專利名稱：一種氯化木素及其衍生物的降解方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氯化木素及其衍生物的降解方法，尤其可用于紙漿含氯漂白廢水中氯化木素及其衍生物的降解方法。
制漿廢水污染最嚴重的是含氯漂白廢水，它不僅表現(xiàn)在生物耗氧量(BOD)和化學(xué)耗氧量(COD)的問題上，而且更嚴重地表現(xiàn)在含氯漂白廢水中含有劇毒物(總有機氯化物，Totalorganically-bond chlorine，簡稱‘TOCl’)的問題上。紙漿氯化和堿處理除了產(chǎn)生對人類有致癌作用的三氯甲烷外，還有許多劇毒有機氯化物產(chǎn)生。它們都是木素降解產(chǎn)物的氯化物，多數(shù)以各種氯代酚的形式存在，其中以二氯代酚、三氯代酚、四氯代酚、五氯代酚為主，其次，還有氯代愈創(chuàng)木酚、氯代香草醛、氯代兒茶酚等，它們都是有毒污染物，且不易生化與非生化降解，對魚類和哺乳類動物都是有毒的。因此，紙漿含氯漂白廢水中的氯化木素及其衍生物是造成污染的主要原因。
盡管大量的無氯漂白技術(shù)在不斷研究和推廣，但由于含氯漂白技術(shù)使用的廣泛性和無氯漂白技術(shù)的成本及工藝要求的局限性，以至于含氯漂白技術(shù)仍在大量使用。有關(guān)紙漿含氯漂白廢水治理方法的研究有微生物法、活性污坭法等，但這些方法因處理周期長、占地面積大而未廣泛應(yīng)用，至今，紙漿含氯漂白廢水尚無有效治理措施，多數(shù)是稀釋后直接排放，對環(huán)境造成極大的危害。
電化學(xué)氧化方法已廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域，如電鍍、電解、電池等，也應(yīng)用于有機物的合成和分解。木質(zhì)素的電氧化研究已有不少報道，這些研究涉及木質(zhì)素的官能團改性、鹵化作用和漂白以及廢水處理。其中漂白方面的研究報道都是關(guān)于采用電氧化方法漂白紙漿。廢水處理方面的研究主要是關(guān)于處理蒸煮黑液的研究。但利用電氧化方法處理有氯漂白廢水中氯化木素的研究未見報道。
本發(fā)明的目的是提供一種電氧化降解氯化木素及其衍生物的方法，其具有技術(shù)設(shè)備小，占地少，運行管理簡單，COD去除率高、脫色效果好等特點。
本發(fā)明提供氯化木素及其衍生物的電氧化降解法，其具體操作過程包括將陽極和陰極插入含氯化木素及其衍生物的廢水中，陽極與陰極的間距為0.2～1毫米之間，采用直流電，控制電解電壓不高于水的電解電壓進行電氧化處理。
其中陽極與陰極的間距為0.2～1毫米之間，陽極與陰極的間距越小，電氧化處理效果越好，優(yōu)選為0.2～0.5毫米。
控制電解電壓不高于水的電解電壓，才能有效地進行電氧化降解作用，在此之內(nèi)，電解電壓越高，效果越好。陽極與陰極之間電位差越大，水的電解電壓升高，電氧化降解氯化木素及其衍生物的電解電壓相應(yīng)可以提高，電氧化處理效果越好。
通常應(yīng)盡量選擇耐氧化、析氧電位較高的陽極材料，如貴重金屬鎳、鉑等，從經(jīng)濟角度考慮，可采取碳棒上鍍上耐氧化且析氧電位較高的材料作陽極，如鍍二氧化鉛等。陰極沒有特別的要求，通常的陰極材料都可以適用，如不銹鋼、銅等。
本發(fā)明陽極與陰極的間距較小，為0.2～1毫米之間，中間可以采用絕緣網(wǎng)分隔。
本發(fā)明尤其適用于紙漿含氯漂白廢水中氯化木素及其衍生物的降解。
本發(fā)明對含氯化木素及其衍生物的漂白廢水電解，可促使廢水中氯化木素及其衍生物降解，同時發(fā)生開環(huán)反應(yīng)，從含氯化木素及其衍生物廢水電解前后的紅外譜圖中可以看出。
附圖
是含氯化木素的廢水在電解電壓為4.1V電氧化處理18小時前后的紅外譜圖。在電解之前，譜圖中有明顯的芳環(huán)特征吸收峰，如圖中波數(shù)為1600cm-1的峰1是芳環(huán)振動產(chǎn)生的，波數(shù)為1147cm-1的峰3和波數(shù)為1043cm-1的峰4是由芳環(huán)上C-H平面變形產(chǎn)生。而電解后這些峰被波數(shù)為1565cm-1峰2和波數(shù)為1112cm-1弱而寬的峰5所替代?？梢姺辑h(huán)的特征吸收峰在電解后變得很弱了，這表明電解使氯化木素發(fā)生了開環(huán)反應(yīng)。通過開環(huán)反應(yīng)可以大大減少氯化木素降解過程中形成的各種氯代酚，在降低廢水色度和COD的同時，有效抑制巨毒污染物的產(chǎn)生。電氧化處理含氯漂白廢水具有周期短、成本低、占地面積少的優(yōu)勢。
