Материал: Влияние пероксидной отбелки на эффективность биологической отбелки сточных вод

+ 116,2+ 320,3+ 67,6 = = 7375,1 л/мин.

Химические потери на ступени щелочной обработки составляют 2,0%, следовательно, для дальнейшей отбелки поступит волокна:

,1 х 0,998 = 685,88 кг/мин

Концентрация массы на выходе башни щелочения будет равна:

[ 685,88 /7375,1] 100 = 9,3%

Расчеты по компьютерной программе

Разбавление массы внизу башни щелочения с концентрации 9,1% до проводят до концентрации 4,0% оборотной., а перед фильтром концентрацию 4,0%доводят до концентрации 1,25% также оборотной водой.

Для промывки массы на вакуум-фильтре поступает горячая вода

м³/т: 5386,42 л/мин.

На промывку сетки от волокна и минеральных отложений на подсеточный спрыск подается 700 л/мин свежей фильтрованной воды. После промывки масса сгущается до концентрации 10% и поступает в ванну шнека-рыхлителя; она содержит жидкости: 6733,03 л/мин.

В бак фильтрата ступени щелочения с вакуум-фильтра поступит оборотной воды: 53217,61л/мин.

Из этого количества на разбавление массы в башне и перед вакуум-фильтром используется: 46616,60 л/мин.

Избыток оборотной воды составляет: 6516,0 л/мин.

тупень отбелки диоксидом хлора

После промывки и сгущения массы до концентрации 10% на барабане вакуум-фильтра, она направляется в приемную трубу насоса "МС", где подогревается острым паром до температуры 70⁰С.

Из приемной трубы масса насосом "МС" подается в смеситель химикатов, где смешивается с раствором двуокиси хлора. Расход двуокиси хлора 5 кг/т, концентрация раствора двуокиси хлора 7 г/л в ед. ClO2. Объем раствора двуокиси хлора составит:

[40,4 х 5 /7 х 60 ]1000 =480,9 л/мин.

Из смесителя волокнистая суспензия концентрацией поступает в башню ступени отбелки двуокисью хлора.

В башню щелочения поступает абсолютно сухого волокна поступает

,3 кг/мин и жидкости:

+ 480,9+ 21,026 = = 7234,9 л/мин.

Концентрация массы на выходе из башни отбелки двуокисью хлора составит: [673,3/7234,9]100 = 9,3.

Химические потери при отбелке на первой ступени двуокисью хлора составляют 0,50%, следовательно, для дальнейшей отбелки поступит волокна: 673,3 х 0,95 =639,6 кг/мин.

Расчет по компьютерной программе включает объемы воды:

для разбавления массы на выходе из башни с концентрации 9,3% до концентрации 4,0%;

для разбавления массы на выходе из башни с концентрации 4,0% до концентрации 1,25%;

для промывки массы на вакуум-фильтре (8 м³/т);

для промывки сетки барабана вакуум-фильтра и после сгущения массы до концентрации 10%, объем воды, которая уходит в шнековую ванну

На разбавление массы в башне и перед вакуум-фильтром оборотной воды требуется: 45235,21 л/мин.

Избыток оборотной воды составляет: 6417,6 л/мин.

Вторая ступень отбелки целлюлозы пероксидом водорода (Пщ)

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

[38,4 х12/70х60] 1000= 109,7 л/мин.

Во всасывающий патрубок насоса подается раствор пероксида водорода концентрацией 420 г/л в количестве 15 кг/т, его расход равен:

[38,4 х15/420х60] 1000= 22,9 л/мин.

Кроме того, во всасывающий патрубок насоса подается вода для снижения концентрации пероксида водорода.

Расход воды составит:

,9 10 = 229 л/мин.

После промывки и сгущения массы до концентрации 10% на барабане вакуум-фильтра она поступает в ванну шнека рыхлителя, посредством которого масса направляется в приемную трубу насоса "МС", где подогревается острым паром до температуры 90 С.

В башню щелочения поступает абсолютно сухого волокна

,6 кг/мин и жидкости:

+109,7+ 229 + 145,82 = 6750,5 л/мин.

Концентрация массы составит: [639,6 /6750,5] 100 = 9,5%

Химические потери при отбелке на первой ступени двуокисью хлора составляют 0,50%, следовательно, для дальнейшей отбелки поступит волокна: 639,6 х 0,95 =607,6 кг/мин.

Концентрация массы на входе из башни:

[697,6/ 6750,5] 100 = 9%

Расчет по компьютерной программе

Избыток оборотной воды представлен в таблице 12

4.1 Эколого-экономическая часть

На основе объемов оборотной воды 2и 4 ступеней отбелки, в которых содержится остаточный пероксид водорода можно определить соотношение остаточного пероксида водорода и. содержащихся в фильтратах отбелки фенолов, которое может составлять 0,02 и 0,013 мг/л соответственно для этих ступеней отбелки,

4.1.1 Объем оборотной воды мягкой ECF- отбелки лиственной целлюлозы

В таблице 11 представлены объемы оборотной воды и направления с учетом комбинированного противотока, а именно фильтраты 1 ступени следует направлять на КЩО, а фильтраты 3 ступени, по аналогии с производством, направлять на промывку на 1 ступень отбелки.

