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化学原理在造纸废水处理中的应用

来源:纯水设备??????2019/9/30 12:47:35??????点击:

纯水设备纯水设备先容了化学原理在造纸废水处理中的应用,讨论了基于絮凝和氧化还原原理的造纸废水的具体处理方法,探讨了不同絮凝剂在絮凝法中的化学原理和应用,并先容了氧化还原法中的不同技术。

    造纸废水排放量大,成分复杂,特别是木质素、半纤维素、单糖等难降解有机物含量高。它容易造成严重的环境污染,是一种高浓度的有机废水,而且很难处理。生物降解性差,毒性高,气味重,泡沫。[1]

    根据原理,废水处理大致可分为物理化学处理、化学处理和生物处理三种方法。本文主要讨论了化学原理在造纸废水化学反应处理中的应用,包括絮凝和氧化还原。

1絮凝方法

    通过向废水中添加絮凝剂,将悬浮颗粒或胶体附着在水中形成絮凝剂,并将絮凝剂与废水分离,去除污染物,净化废水。化学絮凝法是一种经济、实用、简单、有效的高色度、高浊度废水处理技术。如何选择絮凝剂对造纸废水的处理具有重要意义。

1.1无机絮凝剂

    无机絮凝剂有两种传统的无机絮凝剂和无机高分子絮凝剂。传统无机絮凝剂主要是指硫酸铝,氯化铁,低分子量化合物,静电力的机制作用下的金属阳离子结合带负电荷的胶体使胶体的表面电荷中和和扩散层表面的胶体压缩,安定下来由于范德华力;对聚氯化铝(PAC)、聚磷酸铝(PAP)等无机高分子絮凝剂进行了进一步的研究纯水设备,以提高絮凝性能和絮凝效果。刘晓红,严凯琦等制备了聚硅酸铁(PAFSC)絮凝剂,用于造纸废水的处理,絮凝效果良好。

1.2有机絮凝剂

    有机絮凝剂是通过一系列的顺序连接形成线性分子的,它们之间是共价连接的。有机絮凝剂有两种,一种是合成聚合物,另一种是天然改性聚合物。聚丙烯酰胺(PAM)可用于有机高分子絮凝剂的合成。天然改性有机高分子絮凝剂包括淀粉衍生物、纤维素衍生物等,而絮凝剂含有大量OH-等活性基团,性能好、价格低、易于生物降解,避免了二次污染。刘俊海等以玉米淀粉和丙烯酰胺为原料制备淀粉接枝丙烯酰胺聚合物(s-g-pam)絮凝剂,并用该絮凝剂处理造纸废水,处理效果良好。

    微生物絮凝剂也是一种天然有机高分子絮凝剂,在处理造纸废水时高效、可生物降解、安全。微生物絮凝剂的机理如下。一是吸附架桥机理,认为它们是通过氢键和离子键与悬浮物结合,形成较为紧密的絮凝体从而沉淀分离。二是电性中和机理,认为带正电的的微生物絮凝剂靠近带负电的胶体粒子时发生正负电荷抵消,胶体本身是不稳定的,通过两者之间的自由碰撞和分子间作用力,他们最终形成一个整体水处理设备。最后沉淀分离。李文鹏等以微生物絮凝剂 LBF 处理造纸废水,CODSS、色度去除率分别为 39%87%71%,有较好的处理效果 [4]

    由于造纸原料不同,造纸废水中的成分也很复杂,所以在选择絮凝剂的时候要根据水质的具体情况进行分析。实际处理中,单一的絮凝剂具有一定的局限性,复合型絮凝剂可以进一步提高净水能力,在造纸废水处理中应用十分广泛。

2 氧化还原法

    造纸废水的主要化学原理是氧化还原。使污染物在处理过程中被氧化或者被还原,有机物分解为无害的物质,使污水得到处理。造纸废水处理中常用的方法包括超临界水氧化,湿式空气氧化和电化学等。

2.1 超临界水氧化法

    当水处于超临界状态时其基本性能会发生很多改变,进而表现出类似非极性有机化合物的性质,在这个时候水可以和有机物、氧气等物质互溶,有机物就能在氧气充足的均相反应。最后,有机物被氧化为 N2H2OCO2 以及其他等无害物质。因此,超临界水氧化法技术在分解有机物等方面具有高效,快速的优势,经济上合理,对环境有利。

    该技术在欧洲、美国、日本等发达国家已经取得了很好的研究成果并应用于造纸废水处理中,我国仍然处于中试阶段纯水设备

    戴航等在一定条件下通过超临界水反应系统 TOC 去除率达到将近百分之百,证明超临界水氧化在处理造纸废水中有很好的效果 [5]

2.2 湿式空气氧化法

    湿式空气氧化法(WAO)是一种废水处理方法,在液相水存在通过高温和高压氧化处理液体中悬浮或溶解的有机物质。在高温和高压下,使用空气或氧气作为氧化剂将有机物质氧化成液相中的水蒸气和二氧化碳以去除有机物。WAO 1944 年由 F.J.ZimmermannLlu 提出的。

    但是,由于投资和运营成本过高,反应条件苛刻等问题,大规模推广时仍存在一些的局限性。

2.3 电化学法

    电化学法即利用电化学原理,利用可溶性金属做电极,通电之后可溶性金属电极在水中产生金属离子的水解,聚合,生成一系列起凝聚作用的水解产物,并且通过氧化还原反应,破坏有机物的结构,水处理设备去除其生物毒性。废水的电化学处理具有多种功能,具有体积小,占地面积小,操作灵活等优点,但需要大量电能和高成本。

    时峰等人利用电化学的相关组合工艺的实验结果表明,COD,色度,氨氮达到废水排放标准 [6]

    化学方法在造纸废水处理中起着重要的作用,但造纸废水的成分比较复杂,处理的难度比较大,仅仅使用一种方法很难达到预期的处理效果。这需要在实际造纸废水处理过程中将化学方法与物理方法,生物方法等相结合,充分考虑各种处理方法的优缺点。根据具体的生产状况,选择最佳的处理方案,实现实用性和经济性的统一。苏州皙全皙全纯水设备企业可根据客户要求制作各种流量的纯水设备,超纯水设备及纯水设备水处理设备去离子水设备

 

 

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