化學(xué)原理在造紙廢水處理中的應(yīng)用

水處理網(wǎng)訊:摘 要：本文介紹了化學(xué)原理在造紙廢水處理的應(yīng)用，討論了基于絮凝、氧化還原等原理的造紙廢水的具體處理方法，絮凝法中探究了不同絮凝劑作用的化學(xué)原理以及應(yīng)用，氧化還原法中介紹了不同的工藝技術(shù)。

關(guān)鍵詞：造紙廢水；絮凝法；氧化還原法

造紙工業(yè)廢水大量排出，并且具有復(fù)雜的組分，特別是含有大量難以降解的有機(jī)物質(zhì)，例如木質(zhì)素、半纖維素和單糖。它容易造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，是一種高濃度有機(jī)廢水，并且非常難處理。生物降解性差，毒性高，氣味重，泡沫多。[1]

處理廢水的方法根據(jù)原理大體上分為以下三種，它們是物化處理法、化學(xué)處理法和生物處理法。本文主要通過(guò)化學(xué)反應(yīng)探討化學(xué)原理在造紙廢水處理中的應(yīng)用，包括絮凝法，氧化還原法等。

1 絮凝法

化學(xué)絮凝法通過(guò)向廢水中添加絮凝劑使懸浮顆?；蚰z體在水中附聚形成絮凝物，并將絮凝物與廢水分離以除去污染物并凈化廢水?；瘜W(xué)絮凝法具有較高的色度和濁度去除率，是一種經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、簡(jiǎn)便、有效的污水處理技術(shù)，廣泛應(yīng)用于造紙工業(yè)廢水處理中。我們?cè)谔骄啃跄ㄓ脕?lái)處理造紙廢水中時(shí)，怎么樣選擇絮凝劑是很重要的。

1.1 無(wú)機(jī)絮凝劑

無(wú)機(jī)絮凝劑有傳統(tǒng)無(wú)機(jī)絮凝劑和無(wú)機(jī)高分子絮凝劑兩大類。傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)絮凝劑主要是指硫酸鋁、氯化鐵這些分子量很低的化合物，其作用機(jī)理為在靜電力的作用下金屬陽(yáng)離子與帶負(fù)電荷的膠體結(jié)合從而使得膠體表面的一部分電荷被中和進(jìn)而使膠體表面的擴(kuò)散層被壓縮，由于范德華力沉降下來(lái)；無(wú)機(jī)高分子絮凝劑對(duì)傳統(tǒng)鐵鹽、鋁鹽絮凝劑進(jìn)一步研究得來(lái)，如聚合氯化鋁（PAC）、聚合磷酸鋁（PAP）等，增強(qiáng)了絮凝能力和絮凝效果且價(jià)格低。劉曉紅，嚴(yán)開(kāi)奇等人制備了聚硅酸鋁鐵（PAFSC）絮凝劑，用于處理造紙廢水，絮凝效果好 [2]。

1.2 有機(jī)絮凝劑

有機(jī)絮凝劑通過(guò)許多鏈節(jié)按照順序鏈節(jié)成線性分子，鏈節(jié)與鏈節(jié)之間通過(guò)共價(jià)鍵連接在一起。有機(jī)絮凝劑有兩種，一類為合成高分子，一類為天然改性高分子。合成有機(jī)高分子絮凝劑有聚丙烯酰胺（PAM）等，它利用吸附橋接原理，可以很好的去除色度和濁度；天然改性的有機(jī)聚合物絮凝劑包括淀粉衍生物，纖維素衍生物等，并且絮凝劑中含有大量活性集團(tuán)如 OH-等，性能較高，價(jià)格低且易生物降解，避免了二次污染。劉軍海等人把玉米淀粉和丙烯酰胺做為原料，制成淀粉接枝丙烯酰胺聚合物 (S-g-PAM) 高分子絮凝劑，把制成的絮凝劑用來(lái)處理造紙廢水，具有良好的處理效果 [3]。

微生物絮凝劑也是一種天然有機(jī)高分子絮凝劑，在處理造紙廢水時(shí)高效、可生物降解、安全。微生物絮凝劑的機(jī)理如下。一是吸附架橋機(jī)理，認(rèn)為它們是通過(guò)氫鍵和離子鍵與懸浮物結(jié)合，形成較為緊密的絮凝體從而沉淀分離。二是電性中和機(jī)理，認(rèn)為帶正電的的微生物絮凝劑靠近帶負(fù)電的膠體粒子時(shí)發(fā)生正負(fù)電荷抵消，膠體本身是不穩(wěn)定的，通過(guò)兩者之間的自由碰撞和分子間作用力，他們最終形成一個(gè)整體。最后沉淀分離。李文鵬等以微生物絮凝劑 LBF 處理造紙廢水，COD、SS、色度去除率分別為 39%、87%、71%，有較好的處理效果 [4]。

