硅藻土预涂膜过滤器在酸浴过滤中的成功运用

曲士荣

摘 要：本文从硅藻土的性质和用途、我国硅藻土资源情况展开，介绍了硅藻土预涂膜过滤器的工作原理、工艺流程、技术参数、设备特点。

关键词：硅藻土 涂膜 干脱渣

中图分类号：TQ424.22 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）03（b）-0075-02

在粘胶纤维生产过程中，纤维素黄酸酯遇酸后，被分解再生，生成纤维素，在这一过程中，酸浴与粘胶中的纤维素黄酸酯及黄化副产物反应生成大量的胶体硫，这些胶体硫，有的以及细小的颗粒分散于酸浴中；有的结成胶体浮于浴面上，这此杂质的存在直接影响纺丝性能和成品质量，使纺丝疵点增加，为此必须在循环中通过过滤器，对酸浴进行过滤，除去这些杂质。

酸浴透明度的高低直接影响酸浴落差、纺丝成品的疵点、换头周期、成品一级品率，增加工人劳动强度；另外对于酸站来讲，酸浴透明度的高低直接到设备及管路的挂垢清理周期。因此，较高的酸浴透明度对于粘胶纤维生产至关重要。

硅藻土预涂膜过滤器是广泛应用于水处理、石化行业的过滤器。2006年末，吉林化纤集团艾卡粘胶纤维有限公司在对硅藻土预涂膜过滤器的设备结构、原理、能耗、过滤性能等方面进行综合评定后，大胆将硅藻土预涂膜过滤器用于酸浴过滤。经过数年来的运行，证明硅藻土预涂膜过滤器同样适用于粘胶行业的酸浴过滤。

硅藻土预涂膜过滤器与传统的酸浴过滤器相比，由于过滤介质硅藻土的粒径小，使得过滤后液体的悬浮物含量和粒径都远远低于常规酸浴过滤器。同传统的酸浴过滤器相比，硅藻土过滤层可轻易脱落，滤膜可以反复预涂，克服了传统酸浴过滤器易堵塞，难以反洗及酸碱污水处理等方面技术难题。

1 硅藻土简介

1.1 硅藻土的性质和用途

硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩，主要由硅藻遗骸和软泥固结而成的沉积矿。经筛选后的硅藻精土紧堆密度0.3～0.4 g/ml，比表面积50～60 m2/g，数量2～2.5亿个/g，孔体积0.6～0.8 cm3/g，孔半径2000～4000A°，吸水率能吸收自身重量的3～4倍。具有质轻、多孔、隔音、耐酸、而碱、比表面积大、化学性质稳定、热稳定和吸附能力强等特点。广泛用于水处理、饮食、建材、化工、橡胶、石化、医药、冶金、油漆、化妆品、涂料、机械、能源等行业，可制水处理剂、助滤剂、填料、吸附剂、隔热材料、催化剂载体、色谱固定剂等，是近代工业不可缺少的材料，至今尚未获得令人满意的替换物质。

1.2 我国硅藻土资源情况

我国的14个省，已勘明了七十余个硅藻土矿，以吉林、浙江和云南形成三足鼎立形势。东部沿海、西部新疆、北部黑龙江、南部广东、海南，中部内蒙、河北、山东、四川等均储藏着大量硅藻土。

2 硅藻土预涂膜过滤器工作原理

硅藻土预涂膜过滤器把筒状型滤布套在特殊材料制成的柱状星型滤棒上，垂直地、有规则地悬挂在过滤容器中，将粒径在10～30μm的硅藻土预涂在滤布表面上，然后切换到过滤状态，污酸中的硫化物、悬浮物、胶体颗粒、大分子有机物被滤料截留，酸浴通过涂膜层的压头损失也同时提高，当压头损失达到设定极限值时，停止过滤，进行脱膜，然后再重新开始新一轮运行周期。

3 硅藻土预涂膜过滤器工艺流程

硅藻土预涂膜过滤器自动运行控制时，可采用PLC可编程控制器进行“时间”全自动控制。也可采用“压差”控制，即当过滤压力上升到上限压力（本系统设定为0.3 MPa）左右时，启动备用过滤机进行涂膜过程，完毕后切换1台运行的过滤机，往复运行。

