造纸黑液

造纸黑液（精选6篇）

造纸黑液 篇1

随着造纸工业的迅速发展,造纸废水已成为重要污染源之一[1]。我国目前大部分造纸厂所排放的黑液是制浆过程中污染物浓度最高、色度最深的废水,是造纸工业废水的主要来源。造纸黑液呈棕黑色,几乎集中了制浆造纸过程90%的污染物,其中含有大量木质素和半纤维素等降解产物、色素、戊糖类、残碱及其它溶出物,是一种高碱性、高COD、高木质素含量的难降解废水。若黑液不能得到有效的处理而直接排放,不仅严重污染环境,而且会造成大量资源的浪费。因此,解决造纸工业污染排放的关键在于对黑液彻底有效的治理。

1 碱回收法

碱回收技术主要指利用热化学的原理与方法,将蒸煮废液中的有机物氧化分解,利用其热能,并回收废液中残余的碱[2]。目前,大型造纸厂碱回收率已达到90%,非木原料纸浆厂(芦苇、蔗糖渣等)碱回收率达到70%左右,稻、麦草浆造纸厂的碱回收率为60%左右。采用碱回收法可以大大地降低黑液的高负荷污染BOD,可以减少80%~85%。该法大致可分为以下三种。

1.1 燃烧苛化法

燃烧苛化法回收碱有提取、蒸发、燃烧、苛化-石灰回收四道工序。目前国外广泛采用该法处理造纸黑液。我国以木浆为原料的造纸厂大都采用该法。木浆黑液中硅的质量分数为0.22%,因此碱回收进行较顺利。但我国90%以上的造纸厂是以稻麦草为原料,黑液中硅的质量分数约为3%,二氧化硅与碱作用生成硅酸钠,在燃烧过程中易结垢,影响了碱回收过程的顺利进行[2]。

1.2 电渗析法

电渗析法一般采用循环式工艺流程,黑液通过阳极室循环,稀碱液通过阴极室循环。在直流电场作用下Na+通过阳膜进入阴极室,与电解产生的OH-结合生成NaOH而得以回收碱;阳极室黑液由于电解产生H+而不断被酸化,到一定程度时,大部分木质素将沉淀析出。采用单阳膜电渗析器回收黑液中的碱在技术上是可行的,具有工艺简单,操作方便、设备投资少、易于自动化等特点。

1.3 黑液气化法

黑液气化过程是把黑液中的有机物质转化为可燃的燃料气(NH2、CH4、CO)等,而把黑液中的无机物转化为可再利用的制浆化学制品。与传统的碱回收相比,黑液气化回收技术能减少造纸企业的室温气体和其它有害气体的排放,能提高黑液潜在内能利用率,提高造纸企业的经济效益,具有广阔的发展前景[3]。

黑液中的木质素及其降解物能够燃烧,其热值大约为14~16 MJ/kg[4]。通过气化,黑液中的有机物转化为清洁的可供燃气轮机使用的燃料气体。

2 物理化学法

物理化学法是处理废水的重要技术,包括混凝法、膜分离法和吸附法等。

2.1 混凝法

混凝法就是在废水中预先投加化学药剂来破坏胶体的稳定性,使废水中的胶体和细小悬浮物聚集成容易分离的絮凝体。其优点是分离操作可在中性条件下进行,无需耐酸设备,可降低投资,并使操作更加简便,分离木质素后的清液也可便于回用,但使用沉淀剂会增加运转费用。目前经济而又具有工业化应用潜力的处理方法是化学混凝法与生化工程的结合[5]。

2.2 膜分离法

膜分离法有超滤(UF)、反渗透(RO)和电渗析(ED)等。膜分离法在COD、BOD以及SS和色度的去除方面都比常规的方法高。黄江丽等[6]采用超滤无机陶瓷膜组合工艺对造纸废水进行处理,对COD 的去除率可达55%~70%。但用膜技术处理制浆造纸工业废水的大规模工业应用目前还不多,原因是设备投资大,运行动力成本高。且这类方法对进液条件要求高,若预处理不当,易对膜形成污染,膜通量将迅速下降,处理能力不足,技术稳定性与萃取剂寿命也较差。

