酸析-活性炭纤维吸附预处理精制棉黑液

Posted 2023-01-13 活性

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摘要：采用酸析-活性炭纤维吸附工艺去除精制棉黑液中的有机物,先用酸析法去除木质素,再用活性炭纤维吸附黑液中的剩余有机物。采用紫外-可见(UV-vis)吸收光谱、傅立叶转换红外吸收光谱(FTIR)和明亮发光菌水质急性毒性法等手段分析处理前后的精制棉黑液。研究表明,黑液中主要有机成分为愈创基(G-)和羟苯基(H-)木质素。在pH为2.0,活性炭纤维用量为90 g/L,温度为40°C,吸附时间为5 h的条件下,COD去除率可以达到85%。活性炭纤维对酸析后精制棉黑液的吸附热力学符合Redlich-Peterson经验吸附模型,吸附动力学符合伪二级动力学模型,吸附为吸热过程。酸析-吸附过程使精制棉黑液急性毒性去除率达到95%以上,为后续生物法处理提供了有利条件。

精制棉的主要化学成分是纤维素、木质素、脂肪、果胶质和蜡等，具有无毒、无味、易吸水的特性，是制造醚类纤维素（如CMC、HEC、HPMC、MC等）、硝化纤维素（硝化棉）和醋酸纤维素的主要材料。

精制棉是由棉短绒在氢氧化钠溶液和高温高压作用下，经过蒸煮、次氯酸钠漂白、碾压驱水和气流烘干等工序制得。生产环节的废水主要由蒸煮黑液、粗洗漂洗水、精洗漂洗水3股废水构成，俗称黑液。

蒸煮黑液含有大量的棉短绒等杂质，BOD和COD都较高，可生化性差，属于难处理的高浓度有机废水。一般采用无机酸使黑液的PH降到5.0以下析出木质素。在用无机酸进行酸中和时，H+取代碱木素中的Na+，形成难溶于水的木质素沉淀，从而使COD和色度大大降低。目前，国外对精制棉黑液处理的研究非常少见，国内精制棉废水的处理多集中在采用物化法作为前处理，重点采用生物法使精制棉废水排放达标。

吸附法作为一种低能耗、易操作、易再生的固体萃取技术，在水处理中有着不可比拟的优势。最常见的吸附剂是粉末活性碳（PAC）和颗粒活性碳（GAC）。活性炭纤维（ACF）是继前两者之后第三代活性炭产品，是一种新型高效纤维吸附材料，其制品形式主要是丝、布或毡，具有比表面积大（2500m2/g）、微孔结构发达、机械强度高（98～498Mpa）、吸附量大、洗脱速度快、再生容易等特点，通过物理吸附、化学吸附以及物理化学吸附等方式在溶剂回收以及水净化领域越来越受到关注。在污水处理方面，ACF已经应用于处理印染废水、含砷废水、含酚废水、农药废水等，对色度以及COD等有良好的去除效果，然而目前使用活性炭纤维处理精制棉黑液的研究鲜有报道。。

本文采用酸析-活性炭纤维吸附对精制棉黑液进行预处理，去除木质素等有机物，提高可生化性。重点研究了活性炭纤维对酸析后精制棉黑液的吸附热力学和吸附动力学，以及静态吸附条件对COD去除率的影响。采用紫外-可见（UV-vis）吸收光谱、傅立叶转换红外吸收光谱（FTIR）和明亮发光菌法水质急性毒性测定等手段分析酸析-吸附前后精制棉黑液的变化。

1实验部分

1.1实验材料

精制棉黑液取自四川省泸州市国营二五五厂，颜色黑褐，刺鼻性气味，主要水质指标：

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