后,Bayer高吸收Cr粉诞生,随后,我国也相继进行了大量的材料研制和相关应用技术研究。报道的效果一般都很好,只是迄今还没有主导市场。本文就在叙述高吸收Cr这一问题上进行讨论。首先以2个问题导出,希望与继续研究者商讨:

1)Cr盐渗入皮内目的有哪些 2)高吸收是否可以达到高结合?

从文前述及可知,Cr盐优良的鞣革功能使得含水的单纯Cr鞣革丰满柔软,而干燥后几乎是任何鞣剂鞣制的革都无法比拟的坚硬。这也能从制革厂对Cr鞣坯革的回软、消折的控制可以明白。尽管文献书籍报道Cr鞣特征是柔软丰满总使人疑惑,但这种柔软丰满源于何物,自然是复鞣加脂。然而,能够完成这种复鞣加脂的根基是什么,应该是Cr。尽管有认为复鞣加脂取决于胶原的氨基,而直接对酸皮的复鞣加脂获得柔软丰满几乎没有希望。从无Cr鞣的染整或Cr鞣革在强阴离子复鞣后靠阳离子材料处理以增加阴离子染色也难以得到浓艳的色调也表明一事实:制革用Cr盐提高革的Ts并非唯一的职责所在。其存在意义是为了满足产品需要的后继加工。值得注意的是,这种满足需要的是具有“活性”的Cr盐。被鳌合、过度隐匿、过度水解的Cr离子无法完成它必要的使命,存留在革内只是增加了革的密度。如此推理,高吸收的问题也可以理解一半。

其次,制革过程中,皮与革对化学品的吸收途径有多种。完成Cr盐在皮内高吸收的动力过程后,是否能获得良好结合并保留革内Cr必要的反应余力才是最终的目的,两者缺一不可。达不到前者要求则将被大量的后继机械作用下的水洗、反渗透扩散导致Cr的退出会失去高吸收意义。因此,高吸收要求有高结合,只是关于结合报道实为鲜见。对于后者,高吸收若使Cr失去活力或变得更为“惰性”,将使后继的柔软丰满多有逊色。

4.3 少Cr高吸收途径的探索

近年来,无铬结合鞣的研究,为新型鞣剂鞣法获得高Ts革开辟了新的出路。赋予少Cr或高吸收以另辟蹊径的机会。由结合鞣得到高湿热稳定性的现象被称为是结合鞣法“协同效应”(Synergistic Effection)的结果[12]。如,Al-植结合鞣最高的Ts为125 ℃,Co、Mg、Ni盐与植物单宁结合鞣革Ts接近100 ℃[13]。用图4中分子(A)与Al结合作用胶原时可获得Ts为108 ℃[14],分子(B)与Al作用胶原得收缩温度达106 ℃而失去可靠性[15]。刚性模块(Rigid Matrix)的研究又一次给结合鞣引入了一个新的鞣剂鞣法空间[16]。结合鞣虽可以解决皮革的Ts、高物性问题,但在感官上要与Cr革并论还缺点什么。

5 结语

总之,就主观而言,无论是昔日续而不断Cr鞣机理的探索,还是看当今炙热有加的无Cr结合鞣法及新Cr鞣工艺的研究[17],都给往后研究者的探索留下深刻的印象和成功实践的机会。就客观而言,以下的几个假设也能给企业及研究人员的清洁化Cr鞣法提出展望:

1)假如能在不降低Cr的活性下达到高吸收的平衡;

2)假如有不依赖Cr反应活性的高吸收湿态染整材料面世;

3)假如人们对Cr鞣皮革的感官与使用性能的认识开始转变;

4)假如面临Cr源紧缺而价格上升或对其排放的控制加强。

摘要：例举了常规的Cr鞣过程,分析Cr的吸收差别,说明现有Cr工艺的存在意义。通过对Cr鞣理论与技术百年来进步过程描述,提出了一些迄今尚未解决的Cr鞣机理方面的问题。讨论了清洁化Cr鞣需要从Cr鞣基本原理做起。提出了今后要解决清洁化Cr鞣的一些设想。

液压元件清洁度控制通用工艺规程 篇4

本规程规定了液压件在机加、焊接、清洗、表面处理、喷漆、转运、装配流程全过程中为保证液压系统清洁度所必须遵守的行为规范。

本规程适用于本公司生产的阀块、油配钢管、胶管、液压油箱等所有液压元件。引用标准

JG/T 5011.11-92

建筑机械与设备装配通用技术条件

JB/T 5945-91

工程机械装配通用技术条件

QJZ/JS405B-2000

焊缝质量检验通用标准 参考资料

1《钢管酸洗工艺规程》

2《超声波清洗工艺规程》

3《常温发黑工艺规程》

4《胶管清洗工艺规程》

5《软管总成制造工艺规程》

6《软管总成检验工艺规程》

7《油箱内壁涂装工艺规程》

8《油箱磷化检验标准》

9《液压油管制作通用工艺规程》

10《钢管热弯通用工艺规程》 行为规范

4.1 机加工艺规范

4.11 每道机加工序完成后都必须用锉刀去除毛刺，并用压缩空气吹除铁屑。4.12 加工时采用磁力台夹持的零件必须退磁。

4.13 在液压元件上钻孔时，要求当孔快钻通时减少进刀量，以尽量减少孔内毛刺。4.14 钻孔后应立即去除孔口毛刺，尤其是孔内毛刺必须清理干净。4.15 加工完的液压元件不能及时转入下道工序时应涂油防锈。

