CN112408431A - 一种粘胶纤维酸浴蒸发制取元明粉的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及粘胶纤维生产技术领域，具体涉及一种粘胶纤维酸浴蒸发制取元明粉的方法。所述一种粘胶纤维酸浴蒸发制取元明粉的方法，包括以下步骤：将所述酸浴预处理液进行第一次减压蒸发，并进行第一次降温析晶，过滤，得十水硫酸钠粗品；将所述十水硫酸钠粗品用水复溶得硫酸钠复溶溶液，在所述硫酸钠复溶溶液中加入新配制的活性炭双氧水处理液，升温搅拌后过滤得硫酸钠纯化液；所述硫酸钠纯化液进行第二次减压蒸发，并进行第二次降温析晶，晶体用饱和硫酸钠溶液洗涤，得十水硫酸钠纯品；所述十水硫酸钠纯品进行干燥得到元明粉。通过本发明的方法所制取的元明粉纯度和白度更高，锌含量和水不溶性物质含量更低。

Description

一种粘胶纤维酸浴蒸发制取元明粉的方法

技术领域

本发明涉及粘胶纤维生产技术领域，具体涉及一种粘胶纤维酸浴蒸发制取元明粉的方法。

背景技术

粘胶纤维酸浴主要包括硫酸、硫酸钠和硫酸锌配成的溶液，其能够使得粘胶进行固化纺丝，是粘胶纤维生产的重要步骤，酸浴中各组分的含量、溶液澄清洁净度、温度等对粘胶纤维的质量至关重要，粘胶纤维的酸浴过程会消耗大量的硫酸生成硫酸钠，硫酸钠在达到饱和后会在粘胶纤维上析出，影响粘胶的固化时间，粘胶固化浴同时会带来硫化物、短纤、胶块等杂质，导致溶液浑浊，因此，粘胶的酸浴需要进行回收以除去过多的水分、硫酸钠和杂质。酸浴蒸发是现有技术中经常使用的除去多余硫酸钠和水分的方法，利用该方法能够制备元明粉，现有技术中，在元明粉的制备过程中没有涉及纯化步骤，导致回收所得元明粉中混有硫酸锌、纤维素、含硫物等水不溶性杂质，产品纯度较差。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种粘胶纤维酸浴蒸发制取元明粉的方法，本发明的技术方案能够解决现有技术中存在的元明粉产品纯度较差的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种粘胶纤维酸浴蒸发制取元明粉的方法，包括以下步骤：

1)预处理：粘胶纺丝用酸浴经曝气和过滤预处理得到酸浴预处理液；

2)一次蒸发结晶：将所述酸浴预处理液进行第一次减压蒸发，并进行第一次降温析晶，过滤，得十水硫酸钠粗品；

3)复溶纯化：将所述十水硫酸钠粗品用水复溶得硫酸钠复溶溶液，在所述硫酸钠复溶溶液中加入新配制的活性炭双氧水处理液，升温搅拌后过滤得硫酸钠纯化液；

4)重结晶：所述硫酸钠纯化液进行第二次减压蒸发，并进行第二次降温析晶，晶体用饱和硫酸钠溶液洗涤，得十水硫酸钠纯品；

5)干燥：所述十水硫酸钠纯品进行干燥得到元明粉。

酸浴回收中对硫酸钠的回收，不但能够降低酸浴中的硫酸钠的浓度，还能进行元明粉的生产。采用常规的一次纯化结晶的方法对酸浴中的硫酸钠进行制备，所得到的的硫酸钠中会混有硫酸锌、不溶于水的纤维素和硫化物等杂质，这些物质的存在会使所制备的元明粉的纯度和白度不高，而其中含有的纤维素和硫化物等杂质还容易起团，导致元明粉粒度不均白度较差。为了提高白度，减少纤维素和硫化物等杂质，现有技术往往会采用在800℃以上高温进行焙烧，需要耗费大量的热能，并且污染大气。本发明中，通过选用活性炭双氧水处理液对结晶获得的硫酸钠进行复溶纯化，一方面，申请人发现，双氧水能够改善活性炭对元明粉中水不溶性杂质和锌的吸附能力，元明粉纯度更高。另一方面，双氧水能够将硫化物硫酸钠复溶溶液中的低价态的硫化物氧化成为硫，通过过滤的方法除去元明粉中的含硫杂质。