Таблица 11 - Оборотная вода по ступеням отбелки

4.1.2 Содержание остаточного пероксида водорода в фильтратах мягкой ECF-отбелки и возможность повышения эффективности биологической очистки

Наличие остаточного пероксида водорода в фильтратах, поступающих на биологическую очистку, можно косвенно связать с повышением эффективности биологической очистки. Так как при этом возможен окислительный стресс микроорганизмов, который вызывает участие пероксидаз в деструкции фенолов.

Для фильтратов 2 ступени мягкой ECF-отбелки содержания остаточного пероксида водорода (0,21 мг/л) может показать высокую степень очистки при аналогичном содержании фенолов.

В таблице 12 представлены объемы фильтратов и содержание остаточного перокисда водорода.

Таблица 12 - Содержание остаточного перкоксида водорода в избытке оборотной воды

5. Охрана труда

.1 Общие требования безопасности

К работе со стеклянной химической посудой, теплопередающими устройствами (термостат), минеральными кислотами допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие медосмотр, не имеющие противопоказаний, а также прошедшие инструктаж, обучение безопасным методам работы и проверку знаний, правил безопасности проведения работ.

Работающий обязан перед началом работы надеть халат, иметь при себе полотенце и, по мере надобности, очки или защитный экран, резиновые перчатки, фартук. В помещении должна находиться аптечка для оказания первой медицинской помощи, средства пожаротушения.

Теплопередающие устройства, в дальнейшем термостат, применяются в химических лабораториях в качестве нагревательных устройств при проведении химических реакций, для варки целлюлозы и других химических и физических операций и экспериментов. В этих помещениях должны находиться первичные средства пожаротушения (огнетушители, асбестовое одеяло, песок), аптечка для оказания первой помощи.

В лабораториях чаще всего неосторожное обращение со стеклянной химической посудой и ампулами (неумелое сгибание трубок, вставление трубки или термометра в отверстие пробки и т. п., разрыв приборов во время работы под уменьшенным давлением) приводит к порезам и ранениям.

При надевании резиновых трубок на стеклянные трубки следует предварительно смачивать стеклянную трубку и внутренние края резиновой трубки или отверстие в пробке водой, глицерином или вазелиновым маслом. Острые края стеклянных трубок должны быть оплавлены. Во всех случаях необходимо защищать руки полотенцем во избежание ранения от поломки стекла.

При закрывании тонкостенного сосуда пробкой следует держать его горловину как можно ближе к пробке. Нагретый сосуд нельзя закрывать притертой пробкой до тех пор, пока он не охладится. Нагревая жидкость в пробирке, необходимо держать последнюю так, чтобы отверстие было направлено в сторону от себя и соседей по работе.

При переносе сосудов с горячей жидкостью следует пользоваться полотенцем, сосуд при этом необходимо держать обеими руками: одной - за дно, другой - за горловину.

При работе с термостатом надо прежде проверить наличие воды. Для этого нужно налить в термостат воду и включить нагреваться, установив заданную температуру и закрыв крышкой.

Не следует переполнять термостат водой, так как при установке туда термостойкой колбы горячая вода может перелиться через край, тем самым приведя к ожогу. Следует пользоваться поддоном под нагревательным прибором.

Строго запрещается переносить все виды нагревательных приборов до их охлаждения. По окончании нагревания в термостате колбу вынимают, предварительно надев резиновые перчатки.

При термических ожогах первой степени обожженное место надо присыпать двууглекислым натрием, крахмалом или тальком. Помогают также примочки из свежеприготовленных 2%-х растворов бикарбоната натрия (питьевой соды) или марганцовокислого калия. Лучшими средствами для примочек являются 96%-й этиловый спирт или заварка чая. При более тяжелых ожогах необходимо немедленно отправить пострадавшего в травматологический пункт.

.2 Характеристика химических реагентов для проведения исследований

Пероксид водорода (H2O2) (молекулярная масса 34,016) - при нормальных условиях прозрачная жидкость с "металлическим" привкусом. Плотность пероксида водорода при температуре 20⁰С составляет 1,450 г/см³, при температуре - 20⁰С (в твердом состоянии) 1,71 г/см³; температура плавления - 0,43⁰С (легко переохлаждается); температура кипения 150,2⁰С; теплота плавления 12,5 кДж/моль (-0,43⁰С); теплота преобразования 51,62 кДж/моль (25⁰С), при концентрации 1-10% сравнительно безопасен. Работа с концентрированным пероксидом водорода связана с определенной опасностью. Пары пероксида могут вызвать поражение слизистой оболочки носа и горла, а поражение парами высокой концентрации может привести к катару верхних дыхательных путей и отеку легких. При соприкосновении с органическими веществами, со щелочами перекись водорода разлагается с выделением газообразного кислорода, который обладает антисептическими свойствами и способствует механической очистке тканей.