2.3 吸附法

向废水中投加吸附剂可提高废水的处理效率。美国杜邦公司开发出一种向活性污泥中投加粉末活性炭的技术即PACT法,由于活性炭具有吸附性能,可吸附、富集污水中某些难降解的物质,延长其与微生物的接触时间,提高生物处理过程的处理效果。张小洪等[7]将SBR工艺和PACT工艺分别用于处理造纸废水,结果表明,在相同条件下,PACT工艺具有较高的COD去除率。

3 化学处理法

3.1 化学氧化法

化学氧化法指利用H2O2、O3、O2、ClO2、KMnO4等氧化剂的氧化性质,在一定条件下使废水污染物降解或改变其化学结构,从而去除或降低其对环境污染的过程。

刘存海[8]等应用化学絮凝法和氧化法相结合的方法,筛选出合适的絮凝剂后,再用氧化剂进行氧化处理,可使COD值降至166 mg/L。经过处理的废水,可作为造纸制浆的二次用水,使造纸废水达到循环利用。苗宗成等[9]对CODCr浓度为10.2 g/L的造纸黑液进行了化学氧化处理研究,其结果CODCr、浊度、色度的去除率分别达到99.2%、99.9%、99.3%。

3.2 光电催化法

光电催化氧化技术是近年来比较活跃的研究领域,是在光化学氧化技术的基础上发展起来的,以n型半导体(如TiO2、ZnO、WO3等)为催化剂,当有能量大于禁带宽度的紫外光照射半导体时,半导体的价带电子会吸收光能后被激发到导带上,产生活性电子和带电荷的空穴,从而形成氧化-还原体系。该技术能有效地破坏许多结构稳定的生物难降解污染物,但用于工厂进行造纸废水处理还需要进行大量的实践工作。

3.3 湿式氧化法

湿式氧化法是在高温(150~350 ℃)、高压(5~20 MPa)下用氧气或空气作为氧化剂,氧化水中溶解态或悬浮态的有机物或还原态的无机物使之生成二氧化碳和水的一种处理方法。D.B.Akolekar等[10]采用过渡金属、贵金属的单组分催化剂和双组分催化剂对造纸废水进行了湿式催化氧化处理,结果表明双金属催化剂可达到较理想的总有机碳(TOC)去除率。

4 生物处理法

4.1 好氧活性污泥法

好氧处理是在有溶解氧的情况下,借助于好氧微生物或兼性厌氧微生物分解有机物的过程。根据微生物在水中的存在状态,可分为活性污泥法和生物膜法两大类。活性污泥法由于处理成本低,易于管理,处理效果较好而成为最常用的好氧处理方法。生物膜法和活性污泥法的处理效果差不多,优点是剩余污泥量少且不会产生污泥膨胀,占地少,但该法不适合处理高SS的废水。

4.2 厌氧生物法

厌氧处理对高浓度有机废水有独特的优势。厌氧处理常用的方法是厌氧塘法和厌氧发酵反应器法。在造纸黑液的治理工艺中,除了常见的厌氧处理方法外,还有一种利用黑液中的土著菌群厌氧酸化黑液的方法。郝民杰等[11]研究认为以产酸微生物的产酸作用,可以将黑液的pH由13降至8左右,该方法可以将碱性黑液pH值降至接近中性,一部分木质素沉降下来,另一部分通过酸析去除,且黑液经预酸化处理后,提高了黑液的生物降解性能,为以后的生化处理奠定了基础。

5 其它方法

超临界水氧化技术处理有毒有机废物是一种经济有效的方法,具有污染物分解迅速、高效、均相反应时间短、污染物的处理产物清洁等特点,是处理造纸废水的一种最具有优势的新方法[12]。用酸中和黑液的酸析法可使木质素析出率可达90%以上,因此木质素析出率相当高。电凝聚法具有凝聚、吸附、气浮、氧化还原等作用,可以有效地去除多种污染物。此外,纳米TiO2光催化氧化和超声辐照氧化技术等对造纸废水的深度处理均有比较强的适用性[13,14]。