此外，本发明设置了复溶纯化和重结晶的步骤，硫酸钠复溶溶液与酸浴的pH相比，明显提高，接近中性，在该条件下，Zn2+开始沉淀，在溶液中活性炭双氧水处理液的存在下，Zn2+的沉降速度加快，最终所得元明粉的锌含量更低。

进一步地，步骤3)所述活性炭双氧水处理液为所述硫酸钠复溶溶液体积的10％-15％。

进一步地，步骤3)所述活性炭双氧水溶液的配制方法为将活性炭加入双氧水溶液，于50-60℃下搅拌20-30min即得。

进一步地，所述双氧水溶液的浓度为30％-40％，且所述活性炭与所述双氧水溶液的质量之比为2-4:10。

进一步地，所述活性炭为粒径0.4-3mm的椰壳活性炭。

进一步地，步骤2)所述第一次减压蒸发的温度为60-70℃，真空度为2×10⁴Pa—8×10⁴Pa；

和/或所述第一次减压蒸发需浓缩至所述酸浴预处理液体积的1/2-3/4；

和/或步骤2)所述第一次降温析晶的温度是15-20℃。

进一步地，步骤3)所述复溶溶液中硫酸钠的质量浓度为35-40％；和/或所述复溶的温度为40-50℃。

进一步地，步骤3)所述升温搅拌为在40-50℃，300-500rpm/min下搅拌30-40min。

进一步地，步骤4)所述第二次减压蒸发的温度为60-70℃，真空度为2×10⁴Pa—8×10⁴Pa；

和/或步骤4)所述第二次减压蒸发需浓缩至所述硫酸钠纯化液体积的3/5-3/4；

和/或步骤4)所述第二次降温析晶温度为先降温至40-50℃，保持20-30min；然后降温至15-20℃析晶至析晶完全。

进一步地，步骤5)所述干燥为在120-150℃进行12-14h。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明通过使用活性炭双氧水处理液对元明粉进行复溶纯化；一方面，申请人发现，双氧水能够改善活性炭对元明粉中水不溶性杂质和锌的吸附能力，元明粉纯度更高。另一方面，双氧水能够将硫化物硫酸钠复溶溶液中的低价态的硫化物氧化成为硫，通过过滤的方法除去元明粉中的含硫杂质。

具体实施方式

下述实施例中的实验方法，如无特别说明，均为常规方法。下述实施例涉及的原料若无特别说明，均为普通市售品，皆可通过市场购买获得。下面结合实施例对本发明作进一步详细描述：

实施例1

本实施例提供一种粘胶纤维酸浴蒸发制取元明粉的方法，包括以下步骤：

1)预处理：粘胶纺丝用酸浴曝气处理除去其中的大部分的硫化物，并过滤除去大部分的纤维素和固体杂质得到酸浴预处理液；

2)一次蒸发结晶：将酸浴预处理液在65℃，真空度为4×10⁴Pa下进行第一次减压蒸发至体积为原体积的1/2；然后在18℃下析晶3h，过滤，得十水硫酸钠粗品；

3)复溶纯化：向十水硫酸钠粗品中加入水，并于45℃进行溶解制备质量浓度为38％的硫酸钠复溶溶液，在硫酸钠复溶溶液中加入硫酸钠复溶溶液体积15％的新配制的活性炭双氧水处理液(其中，活性炭双氧水溶液的配制方法为将活性炭加入浓度为35％的双氧水溶液，于55℃下搅拌25min即得，其中，活性炭与双氧水溶液的质量之比为3:10，活性炭为粒径0.4-3mm的椰壳活性炭)，在45℃，400rpm/min下搅拌35min，过滤得硫酸钠纯化液；

4)重结晶：硫酸钠纯化液在65℃，真空度为4×10⁴Pa下进行第二次减压蒸发至原有体积的3/4，先降温至45℃，保持25min；然后降温至18℃析晶5h，所得晶体用饱和硫酸钠溶液洗涤，得十水硫酸钠纯品；

