膜分离有效提高染料精制技术□丁宁 姚红娟 王晓林 在合成染料中，由于有机反应的复杂性，合成浆液中除了成品染
在合成染料中，由于有机反应的复杂性，合成浆液中除了成品染料外，还有多种染料的异构体、同系物及未完全反应的原、辅材料。在后处理中，纯化浓缩工艺通常采用盐析、压滤和蒸发浓缩等方法，所得产品为含有大量盐分和部分未反应小分子杂质的粗制染料，同时排出大量高色度、高COD的含盐废水。 膜分离技术具有节能、高效、操作方便和可回收有价物质等优点，
膜分离技术具有节能、高效、操作方便和可回收有价物质等优点，已广泛应用于化工、印染、食品、石油、环境工程等领域。在染料工业中，目前主要用于传统生产工艺改造和废水处理2个方面，膜分离技术为染料的精制提供了有效方法。一、膜分离技术 膜分离过程以选择性透过膜为分离介质，通过在膜两侧施加某种
膜分离过程以选择性透过膜为分离介质，通过在膜两侧施加某种推动力（如压力差、蒸气分压差、浓度差、电位差等），使得原料侧组分选择性透过膜，达到分离提纯的目的。以压力差为推动力的液体膜分离过程通常根据分离对象分为微滤、超滤、纳滤和反渗透4种类型。 1.纳滤膜
1.纳滤膜 有工业应用价值的膜不仅要求对染料有很高的截留率，而且对盐
有工业应用价值的膜不仅要求对染料有很高的截留率，而且对盐的脱除率也应足够高。纳滤膜（平均孔径2nm）的分离性能介于反渗透和超滤之间，允许一些无机盐和小分子有机物透过，既可分离大分子和小分子有机物，又可分离有机物和无机盐，并能使有机物浓缩。纳滤膜对分子量为200～1000的有机物截留率很高，而大多数染料的分子量正好在这个范围内。同时，纳滤膜对小分子的截留率很低，允许无机盐和小分子中间体通过，可使染料脱盐、纯化与浓缩同步完成。 在染料合成之后，采用适当型号的纳滤膜可有效截留料液中的染
在染料合成之后，采用适当型号的纳滤膜可有效截留料液中的染料产品，而除去水、盐类及小分子物质等，极大降低了产品含盐量，而且染料浓度可提高到30%左右。可见，利用膜分离方法，可省去盐析、蒸发浓缩等工艺，大大提高染料的质量，降低后续干燥过程中的蒸发能耗，并能减少对环境的污染。 2.膜脱盐浓缩
2.膜脱盐浓缩 典型的膜脱盐浓缩工艺包括浓缩和恒容脱盐2步。在恒容脱盐过
典型的膜脱盐浓缩工艺包括浓缩和恒容脱盐2步。在恒容脱盐过程中，加入去离子水，通过加压，使水、盐分和其他小分子透过膜而染料被膜截留，达到染料脱盐纯化的目的。加入去离子水的量与膜透过液量相等，即形成恒容脱盐过程。根据去离子水添加方式不同，可分为间歇恒容脱盐和连续恒容脱盐2种方式。 间歇恒容脱盐过程中，料液稀释后，再浓缩至原体积，重复n次，
间歇恒容脱盐过程中，料液稀释后，再浓缩至原体积，重复n次，达到所要求的除盐效果。连续恒容脱盐过程中，将去离子水连续加入体系中，加入量与膜透过液量相等，使体系总体积保持不变，直到料液中能透过组分的浓度达到限定的数值。恒容脱盐过程可以克服高浓度料液透过速率低的缺点，减少浓差极化和膜污染。在浓缩过程中，无需往料液或浓缩液中添加去离子水。一定压力下，水、盐分和其他小分子透过膜，染料被膜截留得到浓缩回收。二、膜分离技术应用于染料生产 膜分离技术在染料生产方面主要用于对粗制染料溶液和合成染料
膜分离技术在染料生产方面主要用于对粗制染料溶液和合成染料原液的除盐、纯化和浓缩，以制备高档染料。近期膜技术在这方面的应用发展很快，对改善商品染料品质作用显著，并能降低能耗。它能提高各类染料的纯度，制备性能更优良的液体染料和固体染料。国外自20世纪80年代末开始采用膜分离技术生产液体染料（即所谓的“绿色生产工艺”）以来，世界上几乎所有生产染料的国家都开始采用膜分离技术来生产活性染料和酸性染料。国内一些厂家将膜分离技术应用于某些染料的分离浓缩，现已进入中试阶段，并取得了阶段性成果。 1993年，上海染料化工八厂和国家海洋局杭州水处理技术开发