6 结 语

造纸黑液回收的木质素具有优良的理化特性,是一种重要的基本工业原料,在各领域中有广阔的应用前景。目前国外利用木质素生产的产品很多,国内开发研制木质素产品的品种和用途主要有开发有机肥、用作水煤浆的分散剂、治理沙漠的固沙剂、沥青乳化剂、油田注水剂和耐火材料等[15]。总之,加强造纸黑液资源化综合利用技术的推广即推动造纸业的发展,又实现环保、节能与资源的合理配置,使造纸走上资源再生、循环经济、可持续发展的健康之路。

造纸黑液 篇2

造纸黑液综合治理的研究进展

造纸废水污染十分严重,其综合治理一直是国内外造纸工业和环保界的研究热点.作者对近几十年国内外造纸废水,尤其是造纸黑液治理的`方法,如黑液碱回收法、酸析法、絮凝法、膜分离法、生物法、氧化法等进行了详细评述,认为生物法是解决我国造纸工业水污染的最终出路.同时首次提出将超临界水氧化技术应用于造纸黑液的治理,具有潜在的可行性和十分重大的意义.

作 者：苏维丰 柴立元 王云燕  作者单位：中南大学冶金科学与工程学院,湖南,长沙,410083 刊 名：工业水处理  ISTIC PKU英文刊名：INDUSTRIAL WATER TREATMENT 年，卷(期)： 24(11) 分类号：X703.1 关键词：造纸黑液   综合治理   超临界水氧化  

用混凝法处理造纸黑液 篇3

对造纸黑液的处理, 可采用生化法、电渗析法、燃烧回收碱法、浓缩氧化法等。但这些方法工艺流程长, 所需设备多, 投资费用大, 技术要求高, 不利于中小型造纸厂使用。因此, 对造纸黑液治理技术的研究目前仍是国内外研究工作者面临的重点课题之一。

针对上述问题, 我们采用物理过滤和化学混凝联合处理造纸黑液取得了较好的效果, 可使原黑液的COD由25000mg/mL降低到500mg/mL左右, 且原料价廉易得, 工艺流程简单, 所需设备少, 投资费用低, 有利于生产中的推广。

1 实验部分

仪器:烧杯、量筒、磨口锥型瓶、球型磨口冷凝管、布氏漏斗等。

试剂:聚合氯化铝 (简称PAC) 、聚丙烯酰胺 (简称PMA) 、生石灰、重铬酸钾、硫酸、硫酸亚铁胺、硫酸汞、邻苯二钾、酸氢钾、1, 10-邻菲罗啉、聚合硫、酸铁 (简称PFS) 、绿矾、PH计;造纸黑液:取自焦作市造纸厂实验步骤如下:原造纸黑液经物理过滤后, 加水稀释20倍, 量取500mL至800mL烧杯中;加入2.5g生石灰, 搅拌, PH值约为13.5;滴加20%的PAC1.5mL和0.1%的PMA0.15mL, 搅拌1min, 静置混凝5h;二次处理:倾注上层清液 (淡黄色) , 取100mL滴加PAC 0.05mL, 搅拌静置10min;取此水样过滤, 按标准方法测其COD。

2 结果与讨论

2.1 絮凝剂的选择

按实验方法 (1) ~ (3) 取其上层清液进行实验, 结果见表1, 可看出用PAC絮凝效果较好。

2.2 生石灰的用量及PH值

改变生石灰的用量, 则上层清液的PH值见表2, 生石灰用量为2.5g, PH值即可调至13~14, 效果最好。

2.3 PMA的用量

改变PMA用量后对上层清液的实验结果PMA用量的选择可知, PMA用量为0.15mL~0.2mL时效果基本相同, 但加入量为0.2mL时絮凝时间长且PMA用量较多, 故PMA用量宜为0.15mL。

2.4 PAC的用量

改变PAC用量后对上层清液的测试结果, PAC用量的选择可知, 4号、5号加入量效果相差不大, 但5号PAC用量稍多, 故PAC的用量以1.5mL为好。

需要说明的是, 按4号加入量混凝后倾注上层清液, 滴加1滴PAC, 则继续絮凝若再滴加, 则有乳状沉淀生成, 加盐酸, 沉淀溶解。用自来水做对照实验, 调PH值至13.3, 加PAC也有白色乳状沉淀生成, 说明对上层清液二次处理时, 加PAC过量, 将产生氢氧化铝沉淀。

