專利名稱：一種絮凝造紙黑液木素的新方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種選擇性降解草漿中木素的方法，具體是對造紙黑液采 用新的絮凝劑配方來沉淀、回收木素；以及采用坡縷石粉末來進一步凈化黑液。
背景技術：
造紙行業(yè)制漿污染是是我國水體污染的最大污染源。其中制漿蒸煮的廢液(俗稱 黑液)占總污染排放量的90%以上。造紙原料用的秸稈等原料，均含有纖維素、木質素和半纖維素(聚糖類)三部分， 造紙僅取用其中的纖維素(約占40% )，而其中約占25%的木質素與約占28%的半纖維素 以及木糖、鉀、氮、磷等物，則隨黑液廢棄。近年來國內外造紙黑液的治理主要有堿回收法、酸析法、等離子體技術、液膜分 離技術、絮凝沉降法、生物化學法、氧化法等。這些方法都有不同程度的缺點。酸析法是采 用酸來中和堿木素，但是可能造成酸污染。堿回收方案是黑液治理中最常用的一種方法，該法一般是將黑液先蒸發(fā)濃縮至固 形物含量50-60%以上，將其噴射燃燒，一部分心以蒸汽形式獲取熱能用于制漿；另一部分 作為燃燒殘渣用水化成綠液，再苛化等到稀氫氧化鈉溶液(用于制漿)、苛化渣、白泥。草漿 黑液中的Sio2含量很高，會使蒸發(fā)粘度大大升高。黑液中幾乎所有組分，例如細小纖維，纖 維素、半纖維素、糖類、木素、硫酸鹽和Sio2等都會使蒸發(fā)器結垢，尤其是細小纖維引起蒸發(fā) 器結垢比Sio2還要嚴重，并對Sio2結垢有誘導作用。堿回收技術投資大，另外，以秸稈等原 料的制漿黑液硅含量高，堿回收率低，運行費用高于回收的堿，而且堿回收技術只能適合堿 法制漿企業(yè)。液膜分離技術對于膜的要求較高，微濾膜成本高，而且在使用中極易堵塞，而且對 于顆粒較小的膠體可能會無能為力。絮凝沉降法是目前國內外用來提高水質處理效率的一 種既經(jīng)濟又簡便的水處理技術，其關鍵問題之一是絮凝劑的選擇。常用的絮凝劑主要是一 些表面活性劑與鹽離子。在生產(chǎn)中，絮凝劑存在著如下缺點一是絮凝劑本身存在毒性，比 如廣泛使用的聚丙稀酰胺(PAM)是一種有機高分子絮凝劑，具有很大的分子量與離子度， 對工業(yè)生產(chǎn)中許多廢水的處理都有很好的效果，在造紙工業(yè)的廢水處理中也有報道。但是 丙稀酰胺單體具有很強的神經(jīng)致毒性，聚丙稀酰胺中不可避免的存在丙稀酰胺單體，因而 聚丙稀酰胺的使用會造成二次污染，如何盡量降低聚丙稀酰胺的使用量是一直都在解決的 問題之一；而采用甲殼素等天然絮凝劑則可以減少這些潛在的污染。二是絮凝反應耗時較 長。絮凝反應一般需要8小時左右，如何盡量加速絮凝反應，可以極大的節(jié)約成本，這也是 亟待解決的問題。坡縷石是一種層鏈狀結構的含水富鎂鋁硅酸鹽黏土礦物，1862年因首次發(fā)現(xiàn)于蘇 聯(lián)的烏拉克地區(qū)(坡縷高斯克)而得名。它因質地輕柔，具有較強的吸附性能，坡縷石的一 般化學結構式為(Mg5) (Si8) O2tl (OH)2 (OH24) 4H20。坡縷石的比表面積達372m2/g，遠遠高于活 化氧化鋁、硅藻土、固體硅膠等常用的固體吸附劑。這是因為坡縷石晶形結構中有許多管狀 貫穿通道，可吸附多種極性與非極性分子物質進入貫穿通道之中，具有很強的吸附力。研究試驗還表明，坡縷石還可通過理化處理(酸處理和高溫處理)使其吸附力進一步增強。本發(fā)明在采用絮凝劑沉淀木素的基礎上將坡縷石應用于造紙黑液的脫色中，利用 坡縷石的吸附能力從而達到凈化黑液的目的。

發(fā)明內容
本發(fā)明公開了本發(fā)明公開了一種選擇性沉淀造紙黑液木素的方法。該方法與傳統(tǒng) 的方法相比，減少了聚丙稀酰胺的使用，絮凝反應時間更短，COD下降更快，木素的沉淀速度 更快，木素的回收率更高。本發(fā)明通過以下途徑實現(xiàn)1、將紙漿通入反應器中，依次加入硫酸鋁鉀，硫酸亞鐵，陽離子聚丙稀酰氨胺和甲 殼素，使上述的終濃度分別為5%，3%，0.2%和2%。2、調節(jié)反應器pH值，使pH值為7. 7-8. 0，反應溫度為室溫。3、絮凝反應時間為3-4小時。4、加入2%的坡縷石粉末來對黑液進行進一步脫色。該方法無需投入更多的設備，僅僅是改變絮凝劑的配方，可以大大縮短絮凝時間， 達到降低投入，加速循環(huán)的目的。此外，本發(fā)明創(chuàng)造性地將坡縷石粉末應用于黑液的脫色處 理中，大大增強凈化效果。下面結合實施例對本發(fā)明進行進一步說明實施例1本發(fā)明采用的絮凝劑配方與其他配方的效果比較用稻草為原料制漿的黑液為試驗水樣，其原始COD為12000mg/L(C0D采用重鉻酸 鉀法測定)。室溫下，將上述黑液均等分為3份，各IOOmL,攪拌速度為50rpm/min，依次加入 硫酸鋁鉀，硫酸亞鐵，陽離子聚丙稀酰氨胺和甲殼素，使上述成分的終濃度分別為5%，3%， 0. 2%和2%，調節(jié)pH值為7. 8后，陳放4h，取上清液測定COD,平均COD降為327mg/L, COD 去除率為97. 3%。另一組采用同樣的草漿原料，加入0. 1 %的聚合氯化鋁與1 %的聚丙稀酰 胺，按照同樣pH、同樣的絮凝反應時間4小時陳放后，COD為1480mg/L，平均COD去除率為 87. 7%，顯著低于本發(fā)明所采用的絮凝劑組(η = 3)。實施例2不同pH值對絮凝反應的影響取上述造紙黑液，攪拌速度為50rpm/min，依次加入硫酸鋁鉀，硫酸亞鐵，陽離子聚 丙稀酰氨胺和甲殼素，使上述成分的終濃度分別為5%，3%，0.2%和2%，在不同的？!1值條 件下進行絮凝，水樣溫度為室溫，陳放6小時后取上清液測定C0D，其試驗結果如圖1所示。 如圖所示，PH對絮凝反應有較大影響，pH在7. 7-8.0之間絮凝效果最好，COD去除率在95%
左右ο實施例3絮凝時間對絮凝反應的影響取上述造紙黑液，攪拌速度為50rpm/min，依次加入硫酸鋁鉀，硫酸亞鐵，陽離子聚 丙稀酰氨胺和甲殼素，使上述成分的終濃度分別為5%，3%，0.2%和2%，調節(jié)？!1值為7.8 后，每隔一個小時取上清液測定C0D，其試驗結果如圖2所示。如圖所示，絮凝反應在3小時 左右即基本完成，3小時后繼續(xù)陳放對COD的降低作用不大。實施例4坡縷石對黑液脫色的影響取上述造紙黑液，攪拌速度為50rpm/min，一組依次加入硫酸鋁鉀，硫酸亞鐵，陽離子聚丙稀酰氨胺和甲殼素，使上述成分的終濃度分別為5%，3%，0.2%和2%，調節(jié)？!1值為 7. 8 ；另一組依次加入硫酸鋁鉀，硫酸亞鐵，陽離子聚丙稀酰氨胺，坡縷石粉末，使上述四者 的終濃度分別為5%，3%，0.2%，2%，調節(jié)pH值為7. 8。放置3小時后測量脫色率。加入 坡縷石組的平均脫色率為92. 4%，顯著高于未加入坡縷石組(82. 3% )。


圖1為不同pH值對絮凝反應的影響。圖2為絮凝時間對絮凝反應的影響。
權利要求
一種選擇性沉淀造紙黑液木素的方法，其特征在于將造紙黑液通入反應容器中，依次加入硫酸鋁鉀5％，硫酸亞鐵3％，陽離子聚丙稀酰氨胺0.2％和甲殼素2％。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種選擇性沉淀紙黑液木素的方法，其特征在于調節(jié)PH為 7. 7-8. 0。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種選擇性沉淀紙黑液木素的方法，其特征在于加入2%的 坡縷石粉末。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種選擇性沉淀造紙黑液木素的方法。該方法具體如下將造紙黑液置于反應器中，加入硫酸鋁鉀5％，硫酸亞鐵3％，陽離子聚丙稀酰氨胺0.2％，甲殼素2％，坡縷石粉末2％，調節(jié)pH為7.7-8.0，沉淀3小時，草漿中COD去除率達到95％以上。本發(fā)明提供了一種新的沉淀造紙黑液木素的新方法，與傳統(tǒng)的工藝相比，絮凝反應時間更短，COD去除率更高，木素的沉淀速度更快，脫色效果更好。
文檔編號D21C11/00GK101929090SQ200910053680
公開日2010年12月29日 申請日期2009年6月24日 優(yōu)先權日2009年6月24日
發(fā)明者張舒羽, 顧瑩 申請人:上海納欣生物科技有限公司