1993年，上海染料化工八厂和国家海洋局杭州水处理技术开发中心合作开展染料纳滤脱盐浓缩清洁工艺的研究开发。采用12个型号为4040的纳滤组件对水溶性染料进行脱盐和浓缩，浓缩液中染料含量大于25%，盐含量低于1%。 在研究中发现，醋酸纤维（CA）纳滤膜可用于活性染料印染废水
在研究中发现，醋酸纤维（CA）纳滤膜可用于活性染料印染废水的处理和染料的回收；选用脱盐性能较佳的CA纳滤膜进行水溶性苯胺蓝染料连续浓缩和加水恒容脱盐试验，CA膜对染料的截留率大于99.9%，总脱盐率为51%，在浓缩过程中染料的浓度提高了2.76倍，收率约为97%；将纳滤技术用于分子量约600的染料生产试验，小试结果表明，CA-02和PA-05等膜不仅透过通量大，而且透过液盐浓度高，有的还可带出部分褐色异构体。通过纳滤除盐，最终盐浓度低于0.1%，纳滤浓缩2～4倍，使染料浓度达20%～30%。清华大学的科研人员采用分离选择性能较好的纳滤膜对某种活性染料进行了脱盐和浓缩过程的小型试验，最终染料中Cl-浓度由1.5%降到0.014%，活性染料则被浓缩了2.6倍。 由于工业染料原液中常常存在絮状沉淀物，若直接进行纳滤，会
由于工业染料原液中常常存在絮状沉淀物，若直接进行纳滤，会对膜面造成较大的污染，大大影响膜的使用寿命和纳滤效果。因此，在纳滤浓缩脱盐之前，可以先用陶瓷微滤膜进行微滤预处理，然后采用纳滤膜进行染料的脱盐和浓缩。 采用纳滤技术对染料水溶液进行脱盐浓缩，可以降低无机盐含
采用纳滤技术对染料水溶液进行脱盐浓缩，可以降低无机盐含量，提高染料产品质量。纯化浓缩染料可以采用恒容纳滤脱盐和浓缩两个操作模式，这为纳滤过程的实用化提供了参考和借鉴。三、染料工业废水处理 染料工业废水含有染料产品、中间体、副产物和无机盐等，色度
染料工业废水含有染料产品、中间体、副产物和无机盐等，色度深、成分复杂，是典型的难生物降解废水。产生过多染料废水，不仅浪费有价值的染料和盐，而且因为难以处理，会对环境造成严重污染。传统废水处理方法，如混凝、生物处理等，往往成本较高，效果却不甚理想，尤其对于水溶性染料废水。活性染料在染浴中溶解性极好，印染废水的处理和染料的回收再利用都比较困难。采用膜技术处理染料废水，可将废水分离为浓缩液和透过液两个部分。浓缩液可用于回收染料，或进入湿式空气氧化、O3 氧化、高温焚烧等后续处理系统；透过液可循环利用或排入污水处理系统，从而实现节水、减污、降耗等多种目的。 20世纪70年代初，膜分离技术就被尝试用于含盐量高、难生化
20世纪70年代初，膜分离技术就被尝试用于含盐量高、难生化降解染料废水的处理，主要是废水的脱色和染料的循环利用。Chen等采用ATF50型纳滤膜对香港的印染废水进行处理，经纳滤后，废水的COD截留率分别为95%和80%～85%，出水达到了香港的排放标准。王振余等研究发现，多孔炭膜对甲基紫、蒽醌兰、直接大红、直接翠兰等染料的截留率为95%～99%。赵宜江等采用氢氧化镁吸附与陶瓷膜微滤过程相结合，进行活性染料废水脱色处理。 纳滤膜分离活性染料溶液时透过通量高，并能保证一定的截留
纳滤膜分离活性染料溶液时透过通量高，并能保证一定的截留率，可以考虑作为从活性染料废水回收染料和废水处理的一个有效方法。废水的色度和化学耗氧量有大幅度降低,基本满足了废水排放要求。四、展望 在染料工业中，用膜分离技术进行除盐浓缩的工艺将会得到迅速
在染料工业中，用膜分离技术进行除盐浓缩的工艺将会得到迅速发展。该工艺可与反渗透技术相结合，将纳滤透过的含盐液体用反渗透除盐后，得到的水可以继续回用，这样既不浪费水又不必对反渗透再进行前处理。在水资源紧缺的今天,这是很可取的工艺，但透过液含盐量太高时，也不易采用。 膜分离技术用在染料后处理中，可以提高染料品质，降低生产成
膜分离技术用在染料后处理中，可以提高染料品质，降低生产成本，是其他工艺处理无法达到的；可取代染料生产过程中传统的盐析、压滤等工艺，去除庞大的过滤设备；可以解决长期困扰染料生产的废水处理问题。该工艺是一项极有发展前景和应用前景的技术，必将会获得长足发展。