随着PH值不断减少,滤液的吸光度和COD值也不断减少,但当PH达到2.5后,COD值的减少变得缓和,主要是由于随着H+的不断加入,更多的木质素被酸析沉淀出来,而滤液中的酸溶木质素不断减少,但当PH降至2.5后,木质素基本沉淀析出完全,故再降低PH值,滤液COD值基本不变。从实验操作来看,PH值﹥2.5,析出的木质素沉淀颗粒细小,残液呈胶体状态,较难分离,本实验中PH值=3和3.5的实验数据由离心分离后取上层清液测得。而当PH值﹤2.5,析出的木质素沉淀颗粒大,在絮凝剂的作用下能较好的结块,用自制的简易分离装置即能很好的分离。从成本角度考虑,PH值降低0.5,需要的酸增加约3倍,故可选择较高的PH值。综合COD值的减少量、实验操作和经济成本,可选择PH值=2~2.5为最佳工艺条件。
2.3.2 温度对造纸黑液提取木质素后溶液的COD 值影响
为了考察温度对对残液COD值的影响,分别在30℃(常温)、40℃、50℃、60℃、70℃下实验,结果如图3。
图3温度对吸光度及COD值得影响
可以看出,温度对滤液吸光度及COD值影响较小,从30℃到40℃COD值略有减少,然后随温度的增加缓慢增加。主要是温度较低时,析出的木质素颗粒较少,随着温度升高,颗粒增大,易于过滤分离,残液酸溶木质素减少,故COD值略有减少。但温度大于50℃后,保温絮凝的黑液较为浑浊,过滤负荷增大,可能是因为随着温度的升高木质素的溶解度也随之增大,导致酸溶木质素增多而COD值升高。也可能与絮凝剂的最适宜絮凝温度有关。从操作上来说,温度低于50℃时都能较易的过滤分离得到木质素,当高于50℃后采用离心分离。另外随着温度的升高,实验中产生的泡沫增多,对絮凝分离都产生不利的影响。综合考虑,可以选择一个较低的温度进行实验,一般常温就能满足实验要求。
2.3.3 絮凝剂对造纸黑液提取木质素后溶液的COD 值影响
用20%的硫酸调节黑液PH值=2.0,分别加入0mL、1.0mL、2.0mL、3.0mL、4.0mL、5.0mL 絮凝剂进行实验,实验结果见图4.
图4 絮凝剂用量对吸光度及COD值得影响
由絮凝剂用量对COD值影响实验数据作曲线拟合,得到拟合方程,见1式。
Y= 3943.73857-686.61414 X+ 147.25929 X2 (1)
在α=0.01的置信水平上,满足R=0.974>R0=0.874,因此回归方程置信显著,置信度为99%。由于方程为二次方程,存在极值点。按求极值的方法,令其一阶导为零,计算得:X=2.3mL,Y=3143。由于(5)式二阶导数:y’’=294.51858>0,故极值应为极小值,即在絮凝剂用量为2.3mL时,残液COD值为极小值:3143。
由图4可以看出,残液的COD值随着絮凝剂的用量先减少后增大,主要是随着絮凝剂用量的增加,木质素能更好的絮凝析出,但当絮凝剂的用量达到一定值时,木质素絮凝完全,过剩的絮凝剂溶解于滤液反而增大了残液的COD值。实验操作中,当絮凝剂用量为0时,溶液呈浑浊状态,故采用离心分离,随着絮凝剂用量的增加,木质素沉淀结块越好,分离也越容易。综合考虑,絮凝剂的最佳用量为2.3mL。
3.结论
(1)本文采用快速消解分光光度法建立了COD值对吸光度工作曲线Y=6444X-474.64,相关系数R=0.999,具有良好的相关线性关系。
(2)通过单因素实验,考察了PH值、温度、絮凝剂用量的影响,得到了最佳工艺条件为PH值=2~2.5,温度为常温,絮凝剂用量为2.3mL。
(3)采用快速消解分光光度法较传统方法大大简化了测定COD值的实验强度,节约时间80%,且更加准确。COD值去除率达67.38%。
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