Мембранные процессы разделения жидких сред нашли свое применение в ряде базовых технологий целлюлозно-бумажной промышленности: очистка фильтратов после отбелки целлюлозы, меловальных растворов, побочных продуктов, создания малоотходных схем в технологиях переработки на многих заводах лидирующих компаний-производителей бумаги и картона.

 Предприятия целлюлозно-бумажной промышленности являются крупными потребителями чистой воды, энергоресурсов разных видов и большого спектра химических продуктов. На действующих предприятиях применяются модифицированные технологии и оборудование многих производителей различного периода выпуска. Для каждого из функционирующего сегодня предприятия свойственны свои специфичные производственные потоки.

 Процесс выпуска сульфитной целлюлозы отличается широкой гибкостью по сравнению с технологией сульфатной целлюлозы, позволяя выпускать целлюлозу различных типов, что является преимуществом при построении маркетинговой политики компании-производителя бумажной продукции. Обратной стороной сульфитно-целлюлозного способа являются вопросы, связанные с охраной окружающей среды, затраты на охрану которой негативно сказываются на себестоимости производимой продукции.

Сульфитная варка на магниевом основании преобладает на производствах в странах Европы. И натриевое, и магниевое основание позволяют применять регенерацию химикатов. Регенерация варочных химикатов  в объеме до 90 % положительно отражается на себестоимости производимой продукции. При этом, имеющиеся лигносульфонаты могут быть выделены из отработанного щелока и реализованы как отдельные коммерческие продукты.  

 Несмотря на коммерческую привлекательность лигносульфонатов и значительный объем переработки древесины в России потенциал по выпуску лигносульфонатов, образующихся в результате варки древесины в России, не находит в должной мере промышленного использования и создает экологические трудности для сульфит-целлюлозных предприятий. Это происходит на фоне растущего импорта лигносульфонатов в Россию из стран, предприятия которых перерабатывают древесину максимально комплексно, и, соответственно, выгодно. Стабилизация и улучшение качественных характеристик и потребительских свойств лигносульфонатов при их применении как поверхностно-активных добавок могут быть достигнуты их очисткой от минеральных примесей и фракционированием по молекулярной массе методом ультрафильтрации.

 Выделение лигносульфонатов, их концентрирование и очистка производится на мембранных ультрафильтрационных установках, которые позволяют производить концентрат высокомолекулярной фракции лигносульфонатов и фильтрат с низкомолекулярной фракцией, который может быть дополнительно сконцентрирован на дополнительной мембранной установке. Используя коммерчески доступные мембранные элементы возможно довести концентрацию сухих веществ в концентрате до 25-28 %. Основная часть сухих веществ концентрата будет представлена высокомолекулярными лигносульфонатами с геометрическими размерами 80-100 нм. Низкомолекулярная фракция размерами менее 50 нм будет присутствовать в фильтрате. Кроме низкомолекулярных лигносульфонатов в фильтрат переходят оксикислоты, карбоновые кислоты и соли. При необходимости в иных фракциях лигносульфонатов по молекулярному весу  проводится подбор мембраны с нужной отсечкой по размеру задерживаемых фракций.

 Мембранные процессы в настоящее время интегрированы в технологии производства целлюлозы преимущественно сульфатным способом. Пионером в этой технологии выступила компания Metsäliitto (Финляндия), которая еще в 1975 году запустила в промышленную эксплуатацию мембранную установку по переработке сульфатного щелока. Сегодня более 50 подобных мембранных установок работает на предприятиях целлюлозно-бумажной промышленности технологически развитых стран.

Читать далее...

  Диоксид кремния (SiO2) применяют в металлургической промышленности, производстве стекла, керамики, абразивов, бетонных изделий, а также в качестве наполнителя при изготовлении резин и кремнеземистых огнеупоров. В лакокрасочной отрасли он обеспечивает износостойкость и огнезащитные свойства покрытия на его основе, широко используется в производстве эмульсионных красок. Кремнезем применяется в качестве матирующей добавки с целью снижения блеска и придания красящему составу тиксотропных свойств. Кроме того, кремнезем предотвращает выпадение осадка пигмента при хранении продукта, обеспечивает стабилизацию эмульсии, а также возможность нанесения красящих веществ без образования капель. Кремнезем также используется в качестве армирующего наполнителя в производстве каучуков, практически полностью на сегодняшний день заменив углеродную черную сажу. Благодаря сетчатой структуре его можно легко диспергировать путем измельчения на мельницах. Это делает возможным изготовление упругих прочных резиновых изделий, имеющих цвета, отличные от черного. Тонкодисперсный кремнезем является необходимым компонентом для силиконовых эластомеров.

  Золь кремниевой кислоты (кремнезоль или коллоидный кремнезём) - это коллоидный раствор, состоящий из дисперсионной среды, которой является вода, и дисперсной фазы, представляющей собой мицеллы аморфного кремнезема. Мицеллы кремнезоля, насыщенные молекулами воды, обладают полимерной природой, обладают развитой поверхностью и большим количеством функциональных групп, что обеспечивает высокую реакционную способность и возможность модифицирования поверхности частиц путем адсорбирования различных ионов. Мицеллы кремнезоля представляют собой сферические частицы, насыщенные водой и ионами щелочных металлов. Данный коллоидный раствор характеризуется опалесценцией и характерным белесым цветом.

 Основным видом кремнезоля, востребованным промышленностью, является щелочной золь, стабилизированный гидроксидом натрия. Коммерческие растворы имеют концентрацию по оксиду кремния до 30 %. Выпускаются кремнезоли, стабилизированные так же ионами аммония, калия. При этом есть марки, на основе щелочного золя, модифицированные оксидом алюминия, железа, хрома, минеральными кислотами.