采用電化學(xué)技術(shù)處理漂白廢水具有許多優(yōu)點，用電子作氧化劑或還原劑代替化學(xué)樣品進行化學(xué)反應(yīng)可以省掉預(yù)處理或后處理，同時利用電流和電壓的變化很容易控制反應(yīng)速度和類型，常溫常壓下即可操作。電化學(xué)技術(shù)設(shè)備小，占地少，運行管理簡單，COD去除率高、脫色效果好，具有良好的實用前景。
本發(fā)明實施例中采用一種二氧化鉛電極為陽極，它通過以碳棒為陽極，不銹鋼網(wǎng)為陰極在室溫下電鍍得到，電鍍液為質(zhì)量百分含量為20％的醋酸鉛與醋酸銅水溶液(加入醋酸銅是為增加電導(dǎo)率)，電流密度為10～20mA/cm2，電鍍時間為2～3小時；不銹鋼網(wǎng)為陰極；由此組成的電解池，在電流密度為100mA/cm2時，水的電解電壓為4.129伏，將電解電壓控制在3～4伏較為理想；所采用的直流電以工業(yè)交流電為電源，通過穩(wěn)壓、整流、濾波，將交流電變?yōu)橹绷麟姡瑢然舅氐钠讖U水進行電氧化處理。
實施例1用二氧化鉛棒電極為陽極，不銹鋼網(wǎng)為陰極，電解含氯化木素0.1377g/l、色度為7444.4、COD為2445mg/l的漂白廢水，在電解電壓為2.9V時，電解18小時后，氯化木素濃度為0.0709g/l、色度為3141.4、COD為1515.9mg/l。氯化木素下降率為48.5％、色度下降率為57.8％、COD下降率為38％。
實施例2用二氧化鉛棒電極為陽極，不銹鋼網(wǎng)為陰極，電解含氯化木素0.1459g/l、色度為4697、COD為2399.5mg/l的漂白廢水，在電解電壓為3.3V時，電解18小時后，氯化木素濃度為0.0745g/l、色度為1727.3、COD為1214.5mg/l。氯化木素下降率為48.9％、色度下降率為63.2％、COD下降率為49.4％。
實施例3用二氧化鉛棒電極為陽極，不銹鋼網(wǎng)為陰極，電解含氯化木素0.1632g/l、色度為8575.8、COD為3683.7mg/l的漂白廢水，在電解電壓為4.1V時，電解18小時后，氯化木素濃度為0.0259g/l、色度為742、COD為1030.4mg/l。氯化木素下降率為84.1％、色度下降率為91.3％、COD下降率為72％。
權(quán)利要求
1.一種氯化木素及其衍生物的降解方法，其特征在于采用電氧化降解法，其具體操作過程包括將陽極和陰極插入含氯化木素及其衍生物的廢水中，陽極與陰極的間距為0.2～1毫米之間，采用直流電，控制電解電壓不高于水的電解電壓進行電氧化處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其特征在于其中陽極與陰極的間距為0.2～0.5毫米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中所述的方法，其特征在于其中陽極為二氧化鉛電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2中所述的方法，其特征在于其中陽極與陰極之間采用絕緣網(wǎng)分隔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其特征在于采用二氧化鉛電極為陽極，不銹鋼為陰極，將電解電壓控制在3～4伏進行電氧化處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的方法，其特征在于電解電壓為高值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氯化木素及其衍生物的降解方法,其采用電氧化降解法,將陽極和陰極插入含氯化木素及其衍生物的廢水中,陽極與陰極的間距為0.2～1毫米之間,采用直流電,控制電解電壓不高于水的電解電壓進行電氧化處理。本發(fā)明具有技術(shù)設(shè)備小,占地少,運行管理簡單,COD去除率高、脫色效果好等特點。尤其可用于紙漿含氯漂白廢水中氯化木素及其衍生物的降解。
文檔編號D21C11/00GK1305030SQ00130810
公開日2001年7月25日 申請日期2000年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月22日
發(fā)明者歐義芳, 黃秋蓮 申請人:中國科學(xué)院廣州化學(xué)研究所