完整的运行周期由以下几个过程组成：

涂膜—— 过滤—— 正吹—— 反吹脱渣—— 酸洗—— 涂膜

3.1 涂膜

硅藻土混合酸液通过预涂罐水力及电动搅拌器搅拌后，经涂膜泵加压提升至过滤器内，混合酸液从滤元外部进入滤芯内，硅藻土被截留在滤布外表形成滤膜，酸液回流至预涂罐内，连续循环一个周期后，涂膜结束。

3.2 过滤

循环酸液进入过滤器罐内，穿过硅藻土滤膜，悬浮杂质不断被截留，在此状态下由于过滤阻力的增大而产生水头损失从而导致流量减少，运行周期终止，即表明过滤终止。

注：考虑到本系统中酸液的经济价值，因此，回收至缓冲罐中的废酸液在正常过滤前进行过滤利用，即由涂膜泵在涂膜完成后，首先将缓冲罐酸液提升至过滤器内进行过滤处理。

3.3 正吹

过滤器在过滤终止状态下进行正吹过程，其作用是：利用压缩空气把滤罐内的酸液排尽回收至缓冲罐内，同时又把滤膜中的酸液吹干形成干渣，并为下级反吹过程创造条件。压缩空气压力设定为0.2 MPa。

3.4 反吹脱渣

反吹脱渣过程是：压缩空气从滤元内部进入使滤布向外瞬间膨胀，使得附在滤布表面的干渣迅速剥离脱落，废渣从排渣口排出至过滤器底部的手推小车内，再由人工清理出现场。本过程持续时间为1分钟左右，每次反吹开启10 s，连续运行2～3次，压缩空气压力设定为0.4 MPa。

3.5 酸洗

当脱渣完成后，对过滤器罐体内壁及滤元进行冲洗，清洗介质为滤后酸液，其由补酸阀对预涂罐补酸，再由清洗泵（即涂膜泵）加压，酸液从过滤器顶部喷淋装置及滤元内部进入，进行酸洗，本过程持续时间为2 min，酸洗完毕后，由正吹压缩空气把废液排至缓冲罐内。酸洗结束后，该过滤器等待，20 min后进行下次涂膜过程，周而复始。

4 硅藻土预涂膜过滤器技术参数

硅藻土粒径：Mn-1细-6.77 μm，Mn-1粗25.66 μm。

滤后溶液悬浮物含量：≤1 mg/l

滤后溶液悬浮物粒径中值：≤1 μm。

预涂膜量：800 g/m2。

预涂时间：10～15 min至出酸清澈为止。

过滤溶液进口压力：0.30～0.35 MPa。

过滤终止压差：≤0.30 MPa。

推荐滤速：≤3 m/h。

空气正吹时间：3～5 min。

空气反吹脱渣时间：1 min。

5 硅藻土预涂膜过滤器设备特点

（1）构造简单，没有驱动装置，检修方便，可实现全自动化、无人操作运行。

（2）一次过滤，1～0.5μm颗粒全部截滤。

（3）封闭型运行，杜绝酸浴中的有毒气体挥发。

（4）滤元及滤布耐腐蚀性强，适用于酸碱溶液的处理。

（5）滤元的有效过滤面积大，因而占地面积小（以φ1600过滤罐为例：硅藻土滤元有效过滤面积为25 m2）。

（6）硅藻土预涂膜过滤器采用压缩空气干脱渣，吹脱下来的干渣可以与煤混合在一起烧掉。

（7）采用采用压缩空气脉冲脱渣后，滤元洁净如新。节省了大量的反冲洗水，杜绝了酸、碱废水的排放，节省了污水治理的费用。

（8）由于过滤前预涂膜硅藻土，使硫化物、悬浮物、胶体物等污染物与滤布不直接接触，保证了滤布的长期运行，解决了一般过滤器运行中碰到的滤层易堵塞、难反洗、寿命短等难度。

6 结语

粘胶化纤行业发展至今，产量、产品质量不断提升，单位成本不断下降，很大程度上得益于新设备、新工艺的探索和运用。硅藻土价廉易得，运行费用低；直接排出干渣，没有污水的排放，减少了二次污染。

硅藻土涂膜过滤器运行稳定，并且可将运行、清洗自动切换；滤渣回收利用，实现了节能减排。实践证明：硅藻土涂膜过滤器非常适合粘胶化纤行业的酸浴过滤。endprint