Концентрирование кремнезоля в промышленности производится либо мембранной ультрафильтрацией либо выпариванием. Лидирующие компании-производители кремнезема все больше отдают предпочтение ультрафильтрации по причине меньшей энергоемкости, компактности оборудования и возможности дополнительной очистки кремнезема при диафильтрации концентрата.

  Благодаря широкому спектру выпускаемых мембран с различным номиналом пор при проведении пилотных работ можно подобрать именно тот номинал пор, который будет обладать требуемой задержкой по мицеллам и эффективно пропускать в фильтрат примесные соединения. Отсутствие турбулизаторов в трубчатых мембранных элементах позволяет проводить процесс концентрирования золя без образования труднопромываемых застойных зон, что положительно сказывается на производительности фильтрующего модуля. Мембранные элементы диапазона «микрофильтрация-ультрафильтрация-нанофильтрация», выполненные из оксида алюминия и титана позволяют проводить концентрирование кремнезема в сильнощелочной и сильнокислотной среде благодаря своей химической инертности. Одновременно с этим, эти же элементы могут быть использованы при разработке процесса при высоких температурах фильтруемой среды – до 80-90 °С. Для концентрирования золя до высоких концентраций, а разными производителями достигаются концентрации до 45 %, в промышленных фильтрационных установках используются мембранные элементы с различными внутренними диаметрами мембранных элементов. В настоящее время промышленно выпускаются мембранные элементы с внутренним диаметром элементов от 2,8 до 8 мм. Для специфических применений, когда есть риск фильтрации потенциально абразивных жидкостей, используются специальные модифицированные мембраны, так называемые, абразивоустойчивые мембраны. Концентрирование оксида титана осуществляется на аналогичном оборудовании, различие в котором диктуется особенностями технологий производства и стабилизацией золей.

Читать далее...

 Получение максимальной прибыли – цель каждого коммерческого предприятия. Анализ конкурентной среды, постоянный поиск новых технических и технологических решений, расширение ассортимента выпускаемой продукции – шаги, на которые идут предприятия для того, что бы снизить себестоимость продукции и предложить рынку востребованную продукцию. Одним из фактором, оказывающим самое непосредственное влияние на себестоимость выпускаемой продукции является составляющая, вносимая инженерными системами: стоимостью воды, энергией всех видов, канализованием стоков, потреблением моющих средств. Очевидно, что на физически устаревшем оборудовании при изношенных инженерных системах невозможно получить рентабельный продукт, поэтому любая реконструкция и модернизация производства должна включать в себя полный пересмотр этих систем. Одной из таких систем, на которую стоит уделить особое внимание, является система мойки оборудования, так называемая, СИП-станция (англ. CIP – cleaning in place). Она являются одновременно потребителями всех ресурсов предприятия: чистой воды, тепла, электрической энергии, является источником образования основных производственных стоков предприятия, потребителем моющих компонентов. СИП-станции являются обязательным «атрибутом» любого современного производства: производства напитков, например, пива, биотехнологического, молокоперерабатывающего и многих иных. Молокоперерабатывающая отрасль является крупным потребителем воды, где на производство 1 л молока затрачивается не менее 3,5 лводы. Величина технологических потерь молока при переработке составляет 0,5-4 % от принятого на переработку молока в зависимости от уровня оснащенности предприятия и выпускаемого ассортиментного ряда. Сточные воды молокозаводов представляют собой сложную коллоидную и физико-химическую систему, которая формируется из остатков молока и молочных продуктов при ополосе оборудования и отработанных моющих растворов. Сбросы отработанных моющих веществ предприятия, различны, и для современного завода перерабатывающего 1500 т/сутки молока достигают в пересчете на активный моющий компонент 3,5 т/сутки щелочи, 1 т азотной кислоты и до 1 т дезинфицирующих сред. Для современного завода меньшей производительности характерно большее относительное потребление щелочи: на заводе мощностью 100 т/сутки по молоку расход щелочи может составлять 120 т/год.

 Потребление щелочных моющих растворов на предприятиях, зачастую, преобладают над кислотными. Кроме этого, часто в качестве кислотных растворов используются растворы с комплексными моющими добавками, которые характерны для какого-то конкретного участка и оборот такого раствора на производстве относительно невелик. В этой связи системы регенерации моющих растворов, в основном, ориентированы на регенерацию однокомпонентного раствора щелочи.

 К восстановленному моющему раствору предъявляется главное требование – сохранение его моющей способности. Так на предприятиях молокоперерабатывающей индустрии в процессе мойки оборудования в моющий раствор попадают все компоненты, которые остались на поверхности оборудования: белок в нативном или скоагулированном виде, жир, лактоза и соли молока, компоненты, привнесенные при производстве кисло-молочных продуктов и продуктов с фруктово-ягодными наполнителями. При производстве пива в моющий раствор на разных стадиях производства попадают специфические загрязнения. В варочном отделении моющий раствор преимущественно загрязняется органическими соединениями с преобладанием белков, целлюлозы. Содержание неорганических загрязнителей невелико. В отделении брожения и дображивания моющий раствор загрязняется органическими соединениями с преобладанием белков, полифенолов. В раствор так же попадают дрожжи и неорганические соединения – в основном пивной камень. В фильтрационном отделении органические загрязнители практически отсутствуют. Из неорганических можно выделить кизельгур. Удалив из отработанного моющего раствора попавшие в него загрязнения можно восстановить моющий раствор. Стадию восстановления (регенерации) моющих растворов проводят на селективнопроницаемых химически и термически устойчивых мембранах.

Читать далее...