由于造紙?jiān)喜煌旒垙U水中的成分也很復(fù)雜，所以在選擇絮凝劑的時(shí)候要根據(jù)水質(zhì)的具體情況進(jìn)行分析。實(shí)際處理中，單一的絮凝劑具有一定的局限性，復(fù)合型絮凝劑可以進(jìn)一步提高凈水能力，在造紙廢水處理中應(yīng)用十分廣泛。

2 氧化還原法

造紙廢水的主要化學(xué)原理是氧化還原。使污染物在處理過(guò)程中被氧化或者被還原，有機(jī)物分解為無(wú)害的物質(zhì)，使污水得到處理。造紙廢水處理中常用的方法包括超臨界水氧化，濕式空氣氧化和電化學(xué)等。

2.1 超臨界水氧化法

當(dāng)水處于超臨界狀態(tài)時(shí)其基本性能會(huì)發(fā)生很多改變，進(jìn)而表現(xiàn)出類似非極性有機(jī)化合物的性質(zhì)，在這個(gè)時(shí)候水可以和有機(jī)物、氧氣等物質(zhì)互溶，有機(jī)物就能在氧氣充足的均相反應(yīng)。最后，有機(jī)物被氧化為 N2、H2O、CO2 以及其他等無(wú)害物質(zhì)。因此，超臨界水氧化法技術(shù)在分解有機(jī)物等方面具有高效，快速的優(yōu)勢(shì)，經(jīng)濟(jì)上合理，對(duì)環(huán)境有利。

該技術(shù)在歐洲、美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)取得了很好的研究成果并應(yīng)用于造紙廢水處理中，我國(guó)仍然處于中試階段。

戴航等在一定條件下通過(guò)超臨界水反應(yīng)系統(tǒng) TOC 去除率達(dá)到將近百分之百，證明超臨界水氧化在處理造紙廢水中有很好的效果 [5]。

2.2 濕式空氣氧化法

濕式空氣氧化法（WAO）是一種廢水處理方法，在液相水存在通過(guò)高溫和高壓氧化處理液體中懸浮或溶解的有機(jī)物質(zhì)。在高溫和高壓下，使用空氣或氧氣作為氧化劑將有機(jī)物質(zhì)氧化成液相中的水蒸氣和二氧化碳以去除有機(jī)物。WAO 是 1944 年由 F.J.ZimmermannLlu 提出的。

但是，由于投資和運(yùn)營(yíng)成本過(guò)高，反應(yīng)條件苛刻等問(wèn)題，大規(guī)模推廣時(shí)仍存在一些的局限性。

2.3 電化學(xué)法

電化學(xué)法即利用電化學(xué)原理，利用可溶性金屬做電極，通電之后可溶性金屬電極在水中產(chǎn)生金屬離子的水解，聚合，生成一系列起凝聚作用的水解產(chǎn)物，并且通過(guò)氧化還原反應(yīng)，破壞有機(jī)物的結(jié)構(gòu)，去除其生物毒性。廢水的電化學(xué)處理具有多種功能，具有體積小，占地面積小，操作靈活等優(yōu)點(diǎn)，但需要大量電能和高成本。

時(shí)峰等人利用電化學(xué)的相關(guān)組合工藝的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，COD，色度，氨氮達(dá)到廢水排放標(biāo)準(zhǔn) [6]。

3 總結(jié)

化學(xué)方法在造紙廢水處理中起著重要的作用，但造紙廢水的成分比較復(fù)雜，處理的難度比較大，僅僅使用一種方法很難達(dá)到預(yù)期的處理效果。這需要在實(shí)際造紙廢水處理過(guò)程中將化學(xué)方法與物理方法，生物方法等相結(jié)合，充分考慮各種處理方法的優(yōu)缺點(diǎn)。根據(jù)具體的生產(chǎn)狀況，選擇最佳的處理方案，實(shí)現(xiàn)實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性的統(tǒng)一。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳得重 .制漿造紙廢水處理的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì) [J].云南化工 ,2018(03).

[2] 劉曉紅 , 荀開(kāi)昺 , 楊方麒等 . 含鋁廢渣制備聚硅酸鋁鐵絮凝劑處理造紙廢水 [J]. 無(wú)機(jī)鹽工業(yè) ,2016,V48(03):63-65.

[3] 劉軍海 , 李志洲 , 王俊宏等 . 改性淀粉絮凝劑處理造紙廢水效果研究 [J]. 水處理技術(shù) ,2016(10):80-83.

[4] 李文鵬 , 任曉莉 , 項(xiàng)學(xué)敏等 . 微生物絮凝劑對(duì)造紙廢水的處理效果研究 [J]. 工業(yè)水處理 ,2013,33(11):13-16.

[5] 戴航 , 黃衛(wèi)紅 , 錢曉良等 . 超臨界水氧化法處理造紙廢水的初步研究 [J]. 工業(yè)水處理 ,2000,20(08):23-25.

[6] 時(shí)鋒 , 施英喬 , 丁來(lái)保等 . 電化學(xué) - 固定床深度處理造紙廢水 [J].江蘇造紙 ,2012(04):43-47.

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原標(biāo)題:化學(xué)原理在造紙廢水處理中的應(yīng)用