2.5 絮凝时间

改变混凝时间后对最终水样的测试结果。絮凝时间的选择, 未经二次处理的水样COD值比相同条件下要高;PH值随混凝时间的增大而减小, 但不能到达中性;COD值也随时间的增大而降低, 但5h后COD值基本不再降低。综合分析后认为, 在生产中在生产中, 混凝时间以5h为好。

3 结语

经概算可知, 用此法处理造纸黑液, 每吨费用仅45元, 按生产1吨纸需处理7吨黑液计算, 则每吨纸仅增加成本315元。若想进一步节约处理费用, 笔者认为还可采取以下措施。

改善物理过滤方法:若能减小滤孔孔径, 采用压滤, 使黑液中木质素、纸浆短纤维等去除50%以上, 再用本方法处理黑液, 则有可能使COD降低到400mg/mL以下, 而且可以节约絮凝剂的用量。

改善PAC的絮凝效应:不同类型、不同厂家生产的PAC吸附容量有差别, 甚至差别较大, 所以若根据造纸黑液的组成和性质特点, 制造出相应的PAC, 使之絮凝沉淀速度快, 吸附容量大, 降低COD的效果好则可进一步减少本方法中的试剂用量。

充分利用处理黑液后的混凝物, 生产特殊的粘结剂、植物营养剂、保温材料等则还能创造经济效益。

参考文献

[1]青岛海洋大学.造纸废水回收再用方法[P].中国专利89105236—92 (4) .

[2]王东升, 秦志信.造纸黑液燃烧处理法[J].CN.1030293A—92 (2) .

[3]陈昭.造纸黑液处理与应用[J].CN.1037560A—95 (1) .

[4]鲁光四.水质分析[M].学术刊物出版社.1989.

造纸黑液 篇4

酸析木素法处理氧碱蒸煮造纸黑液研究

针对氧碱蒸煮造纸黑液pH近中性、COD浓度较低、产生量较少的`特点,采用酸析木素法对其进行处理.考察了絮凝剂种类、投量以及pH、反应温度和时间等对处理效果的影响,并得到了最佳工艺条件.

作 者：张子健 高宝玉 岳钦艳 王曙光 ZHANG Zi-jian GAO Bao-yu YUE Qin-yan WANG Shu-guang 作者单位：山东大学,环境科学与工程学院,山东,济南,250100刊 名：中国给水排水 ISTIC PKU英文刊名：CHINA WATER & WASTEWATER年，卷(期)：200521(3)分类号：X703.1关键词：造纸黑液 酸析木素法 絮凝剂

造纸黑液 篇5

造纸厂按工序排出三股废水:一是制浆蒸煮废液, 即造纸黑液;二是分离黑液后纸浆的洗、选、漂水, 也称中段水;三是抄纸机上的白水, 白水是可以处理后回用的。实际上中段水是黑液提取不完全所剩下的部分, 一般占总量的10%以内, 而黑液中所含的污染物占全部污染排放总量90%以上, 因此, 造纸黑液是造纸厂污染的主要部分。

造纸工业废水是世界公认的主要环境污染源。全世界每年排放的造纸废水超过274亿t, 我国造纸废水污染仅次于冶金、石化而居第三位[2]。黑液是造纸废水中最主要的污染源, 约占整个造纸工业污染的90%, 其含有难降解的木质素及其衍生物, 是一种高碱性的复杂污染体系, 易引起水体污染和生态环境的严重破坏。因此, 如何治理造纸黑液是一项困扰造纸企业的重大难题。长期以来人们一直在积极寻找和探索造纸黑液的治理利用方法, 并开展大量研究工作。目前, 国内外治理、利用造纸黑液的主要方法有:碱回收、水煤浆 (复合) 添加剂、酸析法、生化法、电渗析法、絮凝沉淀氧化法、膜处理技术、水煤浆技术和成膜技术等。

在对造纸黑液进行处理利用的众多方式中, 根据工艺过程特点的不同, 可将这些技术划分为以下几种类型:

治理型技术——包括膜处理、酸析、絮凝沉淀氧化、生物化学及活性炭吸附等方法。这类技术侧重于对黑液的处理。但由于受技术水平限制, 或者在处理过程中又易形成了二次污染, 因此处理量小。