4.2 弯管工艺规范

4.2.1 采用灌砂热弯方法弯管时，工件热弯完成后，应彻底清除管内砂粒。

4.3 焊接及配焊工艺规范

4.3.1 焊后需清除焊渣、飞溅并打磨焊缝。

4.3.2 对于管接头内侧需施焊的钢管，管内的飞溅焊渣必须清除干净。4.3.3 焊接前检查接口处应无毛刺，如有，应清除后再焊接。

4.3.4 在钢管中间焊接管接头时，应使用小电流或氩弧焊机施焊，以免烧穿钢管壁而导致熔渣堵塞钢管。

4.3.5在钢管中间钻孔时,要求当孔快钻通时减少进刀量，以尽量减少孔内毛刺。4.3.6在钢管中间钻孔后应立即去除孔口毛刺，尤其是管内毛刺必须清理干净。4.3.7 喷漆后的油箱不允许再施焊。4.3.8 酸洗磷化后的钢管不允许再施焊。

4.4 胶管制作工艺规范

4.4.1 胶管下料应使用专门的胶管切割机，禁止使用一般的砂轮切割机。4.4.2 胶管下料并剥胶后应彻底除去切口向内50mm范围内的灰垢，铁屑等杂物，用干净白布擦拭应无明显脏物。

4.5 表面处理工艺规范

4.5.1 主阀块等镀镍前必须将阀孔、螺纹孔内铁屑等异物清除干净；镀镍后镀层表面必须清洁,无残渣、灰尘、颗粒及其他污垢。

4.5.2 液压元件常温发黑前除油除锈必须彻底，工件上应无铁屑等异物，无水珠及油垢。

4.5.3 发黑处理后的零件表面及内腔必须清洁，膜层致密完整，无锈迹，内腔无处理液残留物。

4.5.4 液压油箱转酸洗磷化前应将焊渣、飞溅物及严重的锈蚀清除干净。4.5.5 油箱磷化后磷化膜应致密完整，表面无锈蚀，无油，无溶液残渣。

4.6 油漆工艺规范

4.6.1 液压油箱做油漆前必须处理干净，表面无锈迹、无油污、无焊渣、灰尘及其他污垢。

4.6.2 油箱内腔喷涂耐油防锈漆，要求喷涂均匀，无漏涂、露底、流挂、漆瘤、起泡、粗颗粒等缺陷。

4.6.3 油箱外表面喷底漆时应将各孔口严格密封，以免漆雾进入油箱内部。4.6.4 油箱喷漆后及烘烤过程中应将油箱盖盖好，各孔口严格密封，防止灰尘、粉尘等进入。

4.6.5 配合面、装配面等不允许喷漆的部位应屏蔽严密，不能有漆雾污染。4.6.6 钢管喷涂底漆前需检查各管口封堵应完好，无脱落或破损，否则不允许喷漆。

4.7 酸洗工艺规范

4.7.1 每周测试酸液浓度，并按工艺要求补充酸液至上限值。

4.7.2 钢管放入酸洗槽应从一端到另一端逐渐缓慢放入，使钢管尽量全部浸入酸中且一端管口最后入酸。避免钢管中间弯曲部分最后入酸，以免钢管内残留空气。4.7.3 水洗槽应使用流动水洗，以便及时排出污物。零件在水洗槽中放置时间不超过30分钟，以免钢管返锈。

4.7.4 酸洗槽每月倒槽清洗一次；防锈水每月更换一次。4.7.5 酸洗槽中沉淀物过多时应打开循环泵进行过滤。

4.7.6 检查钢管内壁应无飞溅焊渣，若有，应先除去焊渣后再进行酸洗。4.7.7 酸洗磷化完成的钢管内外表面应基本干燥，无粘附水珠，用干净白布擦拭钢管内壁，应无明显脏物。

4.7.8 经检验合格的钢管应及时封口，避免灰尘进入。

4.7.9 酸洗完成的钢管未喷涂底漆前不能粘水，以免钢管返锈。

4.8 清洗工艺规范

4.8.1 胶管应用煤油或专门的清洗剂冲洗，且冲洗时间应不少于30秒。4.8.2 胶管冲洗后内表面应基本吹干，用干净白布擦拭胶管内壁,应无明显脏物。4.8.3 清洗后的胶管应立即用专用封堵或塑料纸密封管口。

4.8.4 液压阀块清洗前应彻底除去各内孔的毛刺及可能存在的飞溅焊渣。4.8.5 液压阀块各内孔均应用高压水和压缩空气充分冲洗。

4.8.6 液压阀块清洗后内外表面应基本干燥，且无锈迹、无油污、无粉尘、无铁屑等缺陷，用用磁铁搭上铁丝伸到各内孔中环绕一周后取出,铁丝末端应无铁屑。4.8.7 阀块装配应在无尘的环境中进行，操作者不允许戴手套作业。

4.8.8 阀块装配后各外露油口应用专用封堵密封，或用塑料纸包裹密封。

4.9 装配工艺规范

4.9.1 在液压泵或液压油缸上安装管接头后，如不立即连接油管,应用专用封堵封口，或用塑料纸包扎封口；严禁用塑料纸、纸屑等物堵塞封口。

4.9.2 液压油管装配前应检查其封口是否完好，若发现破损或脱落，应重新清洗。4.9.3 若在装配过程中发现液压零件油口封堵脱落或破损,应立即重新封堵，严禁用塑料纸、纸屑等物堵塞封口。

4.9.4 液压油管拆封后应立即装配，以免造成二次污染。

4.9.5 液压油箱装配前应检查腔内清洁度，应无锈蚀、无铁屑、无杂物。必要时应用煤油或面团进行清理。

4.9.6 液压油箱及油配钢管上禁止配焊零件。

4.9.7 液压油注入油箱时，必须经过过滤，严禁将油从油桶直接倒入油箱。4.9.8 整机调试后，检验液压油污染等级应不大于8级，并更换相应的过滤芯。

4.10 转运工艺规范

4.10.1 液压件应使用专用转运车及专用存放架，并保持其清洁度。

4.10.2 油配钢管酸洗磷化后应在24小时内喷涂底漆，以免钢管外表面锈蚀。4.10.3 液压元件转运过程中应注意轻拿轻放，摆放整齐，避免损坏零件及其封口。4.10.4 磷化后的油箱转运过程中应避免淋雨，以免油箱返锈。4.10.5 转运及存放时零件不允许着地。

