Fenton降解楊木APMP制漿廢液中木素和糖類污染物的作用機(jī)理.pdf

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

2、主要有機(jī)污染物是木素和各種糖類。制漿過(guò)程中各工藝因素對(duì)廢液污染負(fù)荷的影響程度由大到小的順序?yàn)?NaOH用量＞H2O2用量＞反應(yīng)溫度＞反應(yīng)時(shí)間＞Na2SiO3用量。在APMP制漿廢液后續(xù)Fenton處理過(guò)程中，木素和糖的降解是降低污染負(fù)荷的關(guān)鍵。
　　實(shí)驗(yàn)探討了Fenton預(yù)處理過(guò)程中各因素對(duì)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(shí)間30 min，H2O2用

3、量2.0mL/L，F(xiàn)eSO4用量2.4 g/L。在此處理?xiàng)l件下，CODcr去除率達(dá)到38.7％，色度去除率達(dá)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(jìn)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(dòng)力學(xué)原理，通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究得出了各項(xiàng)動(dòng)力

4、學(xué)參數(shù)，同時(shí)驗(yàn)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(jí)數(shù)為1.53，反應(yīng)底物濃度對(duì)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(shí)，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(shuō)明木糖對(duì)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(tuán)，證實(shí)糖和木素在木片化學(xué)浸漬過(guò)程中均有溶出，是廢液中污染負(fù)荷的主要來(lái)源。廢液經(jīng)過(guò)Fenton預(yù)處理，紅外光譜中甲氧基的吸收峰消失，說(shuō)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(guò)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(jī)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(guò)Fenton預(yù)處理后，廢液中揮發(fā)性有機(jī)污染物由21種增加到28種，苯環(huán)類有機(jī)物質(zhì)相對(duì)含量從79.6％增加到84.2％，其中含有兩個(gè)苯環(huán)類有機(jī)物增加明顯，相對(duì)含量從38.8％增加到44.8％，這部分有機(jī)物較其它有機(jī)污染物更難于降解，導(dǎo)致處理后該類