一种利用粘胶纤维生产中硫酸钠废液生产纳米硫酸钙的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用粘胶纤维生产中硫酸钠废液生产纳米硫酸钙的方法，属于粘胶纤维生产中的废物治理技术领域。本发明专利技术包括原料预处理、计量与特定结构微通道反应器中反应以及后续处理步骤。本发明专利技术的微通道反应器通过三层结构和多级反应单元的设置，能够使得进料更加精确，反应物料混合更加均匀，克服料液在对撞反应过程中出现的层流现象，使反应更加接近卷流状态，反应过程接触更充分，反应更加彻底，能有效避免对撞反应生成的纳米硫酸钙再次团聚，使产品保持纳米形态且粒径均匀，进而制得高质量的纳米硫酸钙产品。

A method of producing nano calcium sulfate from waste water of sodium sulfate in viscose fiber production

The invention relates to a method for producing nano calcium sulfate from waste water of sodium sulfate in viscose fiber production, which belongs to the technical field of waste treatment in viscose fiber production. The present invention includes raw material pretreatment, measurement and reaction in a specific structure microchannel reactor, and subsequent processing steps. Micro channel reactor of the invention through the three layer structure and multi reaction unit set, can make more accurate feeding, reaction materials mixed more evenly, overcome the phenomena of laminar flow liquid in the collision reaction process, the reaction is more close to the volume flow and reaction process of contact reaction more fully, more thoroughly and effectively to avoid collision reaction of nano calcium sulfate together again, keep the product of nano morphology and uniform particle size, and then nanometer calcium sulfate of high quality products.

【技术实现步骤摘要】
一种利用粘胶纤维生产中硫酸钠废液生产纳米硫酸钙的方法
本专利技术涉及一种粘胶纤维生产中废液的处理方法，更具体地说，本专利技术涉及一种利用粘胶纤维生产中硫酸钠废液生产纳米硫酸钙的方法，属于粘胶纤维生产中的废物治理

技术介绍