自清洁玻璃制备工艺分析 篇5

关键词：自清洁玻璃,工艺制作

自清洁玻璃是将玻璃在特殊的化学和物理的环境中进行一定的加工和处理,在玻璃的表面形成一种物理和化学的物质,进而打破了人们在传统玻璃清洁过程中的繁琐和麻烦,利用大自然的雨水对玻璃进行清洁,这样的不仅仅的是对玻璃在清洁过程中的一种的创新,更是一种全新的突破。一般情况下,自清洁玻璃可以分为两种:一是超亲水性自清洁玻璃,二是,超疏水性自清洁玻璃等。随着人们的生活水平不断的提高,对自清洁玻璃的应用也越来越关注,同时也得到人们的广泛好评。本文就对自清洁玻璃制备的工艺进行了分析和阐述,以此促进我国自清洁玻璃设备制作领域的经济发展,也进一步的推动了我国环保事业发展的进程。

一、自清洁玻璃的种类分析

自清洁玻璃可以从两个方面进行讨论,一般分为:超亲水性自清洁玻璃和超疏水性自清洁玻璃等这两种。下面就对自清洁玻璃的种类进行了简答的分析:

1. 对超亲水性自清洁玻璃的分析

从超亲水性自清洁玻璃的材质的角度进行分析,一般情况下是采用有机材料组成的,例如:Ti O2、Sn O2等。但是,在近几年,我国有关部门已经对超亲水性自清洁玻璃进行了大量的研究和使用,利用超亲水性表面的功能,达到清洁最好的效果。超亲水性自清洁玻璃主要是采用Ti O2和其它的金属材料和化学物质等制作而成的。

另外,从超亲水性自清洁玻璃功能的角度进行分析:第一,自清洁玻璃对表面的水具有一定的亲和性,这样的可以水在接触到玻璃的过程中,使接触的角度接近于零。同时当水接触到超亲水性自清洁玻璃的过程中,可以顺利将水形成面积的形式进行的展开。这样不仅仅在超亲水性自清洁玻璃清洁和处理的过程中,充分显示了超亲水性自清洁玻璃的特性,同时也是超亲水性自清洁玻璃的清洁效果较为突出。第二,在太阳的光照下,可以有效的将超亲水性自清洁玻璃的有机成分经进行一定程度上的分析,并且也可有效的将超亲水性自清洁玻璃中的成分被激发,充分的体现了超亲水性自清洁玻璃的灵活性,将依附在超亲水性自清洁玻璃的有机成分发生一定程度上的反应,从而超亲水性自清洁玻璃产生一定的水和二氧化碳等物资,这样不仅仅将超亲水性自清洁玻璃的有机成分进行一定的降解,也使清洁效果得到进一步的提高。

2. 超疏水性自清洁玻璃的分析

在自清洁玻璃进行清洁的过程中,利用的自清洁玻璃中的超疏水性技术,对玻璃表面的杂质进行一定程度上处理和清洁,这样可以使超疏水性自清洁玻璃将玻璃表面的杂质形成水珠的形式,顺着玻璃滚走,同时也有效的,保证了一些具有粘性的物质无法依附在玻璃的表面上,这样也在最大程度上保证了超疏水性自清洁玻璃在清洁过程中的质量。并且在超疏水性自清洁玻璃清洁的过程中,一般是以荷叶的形状为主,在玻璃的表面形成了一层膜,这样的才能使超疏水性自清洁玻璃达到最佳的效果。

另外,早在2001 年的时候,德国的一些学者就对自清洁玻璃进行一系列的研究和分析,在制作材料的过程中,对超疏水性自清洁玻璃采用一种光性能度较强的玻璃膜,并且对水珠的角度也有一定程度的要求,一般是要大于150°,同时在水珠滚动的过程中,一般的情况下要小于10°。在这样的情况下,对超疏水性自清洁玻璃的表面的形态、湿度等都进行一系列的分析和研究,对超疏水性自清洁玻璃的物理、化学中的有机成分在一定程度上进行了分析。并且在近几年,我国的一些的相关工作人将超疏水性自清洁玻璃申请的专利,利用沉积膜技术和镀纳米材料对超疏水性自清洁玻璃进行了研究和制备。这样不仅仅在清洁的过程中,将清洁的步骤相对的变得简单,也是在一定程度上提高了清洁的效果。但是在研究和分析的过程中,依然还是存在一些问题,等待相关的工作人员进行去解决。

二、自清洁玻璃制备的流程的分析

在自清洁玻璃制备的过程中,不仅仅要对自清洁玻璃的种类和材料进行一定程度上的研究和分析,同时也要对自清洁玻璃制备的工艺流程进行一定的了解,下面就对自清洁玻璃制备的工艺流程进行简单的分析:

1. 对自清洁玻璃制备过程中基片的分析

在进行自清洁玻璃制备的过程中,可以将原有的玻璃基片的表面进行一定程度上的分析和研究。对玻璃表面的化学物质、物理物质等进行清洗,并用去离子水进行冲洗,同时在将玻璃进行一定的烘干和存储,等待着进行下一项的工艺准备流程。

2. 自清洁玻璃制备的分析

在对玻璃进行基础的处理后,应当将的Ti O2进行一定调节,并将调配的物理、化学等物资放置到喷雾容器中,在进行一定程度上的挤压,一般情况下是以1.3-2.0atm为主,将玻璃原有的基片以1.0-2.5m/min的速度,进行喷涂化学和物理等物质。并且在较高温度一下的进行烘干,一般的情况下是以105℃左右,并在300℃进行一定的处理,将玻璃中热度进行的自然的冷却,以此得到自清洁玻璃。

