麦草浆传统CEH漂白过程中AOX生成规律的研究

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纸浆含氯漂白废水,特别是CEH三段漂白废水,除了含有比较高的COD、BOD外,更重要的是含有大量的有机氯化物,这也是传统CEH漂白方法逐步被淘汰的主要原因,但我国是麦草浆生产大国,对麦草浆适宜的传统CEH漂白方法在短期内无法被O2、O3、H2O2等ECF、TCF方法完全取代,因此为了探讨出一条适合我国国情的纸浆漂白工艺,需要对CEH漂白废水中有机氯化物的生成规律进行研究和总结。国内外关于木材漂白废水中有机物的生成规律有了比较充分的研究,但麦草浆漂白废水中有机氯化物的研究问题在国内外还是一个空白,因此现阶段对此课题进行研究具有很重要的现实意义。根据我国制浆造纸工业的现状,本文进行了如下一些研究:研究了纸浆漂白废水中的AOX在含氯漂白方法中的生成规律。研究发现:CEH传统三段漂白废水中AOX大部分出现在C段和E段,非木材浆C段漂白时约有2.5kg/t-4kg/t的AOX形成,C段产生的AOX主要在C段和E段废水中溶出,其中C段废水中溶出的AOX一般在2kg/t浆左右,E段为1-2kg/t浆;H段废水中的AOX含量较少,一般少于1kg/t;非木材纸浆CEH漂白产生的AOX低于木材纸浆。对于非木材麦草纸浆,在传统CEH漂白方法中,CE段废水中AOX总量与C段氯耗量之间有如下线性关系式: AOX(kg/t)=0.089×Cl2 H段漂白废水中AOX生成量与氯耗量之间存在如下线形关系: AOX(kg/t)=0.014×Cl2漂白废水中的AOX产生量也与漂白时间、漂白温度有关,延长漂白时间或提高漂白温度都能使废水中的AOX产生量增加。其中H段漂白的初始pH值对H段废水中的AOX含量有比较明显的影响,降低pH值,能使漂后纸浆的白度和漂后废水中的AOX含量同时增加,主要原因是pH的变化直接影响漂白体系中的主要成分,改变了漂白体系的氧化电势。在明确了漂白废水中AOX生成量和含氯漂白方法中含氯量的关系后,继续研究了二氧化氯漂白对降低废水中AOX生成量的影响。研究发现:二氧化氯取代传统含氯漂白中的氯元素可以明显的降低废水中AOX的生成量,二氧化氯取代传统含氯漂白中的氯元素达到60%以上,废水中的AOX产生量就可以基本上达到国家要求的排放标准。工业二氧化氯溶液中含有少量的游离氯原子,实验表明:在进行二氧化氯漂白前,加入少量的过氧化氢,能够与漂白体系中的游离氯原子反应,减少漂白废水中AOX的生成量。此种减少废水中AOX含量的方法,附加的成本少,约加0.4%(相对于绝干浆)的过氧化氢,可以减少约20%的AOX。强化传统CEH漂白也是降低废水中AOX的生成量的一条有效途径。实验表明:传统CEH漂前的预处理可以降低进入漂白段纸浆的卡伯值,减少漂白过程中化学品的用量,从而降低废水中AOX的产生量。(1) CEH漂白前进行氧脱木素能使漂白废水的排放指标达到国家要求。氧脱木素的用碱量、时间、温度的变化都能一定程度的影响CEH漂后废水中AOX的含量。氧脱木素预处理的适宜条件为:浆浓10%,NaOH用量4%,时间60min,温度90℃,氧压0.5 MPa。脱木素程度为60%左右,可降低CEH漂白中总有效氯用量的50%,总有效氯用量的降低对漂后纸浆的白度和强度指标没有明显的影响,但漂后废水中AOX含量降低明显,可降低50%左右。(2)木聚糖酶预处理可降低后续漂白漂剂的用量,木聚糖酶预处理后进行CEH漂白,在不影响漂后浆白度的前提下,木聚糖酶用量为40 IU/g,可使C段用氯量减少为40%,AOX含量减少30%。为了准确地了解AOX的具体组分,论文中还对CEH漂白废水样进行了GC-MS分析。实验表明:C段废水的AOX含有比较多的多氯丙酮、多氯丙烯和多氯环丙烯;E段废水的AOX主要是多氯酚和多氯愈创木酚;而H段废水的AOX中只发现三氯甲烷和四氯化碳等少数几个有机氯化物,但含量都比较低。
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