一种NMMO的纯化回收方法及系统与流程

本发明涉及纯化回收，具体涉及一种nmmo的纯化回收方法及系统。

背景技术：

1、n-甲基吗啉-n-氧化物(nmmo)是一种高级叔胺类氧化物，可以与常用的有机溶剂互溶，用于电子元器件的清洗、湿法纺织的再生纤维素纤维等应用领域，其所具备的“绿色环保”特性受到人们青睐。nmmo溶剂无毒，生产属密闭式循环，nmmo溶剂可以回收并循环使用，不对环境产生污染。例如在lyocell纤维中的使用是目前以纤维素为原料制备纤维素制品最成功的应用之一。

2、以lyocell纤维制品为例：

3、目前，lyocell纤维制备工艺的凝固浴nmmo纯化回收工艺主要采用阴离子交换树脂和阳离子交换树脂组合进行纯化(韩增强等.lyocell纤维纺丝溶剂nmmo及回收工艺的研究[j].山东纺织科技，2007，(3)：7-9)(岳文涛等.离子交换树脂法纯化和回收lyocell纤维纺丝溶剂nmmo[j].合成纤维，2002，31(2)：28-30)，但离子交换树脂纯化回收工艺存在不少问题，⑴回收纯化后的nmmo仍然含有较多杂质，纯度较低。凝固浴nmmo中含有的不少杂质在酸碱环境下不能形成离子，故无法通过离子交换树脂完全脱除，如没食子酸丙酯(pg)和其反应后的产物、糖类及分解产物和nmmo受热分解产物等杂质。通过对lyocell生产商采用离子交换树脂法纯化前后的lyocell凝固浴溶液，进行液相色谱检测和总糖量分析，发现凝固浴nmmo中包括糖类杂质在内的十几种杂质无法通过离子交换树脂处理实现纯化脱除，因此仅通过离子交换树脂提纯处理后的凝固浴nmmo纯度不高。另外，正是因为离子交换树脂不能脱除凝固浴中的糖类物质，绝大多数lyocell生产商不得不使用半纤维素(β-纤维素)含量很低的针叶林浆粕作为lyocell纤维的原料，而不能使用便宜易得的阔叶林浆粕，因为阔叶林浆粕含半纤维素较多，半纤维素在lyocell生产过程中较α-纤维素更容易断裂分解，产生更多的糖类杂质，如果这些糖类杂质不能被及时脱除，有可能在纯化回收的nmmo中不断积累，最终影响lyocell纤维稳定生产；⑵产生的高盐高cod废水量较大，存在“三废”污染问题。失活的离子交换树脂需要再生，阳离子交换树脂需要4-6倍树脂体积的4-6％浓度的盐酸水溶液再生，阴离子交换树脂需要4-6倍树脂体积的4-6％的naoh水溶液再生，树脂再生废液中不仅含盐量高，而且还含有大量有机物杂质，处理起来成本较高，通常生产1吨lyocell纤维就要产生10-15吨左右的树脂再生废液。⑶生产成本较高。适于lyocell纤维凝固浴nmmo纯化处理的离子交换树脂价格昂贵，寿命仅1-2年，分摊到每吨lyocell纤维成本大约在500元，失效报废的离子交换树脂按照国家危废分类名录被列为危险废物，必须交有资质的环保公司处理，费用同样非常高。

4、纤维素制品尤其是纤维素膜生产中对nmmo纯度要求比lyocell纤维更高，而且nmmo溶液nmmo中所含杂质种类可能更多，杂质浓度也可能会更高，例如纤维素膜中常加入一些抑菌剂(如：葡萄糖酸，百里酚，壳聚糖等)，其纯化方法必须能够彻底脱除凝固浴nmmo中含有的糖类物质和其它可溶解于水的杂质，如果不能脱除，铸膜液成膜后进入凝固浴，膜表面易溶于稀nmmo水溶液的包括寡糖分子在内的杂质，就会重新溶于凝固浴nmmo水溶液中，造成凝固析出的纤维素膜表面出现缺陷，严重时会导致膜的破损。目前lyocell纤维生产使用的离子交换树脂纯化法，无法有效脱除凝固浴中的包括糖类杂质在内的很多种杂质，故不能用于要求凝固浴中nmmo高纯度纯化回收的纤维素制品制备；另外，有些纤维素制品的凝固浴溶液中无机盐杂质含量可能非常高，例如纤维素海绵制品的凝固浴溶液和沐浴用纤维素浴花的凝固浴溶液中，成孔剂硫酸钠或氯化钙无机盐含量非常高，甚至比nmmo浓度还要高4-5倍，这样高浓度的无机盐含量根本不能通过离子交换树脂法脱除。