3. 自清洁玻璃的钢化流程

在进行自清洁玻璃的过程中,将自清洁玻璃进行钢化流程是尤为重要的一项流程,也是最后的一项流程。在进行钢化流程的过程中,将涂油化学、物理等物质的玻璃进行一定程度上的烘干后,将其放在钢化容器设备中,在高温中进行加热,一般情况下,温度为700℃为主,最终形成自清洁玻璃。这样不仅仅能给自清洁玻璃的硬度带来最大程度上的保障,同时对自清洁玻璃的清洁质量,得到进一步的提高。

三、自清洁玻璃在我国的发展前景

自清洁玻璃技术的研制和开发,也象征着我国在经济发展的过程中,有了重要的一项的突破。在对自清洁玻璃的开发和制备的过程中,也是和环保的材料相互的结合、渗透,在最大程度上体现了自清洁玻璃的环保意义,并且得到了我国人民的广泛关注和应用,由此看来,自清洁玻璃在我国经济市场的发展中,具有一定的发展前景。自清洁玻璃在太阳光的照射下,不仅仅能具有杀菌的作用,在医疗设备上也具有定的一定程度上的作用,那就更不用说在人们的日常生活起到了作用。例如:玻璃幕墙、门窗玻璃、天窗玻璃、家电玻璃、灯具灯罩玻璃等。但是,我国在制备自清洁玻璃的过程中,还是的处于发展的阶段,依然会受到一些因素的影响和制约,因此在发展的过程中技术还是不够完善和成熟,另外,在自清洁玻璃的清洁问题上还是要进行下一步的完善和提高,同时我国的一些自清洁玻璃的工作人员也在制备技术和流程进行系下一步的研究和分析,将自清洁玻璃的技术逐渐的走向成熟,这样不仅仅提高了自清洁玻璃的清洁质量,同时也为自清洁玻璃的发展开阔了我国的市场。

结束语

综上所述,本文对自清洁玻璃的种类、制备流程以及发展的前景进行了简单的分析和研究,对自清洁玻璃的材料的作用进行了阐述,以此提高了自清洁玻璃的清洁质量,对自清洁玻璃清洁的稳定性进行了一定程度上的保证,这样不仅仅促进了自清洁玻璃的经济发展,开阔了我国的经济市场,也为我国的经济发展做出自己的一份贡献,同时也促进了我国环保事业的进一步发展。

参考文献

[1]李玲,周永文,苏少雄,杨永华.自清洁玻璃制备工艺研究[J].玻璃,2015,01:4-7.

[2]段琼娟,王彪,王华平.自清洁玻璃的研究进展[J].化工新型材料,2014,09:11-13.

[3]封玉凤,王利新.自清洁防雾玻璃的研究进展[J].玻璃与搪瓷,2013,01:39-42+44.

氯碱化工清洁生产工艺改进 篇6

1 废水的处理

对废水的处理有以下几个方面。

1.1 阴阳床等酸性废水

因为氯碱化工产业废水大部分都是来自由纯水制备装置所产生的浓水。浓水中有着丰富的钙、铁等盐类矿物质,无法对其进行回收再次利用,然而,该类的废水却没有受到污染,所以仍然属于清净水,所以对于这类的废水可以直接回用至乙炔装置,也可用于绿化用水,实现废水的全部回收和利用。

1.2 泵机封冷却水回收,循环利用

对于这部分的废水可以使用旧罐子作为一回收罐,在上面铺设一条不锈钢材质的水管线,冷却水接入这条水管线,从而让这部分的冷却水进入回收罐,进行循环使用,从而节省纯水。

1.3 蒸汽冷凝水回收利用

因为生产各部分的蒸汽的加热无法利用,冷凝后的蒸汽冷凝水的温度比较高,能达到大约50℃左右,这部分水一般直接排入地沟,未能对其进行利用,可以对这部分的蒸汽冷凝水进行回收利用,通过在电解一楼铺设总管道,让冷凝水被这条总管道进行回收后,来代替配料时的一次生产用水,从而节省了水资源,也减少了水中的钙、铁等杂质的含量,水质的质量有了提高。

2 废气的处理

生产中废气主要是生产过程中氯气的排放所产生的废氯气和氯化氢合成炉产生的氯化氢废气。也有其他的废气,比如硫酸车装卸时挥发的硫酸的废气、盐酸外售装车或者生产盐酸时产生的部分氯化氢气体。

对于这部分氯化氢废气的处理。在出现事故或者车辆停开的过程中,会从电解装置中排出,或者在生产装置中的废氯气进入到了除害塔的装置当中。在废气进入到除害塔的塔底的时候,通过烧碱溶液来对这部分的废氯气进行吸收,继而通过引风机把它排放到顶尾气。这个过程中会产生次氯酸钠的溶液,在这部分溶液合格之后,把它送到次氯酸钠的存储罐中来进行出售,循环这个过程,直到符合相关的规范标准。

因为在浓硫酸进行装卸的时候可能会产生的挥发会产生一定的废气,这挥发的硫酸的气体,将会对周围的人群造成身体健康上的极大的伤害,所以,在重装抽汽系统的开口的引管线,来抽空浓硫酸罐顶和装卸的车辆,以免产生浓硫酸挥发外溢的问题。

在对外销售的液氯产品的包装的时候,不管用的是钢瓶的包装还是槽车来进行的充装,都必须对充装管中的会残留的液体氯气进行科学的无害处理,为了保证能够及时有效的对废气进行治理,而且同时为了保证电解装置的氯氢的压差的稳定,在跟氯气的总管原本不相连的工艺管线中,对其增加设立一台抽空泵,对废氯一个一个的进行抽空的防治,在这里有一点需要注意,一定是要一个一个的进行抽空,而不能一起进行抽空。

