一种利用余碱余热处理精制棉黑液的方法技术

一种利用余碱余热处理精制棉黑液的方法，本发明专利技术充分利用棉短绒蒸煮后的余热余碱激活PS/PMS产生具有强氧化活性的SO4

A method of treating cotton black liquor by residual alkali waste heat

【技术实现步骤摘要】
一种利用余碱余热处理精制棉黑液的方法
本专利技术涉及精制棉废水处理领域，特别是一种利用余碱余热处理精制棉黑液的方法。
技术介绍
精制棉(棉浆粕)是以棉短绒为原料经加碱高温蒸煮精制而成的一种高纯度纤维素产品，广泛用于制造纤维素酯类、硝化纤维素(硝化棉)和醋酸纤维素，广泛用于食品、医药、日化、塑料、电子、造纸、冶金、航空航天等众多领域，被誉为“特种工业味精”，具有较好的市场前景。我国是精制棉生产和使用大国，据统计国内外企业对精制棉的总需求量大约30万吨，国外企业对精制棉的需求总量约在1万吨左右，其余为中国企业使用。精制棉黑液就是棉短绒在加碱高温蒸煮过程中产生的蒸煮黑液和浆料洗涤产生的大量黑褐色废水，其废水量约为70吨/吨产品，也称为蒸煮黑液。黑液虽仅占精制棉废水总量的32％，但其有机污染物含量占了精制棉废水总有机污染物排放量的90％。精制棉黑液因含有大量棉超短绒、单宁、果胶、油脂、蜡质、木糖、固形物和游离碱等，可生化性差，属于难处理的高浓度有机废水，一直是精制棉生产中急需解决的污染问题。目前，大多数精制棉废水采用印染废水或造纸黑液的处理工艺进行处理。针对精制棉黑液的水质特点，一些研究人员考虑先对其进行预处理后再与其它废水混合后进行生化处理。用于精制棉黑液预处理的方法主要有锅炉渣和粉煤灰预处理法、活性焦吸附预处理法、酸析预处理法、酸析-活性炭纤维吸附预处理法、酸析-混凝-微电解预处理法和高级氧化预处理法等。如采用酸析-混凝-微电解的组合工艺预处理精制棉黑液，CODCr、BOD5和TOC的最高去除率分别为65％、62％和56％，色度去除率为99％，急性毒性降低93％，同时紫外可见吸收光谱分析表明部分含共轭双键和苯环的难生化降解物质得到析出或转化，使得可生化性明显提高；采用超声(US)、光化学氧化(UV/H2O2)和UV/H2O2+US法预处理精制棉黑液，CODCr和色度去除率分别为37.83和60％。但这些处理技术工艺复杂、成本较高，难于在实际工程中得到运用。据对精制棉现有加工企业废水处理成本的调研和核算发现，黑液虽仅占精制棉废水总量的32％，但黑液的处理成本大概占整个精制棉废水处理成本的2/3以上。过硫酸盐(PS)与过氧单硫酸盐(PMS)是一类不对称的强氧化剂，能够被热、碱、紫外线、过渡金属等激活产生强氧化性的羟基自由基(HO·，E0＝1.9-2.7V)和硫酸根自由基(SO4－·，E0＝2.5-3.1V)，SO4－·较HO·有更高的氧化还原电位，且SO4－·的存活期(3×10－5-4×10－5s)比HO·的存活期(2×10－8s)要长，更有利于与污染物接触，实现有机污染物的高效去除。因此，能否充分利用精制棉黑液中的余热和余碱活化PS或者PMS产生强氧化活性的SO4－·和HO·高效氧化分解精制棉黑液中的大分子难降解有机物，真正实现节能减排和保护环境的目的，具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术充分利用棉短绒蒸煮生产精制棉后的余热余碱激活PS/PMS产生具有强氧化活性的SO4－·和HO·，高效、快速氧化分解黑液中的大分子有机污染物，实现精制棉黑液的高效、快速处理。本专利技术的专利技术构思是：先将精制棉黑液的温度、pH调节后进入到隔板反应池，在反应池前端加入PS或PMS溶液，精制棉黑液在隔板反应池中往复式流动时由水流转向产生的搅拌作用使得SO4－·和HO·能够充分与黑液中的大分子难降解有机物发生反应，将其分解为小分子有机物、二氧化碳和水，最终实现精制棉黑液的快速、高效处理。本专利技术提供的一种利用余碱余热处理精制棉黑液的方法，是通过下述技术方案实现的：(1)先将精制棉黑液的温度调节到60℃～80℃、pH调节到10.0～12.0后，精制棉黑液经泵或液位差流入隔板反应池；(2)在隔板反应池前端，每1m3精制棉黑液中加入40L～60L，2mmol/L～4mmol/L的PS或PMS溶液，加到隔板反应池中的PS或PMS溶液快速被精制棉黑液中的余热余碱活化产生强氧化性的SO4－·和HO·，精制棉黑液在隔板反应池中往复式流动时由水流转向产生的搅拌作用使得SO4－·和HO·充分与精制棉黑液中的大分子难降解有机物发生反应，实现精制棉黑液的高效处理。进一步的，上述处理精制棉黑液的方法还可以包括步骤(3)通过从出水口取水样分析COD和色度值评价该方法处理精制棉黑液的效率。最佳处理工艺参数为：1m3精制棉黑液中加入50L2～2.5mmol/L的PS或PMS溶液，活化温度70℃、pH＝11.0，处理100min～150min。在此条件下，活化PS特征污染物果胶最大去除率达到96.3％，活化PMS特征污染物果胶最大去除率达到89.7％。所述的PS或PMS溶液中，PS为过硫酸盐，PMS为过氧单硫酸盐，PS优选为过硫酸钾或过硫酸钠，PMS优选为过氧单硫酸钾或过氧单硫酸钠。当采用余热和余碱活化过硫酸钾时，过硫酸钾浓度为2mmol/L，精制棉黑液的温度为70℃、pH＝11.0，t＝100min为的最佳处理工艺参数，精制棉黑液的COD去除率达到最大值94.6％。当采用余热和余碱活化过氧单硫酸钾时，过氧单硫酸钾浓度为2.5mmol/L，精制棉黑液的温度为70℃、pH＝11.0，t＝150min为最佳处理工艺参数，精制棉黑液中COD的去除效率达到最大值90.5％。优选的，所述的隔板反应池为往复式隔板反应池。本专利技术所述的精制棉黑液主要指蒸球出来的蒸煮黑液和浆料洗涤产生的黑褐色废水。与现有技术相比，本专利技术的具有如下特点：1.本专利技术充分利用棉短绒蒸煮后的余热余碱激活PS/PMS产生具有强氧化活性的SO4－·和HO·，高效、快速氧化分解黑液中的大分子有机污染物，真正实现了节能减排、保护环境的目的。2.加到往复式隔板反应池中的PS/PMS快速被废水中的余热余碱活化产生强氧化性的SO4－·和HO·；同时，废水在隔板反应池中往复式流动时由水流转向产生的搅拌作用使得SO4－·和HO·能够充分与废水中的大分子难降解有机物发生反应。3.PS/PMS是一类不对称的强氧化剂，能够被热、碱、紫外线、过渡金属等激活产生强氧化性的SO4－·(E0＝2.5-3.1V)和HO·(E0＝1.9-2.7V)，SO4－·较HO·有更高的氧化还原电位，且SO4－·的存活期(3×10－5-4×10－5s)比HO·的存活期(2×10－8s)要长，更有利于与污染物接触，实现有机污染物的高效去除。附图说明图1不同浓度过硫酸钾对精制棉黑液COD去除率影响的趋势图；图2不同活化温度过硫酸钾对精制棉黑液COD去除率影响的趋势图；图3不同pH过硫酸钾对精制棉黑液COD去除率影响的趋势图；图4余热余碱活化过硫酸钾对精制棉黑液COD去除效果的趋势图；图5过硫酸钾对精制棉黑液色度去除效果的对比分析图，其中A为未处理黑液，B为黑液处理后；图6余热余碱活化过硫酸钾对黑液果胶去除效果的分析图；图7不同浓度过氧单硫酸钾对精制棉黑液COD去除率影响的趋势图；图8不同活化温度过氧单硫酸钾对精制棉黑液COD去除率影响的趋势图；图9不同pH值过氧单硫酸钾对精制棉黑液COD去除率影响的趋势图；图10余热余碱活化过氧单硫酸钾对精制棉黑液COD去除效果的趋势图；图11过氧单硫酸钾对精制棉黑液色度去除效果的对比图分析图，其中C为未处理黑液，D本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用余碱余热处理精制棉黑液的方法，其特征在于，将精制棉黑液的温度、pH调节后进入到隔板反应池，在反应池前端加入PS或PMS溶液，在反应池中PS或PMS溶液被精制棉黑液余热余碱活化产生强氧化活性的SO4

