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0 引言

鈦白粉有著較為廣泛的應用，包括塑料行業、油漆行業、日化行業等，其中硫酸法與氯化法屬于鈦白粉的主要生產工藝。氯化法有著較大的技術難度。同時有著比較苛刻的原料要求，因此我國大多情況下會通過硫酸法來處理鈦白粉涂料在線coatingol.com。鈦白粉通過硫酸法生產會有著較高的污染物，比如在廢水污染中，酸性廢水的產生就是來自于水洗工序，不僅會導致粉體流失嚴重，同時還會對環境產生污染，因此不利于我國鈦白粉行業的良好發展。而硫酸法鈦白粉水洗及水循環膜處理工藝是能夠起到清潔生產與節能減排的目標，需要給予足夠重視[1]。

1 硫酸法鈦白粉傳統洗滌技術

1.1 水洗原理

在對鈦白粉進行水解后，在正常情況下，偏鈦酸漿料是H2SO422%～30%、TiO2160～180g/L、FeSO4·7H2O200～250g/L，同時還需要通過水洗的方式，將漿料中的可溶性雜質離子取出。水洗原理就是充分利用偏鈦酸不溶于水的特征，采用過濾器來攔截偏鈦酸，隨后再通過水來洗滌濾餅。水洗滌濾餅的過程中會在濃度差的推動作用下將雜質離子轉移，這種較高的可溶性雜質離子濾餅能夠實現可溶性雜質目的。

1.2 水洗工藝流程

水解料中的偏鈦酸進行第一次水洗后，雖然能夠去除可溶性雜質離子，但無法徹底將其去除，而且在水洗過程中，偏鈦酸的Fe2+還會產生氧化作用，從而再漿料中形成Fe(OH)3沉淀，從而無法將其去除。所以，偏鈦酸在經過第一次水洗后，還需要漂白處理漿料，并在其中加入還原性藥劑來對高價氧化物進行還原，還原為低價氧化物后再對其實施第二次水洗[2]。其中在偏鈦酸一次水洗初期以及水洗進料階段，會產生廢酸，因此在第一次水洗過程中，所產生的洗水均將其作為廢水處理。為了最大程度地降低水量使用，可以通過套洗方法進行水洗，即二次水洗過程中使用脫鹽水，然后將洗出水作為一洗的使用水。除此之外，為了將第一次水洗的相關指標進行有效控制，在偏鈦酸第一次水洗后期，洗滌過程中需要應用少量脫鹽水，詳情如圖1所示。

1.3 水洗工序設備

固液分離是濾餅洗滌的過程，因此偏鈦酸洗滌工序中，必不可少的設備為固液分離設備。就目前而言，管式過濾機、真空葉濾機、隔膜壓濾機在硫酸法鈦白粉水洗工序中有著比較廣泛的應用。其中，真空葉濾機的主要優點是洗滌無死角、系統無動力部件、更換濾板方便、操作簡單；主要缺點是有著較高的洗滌水耗，真空葉濾機在運行的過程中，容易出現吸片困難的情況，而且有著較高的水解料質量與工藝參數設置要求。管式過濾機、隔膜壓濾機是能夠降低水洗時間，屬于正壓操作的一種，從而能夠最大程度地降低用水量；主要缺點是有著嚴重的偏鈦酸粉體流失問題，而且在水洗過程中，有著較為麻煩的濾布更換問題。