3 废渣的处理

废渣的主要的成分是盐泥压滤时出现的盐泥,盐泥常常是普通的固体的肥料,如果不经过处理,直接排放在环境中,会对水体和土地的土壤造成极大的影响和污染,因此,可以将这部分的废渣售卖给有需要的水泥工厂,这样不单单可以减少对环境的污染,还可以增加企业的经济收益利润。

氯碱化学化工的主要的废渣就是电石渣还有盐泥,他们是主要的固体污染物。在固体污染物的治理方面,已经有了相关的治理的工作,并且我国取得了一定的成就,电石渣制作水泥的技术在我国已经成功的使用,这些高技术的处理方法具有明显的节能和节水的效果,大大提高了经济的效益,不仅如此,电石渣还可以当成干法脱硫的脱硫剂,提高了脱硫工艺的效率,减少了脱硫工艺的成本。在我国,很多的中小型的氯碱的企业都把这个当成主要的对废渣的处理方法之一。

在实际的生产活动中还可以用到膜法除硝技术,这项技术的出现可以在根本上减少了生产过程中盐泥的产生,同时还可以对盐泥进行转化,转换成高品质的有关的产品,对盐泥资源进行了充分的利用和循环。还可以使用树脂吸附法来对氯化苯废水中的苯和氯化苯进行回收处理。这样不仅仅实现了对化工原料的回收,还有效的提高了副产盐酸吸附后的品质。另外,树脂吸附还能够在许多氯碱下游产品所产生的废水,比如硝基氯苯、二氯苯、间苯回收利用这方面发挥作用。

4 结语

综上所述,要实现氯碱化学化工生产过程中清洁生产工艺,必须减少“废水、废气、废渣”的排放,减少生产过程中的成本,做到节能降低损耗和对肥料的循环使用和利用。本文对氯碱化学化工如何实现清洁生产进行了探讨研究,主要针对生产过程所产生的三大废料的如何治理这一方面进行了研究并提出了有关的处理方法,希望能对氯碱化学化工就如何实现清洁工艺这一课题上起到一定的帮助。

摘要：我国的基础化学化工之一就是氯碱化生产,它被广泛地应用在各个的行业中,极大地促进了我国经济的发展与进步。然而,氯碱化生产毕竟是化学化工,因此在它的生产过程中很容易产生废水、废渣、废气等废弃物,这些废弃物对环境有着极大的影响,因此,在进行氯碱化工艺的时候,要进行清洁生产,减少工艺废弃物对环境的破坏。

关键词：氯碱化工,清洁,改进

参考文献

玻璃优化技术工艺带动清洁生产 篇7

从浙江一玻璃有限公司了解到, 该企业通过各种技术及工艺改造, 节电节油, 取得了良好的经济效益和环境效益。该企业是1家主要生产供应优质浮法白玻的大型企业, 近年来, 企业积极实施清洁生产, 降低能耗, 2010年年初, 企业又投资80万元, 在电机上安装了变频装置, 取得明显成效, 每天可减少用电8 000kW·h左右。同时, 企业又优化原燃材料投料工艺, 在投料以前从余热锅炉房引余热烟气对原燃材料进行预烘干。据该企业办公室主任介绍:整个工艺流程进行了一些改进, 通过引用企业的余热烟气, 对使用的原燃材料进行烘干, 至少减少了2%的水分, 这样有效地减少了常用燃料的消耗量。玻璃生产平均成本每个重箱也可节约成本2元, 按照企业每天生产9 000重箱来计算, 每月就可以节约大概50万元, 同时也明显的减少了SO2等污染物的排放, 既能节约了用电成本, 又使企业生产得到了有序的健康发展。

酶法猪皮制革清洁工艺的应用 篇8

关键词：酶法,猪皮,清洁工艺

1 前言

传统制革行业一向采用灰碱法对原料皮进行脱毛。其缺点是腐蚀性高,劳动强度大,污水处理困难。采用酶法脱毛可以解决上述问题。酶在制革工业中应用已有几千年历史,我国古老制革行业曾沿用酶脱毛和软化。如古老羊皮发汗脱毛发,及用鸟类粪便软化。但只局限于动物酶和植物酶的应用。而现代制革生产利用生物技术加工的各种酶制剂用于猪皮制革生产。

酶具有高效性和专一性的特点,可以根据各工序不同的需求有针对性利用浸水酶、脂肪酶作用于纤维间质及非胶原成分;有效地水解,除去皮内白蛋白、球蛋白,降低纤维黏结性,促进水的渗透,使浸水过程快速均匀。利用脂肪酶、碱性浸灰酶对猪皮皱纹、肥纹以及脂肪细胞膜的水解,有效去除皮类类黏蛋白和蛋白多糖,使其紧实粒面层胶原得到适宜分散,增强成革的柔软度和丰满性。

目前制革常用的酶制剂有酸性蛋白酶、中性蛋白酶、碱性蛋白酶。在不同的工序根据不同要求选用一种或多种酶制剂,在较少的用量达到理想效果,缩短处理时间,减少有害物质对环境影响,亦提高成革的质量。

2 脱脂

首先采用机械方法将皮下脂肪组织去尽,并使皮中脂肪细胞受到破坏,续后采用皂化和乳化相结合的化学方法对猪原料皮进行脱脂处理,并在浸灰碱脱灰、软化处理对采用脂肪酶进行补充脱脂,将皮中天然脂肪去除干净。

