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造紙廢水的微電解脫色技術-悠悠HOT資源站

造紙廢水的微電解脫色技術

作者:Helena 發表日期:2018-01-13 18:38:03

北極星環保網訊:摘要:對造紙廢水的特徵及微電解法概念和基本原理作了簡明闡述,探討微電解法脫色的機理和影響因素,總結了該工藝的優缺點該工藝具有作用機製多、協同效應強、脫色效率高、使用壽命長、成本低廉等優點,在造紙廢水脫色處理上將具有良好的工業應用前景。

1、造紙廢水特徵

造紙廢水產生與生產過程的各個工序有關,總的來說可以分為黑液、中段廢水與白水三類,其成分、產生量及水質特徵列於表1

造紙廢水難生化特性:一般廢水的生化特性可根據其COD/BOD的大小來判斷:大於0.45生化性較好,大於0.30可生化,小於0.30較難生化,小於0.25不宜生化。由表1可見,木漿中段廢水的COD/BOD都小於0.25生化降解特性很差,這

是因為木材含有更多難以生化降解的木素所致。因此,製漿中段廢水直接採用傳統的生物法來處理是很難成功的。

製漿企業的製漿黑液,包括木漿和草漿黑液目前都可以成功地使用傳統的堿回收方法治理;造紙白水中的成分幾乎全部來自於紙漿,故絕大部分白水可以直接送回造紙車間回用,再多餘的部分可以與中段水混合處理。所謂的中段廢水來源於製漿廢水之後,包括洗漿的稀黑液、洗滌篩選廢水、漂白廢水、洗網、洗毯廢水、造紙車間的多餘白水等。因此中段廢水是個來源複雜,成分複雜的係統,中段廢水處理十分關鍵。木漿中段廢水的色度都比較高,廢水中的木素類物質是製漿中段廢水顏色的主要原因,尤其是含氯漂劑的使用,使得廢水中含有大量的氯化木素,導致廢水的顏色進一步加深。

因此,對製漿造紙廢水脫色技術的研究很有必要。

造紙廢水的微電解脫色技術

2、微電解概念和基本原理

鐵屑微電解法,又稱為鐵碳法、鐵屑法、內電解、鐵還原技術等,是基於金屬腐蝕溶解的電化學原理,利用電解質溶液中鐵屑晶體結構上的鐵一碳之間形成的許多局部微電池采處理工業廢水的一種電化學處理技術。

這種技術用於治理工業廢水始於20世紀70年代,此法在沒有外加電能條件下,充分利用金屬一金屬,金屬一非金屬之間的電位差而產生的無數微小電

池的作用,使廢水中的污染物通過電化氧化一還原反應、凝聚、氣浮和沉降等作用,達到淨化的目的。

3作用機理

3.1鐵屑微電池反應

所用材料的鑄鐵屑和活性碳或焦碳,鑄鐵屑是鐵和碳的合金,其內部主要由純鐵和碳化鐵(Fe3C)組成,其中Fe3C以極為細小的微粒分散在鐵屑內。當將鑄鐵鐵屑浸沒在電解質溶液中時,由於Fe3C比純鐵更耐腐蝕,二者之間存在着明顯的氧化還原電勢差,這樣便在純鐵和碳化鐵之間形成了無數多個細微原電池,純鐵為陽極,Fe3C為陰極。另一方麵鐵屑與活性碳形成較大的原電池,鑄鐵為陽極,碳為陰極,使鐵屑在受到微原電池腐蝕的基礎上,又受到較大原電池的腐蝕。在這些細微原電池中,陽極在電池反應中表現為失去電子被氧化,而陰極得到電子被還原,但反應比較複雜。在微電池中電極反應為:

造紙廢水的微電解脫色技術

當有溶解氧存在,酸性條件下反應表現為:

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而在有溶解氧存在,堿性條件下則表現為:

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電極反應產物具有高的化學活性,其中新生態的〔H〕和Fe2+能與廢水中的許多組分發生氧化還原作用,破壞廢水的發色或助色基團,失去發色能力;使大分子物質分解為小分子物質使難生物降解的物質轉變成容易生物降解的物質,提高廢水的可生化性。在陰極,當電解質溶液(廢水)中有去極劑存在時,則有

機物被還原。對於那些易氧化的有機物,如醇、醛和酚等,在陽極上可以發生類似強氧化劑引起的氧化反應,例如酚可以在陽極上直接被氧化分解。

3.2鐵離子的絮凝作用

陽極反應產生Fe2+,而Fe2+易被空氣中的O2氧化為Fe3+, Fe2+和Fe3+

是良好的絮凝劑,特別是新生的Fe2+具有更高的吸附一絮凝活性,調節廢水的pH可使鐵離子變成氫氧化物的絮狀沉澱,反應式為:

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生成的Fe(OH)2和Fe(OH)3是活性膠體絮凝劑,其吸附能力比普通方法製得絮凝劑的吸附能力強。這樣,廢水中的懸浮或膠體態的微小顆粒及有機高分子,通過微電池反應產生的不溶物和廢水中原來構成色度的不溶性物質均可其吸附凝聚,可進一步降低廢水的色度。

3.3 Fe2+絡合作用

廢水中發色基團很多都有很強的配位體,能與過渡元素中的金屬離子(例如Fe2+)發生絡合反應,當發色基團的配位原子的孤對電子進入中心粒子的空軌道後,發色基團中共扼體係的電子雲分佈發生偏移,改變了激態和激發態的能量,絡合物的顏色也隨之改變,而FeZ'在中性、酸性條件下,以較多的離子態


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