2 水洗及水循環膜處理技術

2.1 技術原理

在水洗過程中，管式微濾膜是主要部件，其過濾方式如圖2所示。在運行過程中，壓力會驅動管式微濾膜管表面流動的偏鈦酸漿料，其水溶性的雜質離子會與硫酸以及水共同在管外滲出，同時偏鈦酸固體則會被攔截進行膜管內的循環運動。隨后不斷在管膜內將新鮮水添加，并持續采出洗滌水，這樣能夠效去除可溶性雜質離子。除此之外，管式微濾膜的“錯流”過濾與水洗水的循環利用有著密切聯系，所以能夠將反滲透技術應用其中，能夠有效分離低價離子與高價離子。FeSO4和H2SO4屬于水洗水主要成分，利用選擇性反滲透膜元件將其分離后，便能夠得到不含Fe2+的酸性水與高濃度的FeSO4濃水，將這股酸性水作為偏鈦酸第二次洗水，不僅能夠將新鮮脫鹽水量極大地降低，同時還能夠對水洗系統的酸性環境進行有效保持，從而確保水洗過程中，Fe2+不會發生氧化。

2.2 工藝流程

膜分離系統、膜洗滌系統、粉體回收系統是工藝流程的主要組成部分，詳情如圖3所示。在本工藝中，整個系統值需要將少量脫鹽水引入，就能夠對水平衡進行維持，偏鈦酸漿料會全部轉化為合格洗滌料。并且該系統不會外排廢水，同時能夠更方便對引出的潔凈廢酸進行深度加工處理。

2.2.1 粉體回收系統

將水解料以及板框引入水解料儲罐，之后對其壓濾，通過膜分離裝置產生的濃水進行預洗，通過管式微濾膜系統進行粉體回收，然后將回收漿料返回水解料儲罐，并將潔凈廢酸引入廢酸處理車間。預洗板框濾餅后下片至打漿槽，之后再將其引入到一洗系統。將濃水預洗操作應用到板框濾餅中，是能夠將板框濾餅中的鐵含量進行進一步地降低，從而有效提高工作效率。高精度管式微濾膜的使用時，能夠將廢酸中偏鈦酸粉體100%回收，從而能夠有效避免風險。

2.2.2 膜洗滌系統

偏鈦酸的第一次水洗過程中，在一洗循環罐中，將打漿好的偏鈦酸漿料分批次引入，漿料所含混合液會送入膜分離進水罐，包括硫酸氧鈦、硫酸亞鐵、硫酸。二洗膜洗滌出水在洗滌過程中會持續引入一洗循環罐，并持續采取清液，偏鈦酸漿料的固含量在這個過程中能夠保持不變。在偏鈦酸第一次水洗合格后，將其漿料引入漂白罐，并進行老化還原，然后見漂白漿料在二洗膜洗滌裝置中洗滌。為了保持水平衡，二次水洗時還需要將少量脫鹽水補充其中。第二次水洗后，將收集的采出水在一洗膜洗滌裝置中套用，合格后便送至下一個工段。高精度管式微濾膜產出的清液濁度不會超過1NTU，這樣不僅能夠對膜分離系統的進水要求進行直接滿足，同時還能夠有效實現偏鈦酸粉體零流失。在膜洗滌過程中，偏鈦酸在漿料中有著較高的分散性，而且洗滌充分，混合均勻，在第二次水洗后，單質鐵含量(10mg/kg)與行業內傳統的水洗工藝水平(20～40mg/kg)相比有著較高價值。

2.2.3 膜分離系統

酸性水在膜分離進水罐內會被送往打漿槽和膜分離系統，其中膜分離系統產出的膿液會在板框系統中預洗，隨后產出的清液會送往二洗膜洗滌裝置，然后供偏鈦酸第二次水洗使用。水洗水經過膜分離裝置處理后，對其進行循環利用是能減少新鮮脫鹽水的消耗。同時還能對水洗水的酸度進行有效保持，從而確保偏鈦酸在水洗過程中，一直處于酸性環境之下，而且不需要額外將硫酸調節系統來對酸度進行調節。

3 結語

簡而言之，硫酸法鈦白粉行業應用水洗及水洗水循環膜處理工藝，不僅能夠實現水洗水的循環利用。同時還能夠降低新鮮脫鹽水的消耗，并且極大地緩解了廢水處理負擔，因此該技術重要的現實意義。