隨著PH值不斷減少,濾液的吸光度和COD值也不斷減少,但當PH達到2.5后,COD值的減少變得緩和,主要是由于隨著H+的不斷加入,更多的木質素被酸析沉淀出來,而濾液中的酸溶木質素不斷減少,但當PH降至2.5后,木質素基本沉淀析出完全,故再降低PH值,濾液COD值基本不變。從實驗操作來看,PH值﹥2.5,析出的木質素沉淀顆粒細小,殘液呈膠體狀態,較難分離,本實驗中PH值=3和3.5的實驗數據由離心分離后取上層清液測得。而當PH值﹤2.5,析出的木質素沉淀顆粒大,在絮凝劑的作用下能較好的結塊,用自制的簡易分離裝置即能很好的分離。從成本角度考慮,PH值降低0.5,需要的酸增加約3倍,故可選擇較高的PH值。綜合COD值的減少量、實驗操作和經濟成本,可選擇PH值=2~2.5為最佳工藝條件。
2.3.2 溫度對造紙黑液提取木質素后溶液的COD 值影響
為了考察溫度對對殘液COD值的影響,分別在30℃(常溫)、40℃、50℃、60℃、70℃下實驗,結果如圖3。
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圖3溫度對吸光度及COD值得影響
可以看出,溫度對濾液吸光度及COD值影響較小,從30℃到40℃COD值略有減少,然后隨溫度的增加緩慢增加。主要是溫度較低時,析出的木質素顆粒較少,隨著溫度升高,顆粒增大,易于過濾分離,殘液酸溶木質素減少,故COD值略有減少。但溫度大于50℃后,保溫絮凝的黑液較為渾濁,過濾負荷增大,可能是因為隨著溫度的升高木質素的溶解度也隨之增大,導致酸溶木質素增多而COD值升高。也可能與絮凝劑的最適宜絮凝溫度有關。從操作上來說,溫度低于50℃時都能較易的過濾分離得到木質素,當高于50℃后采用離心分離。另外隨著溫度的升高,實驗中產生的泡沫增多,對絮凝分離都產生不利的影響。綜合考慮,可以選擇一個較低的溫度進行實驗,一般常溫就能滿足實驗要求。
2.3.3 絮凝劑對造紙黑液提取木質素后溶液的COD 值影響
用20%的硫酸調節黑液PH值=2.0,分別加入0mL、1.0mL、2.0mL、3.0mL、4.0mL、5.0mL 絮凝劑進行實驗,實驗結果見圖4.
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圖4 絮凝劑用量對吸光度及COD值得影響
由絮凝劑用量對COD值影響實驗數據作曲線擬合,得到擬合方程,見1式。
Y= 3943.73857-686.61414 X+ 147.25929 X2 (1)
在α=0.01的置信水平上,滿足R=0.974>R0=0.874,因此回歸方程置信顯著,置信度為99%。由于方程為二次方程,存在極值點。按求極值的方法,令其一階導為零,計算得:X=2.3mL,Y=3143。由于(5)式二階導數:y’’=294.51858>0,故極值應為極小值,即在絮凝劑用量為2.3mL時,殘液COD值為極小值:3143。
由圖4可以看出,殘液的COD值隨著絮凝劑的用量先減少后增大,主要是隨著絮凝劑用量的增加,木質素能更好的絮凝析出,但當絮凝劑的用量達到一定值時,木質素絮凝完全,過剩的絮凝劑溶解于濾液反而增大了殘液的COD值。實驗操作中,當絮凝劑用量為0時,溶液呈渾濁狀態,故采用離心分離,隨著絮凝劑用量的增加,木質素沉淀結塊越好,分離也越容易。綜合考慮,絮凝劑的最佳用量為2.3mL。
3.結論
(1)本文采用快速消解分光光度法建立了COD值對吸光度工作曲線Y=6444X-474.64,相關系數R=0.999,具有良好的相關線性關系。
(2)通過單因素實驗,考察了PH值、溫度、絮凝劑用量的影響,得到了最佳工藝條件為PH值=2~2.5,溫度為常溫,絮凝劑用量為2.3mL。
(3)采用快速消解分光光度法較傳統方法大大簡化了測定COD值的實驗強度,節約時間80%,且更加準確。COD值去除率達67.38%。
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