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造纸工业是关乎社会经济发展和国民需求的重要基础产业之一,当前,中国已成为世界纸制品生产、消费和进出口大国。但造纸行业用水量大、污染负荷高。造纸废水排放量约占工业废水总排放量的10%,仅次于化工、钢铁工业,对环境造成极大污染,目前污染控制与治理的注意力和重点都在传统末端,而忽视了制浆过程黑液提取不完全带来的污染转移和贡献。本论文以松木为蒸煮原料,采用碱法蒸煮获得蒸煮黑液。研究碱法蒸煮黑液的污染特性及黑液中液相木素,以及在不同提取工艺条件下,黑液提取率的变化。同时还研究在逆流提取工艺下提取黑液中液相木素、CODCr和BOD5与浆料提取浓度的变化规律,以及黑液提取率与浆料残余液相木素、浆料残余CODCr和浆料残余BOD5的关系。研究结果对重新认识和正确定位制浆造纸过程污染产生和控制具有重要的科学意义和普遍的现实价值。首先研究松木碱法蒸煮黑液的污染特性及黑液中液相木素的定量分析。结果表明,蒸煮黑液中含有大量溶解有机物,CODCr和BOD5很高,BOD5/CODCr为0.25,可生化性差;黑液颜色较深,色度很高,经红外光谱、紫外光谱和GC-MS分析表明,黑液中有机成分非常复杂,主要是木素降解产物,包括芳香族化合物、有机酸类、酮类、烷烃类、烯类和杂环化合物。芳香族化合物峰面积相对含量达到76.84%。在DNS溶剂体系中,木质素在530 nm处的吸光度与溶解木质素质量有较好的线性关系,建立了液相木质素的定量分析方法。其次研究了在顺流和逆流提取工艺下黑液提取率与浆料浓度的关系,并在此基础上深入研究在逆流提取工艺下浆料洗净度与浆料浓度的关系。结果表明,与顺流提取相比,逆流提取黑液提取率更高,浆料浓度越高,黑液提取率越高,当浆料浓度为35%时,在顺流工艺下黑液提取率仅为83.29%,而在逆流工艺下黑液提取率高达98.47%。采用逆流提取黑液时,浆料浓度和黑液提取率之间存在良好的线性关系。通过逆流提取黑液残碱的分析,较高浆料浓度能够大大减少提取用水量,有利于后续碱回收和漂白过程。接着研究在逆流提取工艺下提取黑液中液相木素与浆料浓度之间的变化规律以及浆料残余液相木素与黑液提取率之间的关系。结果表明,黑液经四段提取后,随着浆料浓度的增加,提取液相木素量由474 kg/t增加到500.5 kg/t。浆料残余液相木素由32 kg/t降低到5.5 kg/t。黑液提取率和浆料残余液相木质素之间存在明显的线性关系,增加提取浆料浓度能够降低带入漂白过程残余液相木素量,进而降低漂剂用量和废水的AOX。研究在逆流提取条件下,提取黑液CODCr、BOD5与提取浆料浓度之间的变化规律以及浆料残余CODCr、BOD5与黑液提取率之间的关系。浆料经四段提取后,随浆料浓度增加,提取CODCr量由2011 kg/t增加到2091 kg/t。浆中残余CODCr由131 kg/t降低到51kg/t,浆料残余CODCr与黑液提取率存在一元三次函数(Y=3157-91.94X+0.91X2-0.00298X3,R2=0.999)关系。浆料经四段提取后,随浆料浓度增加,提取BOD5量由526 kg/t增加到534 kg/t。浆料残余BOD5由12.5 kg/t降低到4.5kg/t,浆料残余BOD5与黑液提取率存在一元二次函数(Y=106.98-2.09X+0.01X2,R2=0.999)关系。增大浆料浓度,可以明显增加黑液提取率和黑液中有机物的含量,提高黑液碱回收效率,并减少纸浆残留的CODCr,BOD5和提取次数,从而减少用水量。提取工艺中浆料浓度对黑液提取率及浆料残余CODCr、BOD5具有较大的影响。