粘胶生产过程中除了生产出高品质的粘胶纤维外，还伴随着副产物硫酸钠的产生。据统计生产1t粘胶纤维会伴随着产生1t硫酸钠，大量的固体废物硫酸钠不能得到有效处理，不仅造成了较大的经济损失，还造成巨大的环保压力。继新环保法规定后，许多粘胶企业因为不能有效处理“三废”，造成了许多企业的停工、停产，造成极大的经济损失，因此有效处理“三废”中的废渣，已成为企业生存和发展的关键。目前国内大部分都是将粘胶生产产生的废弃物尽心燃烧和填埋，这样造成的结果是环境负荷大、水土污染大等缺点。结合自身优势，先后探索了将硫酸钠电解制酸、硫酸钠复合反应制备废料，均已成本过大而面临失败。而副产物硫酸钠较好的处理方法为与氯化钡或者氯化钙反应生成硫酸钡或者硫酸钙，还可联产氯化钠。国家知识产权局于2010.8.4公开了一件公开号为CN101792168A，名称为“一种制备硫酸钡联产氯化钠的方法”的专利技术，该专利技术公开了一种制备硫酸钡联产氯化钠的方法，将含氯化钡的工业产品与含硫酸钠的工业产品按照氯化钡与硫酸钠纯物质质量比1∶0.38~0.66进行化学反应，得到硫酸钡沉淀和氯化钠溶液的混合物；混合物过滤得硫酸钡滤饼和氯化钠滤液；硫酸钡滤饼经洗涤，干燥，粉碎，包装得到硫酸钡产品；氯化钠滤液经减压蒸馏得到氯化钠产品。该方法制备硫酸钡简捷而明快，特别是用工业品氯化钡和硫酸钠生产硫酸钡，生产工艺及设备简单，产率极大，利润非常高。国家知识产权局于2009.5.20公开了一件公开号为CN101433815，名称为“一种膜分散式微通道反应器”的专利技术，该专利技术提出一种膜分散式微通道反应器，由一根外管和一根内管构成套管，在内、外管之间形成环形微通道，外管上设有流体进口和出口，内管上一端设有流体进口，另一端沿管壁周向为分布有多微孔的微孔膜。与普通的微通道反应器相比，本专利技术的反应器通道的截面积增大，处理量增大。强化了流体之间的混合和传质。在达到大处理量的同时，也保证了较强的微观混合。特别是在合成纳米颗粒中实现了快速微观混合，合成了平均粒径为37纳米的硫酸钡颗粒，本反应器操作简单，操作费用低，处理量大，在涉及到快速过程的工业生产中有很大的应用前景。国家知识产权局于2010.6.16公开了一件公开号为CN101733056A，名称为“一种撞击流微通道反应器及应用”的专利技术，该专利技术公开了一种撞击流微通道反应器，于平板材料上刻有至少两条同轴或呈一定角度相向对撞的当量水力直径为0.1-2mm的微通道，且在对撞通道中间形成宽(或对撞距离)为0.5-10mm的撞击区。微通道可以平行阵列分布，连通至具有梯级分支构型的两个入口。可以单片组装，或将若干芯片按次序堆叠，压合成具有至多四个进料口的撞击流微通道反应器。本专利技术撞击流微反应器适用于瞬间完成的反应过程或反应沉淀过程，如生成液体或固体(超细粉体或纳米材料等)的气-液和液-液快速反应。微通道阵列形式实现了撞击区反应高度均匀性，解决了以往认为撞击流反应器难以安排多级系统(多对撞击流间的相互干扰)的问题。上述现有技术中的技术方案公开了以硫酸钠和氯化钡为原料制备纳米硫酸钡，还有公开了两种微通道反应器，但是还是存在原料混合不均匀，反应不彻底，产品品质差的问题。
技术实现思路
本专利技术旨在解决现有技术方案原料混合不均匀，反应不彻底，产品品质差的问题，提供一种利用粘胶纤维生产中硫酸钠废液生产纳米硫酸钙的方法，采用该工艺可以利用粘胶纤维生产中硫酸钠废液生产品质高的纳米硫酸钙粉体材料，且原料混合均匀、反应彻底。为了实现上述专利技术目的，其具体的技术方案如下：一种利用粘胶纤维生产中硫酸钠废液生产纳米硫酸钙的方法，其特征在于：将硫酸钠废液和氯化钙溶液进行预处理得到预处理硫酸钠溶液和预处理氯化钙溶液；将预处理硫酸钠溶液和预处理氯化钙溶液通入微通道反应器中反应；所述微通道反应器包括上层进料层、下层进料层以及中层反应层；所述上层进料层和下层进料层上都设置有进料孔；所述中层反应层为网状分支结构，氯化钙进料通道与硫酸钠进料通道连通，组成进料单元，两个所述进料单元相对设置，并同时通过一级通道连通，所述