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碱法制浆是当前全球最广泛采用的一种制浆方式,但其造成的环境污染也曰益加剧。随着我国环境保护政策的加强,国家要求所有造纸企业都必须对造纸废水进行严格的净化处理,使造纸废水经处理后能够循环利用。本文针对西安兄弟纸业有限公司的造纸黑液,采用复合混凝剂对其先进行混凝沉淀处理后,使COD指标由原来的11000mg·L<-1>降至980mg·L<-1>。再进行氧化处理,使COD指标降低至150mg ·L<-1>,从而使处理后的造纸黑液可重新用于造纸制浆,使废水循环利用,达到造纸废水的零排放。对所产生的污泥,用甲基异丁基甲酮、乙醇和水的混合溶液进行提取,将其中的木质素进行回收,并应用木质素对含铬废水中的三价铬离子进行吸附实验,含铬废水中的三价铬离子被全部吸附,使造纸黑液中的木质素加以回收利用,实现了造纸黑液的资源化。通过化学混凝实验,选择了混凝剂的种类和最佳配比,确定了复合混凝剂的最佳用量和工艺条件;通过氧化处理实验,选择了氧化剂的种类和用量;通过提取木质素的实验,确定了提取木质素的工艺条件;通过木质素对含铬废水处理的应用实验,确定了木质素对三价铬离子吸附的条件。
实验结果表明:
1、在混凝实验中确定了复合混凝剂的种类及其最佳配比和用量;分析了反应机理并确定了处理过程的工艺条件:混凝沉淀过程的工艺条件为pH值6.5左右,每升黑液中加入复合混凝剂9mL(其中PAC(10.0380g·L<-1>):PFS(9.8912g·L<-1>):CPAM(1.0000g·L<-1>)=5:2:2(体积比)投加(按先后顺序),搅拌,静置沉淀12h,从而使废水COD值降低至980mg·L<-1>。
2、在对上清液的氧化处理实验中,确定了氧化剂(H<,2>O<,2>)的最佳用量:氧化剂用量为55g·L<-1>,使COD降至150mg·L<-1>,从而清液可以回用制浆。
3、在木质素的提取实验中,用甲基异丁基甲酮、乙醇和水的混合溶液(5.5:3:4体积比)提取木质素。经对木质素回收条件的研究,确定了回收木质素的最佳工艺条件:混合溶剂加入量50mL,催化剂H<,2>SO<,4>加入量0.9mL,提取时间为45min,提取温度为180℃。通过红外光谱确定了具有其特征的官能团;通过扫描电镜观察到木质素表面有大量的“岛屿”状物;端面可观察到许多细孔、蜂窝结构,具备高聚物吸附的微观结构。
4、在木质素对含铬废水进行处理的应用实验中,首先对铬离子进行测定,其中Cr(Ⅵ)为9.830g·L<-1>,总铬为13.454g·L<-1>,Cr(Ⅲ)为3.642g·L<-1>。并确定了六价铬被还原为三价铬的最佳条件:还原剂以亚硫酸氢钠:六价铬=3.4:1(质量比)先投加,用20%硫酸将废铬液pH值控制在2~3之间,反应30min。并用提取的木质素对三价铬离子进行吸附实验,确定了被吸附铬离子的最佳条件:铬离子浓度为2×10<-4>M,pH值为8,振荡时间为12h,三价铬被完全吸收。
对资源化处理方案进行分析结果表明:通过对造纸黑液的资源化研究使废水循环利用,达零排放,并使木质素得到回收利用。既消除了造纸黑液对自然生态环境的污染,又使废物回收利用,实现了废弃物的增值转化、变废为宝,不仅为企业解决了废水治理的难题,又可以为其节约大量水费和药剂费用,为造纸工业提供了一条可持续发展的新途径,保护了环境,并实现了造纸黑液的资源化。