脱脂废液经絮凝剂分层回收上浮带泡沫的油脂,收集后混入煤中作助燃剂使用于烧锅炉,下澄清液含有碳酸盐及可溶蛋白、BOD物质,流入总污水处理池中处理。

3 酶脱毛的方法

酶法脱毛可以分为有浴酶脱毛、滚酶堆置酶脱毛及滚酶静置酶脱毛。应用较多的是有浴酶脱毛、滚酶堆置酶脱毛。所谓滚酶堆置酶脱毛,即猪原料皮经脱脂后不进行水洗,然后控干水,加入Na Cl脱水保持皮内一定的Na Cl含量。一般控制在脱脂废液浊度为52°~55°BK为宜。此时,皮的p H值在1398蛋白酶的最适p H值范围内,p H在7.80~8.90之间,然后加入酶制剂滚酶。脱脂后皮内Na Cl含量与脱毛速度成反比;反之皮内盐分过少,脱毛速度过快,在堆置过程中杂菌易感染皮边,使其发黑、发臭。滚酶堆置酶脱毛法能减少用水,减少能量消耗,但冲洗堆置场地、保温室、理毛机及对毛的洗涤耗水比较大。

滚酶堆置酶脱毛操作难度较大,酶法脱毛工艺要严格掌握温度、浓度、p H、时间。技术参数控制不当很容易造成烂面、烂皮,轻者出现松面等质量问题。其最突出的优点是清除灰碱法脱毛时产生的硫化氢有毒气体,从而改善了车间卫生条件。同时由于脱毛不用硫化钠石灰,减轻工人劳动强度,清除了蛋白质及有机物对环境污染。猪裸皮经酶处理后分解出一些制革无用蛋白质,酶处理废水可以肥田,既改善环境污染问题,亦利于农业生产。酶法脱毛的猪毛,因未受碱液腐蚀,提高毛回收经济价值。

4 臀部包酶处理,促进胶原纤维的松散,缩少部位差

为消除猪皮臀背部及颈肩部部位差,及削弱猪原料皮含量特别丰富的弹性纤维。滚酶出鼓后,在皮的肉面纤维组织紧密而厚的臀部进行涂酶处理。这样,利用蛋白酶的生物催化作用,加强水解臀部的胶原纤维,降低其纤维密度,松散胶原纤维,缩小部位差,使革柔软。堆置法脱毛亦基本消除机械作用,减弱酶对粒面层纤维的作用,减轻松面情况。但有一些刚露出皮外的小毛,即使用手推挤也难以脱下,可以添加少量硫化钠在机械作用下将其从皮面除去。

5 加酶助浸灰碱

猪皮部位差大,臀部胶原纤维束编织紧密、粗壮,呈十字型编织且十分紧密;与疏松的腹部胶原束差距大,处理不当往往造成松紧不一致,手感僵硬,宜采用轻碱重灰膨胀的工艺措施。选用低浓度的硫化钠缓和处理方法,且加入高效浸灰助剂AF0.5%,硫化钠2~3 g/L,加入浸灰助剂可促进灰碱向皮内渗透,亦抑制碱液对裸皮过度膨胀,使裸皮保持适度膨胀,粒面平展。这样浸灰碱效果好,无小毛,腹部挺括,脊背臀部膨胀切口均匀一致,消除部位差,松散胶原纤维结构,减少粒面粗皱,松面现象。而石灰是一种难溶解的碱性物质,利用其松散纤维缺点是导致大量的固体废弃物。碱性浸灰酶能良好分散石灰和其他浸灰化料,可提高浸灰效率,松动表皮,去除皮垢,利于松散胶原纤维,并且可提高成革的丰满柔软性,增加面积得革率。经浸灰酶处理后的裸皮软而有弹性,粒面清晰、洁净,膨胀均匀缓和,肥纹少,而且不明显。经浸灰酶处理后的裸皮,酶分解多糖蛋白及糖蛋白,使胶原纤维得到松散,使皮纤维在一种自然松弛舒展的状态接受后续工序的处理,皮胶原纤维间隙变大,因而残存于其中的石灰等其他化料也更易被水洗出,脱灰较为容易,软化也更易达到要求。同时皮纤维松散使活性基团增多,可使鞣剂、复鞣剂、加脂剂、染料等化料更易结合。胶原纤维的充分松散也从根本上改变皱纹、肥纹的结构,使皱纹变得平整、舒展,使得皱纹不会经过后续鞣制,及收敛型复鞣剂的使用而再现。皮纤维的松散为铬鞣、削匀、磨革奠定了良好的基础,为获得柔软、丰满、粒面细致,粒纹舒展的猪蓝湿革提供可靠保障。

6 旧灰液循环使用

采取浸灰碱旧液循环回收利用的方法,具体操作如下:水250%(此浴为常规生产浸灰碱液)在使用回收旧灰液前需对其Na2S含量进行测定,补充Na2S含量至2.0~3.0 g/L,补充浸灰助剂0.3%~0.5%,石灰粉3%,温度为18~22℃。然后投皮入鼓,转动60min,再补加石灰粉3%,转动时间15 min后加入碱性浸灰酶0.5%,继续转动60 min,停鼓60min,间歇转动。停55 min,转动5 min,重复操作过夜,总时间为14~16 h。次晨转动30 min后,测定废液Na2S含量。旧液回收过滤,然后测组分含量,再补加水、石灰粉、硫化钠调至工艺要求的浓度、液比,用于下一批皮的浸灰膨胀。利用旧灰液浸灰碱膨胀处理的裸皮具有膨胀均匀,指压碱裸皮不留痕迹,臀部背脊处切口全厚度膨胀均匀呈半透明状态。一般浸灰裸皮的重量比去毛后裸皮重,增加20%~22%为宜。浸灰碱旧浴液,经沉淀过滤,消毒处理浴液,补加30%水,可连续成批循环使用,大大的降低水消耗量。