进料单元与所述一级通道组成一级反应单元；两个所述一级反应单元相对设置，并同时通过二级通道连通，组成二级反应单元；两个所述二级反应单元相对设置，并同时通过三级通道连通，组成三级反应单元；按照上述组成方式，每两个N级反应单元相对设置，并同时通过N+1级通道连通，组成N+1级反应单元，所述N+1级通道与出料通道连通；预处理硫酸钠溶液和预处理氯化钙溶液在所述中层反应层的反应单元中反应，得到纳米硫酸钙浆料，所述纳米硫酸钙浆料从出料通道排出；所述纳米硫酸钙浆料最后通过后续处理，得到纳米硫酸钙产品。本专利技术优选的，所述的预处理具体为：将粘胶纤维生产中硫酸钠废液和氯化钙溶液分别通过絮凝、沉降，两种原料的上清液再分别经过粗过滤，最后采用膜过滤进行精过滤，得到预处理硫酸钠溶液和预处理氯化钙溶液；本专利技术优选的，所述的絮凝、沉降具体为：将硫酸钠废液和氯化钙溶液通过泵分别打入到沉降池中，按照1m3硫酸钠废液或者氯化钙溶液中加入10-20g絮凝剂聚乙烯酰胺，沉降12-36h。上述经过絮凝、沉降后的两种原料的上清液的SS值都为100-500mg/L。本专利技术优选的，所述的粗过滤具体为：将经过絮凝、沉降得到的两种原料的上清液分别经过丝束过滤器粗过滤，采用丙纶丝进行过滤，过滤流量为20-30m3/h。本专利技术优选的，所述的精过滤具体为：将经过粗过滤的两种原料的上清液分别经过膜过滤进行精过滤，采用微滤膜进行过滤，所述微滤膜厚度为90-150μm，过滤的粒径为0.025-10μm，操作压力为0.01-0.2MPa。上述经过精过滤得到的预处理硫酸钠溶液和预处理氯化钙溶液的SS值≤100mg/L，COD≤100，预处理硫酸钠溶液中的硫酸钠重量百分比90-95%，预处理氯化钙溶液中的氯化钙重量百分比为≥95%。本专利技术优选的，所述的微通道反应器中的反应过程中：反应温度为25-40℃，流量为50-500ml/min，压力为0.3-0.5MPa，反应时间为1-5s。本专利技术优选的，所述后续处理具体为：将纳米硫酸钙浆料加入到血液分离离心器，加水循环清洗，直至得到固含量为≥99%的纳米硫酸钙粉体；再将纳米硫酸钙粉体经过喷雾烘干或微波烘干，或者先使用喷雾烘干，再进行微波烘干，得到纳米硫酸钙产品。本专利技术优选的，所述将纳米硫酸钙浆料加入到血液分离离心器，加水循环清洗具体为：纳米硫酸钙浆料加入到血液分离离心器，固液分离，固体出来后，含水量为30%，加入水后再次进入血液分离离心器，直至得到固含量为≥99%的纳米硫酸钙粉体，血液分离离心器的转速为18000-20000r/min。本专利技术优选的，所述喷雾烘干具体为：将经过血液分离离心器得到的纳米硫酸钙粉体加入水，使含水量为50-70%，然后进入喷雾烘干设备，设置进料速度为500-1000ml/min，进料温度为200-250℃，出料温度为100-130℃。本专利技术优选的，所述微波烘干本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用粘胶纤维生产中硫酸钠废液生产纳米硫酸钙的方法，其特征在于：将硫酸钠废液和氯化钙溶液进行预处理得到预处理硫酸钠溶液和预处理氯化钙溶液；将预处理硫酸钠溶液和预处理氯化钙溶液通入微通道反应器中反应；所述微通道反应器包括上层进料层（1）、下层进料层（2）以及中层反应层（3）；所述上层进料层（1）和下层进料层（2）上都设置有进料孔（4）；所述中层反应层（3）为网状分支结构，氯化钙进料通道（5）与硫酸钠进料通道（6）相对设置，并同时与一级通道（7）连通，所述氯化钙进料通道（5）、所述硫酸钠进料通道（6）与所述一级通道（7）组成一级反应单元；两个所述一级反应单元相对设置，并同时与二级通道（8）连通，组成二级反应单元；两个所述二级反应单元相对设置，并同时与三级通道（9）连通，组成三级反应单元；按照上述组成方式，每两个N级反应单元相对设置，并同时与N级通道连通，所述N级通道与出料通道（10）连通；预处理硫酸钠溶液和预处理氯化钙溶液在所述中层反应层（3）的反应单元中反应，得到纳米硫酸钙浆料，所述纳米硫酸钙浆料从出料通道（10）排出；所述纳米硫酸钙浆料最后通过后续处理，得到纳米硫酸钙产品。