5、为了能够经济而且稳定地工业化制备纤维素制品，必须找到能够脱除凝固浴nmmo溶液中杂质的合适纯化回收方法。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种nmmo的纯化回收方法及系统，以解决现有离子交换树脂纯化回收工艺存在的以上技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、根据本发明实施例的第一方面，提出一种nmmo的纯化回收方法，用于nmmo生产或nmmo回收中的nmmo纯化，所述方法包括：

4、将含有杂质的nmmo溶液经过预处理后得到澄清无悬浮物与胶体的nmmo过滤液；

5、将得到的所述nmmo过滤液送入纯化装置中进行杂质的吸附与解吸附，通过纯化装置中阴阳离子膜之间填充的有机吸附剂对流经的nmmo过滤液中的杂质进行吸附，同时阴阳离子膜的两侧设置有正负电极，在电场的作用下一定量的水电离成氢根与氢氧根并对吸附剂吸附的杂质进行替换实现解吸附，并在电场作用下带电荷的杂质透过阴阳离子膜向不同电性方向移动并进入杂质收集液中从而实现nmmo溶液的纯化。

6、进一步地，所述方法还包括：

7、在正负电极之间并行设置多组阴阳离子膜组，通过相邻阴阳离子膜组之间分别设置的杂质收集液管路对杂质进行收集。

8、进一步地，所述方法还包括：

9、在正负电极一侧设置电极冲洗管路，通过电极冲洗水对电极进行冲洗。

10、进一步地，所述有机吸附剂为有机多孔材料且表面带有强极性的电荷活性基团。

11、进一步地，所述预处理包括微滤处理、超滤处理、纳滤处理、反渗透处理中的至少一种。

12、进一步地，施加的直流电的电压范围为0-600v；电流范围为0-6a。

13、进一步地，所述方法还包括：通过配置在线ph检测仪、电导率检测仪、toc检测仪中的至少一种检测仪表对nmmo溶液及接收液进行质量检测与控制。

14、进一步地，所述nmmo溶液中nmmo的质量浓度为3％～55％，根据产品工艺不同而有所不同。

15、根据本发明实施例的第二方面，提出一种nmmo的纯化回收系统，用于nmmo生产或nmmo回收中的nmmo纯化，所述系统包括：

16、预处理模块，用于将含有杂质的nmmo溶液经过预处理后得到澄清无悬浮物与胶体的nmmo过滤液；

17、纯化模块，用于将得到的所述nmmo过滤液送入纯化装置中进行杂质的吸附与解吸附，通过纯化装置中阴阳离子膜之间填充的有机吸附剂对流经的nmmo过滤液中的杂质进行吸附，同时阴阳离子膜的两侧设置有正负电极，在电场的作用下一定量的水电离成氢根与氢氧根并对吸附剂吸附的杂质进行替换实现解吸附，并在电场作用下带电荷的杂质透过阴阳离子膜向不同电性方向移动并进入杂质收集液中从而实现nmmo溶液的纯化；

18、控制模块，连接所述纯化装置，用于控制纯化工艺条件。

19、进一步地，所述系统还包括在线检测模块，用于通过在线ph检测仪、电导率检测仪、toc检测仪中的至少一种检测仪表对nmmo溶液及接收液进行质量检测与控制。

20、本发明具有如下优点：

21、本发明提出的一种nmmo的纯化回收方法及系统，用于nmmo生产或nmmo回收中的nmmo纯化，可以脱除nmmo溶液中的小分子杂质(如：凝固浴中的吗啉、甲基吗啉及金属离子或nmmo生产合成过程中的原料残余物及副反应产物吗啉、甲基吗啉、甲硝基吗啉等)，得到高纯度的nmmo溶液。采用电深度脱除杂质反应器，所回收的nmmo纯度高，满足nmmo生产及各种产品生产中对nmmo纯度的要求，并且nmmo的回收率高，几乎无损失，适用于工业化生产；本发明提纯工艺简单，回收提纯过程几乎无“三废”生成，提纯回收成本低，是一种高效简单低成本的绿色nmmo生产提纯回收方法；本发明提出的nmmo纯化回收方法不同于离子交换树脂，不需要酸碱用于树脂再生，不产生高盐废水，几乎无任何“三废”排放，解决了离子交换树脂生产与再生过程中所产生的大量高盐高cod废水和废离子交换树脂所带来的环保问题，使nmmo的制备工艺及nmmo的回收工艺真正变成低成本绿色生产工艺，并可以应用到更加广泛nmmo生产及nmmo使用回收领域。