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1、? 224? 化工环保 ENVIRONMENTALPROTECTIONOFCHEMICALINDUSTRY 卷 黄江丽 1,徐农 2,22(1.吉林化工学院 ,132022;2.清华大学,北京 100084)nm、浓黑液、混合黑液进行 摘要利用 m、COD、SiO2 含量呈现不同的变化规律。 50nm 膜的截m,在 0.2MPa 压力下可获得较高的膜通量 ,黑液经膜滤处 ,透过液更易于生化处理。 关键词 ;黑液;废水处理X703 文献标识码 A 文章编号 1006-1878(2004)07-0224-03造纸工业排放废水量占全国工业废水排放总量的 10%,居第 3位;COD 排放量 2487k
2、t/a,放量的 36.5%;全国碱法生产纸浆耗碱约 1800kt/a,回收 360kt/a,回收率仅为 20%,大量废水排入江 核心技术 ,探索无机陶瓷膜处理草浆黑液技术参数 ,分析截留液、透过液中成分的 变化规律 ,为草浆黑液资源化、开发清洁生产新工艺提供基础数据。 河,造成严重污染。 Chen及 Humphery 采用陶瓷膜 处理采油废水 ,Soma等人采用 0.2 m氧化铝膜处理印染废水取得较好结果。本研 究旨在利用无机膜具有耐高温、耐酸碱和有机溶剂、耐微生物侵蚀、机械强度 高、孔径分布窄等优点 ,针对我国造纸麦草纸浆黑液废水量大、污染严重的现状开 发以膜分离为1 试验部分1.1 黑液的
3、组成 试验用黑液取自山东省安丘市某造纸厂不同工段 ,具有代表性。黑液的组成见表 1。黑液的温度、 pH、波美数据为现场监测值 ,其余的指标为实验室分析值。表 1 黑液性能指标 试样稀黑液浓黑液混合黑液 温度/ 506060706070 pH101112 波美/ °Be 468102025 总(固形物 )/ (g? L-1)24.7132.8219.5灰(分)/(g? L-1)1.730.9110.6 (SiO2)/(g? L-1)1.925.4911.50 木(质素 )/(g? L-1)13.0339.2260.75COD/(mg? L-1)89625176750297125 为质量
4、浓度法定符号。注 :1.2 分析方法 )、依照国家标准方法测定总固形物 (103灰分 (550)、)、SiO2(800木质素、糖和糖醛酸的含量及 COD。 1.3 试验装置2 结果与分析2.1 压力与膜通量之间的关系 考察了压力对不同膜的通量产生的影响 ,结果 见图 1。从图 1可以看出,当压力小时 ,不同膜的收稿日期2003-11-30;修订日 期2004-02-05基金项目 国家 863项目 (2001AA64070) ),女,吉林省人,吉林化工学院 作者简介黄江丽(1958 膜处理装置 :由清华大学环境模拟与污染控制 国家重点实验室自制 ,为 QH-1 型管式无机微滤膜过滤装置 ;操作压
5、力 00.5MPa, 可调;错流流速 0.52.7m/s,可调 ;试样槽最大容积约 60L。无机膜 :0.2 、m0.8 m、50nm管式 19孔陶瓷微滤膜。 环境科学与工程系系副主任 ,副教授 ,主要从事废水处理技 术研究。增刊黄江丽等 .用膜分离技术处理草浆黑液 ? 225?膜通量均随压力的增大而加大 ,当压力大于 0.2MPa时 ,不同膜的膜通量有所减弱或 下降,尤其是 50nm 膜更明显。这说明压力大 ,在膜表面的污染层被压缩 ,直接影响 了膜通量。总的趋势是 :F0.8 m>F0.2m>F50nm。2.2.2 透过液中木质素截留率随时间的变化规律 稀黑液中木质素的质量浓度
