仿酶氧化與絮凝在造紙廢水處理中的應(yīng)用研究.pdf

1、造紙廢水是我國(guó)水體污染的主要污染源之一，已成為制約我國(guó)造紙工業(yè)發(fā)展和水污染治理的瓶頸。由于廢水排放量大，污染物濃度高，含有生物難降解的木素及其衍生物，常規(guī)的物理、化學(xué)、生物等處理手段很難保證日益嚴(yán)格的廢水達(dá)標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)。尤其對(duì)于在數(shù)量上占有優(yōu)勢(shì)的中小型造紙企業(yè)，由于原料復(fù)雜、生產(chǎn)技術(shù)相對(duì)落后、工廠規(guī)模不夠大，目前還沒(méi)有經(jīng)濟(jì)、有效的廢水處理技術(shù)。本論文提出了仿酶氧化結(jié)合絮凝法處理造紙廢水的新工藝，先通過(guò)模型物和磨木木素的反應(yīng)證實(shí)此仿酶反應(yīng)能

2、夠氧化降解木素模型物及磨木木素，然后應(yīng)用于處理廢水的研究中，并成功用于造紙企業(yè)廢水處理。 本文首先合成了一種酚型的木素模型化合物(愈創(chuàng)木基丙三醇-β-愈創(chuàng)木基醚)。采用新方法成功地合成了愈創(chuàng)木基丙三醇-β-愈創(chuàng)木基醚化合物，用乙醇代替三氯甲烷和乙酸乙酯做反應(yīng)溶劑，對(duì)關(guān)鍵的中間產(chǎn)物4-(α-溴代乙?；?-愈創(chuàng)木酚的合成方法進(jìn)行了改良，使其得率可以穩(wěn)定的達(dá)到80％。利用紅外光譜、核磁共振譜(1H-NMR)分析等手段對(duì)其化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行

3、了分析確認(rèn)。 本文利用合成出來(lái)的愈創(chuàng)木基丙三醇-β-愈創(chuàng)木基醚作為木素模型化合物。在采用Fe2+-羧酸復(fù)合物仿酶配位化合物(Fe-CA)/過(guò)氧化氫的仿酶體系對(duì)其進(jìn)行仿酶降解處理后，利用核磁共振(13C-NMR)和GC-MS等分析手段對(duì)反應(yīng)的產(chǎn)物進(jìn)行了分析。研究發(fā)現(xiàn)：降解產(chǎn)物中含有了大量的羰基、羥基和羧基，從而有利于廢水在陽(yáng)離子絮凝劑的作用下絮凝脫除木素。本研究也闡明了這種β-O-4型的木素模型化合物的結(jié)構(gòu)在Fe-CA/H2O2

4、仿酶系統(tǒng)中分解反應(yīng)機(jī)理，推斷出該仿酶體系能有效導(dǎo)致酚型的β-O-4型木素模型化合物之間的降解反應(yīng)。如：Cα-Cβ鍵的斷裂、β-芳基醚鍵的斷裂、Cα-Cβ鍵的斷裂。Fe-CA/H2O2仿酶降解體系對(duì)藍(lán)桉MWL的降解能力較強(qiáng)，降解后的羰基和羥基明顯增多，這些基團(tuán)的增加使木素與陽(yáng)離子型無(wú)機(jī)和有機(jī)絮凝劑的親和性增加。從而使廢水中用普通絮凝方法難以絮凝的水溶性木素大量析出，廢水的COD才能有比較大的去除率。 造紙廠綜合廢水經(jīng)Cu-吡啶、

5、Cu-胺、Fe-CA三種仿酶體系處理，COD去除率分別可達(dá)72.2％、71.8％和75.1％。通過(guò)對(duì)比三種不同的仿酶體系，我們發(fā)現(xiàn)Fe-CA/H2O2仿酶體系處理效果最佳。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)e-CA/H2O2仿酶體系處理廢水的最佳條件為：用量0.02mmol/L廢水，原水pH值需調(diào)至中性，廢水溫度不低于30℃。中試結(jié)果顯示應(yīng)用Fe-CA/H2O2仿酶處理系統(tǒng)可以很好的處理木素含量較高的制漿造紙中段廢水，其最佳條件為：Fe-CA仿酶用量0.

6、02mol/m3，雙氧水用量150g/m3，硫酸鋁的投加量為300g/m3，CPAM加入量為5g/m3，處理時(shí)間30分鐘，沉降時(shí)間6個(gè)小時(shí)。 根據(jù)本研究的工藝條件，我們?cè)O(shè)計(jì)出仿酶處理體系處理廢水工程，應(yīng)用于山東省某造紙企業(yè)(含麥草半化學(xué)漿生產(chǎn)線)，并經(jīng)過(guò)連續(xù)一個(gè)月的運(yùn)行，達(dá)到很好的CODcr、SS去除效果。采用仿酶氧化-混凝法處理高CODcr的造紙廠綜合廢水，CODcr、SS等主要污染物的去除率分別可達(dá)55％、60％以上，通過(guò)