【技术特征摘要】
1.一种利用粘胶纤维生产中硫酸钠废液生产纳米硫酸钙的方法，其特征在于：将硫酸钠废液和氯化钙溶液进行预处理得到预处理硫酸钠溶液和预处理氯化钙溶液；将预处理硫酸钠溶液和预处理氯化钙溶液通入微通道反应器中反应；所述微通道反应器包括上层进料层（1）、下层进料层（2）以及中层反应层（3）；所述上层进料层（1）和下层进料层（2）上都设置有进料孔（4）；所述中层反应层（3）为网状分支结构，氯化钙进料通道（5）与硫酸钠进料通道（6）相对设置，并同时与一级通道（7）连通，所述氯化钙进料通道（5）、所述硫酸钠进料通道（6）与所述一级通道（7）组成一级反应单元；两个所述一级反应单元相对设置，并同时与二级通道（8）连通，组成二级反应单元；两个所述二级反应单元相对设置，并同时与三级通道（9）连通，组成三级反应单元；按照上述组成方式，每两个N级反应单元相对设置，并同时与N级通道连通，所述N级通道与出料通道（10）连通；预处理硫酸钠溶液和预处理氯化钙溶液在所述中层反应层（3）的反应单元中反应，得到纳米硫酸钙浆料，所述纳米硫酸钙浆料从出料通道（10）排出；所述纳米硫酸钙浆料最后通过后续处理，得到纳米硫酸钙产品。2.根据权利要求1所述的一种利用粘胶纤维生产中硫酸钠废液生产纳米硫酸钙的方法，其特征在于：所述的预处理具体为：将粘胶纤维生产中硫酸钠废液和氯化钙溶液分别通过絮凝、沉降，两种原料的上清液再分别经过粗过滤，最后采用膜过滤进行精过滤，得到预处理硫酸钠溶液和预处理氯化钙溶液。3.根据权利要求2所述的一种利用粘胶纤维生产中硫酸钠废液生产纳米硫酸钙的方法，其特征在于：所述的絮凝、沉降具体为：将硫酸钠废液和氯化钙溶液通过泵分别打入到沉降池中，按照1m3硫酸钠废液或者氯化钙溶液中加入10-20g絮凝剂聚乙烯酰胺，沉降12-36h。4.根据权利要求3所述的一种利用粘胶纤维生产中硫酸钠废液生产纳米硫酸钙的方法，其特征在于：所述经过絮凝、沉降后的两种原料的上清液的SS值都为100-500mg/L。5.根据权利要求2所述的一种利用粘胶纤维生产中硫酸钠废液生产纳米硫酸钙的方法，其特征在于：所述的粗过滤具体为：将经过絮凝、沉降得到的两种原料的上清液分别经过丝束过滤器粗过滤，采用丙纶丝进行过滤，过滤流量为20-30m3/h。6.根据权利要求2所述的一种利用粘胶纤维生产中硫酸钠废液生产纳米硫酸钙的方法，其特征在于：所述的精过滤具体为：将经过粗过滤的两种原料的上清液分别经过膜过滤进行精过滤，采用微滤膜进行过滤，所述微滤膜厚度为90-150μm，过滤的粒径为0.025-10μm，操作压力为0.01-0.2MPa。7.根据权利要求6所述的一种利用粘胶纤维生产中硫酸钠废液生产纳米硫酸钙的方法，其特征在于：所述经过精过滤得到的预处理硫酸钠溶液和预处理氯化钙溶液的SS值≤100mg/L，COD≤100，预处理硫酸钠溶液中的硫酸钠重量百分比90-95%，预处理氯化钙溶液中的氯化钙重量百分比为≥95%。8.根据权利要求1所述的一种利用粘胶纤维生产中硫酸钠废液生产纳米硫酸钙的方法，其特征在于：所述的微通道反应器中的反应过程中：反应温度为25-40℃，流量为50-500ml/min，压力为0.3-0....

【专利技术属性】
技术研发人员：邓传东，段美科，周杰，
申请(专利权)人：宜宾丝丽雅集团有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51