利用型技术——这类技术以从黑液中提取有用成分并以利用为主要目的, 基本没有考虑或很少考虑对剩余废液的治理。因此环境污染问题不能得到根本解决。

治理利用循环型——以回收碱为主要目的, 并将其回用于制浆工艺中, 以实现循环利用, 在回收碱的同时也对黑液进行有效的处理。受资金和技术力量限制, 采用碱回收技术处理黑液难以维持。

资源化综合治理利用型——用水煤浆技术处理造纸黑液是一种资源化利用方式。这种技术能将黑液作为燃料全部燃烧掉, 具有处理量大的优点, 基本上可解决黑液对环境的污染。

造纸黑液用于制备蒸压砖未见报道。

碱法制浆的造纸黑液中含有一定量残碱, 而粉煤灰蒸压砖制备过程中需用碱性激发剂来激发粉煤灰活性, 如果能将造纸黑液用于粉煤灰蒸压砖的制备中, 将为造纸黑液的合理利用寻找一条新途径。

我国粉煤灰年排放量高达2亿t[3]。且每年都在递增, 是工业废渣中产量最大的一种废渣。这些粉煤灰的堆放不仅占用大量耕地, 消耗大量冲灰用水, 而且粉煤灰的二次扬尘对周围的生态环境造成严重的危害。

黄河以泥砂多而闻名于世。据统计黄河中游向下游的年平均输砂量为16亿t左右, 其中有4亿t沉积在下游河床, 致使下游河床平均每年升高10 cm~12 cm[4]。目前, 黄河下游大部分河段出现“二级悬河”, 主河槽过洪能力也大幅度降低, 黄河泥砂的淤积存在着巨大的洪涝溢决隐患, 严重危及黄河两岸人民群众生命财产的安全, 极大地制约了黄河流域经济建设的发展[5]。

本文研究的是用造纸黑液代替水用作蒸压砖制备中的成型水分, 把造纸黑液作为一种资源用于粉煤灰蒸压砖的制备中, 不但可以使造纸黑液得到有效利用, 还可以节约水资源;在原料中添加黄河泥砂代替部分瘠性原料粉煤灰, 可以改善蒸压砖的成型质量。

1 试验

蒸压粉煤灰砖所用原材料主要有硅铝质材料、钙质材料、石膏和集料等, 在高温水化条件下钙质材料与硅质材料中的Si O2和Al2O3反应生成水化硅酸盐等水化产物, 从而使制品具有强度[6]。

1.1 原料

试验主要原料黄河泥砂 (硅质材料) 取自洛阳市境内孟津段, 粉煤灰 (硅铝质材料) 来自洛阳市首阳山电厂, 炉渣 (集料) 来自洛阳市宜阳龙羽电厂, 化学激发剂为石灰 (钙质材料) 和石膏。试验用的石灰有效Ca O为83.1%, 0.08 mm方孔筛筛余2.02%。石膏中Ca SO473.83%, 0.08 mm方孔筛筛余量3.02%。原料化学成分见表1。

细粉煤灰表面积大, 产生的可溶性Si O2、Al2O3多, 相应生成的水化物就多, 这有利于提高砖坯强度, 但也不能太细, 否则生产时排气效果不好。试验采用的粉煤灰, 细度为0.08 mm方孔筛筛余18.17%。

粉煤灰砖因原料颗粒太细, 且粒径相差较小, 级配不好而导致混合料中含气量较高, 在压制过程中常因排气困难而产生水平层裂。黄河泥砂-粉煤灰蒸压砖原料之一黄河泥砂中粒径大于0.05 mm的颗粒占了1/2以上, 能有效提高坯体成型质量。黄河泥砂颗粒分布见表2。

造纸废液为碱法造纸蒸煮黑液。废液中OH-浓度为0.4165 mol/L。

采用洛阳市宜阳龙羽电厂的炉渣, 粉碎至粒径为2.5 mm。黄河泥砂-粉煤灰混合料中掺入足够的炉渣做集料, 以增加透气性, 使得砖坯在压制时, 避免产生分层裂缝[7]。炉渣粒径分布见表3。

