Материал: Влияние пероксидной отбелки на эффективность биологической отбелки сточных вод

Обработка результатов

Сопротивление раздиранию (абсолютное сопротивление раздиранию) F, мН, вычисляют по формуле:

где - среднеарифметическое показаний по шкале, гс;

Р - цена деления шкалы (8 гс);- количество образцов, подвергнутых одновременному испытанию;

,81- коэффициент перевода несистемных единиц в системные.

Сопротивление раздиранию (абсолютное сопротивление раздиранию) F, гс, вычисляют по формуле:

где - среднеарифметическое показаний по шкале, гс;

Р - цена деления шкалы (8 гс);- количество образцов, подвергнутых одновременному испытанию.

Индекс сопротивления раздиранию: отношение сопротивления раздиранию к массе образца площадью 1 м² (~75 г), выраженное в миллиньютонах, умноженное на квадратный метр и деленное на грамм (мН·м²/г).

.7 Методика озонирования

Для исследования был применен озонатор: Г-3188; производительность 400 мг/ч, с расходом озона 6,67 мг/мин, рисунок 6.

В реакционный сосуд с фильтратами отбелки помещен термометр и проведена обработка озоном в течение 1 мин при 23⁰С, затем проведено анализ на содержание остаточного перокисда водорода.

Рисунок 6 - Озонирование фильтратов отбелки

.8 Методика определения глубины делигнификации

Спектрофотометрическое определение содержания лигнина в целлюлозе в расчете глубины делигнификации (ГД) в образцах 3 ступени с использованием кислоты и фильтратов 1 ступени.

Навеску 0,4000+/- 0,0005 г исследуемой целлюлозы взвешивают на аналитических весах, помещают в бюксы, добавляют 15 мл 14% азотной

кислоты и перемешивают до однородной массы на магнитной мешалке. Затем помещают бюксы в термостат при температуре 70°С +/-0,05 на 20 мин (по секундомеру). По истечении времени термостатированиябюксы с целлюлозной массой перенося в сосуд с водой и охлажают до комнатной температуры в течение 10 мн (по секундомеру). Охлажденную суспензию отфильтровывают на стеклянном пористом фильтре, полученный фильтрат фотометрируют на спектрофотометре ПЭ 5400УФ при длине волны 425 нм в кювете толщиной 10 мм относительно чистой 14% азотной кислоты.

Полученные значения оптической плотности D425 для каждого образца нормируют относительно оптической плотности исходной целлюлозы D0425.

Глубину делигнификации- долю растворенного при обработке лигнина вычисляем по формуле:

ГД = (1-D/D0) х 100 %,

где- содержание лигнина в хорошо промытой сульфатной целлюлозе;-оптическая плотность раствора целлюлозы после обработки;-оптическая плотность раствора исходной целлюлозы.

3. Экспериментальная часть

3.1 Методика отбелки лиственной целлюлозы

Схема мягкой ECF-отбелки лиственной целлюлозы:

КЩО - Н2SO4 - Пщ - Д - Пщ,

Где КЩО - кислородно-щелочная обработка;

П - пероксид водорода в щелочной среде,

Д - диоксид хлора,

Пщ - пероксид водорода в щелочной среде.

Объект исследования: фильтраты 2 и 4 ступеней отбелки лиственной сульфатной целлюлозы.

Методика отбелки

Небеленую целлюлозу из лиственных пород жесткостью 11,4 ед. Каппа (исходная вязкость 963 мл/г и белизна 52,1% после КЩО) подвергают обработке на 1 ступени серной кислотой с расходом 3% от массы а.с.ц., концентрации массы 10% при выдерживании целлюлозной суспензии 60 минут при 90С, последующую обработку целлюлозы проводят пероксидом водорода в щелочной среде в отсутствии с расходами Н2О2 2,0%, NaOH 1,2%, при 80С и продолжительности 120 мин, затем целлюлозу тщательно промываю и на 3 ступени обрабатывают диоксидом хлора с расходом 0,5% при 70С и продолжительности 120 мин, после промывки проводят отбелку пероксидом водорода в щелочной среде с расходами Н2О2 1,5%, NaOH 1,2%, при 90С и продолжительности 120 мин, затем целлюлозу тщательно промывают и высушивают, табл. 5.

Таблица 5 - Результаты отбелки лиственной целлюлозы по схеме: КЩО- Н2SO4 - Пщ - Д - Пщ

Определение вязкости, рисунке 7

Лиственная целлюлоза. Масса навески 0,1821 г

Концентрация раствора = м/V=0,1821/50=0,003642 г/мл

Придельное число вязкости Ѣ = ƞ/ С =3,031/0,003642=832 мг/г

Ƞ - находили по времени истечения

Время истечения = 90,5 с

Постоянная вискозметра h=0,094 с-1

Рисунок 7 - Определение вязкости

.2 Определения остаточного пероксида водорода в фильтратах отбелки

Содержание остаточного пероксида водорода представлено в таблицах 6-7.

Таблица 6 - Содержание остаточного пероксида водорода 2 ступени отбелки лиственной целлюлозы при различных расхода пероксида водорода

Таблица 7 - Остаточный пероксид водорода в фильтратах отбелки лиственной целлюлозы после 2 и 4 ступени

В таблице 8 представлен параметр окисления при анализе фильтратов 2 ступени.

