Fenton降解楊木APMP制漿廢液中木素和糖類污染物的作用機理.pdf

1、APMP制漿廢液污染負荷大、色度高、毒性大、處理難度大，一定程度上限制了我國造紙工業(yè)的發(fā)展。木素降解產(chǎn)物，低分子有機酸類和聚糖類降解產(chǎn)物等是廢液污染負荷和毒性主要來源。本論文以速生楊木實驗室APMP制漿過程中化學(xué)預(yù)浸漬段廢液為研究對象，采用Fenton法降解廢液中的有機污染物，研究結(jié)果可為生產(chǎn)實踐中速生材APMP制漿廢水的凈化處理提供理論指導(dǎo)。
　　通過對單因素不同條件下楊木APMP制漿廢液中木素和糖的濃度進行研究，結(jié)果表明廢液中

2、主要有機污染物是木素和各種糖類。制漿過程中各工藝因素對廢液污染負荷的影響程度由大到小的順序為:NaOH用量＞H2O2用量＞反應(yīng)溫度＞反應(yīng)時間＞Na2SiO3用量。在APMP制漿廢液后續(xù)Fenton處理過程中，木素和糖的降解是降低污染負荷的關(guān)鍵。
　　實驗探討了Fenton預(yù)處理過程中各因素對楊木APMP制漿廢液中COD和色度的去除率的影響，得出Fenton預(yù)處理的最佳工藝條件為:廢液初始pH值為4，反應(yīng)時間30 min，H2O2用

3、量2.0mL/L，F(xiàn)eSO4用量2.4 g/L。在此處理條件下，CODcr去除率達到38.7％，色度去除率達到65.4％，但廢液的CODcr僅下降至13000 mg/L，需要與蒸煮擠碾廢水、洗滌廢水等低濃度廢水混合后進行后續(xù)生化處理。
　　影響Fenton降解木素效率的主要因素為溫度、初始pH值、木素初始濃度、Fe2+初始濃度以及H2O2初始濃度，在初始pH和溫度保持不變的情況下，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)原理，通過實驗研究得出了各項動力

4、學(xué)參數(shù)，同時驗證出Fenton氧化降解木素的反應(yīng)速率方程為V=-dC/dt=3.14×10-4C1.05207 F0.37818H0.10051(mg/L·min)Fenton降解木素的反應(yīng)級數(shù)為1.53，反應(yīng)底物濃度對Fenton降解木素的反應(yīng)速率影響最大，其次是Fe2+離子濃度，再次是H2O2濃度。此外，木糖中含有羥基，在Fenton試劑的作用下容易與木素的苯環(huán)上的支鏈發(fā)生反應(yīng)，提高木素的去除效果。在木素濃度為1.0 g/L時，木素

5、和木糖混合廢水CODcr的去除率隨著木糖濃度升高而增加，這說明木糖對木素降解存在協(xié)同作用，也是影響木素降解的重要因素。
　　紅外光譜分析顯示，廢液中含有木素和糖的官能團，證實糖和木素在木片化學(xué)浸漬過程中均有溶出，是廢液中污染負荷的主要來源。廢液經(jīng)過Fenton預(yù)處理，紅外光譜中甲氧基的吸收峰消失，說明木素的結(jié)構(gòu)被破壞，其結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，苯環(huán)上的取代基與苯環(huán)形成共軛結(jié)構(gòu)，致使木素發(fā)生降解。TGA分析顯示，經(jīng)過Fenton處理后，廢液

6、中的木素，LCC等大分子物質(zhì)降解成了小分子物質(zhì)。元素分析表明，廢液中元素碳和元素氫的含量都有所降低，廢液中的有機物降解生成水和二氧化碳。
　　GC-MS圖譜顯示，楊木APMP化學(xué)浸漬廢液經(jīng)過Fenton預(yù)處理后，廢液中揮發(fā)性有機污染物由21種增加到28種，苯環(huán)類有機物質(zhì)相對含量從79.6％增加到84.2％，其中含有兩個苯環(huán)類有機物增加明顯，相對含量從38.8％增加到44.8％，這部分有機物較其它有機污染物更難于降解，導(dǎo)致處理后該類