【技术特征摘要】
1.一种利用余碱余热处理精制棉黑液的方法，其特征在于，将精制棉黑液的温度、pH调节后进入到隔板反应池，在反应池前端加入PS或PMS溶液，在反应池中PS或PMS溶液被精制棉黑液余热余碱活化产生强氧化活性的SO4－·和HO·与精制棉黑液中的难降解大分子有机污染物进行反应，将其分解为小分子有机物、二氧化碳和水。2.根据权利要求1所述的一种利用余碱余热处理精制棉黑液的方法，其特征在于，具体操作步骤如下：(1)先将精制棉黑液的温度调节到60℃～80℃、pH调节到10.0～12.0，经泵或液位差流入往复式隔板反应池；(2)在隔板反应池前端，每1m3精制棉黑液中加入40L～60L，2mmol/L～4mmol/L的PS或PMS溶液，加到隔板反应池中的PS或PMS溶液快速被精制棉黑液中的余热余碱活化产生强氧化性的SO4－·和HO·，SO4－·和HO·充分与精制棉黑液中的大分子难降解有机物发生反应，实现精制棉黑液的高效处理。3.根据权利要求2所述的一种利用余碱余热处...

【专利技术属性】
技术研发人员：冉春秋，周刚，杨宇轩，杨雨婷，马可欣，邢逸航，马礼佳，
申请(专利权)人：大连民族大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21