7 同浴脱灰软化

灰裸皮水洗是平衡鞣制过程p H值的关键,脱灰前应充分水洗,经浸灰酶处理的灰裸皮,酶分解了纤维间质,使胶原纤维得到分散,皮胶原纤维间隙大,因而残存于皮胶原纤维空隙中的部分自由碱及其他化料也更易被水洗去。水洗时应保持水量充足,闷水洗与流水洗相结合,使水洗浴的p H值稳定在9.0~9.5时作为水洗结束的终点。

为了消除NH3-N对环境所造成的影响,脱灰采用无胺脱灰,应用多元芳酸络合脱灰剂N进行脱灰,较纯铵盐脱灰过程缓和均匀,亦可使废液中的NH3-N减少80%,基本根治制革加工过程中NH3-N对环境的污染。但完全无铵盐脱灰所需时间长,需结合少量铵盐进行少铵脱灰。脱灰结束需用酚酞指示剂查切口无色。脱灰软化无浴处理液比20%,低温软化酶EB-1酶作用时温度较低,一般在30~35℃,作用时间长。酶渗透入皮的内层作用能力强,皮内外软化均匀性好,软化后裸皮光滑柔软,粒面细致。同浴脱灰软化的浴液含有钙盐有助于软化酶的活化,而脱灰能调节至酶作用的最适宜p H值。这样更利于裸皮的软化。软化p H值在7.0~8.0范围,内温30~32℃,这样更有利于脂肪去除。同浴脱灰软化与传统脱灰软化工艺相比较减少80%的水用量,同时亦消除NH3-N对环境污染,且改善了操作人员工作环境。

水20%,内温30~32℃,先加入0.5%NH4Cl,GT101脱脂剂0.2%,转动20 min,续后加入0.5%无铵络合脱灰剂N、EB-1软化酶制剂1%,转动40 min,p H7.8~8.7,一般软化时间5~6 h。软化裸皮粒面洁白,柔软光滑,有丝绸感,指纹清晰,皮身牢固。续后用25℃100%温水闷洗15 min,排液然后再用水充分洗涤,以除去软化过程中产生的水解物,使裸皮洁白柔软皮面光滑。

8 结束语

传统制革行业产生大量的硫化物,石灰淤泥,BOD、COD和总固体物;它们主要来源于鞣前准备和鞣制工段,因需要大量的水,导致大量的废水产生。而新一代清洁制革技术用于制革生产中,有效地减少了对环境的污染。

酶法猪皮制革清洁工艺的应用其优点如下:

(1)能基本消除碱法脱毛时硫化物对环境造成的污染,同时利用酶法脱毛消除了脱毛浴液毛浆悬浮物和沉淀物,利于废液过滤沉降。同时降低污水中的COD、BOD。

(2)酶助浸灰碱可提高浸灰效率,促使胶原纤维得到充分松散,去除肥皱,提高成革柔软丰满性,增加面积得革率。并提高后续鞣剂、加脂剂、染料的吸收与结合。

(3)选用EB-1低温软化酶进行低温长时间缓和软化猪裸皮,利于消解弹性纤维;充分除去纤维间质,分解竖毛肌使胶原纤维分散的更好。增加成革丰满性,粒面细致。

采用多种酶制剂应用于猪皮清洁制革生产中降低用水量,旧液循环利用,减少有毒废弃物的产生,为彻底解决废水排液放,对环境污染提供有利保障。

参考文献

[1]吴兴赤.以节水为中心的主鞣水场安排[J].西部皮革,2005,27(12):5-8.

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[3]索斯坦森TC.实用制革学[M].北京:轻工业出版社,1984:184-188.

阔叶木溶解浆清洁漂白工艺 篇9

1项目研究的背景和意义

随着特种功能纤维素的需求量大增及能源价格暴涨,加剧了各类纤维原料的需求矛盾,特别是作为化纤原料的石油化工产品更是紧缺,价格的持续高涨,迫使人们重新开始植物纤维素的研究与大规模生产。在这种背景下,作为纺织行业和其他行业原料的溶解浆,为其发展带来了极大机遇。国家十二五《造纸发展规划产业政策》中指出:“重点研发低消耗、少污染、高质量、高效率制浆造纸技术”;在推广清洁生产技术和防治污染篇章中,“鼓励发展无元素氯和全无氯漂白技术”。

在原材料使用上,目前国内外生产的溶解浆通常以棉花或棉短绒、优质针叶木为原料,随着我国棉花种植面积减少和棉花价格不断攀升,生产溶解浆的棉花逐步被优质针叶木材所替代。而我国森林资源特别是针叶木资源匮乏,大量使用优质木材势必增大宝贵森林的开采,给自然生态平衡带来极大危害。本项目以我国丰富的阔叶木制成的未漂溶解浆为原料,生产高质量的阔叶木漂白溶解浆产品,替代部分棉花或针叶木材,对缓解我国宝贵的棉花和匮乏针叶木资源具有重要的促进作用[4,5,6]。

本项目研究“阔叶木溶解浆清洁漂白工艺技术”,是河南省轻工业科学研究所有限公司承担的2014年度河南省转制科研机构研究开发专项资金项目(142104810022)。其是河南省轻工业科学研究所有限公司按照目前产品市场需求、漂白工艺技术发展趋势,通过对目前国内外漂白工艺技术方法的分析对比,以利用我国丰富的阔叶木制成的未漂溶解浆为原料,采用单独以二氧化氯为漂白剂,研究开发新的清洁漂白工艺技术方法,该漂白工艺技术先进、实用,生产成本低,大幅减少了污染物和有毒物质的产生与排放,对保护自然生态环境和人身健康具有十分积极的意义。

2生产工艺技术

2.1原料质量要求

阔叶木未漂溶解浆质量优劣是保证阔叶木漂白溶解浆质量好坏的基础,依据漂白溶解浆国家质量标准规定要求,以及单独采用二氧化氯漂白工艺技术特点,对阔叶木未漂溶解浆质量要求如表1所示。