6、由 13.03g/L 平均降为 3.58g/L,R为 72.5%。浓黑液中木质素的质量浓度由 39.22g/L 平均降为16.39g/L,R为 58.2%。混合黑液中木质素的质量浓度由 60.75g/L平均降为 24.19g/L,R为 60.2%。透过液中木质素随时间的变化趋势见图 3。图 1 压力与膜通量之间的关系0.2m膜; 0.8 膜m; 50nm膜2.2 透过液中主要成分的变化规律图 3 ; 浓黑液; 混合黑液 试验采用膜通量居中的 0.2 m陶瓷膜 ,在温 度为 28、压力为 0.2MPa、流体速度不低于 5.0m/s 的错流速度下对黑液进行处 理,考察各参数随,运行 90min 后
7、 R 增加缓液中木质素最大 R分别为 :稀黑液 7%,浓黑液 83.2%,混合黑液 88.1%。2.2.3 透过 液中 COD 截留率随时间的变化规律稀黑液的透过液中 COD由8.96g/L平均降为 3.64g/L,R为59.4%。浓黑液中 COD 由 17.7g/L 平均降为 7.5g/L,R 为 57.6%。混合黑液中 COD 由 29.7g/L 平均降为 5.55g/L,R为 81.3%。透过液中 COD随时间的变化趋势见图 4。时间的变化情况 2.2.1 透过液中 SiO2稀黑液中 SiO292为 0.51g/L,平均截留率 (R)%SiO2g/g/L,R为 87.2%。211.5g/
8、L 平均降为 4.52,R7%。透过液中 SiO22。图 2 SiO2 截留率随时间的变化 稀黑液 ; 浓黑液 ; 混合黑液图 4 COD 截留率与时间的关系 稀黑液 ; 浓黑液 ; 混合黑液从图 2可以看出 ,微滤技术具有显著去除废液中 SiO2的作用,平均截留率均大于 60%。随着试验的进行 ,透过液中 SiO2 的截留呈现一定的规律 ,运行 90min 均达到 最大截留率 ,稀黑液为 94.8%,浓黑液为 94.2%,混合黑液为 95.7%。从图 4可以看出,微滤技术对 COD 的截留是有效的 ,混合黑液的 R一直高于浓黑液和稀黑液。这与混合黑液原液的浓度高有关 同样的条件下 ,R混合R
9、浓R稀。透过液中 COD最大R分别为:稀黑液 68.4%,浓 黑液 71.5%,混合黑液? 226? 91.5% 。化工环保ENVIRONMENTALPROTECTIONOFCHEMICALINDUSTRY2004 年第 24 卷2.2.4 原液与透过液糖类物质的百分含量3 结论(1)膜滤对截留木质素、 COD是有效的。 SiO2、 在温度为 28、压力为 0.2MPa的条件下 ,0.2 m陶瓷膜运行 2h后,测定透过液中 各组分如表 2,计算出糖和糖醛酸的含量及占总固形物的质量分数 ,并与原液的情况 比较 ,见图 5。表 2 透过液中各组分含量总(固形物 )/ 灰(分)/ 木(质素)/ 糖(
10、+糖醛酸)/(g? L-1)7.9657.4869.55(g? L-1)0.811.217.54(g? L-1)3.5816.3924.19(g? L-1)3.5829.8920.87透过液中 SiO2的截留率均大于 60%,木质素、 COD的截留率在 60%左右。糖和糖 醛酸占总固形物的质量分数增加 ,说明膜滤后的透过液可生化性得到改善 ,易于生化处理。以截留木 质素为目的 ,应以混合黑液为膜滤对象效果更好。膜滤时间为 90min 时,木质素、 SiO2、COD 的截留率均达最大值。这说明控制一定的操作条件 ,可以达到最大的 截留率。(2)采用膜分离技术回收处理草浆黑液 ,要优化选择膜种类、
11、膜结构、滤速、操作 温度及压力等参数。在膜结构参数中 ,膜孔径是影响膜通量和截留率的重要因素。 在相同的操作条件下 ,从 0.8 m、0.2 m微滤膜和 50nm 超滤膜的稳定渗透通量和 主要指标截留率的比较 ,从 COD、木素和硅的截留效果看 ,50nm 孔径的膜要优于 0.8 m和 0.2 m的膜;膜过滤通量则是 0.8 m和0.2 m的膜通量高出的膜通量近 3 倍,50nm,降快。选择 0.2 m或0.8的工业化应用。 ,防止污染物的不断积累 ,优化的 0m/s 的错流速度下过滤 ,0.8 m膜和 0.2m,膜通量开始上升较快 ,在可获得高渗透通 量。项目 稀黑液浓黑液混合黑液图 5 糖和糖醛酸占总固形物的质量分数原液;透过液