Таблица 8 - Определение глубины делигнификации в образцах лиственной целлюлозы, 2 ступень

3.3 Отбелка лиственной целлюлозы для установления факторов, определяющих эффективность отбелки на 2 ступени

Получено уравнение регрессии, которое показывает зависимость изучаемого параметра (функции отклика) белизны целлюлозы от влияния независимых переменных факторов, представленных в таблице 9.

Таблица 9 - Определение значимого фактора по уравнению регрессии

Зависимость показателя белизны от ряда факторов представлена на рисунках 4-5.

Наиболее значимым фактором оказалась продолжительность ступени отбелки (х2), а не расход пероксида водорода на этой ступени (х2). При расходе 2% и продолжительность ступени 180 мин. при 80⁰С достигнут наибольший показатель белизны целлюлозы, рисунки 8-9.

Рисунок 8 - Зависимость белизны целлюлозы от ряда факторов (Н2О2 2,0% от массы а.с.ц)

Рисунок 9 - Зависимость белизны целлюлозы от ряда факторов (Н2О2 2,5 % от массы а.с.ц)

.4 Определение показателя ХПК фильтратов отбелки лиственной 1-4 ступенях отбелки

Результаты по определению ХПК представлены в табл. 10 и рис. 10.

Рис 10 - Показатели ХПК лиственной целлюлозы до и после озонирования 1-4 ступенях отбелки.

Таблица 10 Показатели ХПК лиственной целлюлозы до и после озонирования

Таким образом, при невысокой температуре и продолжительности 1 мин, существенного снижения показателя при озонировании не наблюдается. Показатели ХПК не превышают показатель ХПК в сточных водах производства, поэтому следует ожидать их эффективную биологическую очистку.

4. Материальный баланс мягкой ECF- отбелки лиственной целлюлозы

Параметры технологического режима отбелки лиственной сульфатной целлюлозы (схема: КЩО- H2SO4 - П - Д - Пщ)

Производительность небеленого лиственного потока 1014,72 т/сут,704,66 кг/мин, 42,28 кг /час.

Ступень обработки целлюлозы раствором серной кислоты

После промывки и сгущения целлюлозы до концентрации 10% на барабане вакуум-фильтра она попадает в шнек-рыхлитель в количестве 42,28 т/ч), или 704,66 кг/мин абсолютно сухого волокна, что соответствует объему (для разбавления массы до См=10% используются кислые стоки после промывки массы на 3 ступени):

704,66 /0,1 =7047 лмин

Затем масса поступает в приемную трубу насоса "МС", где подогревается острым паром до температуры 90 С.

Из приемной трубы масса насосом "МС" подается в смеситель химикатов, где смешивается с раствором серной кислоты. Расход серной кислоты составляет 30 кг/т абсолютно сухого волокна. Концентрация раствора серной кислоты 49 г/л.

Расход пара рассчитан на энергию, необходимую для нагрева массы.= (704,66кг*1,34 кДж/кг*К+ 7046,6 кг *4,19кДж/кг*К).

(90-72,4С)=536263,17 кДж

Д (расход пара) = Q/ i (удельная энтальпия пара кДж/кг 193,67 кг/мин, при 0,8 Мпа 2769 = 193,35 кг = 274,844кг на тонну целлюлозы.

Объем раствора серной кислоты составит:

[42, 28 х 30/49х 60] 1000 =431,4 л/мин

Из смесителя волокнистая суспензия концентрацией поступает в башню отбелки целлюлозы.

[704,7 /7047 + 431,4+ 193,7] х 100 = 9,2%

Химические потери при обработке кислотой составляют 2,5%, следовательно, для дальнейшей отбелки поступит волокна:

,7 х 0,975 = 687,1 кг/мин

Концентрация массы на выходе башни отбелки составит:

,1 / (7047 + 431,4+ 193,7) х 100 = 8,95%

Для разбавления массы на выходе из башни с концентрации 8,95% до концентрации 4,0% требуется оборотной воды: 9499,62 л/мин

Расчеты по компьютерной программе

Для разбавления массы с концентрацией 4,0% до концентрации 1,25% перед фильтром требуется оборотной воды: 37787,39 л/ин

Промывка массы на вакуум-фильтре проводится горячей водой объемом и фильтратами ступени отбелки диоксидом хлора, 8 м³/т: 5496,35 л/мин

На промывку сетки барабана вакуум-фильтра расходуется 700 л/мин фильтрованной воды. После промывки масса сгущается до концентрации 10%, с ней уходит в шнековую ванну жидкости

,1 /0,1= 6871 л/мин

В бак фильтрата с вакуум-фильтра поступает оборотной воды (на 10% сгущения): 54289,39 л/мин

На разбавление массы в башне и перед фильтром используется оборотной воды: 47287,82.

Количество воды находится в обороте. 7002,38 л/мин

Ступень стабилизированной отбелки пероксидом водорода (П)

В шнек-рыхлитель поступает раствор гидроксида натрия концентрацией 70 г/л в количестве 12 кг/т, расход его составит:

[40,68 х 12/ 70 х 60]1000 = 116,23 л/мин

Во всасывающий патрубок насоса подается раствор пероксида водорода концентрацией 420 г/л в количестве 20 кг/т, его расход равен:

[40,68 х 20/420 х 60]1000 = 32,3 л/мин

Кроме того, во всасывающий патрубок насоса подается вода для снижения концентрации пероксида водорода: 32,3 х10= 320,3 л/мин

В башню щелочения поступает абсолютно сухого волокна

,1 кг/мин и жидкости: