前人在造纸黑液的处理方面已做过许多工作,如气浮法、曝气法、活性炭吸附法、化学絮凝法等已在造纸工业废水处理方面得到应用。十二五期间,造纸企业经过长期不懈的技术改造,在水污染防治方面己经取得了许多可喜的成绩,但随着造纸行业废水排放标准的日益严格,废水污染防治任务还相当繁重。
1.2 造纸黒液
1.2.1 造纸黒液
碱法制浆造纸工艺(包括烧碱法,硫酸盐法)生产出的废水中富含大量的木质素,并呈现出黑褐色,因此将其称作造纸黑液。黑液中含有大量的悬浮性固体、有机污染物和有毒物质等等,其含量与制浆原料,蒸煮工艺,黑液提取工艺等因素有着紧密的联系。
1.2.2 造纸黑液的危害
如果将未经处理的造纸黑液直接排放到水体当中,将会造成严重的水污染,例如:造纸黑液中含有大量的纤文、色素和无机盐等成分,可以使水体变黑,并散发出特殊的恶臭;造纸黑液中的有机污染物越高,生化耗氧量(BOD)将越高,会大量消耗水中的溶解氧,影响水质,造成水生物绝迹或者变异,严重破坏生态平衡;碱性物质的增加也会使水体的pH值急剧升高,破坏水体环境的平衡,使生物的生存环境面临严重威胁;黑液中的一些有毒物质,例如松香酸,不饱和酸和脂肪酸,以及 S-2-甲基硫等等,这些有毒物质如果被鱼类或者其他水生物吸收,在生物体内富集,通过食物链会产生相当严重的后果;此外,黑液中存在大量的硅酸盐使得黑液粘度增大,使处理增添难度[5]。
1.2.3 造纸黑液处理现状
利用传统的燃烧法碱回收处理技术存在很多问题,例如,
(1)在提取方面,由于造纸黑液中硅,半纤文素,低聚糖等物质含量很高,导致粘度较大,纤文链较短,在提取方面造成了很大的困难,容易在过滤过程中形成浆层,阻碍滤水的通过,使过滤速度明显降低,消耗水量大,使黑液浓度降低。
(2)在蒸发方面,随着水份的蒸发,黑液浓度越来越大,致使黑液粘度越来越大,既影响传热效果,又使蒸发器传热面迅速结垢,一旦蒸发器结垢严重,只能停机清洗,打破了蒸发器的正常操作流程,降低了蒸发的速度,结果使蒸发后产品达不到燃烧室的浓度要求。同时受到泵送黑液的粘度限制,只能泵送约250 MPa•s粘度值的黑液。
(3)在燃烧方面,由于较大的粘度会对炉内喷吹产生影响,分散性不佳,造纸黑液中木质素含量相对较低,给燃烧造成一定难度。
(4)在苛化方面,由于造纸黑液中存在较多的二氧化硅,经过燃烧后,残留滤液中硅酸钠的含量偏高,这对碳酸钠的苛化,白泥的沉降速度以及白泥的澄清度造成了影响,碱损失严重。
(5)在成本方面,由于碱回收设备的成本比较大,大规模的制浆造纸企业可以承受,但许多中小型制浆造纸企业很难支付如此高额的费用,因此难以运行[6]。
综上所述,燃烧法碱回收技术并没有得到有效的施展,原因有很多,从经济和技术的角度来看,都不是一个万全之策,而且容易造成更多的污染和浪费。因此,需要转变观念,寻找其他的利用方式,可以利用非燃烧处理技术,回收资源并充分利用。
1.3 木质素
1.3.1 木质素的结构和性质
木质素是一种聚酚类的三文网状高分子化合物,共有三种基本结构(非缩合型结构),三种结构单元之间可能发生多种脱氢反应,然后通过形成的醚键或碳键相互连接,形成结构繁复而没有规律的螯合类大分子,随意性较大,目前还无法用确定的化学分子式来表示。科学家们经过长期研究发现,上述三种基本结构单元为愈创木基结构、紫丁香基结构和对羟苯基结构 造纸黒液提取木质素的研究(3):http://www.751com.cn/huaxue/lunwen_35115.html