模拟烟道气处理碱法纸浆黑液回收木质素的研究_叶炳林

1990年广州化工模拟烟道气处理碱法纸浆黑液回收木质素的研究叶炳林.(华南师范大学化学系)摘要本文很据用纯CO:处理碱法纸浆黑液回收木质素的规律,研究用烟道气代替纯COZ的可能性。试验采用模拟烟道气处理碱法蔗渣纸浆黑液,研究了“烟道气”中CO:含量和通气量与木质素回收率的关系。试验结果表明,模拟烟道气代替纯CO:处理黑液,其木质素回收率大约下降了10%。今一、前言造纸工业排放的纸浆废液中,含有大量的木质素和其他有机物、无机物等。若能提取利用,不仅能消除废水对环境的污染,而且能变废为宝,充分利用物质资源。就纸浆废液中含量较多的木质素来说,它有着广泛的工业用途`’“。例如,可作为铺路沥青的乳化稳定剂,水泥的减水剂和低分子化学品的原料等。从纸浆黑液析出木质素,有各种方法。就碱法(苛性碱和硫酸盐法)纸浆黑液来说,可用硫酸、碳酸等酸化沉淀木质素。作者已研究了用纯CO:处理碱法纸浆黑液沉淀木质素的规律`“,证明在最佳条件下,木质素的回收率达50%以上。然而,用纯CO:处理黑液,毕竟在碳酸气来源和经济上受到限制。因此,最佳的途径是能用烟道气代替纯COZ进行黑液处理。一般来说,锅炉烟道气含CO。10%左右`’。一个燃煤10吨/日的锅炉,其烟道气中COZ含量可达18吨/日。因此,它是一个既经济而来源又丰富的碳酸气源。本文以空气和CO:模拟烟道气处理碱法蔗渣纸浆黑液,研究其代替纯COZ的可能性。二、基本原理碱法纸浆黑液是碱性水溶液,所含成份极其复杂。其木质素是以硫化木质素(硫酸盐法)或碱木质素(苛性碱法)的形式存在。当用酸或碳酸气将黑液酸化,随着pH值降低,碱木质素就会不断析出。在酸性条件下(pHZ一3)时,木质素几乎全部沉淀下来,同时碱木质素转化成木质素。其他的组份则多数仍存在于溶液中。因此,实际上是依据碱木质素在不同PH条件下溶解度不同,而使之与其他成份分离的。用CO:处理黑液,仅能将其部分酸化(pHS一9),育30一50%木质素可以析出。然而,这对避免某些黑液在酸化到较低pH值时一会放出HZS或502有毒气体来说,是非常适宜的。广州化工第2期试验表明,用纯COZ处理苛性钠法蔗渣纸浆黑液,影响木质素沉淀收率的因素是多方面的。主要有黑液浓度一,碳酸化时间和pH值,黑液存放时间和氧化作用情况等。一般来说,黑液浓度低时,碳酸化法析出的木质素其量甚微,黑液浓度为25%时,木质素收率最大;碳酸化时间越长、pH值越低,收率越大,不过,碳酸化一定时间后,溶液pH值基本保持不变,这是因为CO:与黑液中和步成碳酸钠或酸式碳酸钠起了缓冲作用的缘故;另外,黑液存放时间越长,以及与空气接触氧化后,其木质素收率也会降低`“。四、实验结果与讨论实验基本上是按纯CO:处理黑液的最佳条件下进行“。蔗渣纸浆黑液总固体含量为18791/,“烟道气”中CO:的含量控制在1.4~10%的范围内,用三种不同的浓度试验。实验结果证明,当“烟道气”中CO:浓度降低到11。4%时,其木质素的回收率仍然相当可观。“烟道气”中COZ浓度、通气量与木质回收率的关系,如下图所示。一气二/“穷月两二之夕浮多三、实验部分(一)实验材料蔗渣纸浆废液,为广州某纸厂蒸煮工段排放的棕黑色液体。实验时将它浓缩到总固体含量1879/l。CO,为广州氮肥厂生产,钢瓶包装。实验时将CO:与空气以一定比例混合,作为模拟烟道气。分析试剂为分析纯或化学纯试剂。(二)实验和分析方法将纯CO:和压缩机送来的空气按一定比例混合,以模拟烟道气的组成。二氧化碳用泡沫式流量计,空气用湿式流量计计量。碳酸化设备为直径4.4c5m,有效高度16cm的鼓泡瓶。用超级恒温水浴槽控制反应温度。实验时,将“烟道气”连续通入盛有浓缩黑液的鼓泡瓶进行碳酸化,根据需要控制一定的温度。碳酸化时有木质素(实际是碱木质素形式存在)沉淀析出,试验完成后用离心机分离沉淀,分析分离木质素前后溶液中木质素含量,即可计算木质素的回收率。有关木质素的分析按有关专业资料的方法进行〔“。~恤“lqI飞!ó|..扮lh曰汗手疡紊权圣l军卜盈麦:邪龙之一。刁00叼肠认磺如决如却。,oo呐杯雀心生叱’如图所示,当温度、黑液浓度及通气量一定时,“烟道气”中CO:浓度越高,木质素回收率越大,但彼此间差别不太大。如以纯CO:和COZ含量为11.4%的“烟道气”相比,木质素的回收率大约相差10%左右。由此可见,用烟道气代替纯CO:处理碱法纸浆黑液,在实际上是可能的,亦是可行的。表面看来,模拟烟道气处理黑液,其木质素回收率下降了10%左右,若以实际的烟道气处理,预计木质素的收率不致下降这样多。这是因为:(1)与实际烟道气相比,模拟烟道气含0:成份相对较多(因实际是由COZ与空气配成),在用后者处理黑液时,黑液被氧化的程度可能较大,因而导致木质素的回收率比真实烟道气低:“。(2)实际的烟道气