1.2 试验过程

通过正交试验确定适宜工艺参数, 之后选取合适工艺参数制备蒸压砖, 并进行产物鉴定和性能检测。

影响蒸压砖性能的因素主要有:粉煤灰与黄河泥砂的比例、炉渣掺量、石灰掺量、石膏掺量、液固比、成型压力、静停时间、蒸压制度等。

根据前期研究经验, 蒸压砖性能较好时的工艺参数为:粉煤灰与黄河泥砂比例为3:1、炉渣掺量约为23%, 石灰掺量为12%, 石膏为1.0%, m (废液) :m (固体) 为1:8, 成型压力为20 k N、静停时间5 h、升温时间为2.0 h~2.5 h, 恒温压力控制在1.3 MPa (175℃~185℃) ;保温时间7 h~8 h;降温应缓慢进行, 控制在2~3 h内, 把釜内压力降至“零”, 待釜内温度低于100℃后, 方可打开釜门。

实验时根据前期研究经验, 固定液固比、成型压力、静停时间、蒸压制度等工艺参数, 做粉煤灰与黄河泥砂的比例、炉渣掺量、石灰掺量、石膏掺量四因素三水平正交试验, 原料经配料、消化、碾练、成型、静停、蒸压制得蒸压砖。因素水平表见表4。

2 试验结果

2.1 试验结果

正交试验结果见表5。

正交试验结果显示:当m (粉煤灰) :m (泥砂) 为3:1, 炉渣含量为22%, 石灰含量为12%, 石膏含量为1.3%时制得的蒸压砖抗压强度最大。以此工艺参数分别用水和造纸黑液制备蒸压砖并进行性能测试, 结果见表6。

2.2 产物鉴定

造纸黑液做拌和液制得蒸压砖的XRD图谱如图1。

图1显示:黄河泥砂——粉煤灰经蒸压砖中生成了托勃莫来石、水化硅酸钙、水化石榴石等水化产物——与水做拌和液制得的黄河泥砂-粉煤灰蒸压砖的水化产物一致[8], 这些水化产物将未反应粗料粘结在一起组成以粗颗粒为骨架的混凝土式结构, 使得制品具有一定强度。

2.3 黄河泥砂——粉煤灰经蒸压砖的性能

黄河泥砂——粉煤灰经蒸压砖的性能见表6。

可见造纸黑液做拌和液制得的黄河泥砂-粉煤灰蒸压砖可以达到JC 239-2001《粉煤灰砖》规定的MU25级要求[9]。

3 实验结论

实验结果表面, 利用造纸黑液作为黄河泥砂-粉煤灰蒸压砖的拌和液是可行的。

蒸压砖适宜的工艺参数为:m (粉煤灰) :m (泥砂) 为3:1, 炉渣含量为22%, 石灰含量为12%, 石膏含量为1.3%, m (废液) :m (固体) (E) 为1:8, 成型压力为20 k N, 静停时间为2 h, 升温时间为2.5 h~3 h, 蒸压温度为180℃, 保温时间为7 h~8 h, 降温时间为2 h~3 h。

利用造纸黑液和粉煤灰、黄河泥砂制备的蒸压砖可以达到JC 239-2001《粉煤灰砖》规定的MU25级的质量要求。

参考文献

[1]刘晓坤, 张曦乔.造纸黑液的回收与综合利用[J].环境研究与检测, 2008, 21 (3) .

[2]兰泽全, 马汉鹏.造纸黑液治理利用技术现状[J].工业水处理, 2008, 28 (7) .

[3]郝小非, 饶先发, 李明周.我国粉煤灰综合利用现状与展望[J].矿山机械, 2006, 34 (10) .

[4]罗升庚, 钟临风, 程革坚.解决黄河泥砂问题的一个设想[J].水电站设计, 2007, 23 (2) .

[5]童丽萍, 李少兰.利用黄河淤泥废料开发烧结承重多孔砖的研究[J].中国建材, 2007 (6) .

[6]李庆繁, 高连玉, 赵成文.高性能蒸压粉煤灰砖生产工艺技术综述[J].新型墙材, 2010 (7) .

[7]李庆繁, 李光复, 罗维滨.原料及其配合比对蒸压粉煤灰砖耐久性的影响[J].粉煤灰, 2004 (4) .