Гидроксид натрия (NaOH) - бесцветные кристаллы, при обычной температуре имеют устойчивую решетку, плотность 2,13 г/см³, температура плавления 320⁰С, температура кипения 1378⁰С. Выпускаемый промышленностью технический продукт - белая твердая непрозрачная масса с лучистым изломом. Гидроксид натрия гигроскопичен, при соприкосновении с водой выделяется большое количество тепла. Водные растворы имеют сильно щелочную реакцию и при взаимодействии с кислотами образуют растворимые в воде соли. Гидроксид натрия вызывает ожог кожи и слизистых оболочек глаз. Особенно опасно попадание даже маленьких количеств NaOH в глаза. Все работы с гидроксидом натрия должны проводиться в защитных очках и перчатках.

Серная кислота - это сильная двухосновная кислота. Безводная серная кислота - бесцветная маслянистая жидкость, застывающая в кристаллическую массу при +10,37⁰С, при температуре 279⁰С кипит с разложением до образования азеотропной смеси. Попадание кислоты на тело человека может вызвать ожог кожи и слизистых оболочек глаз. Во избежание перегрева и образования брызг при разбавлении концентрированную серную кислоту вводят в воду постепенно.

Кислород в освобожденном состоянии при обычных условиях - двухатомный газ без цвета и запаха. Кислород сгущается при температуре -182,98 С и давлении 760 мм. рт. ст. в бледно-синюю жидкость, которая при температуре -218,7⁰С затвердевает, образуя синие кристаллы. При температуре 0 С и давлении 760 мм. рт. ст. 1 литр кислорода весит 1,43 г; плотность жидкого кислорода 1,13 г/см³ (-182,98⁰С), плотность твердого жидкого кислорода 1,46 г/см³ (-252,7 С).

Кислород плохо растворим в воде: при температуре 20 С и нормальном атмосферном давлении в 1 м³ воды растворяется 0,031 см³ кислорода, а при 0 С - 0,049 см³ или 0,074 кг О2 в 1 м³ воды. Для отбелки целлюлозы применяется так называемый технологический кислород, содержащий 90-98% чистого О2, а также технологический кислород с содержанием 99,2-99,7% О2. На заводы кислород поступает в виде газа в цистернах и баллонах под давлением 4-5 МПа. Молекулярный кислород не относится к числу токсичных и взрывоопасных веществ. Однако обращение с ним требует строгого соблюдения специальных правил по технике безопасности, так как в атмосфере кислорода многие материалы способны воспламеняться, в том числе с взрывом.

.3 Инструктаж по технике безопасности для работ в исследовательской лаборатории

Перед началом исследований необходимо получить инструктаж у руководителя, ознакомиться с лабораторией и местом проведения экспериментов, изучить и проверить исправность электросистемы, подвода воды и вентиляционной системы помещения.

В ходе работы соблюдать следующие требования:

) регулярно выходить из лаборатории на перерыв;

) следить за ходом эксперимента, в случае отклонения обратиться к руководителю;

) химическую посуду, использованную в ходе опытов, тщательно промыть и повесить на сушилку;

) не допускать чрезмерного загромождения рабочего места, после работы привести его в порядок.

Заключение

1. Проведена мягкая ECF-отбелка лиственной целлюлозы с исходной жесткостью 11,4 ед Каппа вязкость 963 мл/г и белизна 52,1 по схеме: КЩО- Н2SO4 - Пщ - Д - Пщ, при снижении расхода диоксида хлора до 0,5% от массы а.с.ц по сравнению с ECF-отбелкой на производствах ЦБП, где предусмотрен расход этого реагента 1,3-1,5%.

. Распределение суммарного расхода пероксида водорода между делигнифицирующими ступенями отбелки для исследования содержания остаточного пероксида водорода в фильтратах отбекли составляло: 2% от массы а.с.ц на 2 ступени и 1,0% на 4 ступени отбекли (суммарный расход пероксида водорода 3%), учитывая что на производстве высокие расходы диоксида хлора обусловлены незначительым содержанием этого реагента на ступени ЩОП (0,2%) и Щп (0,1%)

. Качественные показатели цеелюлозы:

белизна 86,5% при суммарном расходе окислителей 4,3 на ед остаточного лигнина;

вязкость 832 мл/г:

- механические показатели (разрывная длина 8,33, сопротивление раздиранию 60,7 , индекс разрывной длины 81,6, индекс раздирания 7,6.

. Для установления значимости факторов (расхода пероксида водорода, продолжительности отбелки и температуры), определяющих качественный показатель (белизна целлюлозы) получены 8 образцов целлюлозы. Методом регресионного анализа определены коэффициенты для оценки их значимости. Результаты обработки экспериментальных данных методом регресионного анализа показали, что наибольнший показатель белизны получен при тестовом значении х2, которому соответствует расход пероксида водорода на 2 ступени 2% от массы а.с.ц , продолжительности 180 мин, 80°С. Именно при этих параметрах были получены получены высокие показатели белизны (88% при расходе перксида водорода 3%).