5)干燥：十水硫酸钠纯品在135℃干燥13h得到元明粉。

实施例2

本实施例提供一种粘胶纤维酸浴蒸发制取元明粉的方法，包括以下步骤：

1)预处理：粘胶纺丝用酸浴经曝气处理除去其中的大部分的硫化物，并过滤除去大部分的纤维素和固体杂质得到酸浴预处理液；

2)一次蒸发结晶：将酸浴预处理液在60℃，真空度为2×10⁴Pa下浓缩至原体积的3/4；然后在15℃下析晶2h，过滤，得十水硫酸钠粗品；

3)复溶纯化：向十水硫酸钠粗品中加入水在45℃下进行溶解制备质量浓度为40％的硫酸钠复溶溶液，在硫酸钠复溶溶液中加入硫酸钠复溶溶液体积13％的新配制的活性炭双氧水处理液(其中，活性炭双氧水溶液的配制方法为将活性炭加入浓度为30％的双氧水溶液，于60℃下搅拌20min即得，其中，活性炭与双氧水溶液的质量之比为4:10，活性炭为粒径0.4-3mm的椰壳活性炭)，在40℃，500rpm/min下搅拌40min，过滤得硫酸钠纯化液；

4)重结晶：硫酸钠纯化液在70℃，真空度为4×10⁴Pa下进行浓缩至原有体积的3/5，然后先降温至40℃，保持20min；继续降温至20℃析晶6h，所得晶体用饱和硫酸钠溶液洗涤，得十水硫酸钠纯品；

5)干燥：十水硫酸钠纯品在135℃干燥14h得到元明粉。

实施例3

本实施例提供一种粘胶纤维酸浴蒸发制取元明粉的方法，包括以下步骤：

1)预处理：粘胶纺丝用酸浴曝气处理除去其中的大部分的硫化物，并过滤除去大部分的纤维素和固体杂质得到酸浴预处理液；

2)一次蒸发结晶：将酸浴预处理液在70℃，真空度为4×10⁴Pa下浓缩为原体积的1/2；然后在20℃下析晶3h，过滤，得十水硫酸钠粗品；

3)复溶纯化：向十水硫酸钠粗品中加入水，并于50℃进行溶解制备质量浓度为40％的硫酸钠复溶溶液，在硫酸钠复溶溶液中加入硫酸钠复溶溶液体积10％的新配制的活性炭双氧水处理液(其中，活性炭双氧水溶液的配制方法为将活性炭加入浓度为40％的双氧水溶液，于50℃下搅拌30min即得，其中，活性炭与双氧水溶液的质量之比为4:10，活性炭为粒径0.4-3mm的椰壳活性炭)，在50℃，500rpm/min下搅拌40min，过滤得硫酸钠纯化液；

4)重结晶：硫酸钠纯化液在70℃，真空度为2×10⁴Pa下浓缩至原有体积的3/4，降温至45℃，保持25min；然后降温至20℃析晶4h，所得晶体用饱和硫酸钠溶液洗涤，得十水硫酸钠纯品；

5)干燥：十水硫酸钠纯品在135℃进行14h进行干燥得到元明粉。

实施例4

本实施例提供一种粘胶纤维酸浴蒸发制取元明粉的方法，包括以下步骤：

1)预处理：粘胶纺丝用酸浴曝气处理除去其中的大部分的硫化物，并过滤除去大部分的纤维素和固体杂质得到酸浴预处理液；

2)一次蒸发结晶：将酸浴预处理液在65℃，真空度为4×10⁴Pa下进行第一次减压蒸发至体积为原体积的1/2；然后在18℃下析晶3h，过滤，得十水硫酸钠粗品；

3)复溶纯化：向十水硫酸钠粗品中加入水在45℃下进行溶解制备质量浓度为40％的硫酸钠复溶溶液，在硫酸钠复溶溶液中加入硫酸钠复溶溶液体积13％的新配制的活性炭双氧水处理液(其中，活性炭双氧水溶液的配制方法为将活性炭加入浓度为30％的双氧水溶液，于60℃下搅拌20min即得，其中，活性炭与双氧水溶液的质量之比为4:10，活性炭为粒径0.4-3mm的椰壳活性炭)，在40℃，500rpm/min下搅拌40min，过滤得硫酸钠纯化液；

4)重结晶：硫酸钠纯化液在70℃，真空度为4×10⁴Pa下进行浓缩至原有体积的3/5，然后先降温至40℃，保持20min；继续降温至20℃析晶6h，所得晶体用饱和硫酸钠溶液洗涤，得十水硫酸钠纯品；

5)干燥：十水硫酸钠纯品在135℃干燥14h得到元明粉。

对比例

与实施例1的区别点在于，将活性炭双氧水处理液中双氧水替换为等量的水，其余步骤用实施例1的步骤进行元明粉的制备，对实施例1-4以及对比例制备得到的元明粉进行硫酸钠质量分数、水不溶物质量分数、锌质量分数、白度(R457)纯度测定，结果如表1所示，

表1元明粉质量测定结果

由表1可知，与对比例相比，本申请实施例1-4制备得到的元明粉具有更好的硫酸钠质量分数和白度，和更低的水不溶物质量分数和锌质量分数，说明本发明的方法中采用活性炭的双氧水处理液与活性炭相比，能够更好地去除粘胶纤维酸浴中水不溶性物质和锌，使所得元明粉的纯度和白度更高，杂质含量更低。

最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种粘胶纤维酸浴蒸发制取元明粉的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)预处理：粘胶纺丝用酸浴经曝气和过滤预处理得到酸浴预处理液；

2)一次蒸发结晶：将所述酸浴预处理液进行第一次减压蒸发，并进行第一次降温析晶，过滤，得十水硫酸钠粗品；

3)复溶纯化：将所述十水硫酸钠粗品用水复溶得硫酸钠复溶溶液，在所述硫酸钠复溶溶液中加入新配制的活性炭双氧水处理液，升温搅拌后过滤得硫酸钠纯化液；

4)重结晶：所述硫酸钠纯化液进行第二次减压蒸发，并进行第二次降温析晶，晶体用饱和硫酸钠溶液洗涤，得十水硫酸钠纯品；

5)干燥：所述十水硫酸钠纯品进行干燥得到元明粉。

2.根据权利要求1所述一种粘胶纤维酸浴蒸发制取元明粉的方法，其特征在于，步骤3)所述活性炭双氧水处理液为所述硫酸钠复溶溶液体积的10％-15％。

3.根据权利要求1或2所述一种粘胶纤维酸浴蒸发制取元明粉的方法，其特征在于，步骤3)所述活性炭双氧水溶液的配制方法为将活性炭加入双氧水溶液，于50-60℃下搅拌20-30min即得。

4.根据权利要求3所述一种粘胶纤维酸浴蒸发制取元明粉的方法，其特征在于，所述双氧水溶液的浓度为30％-40％，且所述活性炭与所述双氧水溶液的质量之比为2-4:10。

5.根据权利要求3所述一种粘胶纤维酸浴蒸发制取元明粉的方法，其特征在于，所述活性炭为粒径0.4-3mm的椰壳活性炭。

6.根据权利要求1所述一种粘胶纤维酸浴蒸发制取元明粉的方法，其特征在于，步骤2)所述第一次减压蒸发的温度为60-70℃，真空度为2×10⁴Pa—8×10⁴Pa；

和/或所述第一次减压蒸发需浓缩至所述酸浴预处理液体积的1/2-3/4；

和/或步骤2)所述第一次降温析晶的温度是15-20℃。

7.根据权利要求1所述一种粘胶纤维酸浴蒸发制取元明粉的方法，其特征在于，步骤3)所述复溶溶液中硫酸钠的质量浓度为35-40％；和/或所述复溶的温度为40-50℃。

8.根据权利要求1所述一种粘胶纤维酸浴蒸发制取元明粉的方法，其特征在于，步骤3)所述升温搅拌为在40-50℃，300-500rpm/min下搅拌30-40min。

9.根据权利要求1所述一种粘胶纤维酸浴蒸发制取元明粉的方法，其特征在于，步骤4)所述第二次减压蒸发的温度为60-70℃，真空度为2×10⁴Pa—8×10⁴Pa；

和/或步骤4)所述第二次减压蒸发需浓缩至所述硫酸钠纯化液体积的3/5-3/4；

和/或步骤4)所述第二次降温析晶温度为先降温至40-50℃，保持20-30min；然后降温至15-20℃析晶至析晶完全。

10.根据权利要求1所述一种粘胶纤维酸浴蒸发制取元明粉的方法，其特征在于，步骤5)所述干燥为在120-150℃进行12-14h。