[8]张新爱, 田文杰, 袁媛等.黄河泥砂-粉煤灰蒸压砖的研制[J].新型建筑材料, 2009, 36 (5) .

造纸黑液 篇6

近几年来, 微波具有操作简单, 省时节能, 成本低, 高效快速的特点逐渐被人们认识到。然而微波的这些特点可以广泛地运用在环保领域, 因此20世纪80年代后, 在降解废水中有机物的方面, 微波辐射技术成为一项新技术, 并逐渐取代传统的加热方法。同时, 由于活性炭表面的不均匀性, 微波照射使能吸收微波能的活性炭表面产生许多能量比其它部位高得多的“热点”, 这些“热点”常作为诱导化学反应的催化剂。因此, 本文就是根据这些原理, 探讨在微波照射下, 黑液活性炭在不同条件下对直接桃红模拟的印染废水的降解率。

一、实验

1. 实验仪器

微波炉:P80D23N2L-A9 (R0)

电子天平:上海光正医疗仪器有限公司

调温电热套:北京中兴伟业仪器有限公司

SHZ—III循环水真空泵:上海亚荣生化仪器厂

DZF—6051型真空干燥箱:上海精宏实验设备有限公司

SZ—97自动三重纯水蒸馏器:上海亚荣生化仪器厂

玻璃仪器气流烘干器:北京中兴伟业仪器有限公司

WHY-2S往返水浴恒温振荡器:江苏大地自动化仪器厂

TU-1901双光束紫外可见分光光度计:北京普析通用仪器有限责任公司

2. 实验药品及材料

木屑 (桉树木屑) , 造纸黑液, 直接桃红 (12B) , Ag NO3 (约0.1g/ml) , 浓HCl

3. 活性炭的制备

称取100g的木屑放在大烧杯中, 并加入250m L的造纸黑液和250 m L蒸馏水, 搅拌均匀, 静置24h后将混合物放入坩埚中, 放入电热套中高温炭化, 充分利用黑液中的碱性物质作为活化剂进行活化, 冷却, 得到制备的粗制的活性炭。将粗制的活性炭用浓度为1%左右的HCl浸泡24h后, 再用蒸馏水将活性炭中的氯离子洗净 (用Ag NO3来检验氯离子) , 最后在105℃时在恒温真空干燥箱中烘干研碎待用。

4. 不同条件对直接桃红脱色率的影响

(1) 未微波对脱色率的影响。分别称取0.1, 0.3, 0.5, 0.7 g活性炭于编号为A1、A2、A3、A4的150m L锥形瓶中, 再分别加入20m L浓度为200mg/L的直接桃红溶液 (Abs=1.1916) , 静置3.0min, 初定容至50m L后放入WHY-2S往返水浴恒温振荡器中将震荡时间设置20min, 温度设定分别在35℃, 充分震荡后将锥形中的混合物定容至100 m L的容量瓶中, 最后用真空抽滤机抽滤, 将滤液用紫外分光光TU-1901双光束紫外可见分光光度计在波长λ=525.5 nm处测其滤液的吸光度, 并计算它们脱色率。

(2) 微波火力对脱色率的影响。分别称取0.5g活性炭于编号为B1、B2、B3、B4、B5的150m L锥形瓶中, 再分别加入20m L浓度为200mg/L的直接桃红溶液 (Abs=1.1916) , 静置3.0min, 分别在低火、中低火、中火、中高火、高火的条件下微波3.0min, 冷却至室温, 初定容至50m L后放入WHY-2S往返水浴恒温振荡器中将震荡时间设置20min, 温度设定分别在35℃, 充分震荡后将锥形中的混合物定容至100m L的容量瓶中, 最后用真空抽滤机抽滤, 将滤液用紫外分光光TU-1901双光束紫外可见分光光度计在波长λ=525.5 nm处测其滤液的吸光度, 并计算它们脱色率。

