论文部分内容阅读
近年来由于木材资源短缺,中国、印度等国家仍大量使用麦草、芦苇、竹子等草类植物纤维原料造纸。与木材原料相比,草类原料的高硅含量的特性严重影响了制浆生产过程,SiO2的存在使黑液蒸发浓缩时产生严重结垢现象,影响了蒸发效率,也影响了白泥的有效利用。在苛化工序,绿液苛化反应中会有CaSiO3生成,在白泥煅烧生成石灰时,白泥中的硅会降低石灰活性,严重影响石灰窑的正常操作。目前,对于硅含量高的白泥,企业还没有成熟的技术来回收利用,只能采取掩埋或堆放处理,既浪费了资源,又污染了环境。针对麦草浆碱回收绿液硅含量高的问题,本文采用一步法和两步法在草浆碱回收绿液中通入二氧化碳气体,使绿液中的硅生成二氧化硅结晶颗粒,研究了不同反应条件对绿液除硅率、胶体电荷密度、二氧化硅颗粒粒径及沉降性能等的影响,并对除硅后所得的硅渣进行了红外谱图及扫描电镜分析。此外,还研究了乙酸酸化法对麦草浆绿液除硅效果的影响,并得出以下结论。在二氧化碳一步法除硅实验中,反应绿液量为200mL,随着CO2通入量增加,绿液的除硅率逐渐提高,当CO2通入量为15L时,除硅率达到99%;随着CO2通入量增加,测得绿液电荷密度有增大的趋势;所得硅颗粒粒径逐渐增大,比表面积减小,沉降速度提高。温度对绿液除硅率和绿液的电荷密度影响不大,反应温度由30℃升高到90℃时,除硅率仅升高了1.54%。随温度的升高,硅颗粒粒径明显减小,比表面积显著增大,同时沉降速度因绿液的粘度的降低而明显加快。搅拌速度对绿液的除硅率和电荷密度影响不大。除硅后,绿液中生成的硅酸以胶体的形式悬浮在绿液中,难于沉淀。向体系中引入混凝剂,发现加入Al2(SO4)3后,绿液中硅酸胶体的沉降效果较好。二氧化碳一步法除硅的优化工艺条件为:CO2通入速率1L/min, CO2通入时间为15min,反应温度为80℃,搅拌速度为中速,Al2(SO4)3加入量为2.0g/L。经CO2处理后的绿液除硅率可达99%,沉降速度为1.93cm/min,滤水时间可缩短到62s。在二氧化碳两步法除硅实验中,与CO2一步法除硅相比,两步法的硅颗粒粒径大于一步法的粒径,随着CO2第二步通入量增加,粒径逐渐增大,比表面积减小,沉降速度提高。随温度的升高,硅颗粒粒径明显减小,比表面积显著增大,同时沉降速度因绿液粘度的降低而明显加快。与CO2一步法除硅相比,沉降所需要的时间明显缩短,沉降高度也大大减小,滤水时间明显缩短。采用两步法时,随搅拌速度的增大,粒径有所增加,沉降速度加快,滤水时间缩短。加入Al2(SO4)3有利于提高硅渣的滤水性能。二氧化碳两步法除硅的优化工艺条件为:第一步绿液量为总处理量的2/5,CO2通入速率1L/min,第一步通气量为3L,第二步通气量为12L,反应温度为80℃,搅拌速度为中速,可加入适量Al2(SO4)3。经CO2处理后的绿液除硅率可达99.5%,沉降速度为2.32cm/min,滤水时间可缩短到52s。在乙酸酸化法除硅实验中,用40%浓度的乙酸滴定绿液,随体系pH值继续降低,绿液除硅率逐渐增大,电荷密度大幅减小。温度对绿液除硅率和电荷密度的影响不大。乙酸酸化法除硅的优化工艺条件为:乙酸浓度40%,加乙酸反应至绿液的pH值为9,反应温度≥80℃。经乙酸酸化理后绿液除硅率可达到97.7%。通过硅渣扫描电镜图得知,pH值较高即通入乙酸量较少时得到的硅渣是多孔的,很不均匀的大颗粒,随着乙酸加入量的增加和pH的降低得到的二氧化硅的硅渣更致密、均一、稳定。