2.2二氧化氯特点及漂白特性

二氧化氯是一种氧化性漂白剂,由于其电势较低,与其他漂白剂比较,具有以下2个特点,一是选择性除去木素,在对浆料进行漂白时对木素选择性较强,使木素醚键断裂、苯环开裂并苯环开环,继而溶解,对纤维素破坏较少,漂浆得率高,白度稳定性好;二是氧化能力强、漂白效率高,与次氯酸盐漂白剂比较,其氧化能力是其近3倍。

在浆料漂白过程,二氧化氯主要作用是氧化降解木素,使苯环开裂并进一步降解成各类羧酸产物。所以,形成氯化芳香化合物少,废水中污染物只是次氯酸盐漂白的10%~20%。因此,二氧化氯漂白是一种非常清洁的技术工艺。

与常规纸浆蒸煮比较,溶解浆在蒸煮过程增加了预水解预阶段,水解是在酸性条件下进行的,半纤维素发生酸性水解而溶出,使原料中半纤维素(多戊糖)含量大大降低。此外,预水解时由于半纤维素的水解,破坏或消弱了碳水化合物与木素间的连接,也有部分木素被除去。因此,与普通未漂纸浆比较,未漂溶解浆白度较高、木素含量较少,在漂后达到同样白度情况下,溶解浆更易漂白。

根据未漂溶解浆以上特点,结合二氧化氯特点与漂白特性,经过研究试验证明,单独使用二氧化氯漂白溶解浆,与传统的“次氯酸盐+过氧化氢”漂白工艺方法和“臭氧+氧+过氧化氢+二氧化氯”等漂剂组合方式漂白工艺方法相比,省去了常规氯化、氧脱木素、碱化等工序,漂白工序由6段减少为4段(D0D1D2D3),简化了生产工艺,降低了设备投资与运行费用,减少了能源消耗,取消了其他漂白剂的种类及其相应的制备、储存等设施。产品经过河南省造纸产品质量监督检验中心检测,完全符合漂白溶解浆国家质量标准要求。

2.3工艺流程

本研究以阔叶木杨木未漂溶解浆(湿浆)为原料,湿浆经计量后首先进入漂白初段D0,由中浓浆泵把浆料送入D0段中浓混合器,与硫酸、蒸汽和二氧化氯混合后进入反应塔反应。反应完毕经稀释后送入D0段真空洗浆机洗涤和浓缩;浓缩后浆料进入D1段漂白工序。D1、D2工艺流程同D0。由D2段真空洗浆机来的浆料进入D3段中浓混合器,与蒸汽、氢氧化钠、二氧化氯混合后浆料被送入D3段漂白塔漂白,漂白反应完成后浆料进入D3段真空洗浆机洗涤和浓缩,浓缩后浆料成为成品进入储存池。D0~D3段漂白采用逆流洗涤,D0段废水逆流到浆料黑液最后一道提取工段,最后送到碱回收处理。其他废水经处理后排放。其主要生产工艺如图1所示(说明:D2、D3段漂白使用去离子的净化水)。

2.4工艺技术参数

2.4.1原料。符合“阔叶木未漂溶解浆质量指标”二等品以上要求。

2.4.2漂白剂。二氧化氯溶液(90g/L)。

2.4.3 D0段。浆浓10%~12%,二氧化氯1.5%,硫酸1.5%,温度65~70℃,时间60min,终了p H为3.0±0.5。

注:用户要求M1为23m Pa·s。

2.4.4 D1段。浆浓10%~12%,二氧化氯0.8%,硫酸0.6%,温度65~70℃,时间40min,终了p H为3.5~3.8。

2.4.5 D2段。浆浓10%~12%,二氧化氯0.6%,硫酸0.4%,温度65~70℃,时间30min,终了p H为3.5~3.8。

2.4.6 D3段。浆浓10%~12%,二氧化氯0.4%,氢氧化钠0.8%,温度65~70℃,时间80min,终了p H为8.5~9.5,最终白度为85%~90%。

3产品性能指标

产品经河南省造纸产品质量监督检测中心检测,各项性能指标均达到粘胶纤维用浆粕质量标准(FZ/T51001-2009)一等品要求,也完全满足用户的质量要求。阔叶木漂白溶解浆主要性能指标见表2。

4结论

(1)以我国丰富的阔叶木未漂浆为原料生产漂白溶解浆,替代棉花、针叶木等稀缺原料,开辟了新的原料来源,降低了原料成本。

(2)采用“单独以二氧化氯为漂剂的清洁漂白工艺技术方法”生产阔叶木漂白溶解浆,与传统的漂白工艺技术方法相比,省去了常规的氯化、氧脱木素、碱化、补充漂白等工序,简化了漂白工艺流程,减少了生产单元,大幅度削减了污染物产生与排放(只是传统漂白工艺的1/3),废水可循环利用,提高了清洁生产水平。

(3)该漂白生产工艺技术具有产品得率高,漂剂种类和用量少,能耗水耗低,设备投资少,运行费用低,产品质量稳定等特点。

(4)产品具有甲基纤维素含量高、杂质少、白度高,粘度易控制,生产成本低,市场竞争力强等特点,具有明显的经济、环境和社会效益。

摘要：为了解溶解浆的主要用途和传统漂白工艺的技术方法、生产原料,以我国丰富的阔叶木替代紧缺的棉花和针叶木原料,采用“单独的二氧化氯清洁漂白工艺技术”漂白生产阔叶木溶解浆,开辟了溶解浆新的原料来源。与传统的次氯酸盐、过氧化氢漂白工艺方法相比,可大幅度减少污染物的产生与排放,提高清洁生产水平;工艺技术具有漂白得率高、白度稳定、能耗水耗低、生产成本低等特点。

关键词：溶解浆,阔叶木,清洁漂白工艺

参考文献

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