(3) 微波时间对脱色率的影响。分别称取0.5g活性炭于编号为C1、C2、C3、C4、C5、C6的150 m L锥形瓶中, 再分别加入20m L浓度为200 mg/L的直接桃红溶液 (Abs=1.1900) , 静置3.0min, 中火的条件下分别微波1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0min, 冷却至室温, 初定容至50m L后放入WHY-2S往返水浴恒温振荡器中将震荡时间设置20min, 温度设定分别在35℃, 充分震荡后将锥形中的混合物定容至100m L的容量瓶中, 最后用真空抽滤机抽滤, 将滤液用紫外分光光TU-1901双光束紫外可见分光光度计在波长λ=525.5nm处测其滤液的吸光度, 并计算它们脱色率。

(4) 微波条件下活性炭用量对脱色率的影响。分别称取0.1, 0.3, 0.5, 0.7g活性炭于编号为D1、D2、D3、D4的150m L锥形瓶中, 再分别加入20m L浓度为200mg/L的直接桃红溶液 (Abs=1.1916) , 静置3.0min, 在高火的条件下分别微波3.0min, 冷却至室温, 初定容至50m L后放入WHY-2S往返水浴恒温振荡器中将震荡时间设置20min, 温度设定分别在35℃, 充分震荡后将锥形中的混合物定容至100m L的容量瓶中, 最后用真空抽滤机抽滤, 将滤液用紫外分光光TU-1901双光束紫外可见分光光度计在波长λ=525.5nm处测其滤液的吸光度, 并计算它们脱色率。

二、实验结果与讨论

1. 未微波的条件下对脱色率的影响

由表4可知, 在未微波条件下, 直接桃红的脱色率随着活性炭用量的增加而增大, 但比较表1、表4, 我们可以发现, 与未微波相比, 在微波条件, 直接桃红的脱色率大大提高。

2. 微波条件下对脱色率的影响

(1) 微波火力对脱色率的影响。由实验知, 微波时, 微波炉不同的火力对直接桃红的脱色率不同, 由表2可知, 当微波3 min, 随着微波炉火力的增加, 染料废水的脱色率先升高再降低再升高。当用中低火或高火时, 直接桃红的脱色率分别可达86.66%和86.82%。

(2) 微波辐射时间对脱色率的影响。由表3可知, 在微波条件下, 直接桃红的脱色率随着微波辐射时间的增加而增大, 辐射6.0min脱色率可达87.05%, 而由表4知, 未微波时活性炭对直接桃红的脱色率为58.72%, 这表明在微波条件能明显提高活性炭对直接桃红的脱色率。

(3) 微波条件下活性炭用量对脱色率的影响。由表4可知, 在微波条件下, 直接桃红的脱色率随着活性炭用量的增加而增大。当活性炭用量为35 g/L时, 直接桃红的脱色率可达88.15%。

三、结束语

1. 结果

由图1知, 不管在微波或未微波条件下, 染料直接桃红的脱色率都是随着活性炭用量的增加而增大, 但在相同活性炭用量时, 在微波条件下直接桃红的脱色率明显高于在未微波条件下的脱色率。在微波条件下, 当活性炭用量大于20 g/L时, 随着活性炭用量的增加, 染料直接桃红的脱色率逐渐趋于平稳。这表明溶液中直接桃红浓度的减少不仅是吸附作用, 而是活性炭和微波的协同作用共同造成。

2. 结论

(1) 本实验采用造纸黑液为活化剂, 用废弃木屑炭化物质制取高脱色力活性炭。

(2) 采用造纸黑液作为活化剂制备高性能吸附材料, 工艺上不必对黑液进行酸析, 减少了工艺流程, 节约了成本。

(3) 本实验采用微波技术, 不仅耗能低, 成本低, 操作简单, 省时, 高效, 而且大大增加了活性炭对直接桃红的脱色率。为活性炭的生产找到新的廉价资源, 又为造纸黑液的后续处理创造有利条件, 从而达到了以废治废的目的。

(4) 本实验过程中所采用的原料均为生产生活中产生的废弃物, 用它们制造活性炭不仅变废为宝。

参考文献

[1]王朋辉, 宋苗苗.印染废水生物吸附处理法综述[J].能源与环境科学, 2013

[2]刘闯, 李永峰, 林永波.活性炭处理印染废水的研究[J].上海工程技术大学学报, 2008

[3]朱宏飞, 李定龙, 朱传为.印染废水的危害及源头治理举措[J].环境科学与管理, 2007

[4]燕俩.造纸黑液综合治理研究[J].中国化工贸易, 2012