芬顿法处理OCC循环白水及其对纸张性能的影响

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瓦楞纸在生产和使用过程中会引入较多的胶黏剂、合成胶、油墨等物质,在回用时这些物质会以溶解与胶体物(DCS,Dissolved and Colloidal Substance)(尤其是溶解物质CS成分,Colloidal Substances)形式在进入白水系统,并不断富集。当系统条件突然改变时,DCS会失稳聚集,从而造成胶粘物沉积问题,纸机的运转和产品质量会受到严重影响,同时,也增加了停车检修和清洗的次数,自然降低了工作效率。但是,废旧瓦楞纸箱(OCC,Old Corrugated Container)DCS水中大分子CS物质难处理、易蓄积。Fenton法是一种常见的废水处理方法,能将大分子物质极快的氧化降解。因此本论文尝试利用Fenton法处理OCC白水中DCS物质,为实现废瓦楞纸的白水封闭循环利用提出一种新的控制方法。  实验发现,OCC白水中DCS占固形物SC的绝大部分,而DS又占了DCS绝大部分,其中金属离子占重要部分,主要包括Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe3+离子。COD较高且随着循环利用急剧增加。  芬顿反应通过氧化降解了DCS中了水系统中的大分子物质,生成小粒径或可溶的DS物质,使CS含量从245 mg/L下降到36 mg/L,白水浊度、COD和颗粒平均粒径显著降低,DS含量升高,电导率增加。  采用响应面法对Fenton工艺进行优化研究,以PH值、H2O2用量及硫酸亚铁的用量3个因素,通过处理前后水样的色度和CODcr变化建立数学模型。通过极差分析可得,FeSO4·7H2O投加量对色度去除率影响最大,其次是初始pH值,然后是H2O2投加量。FeSO4·7H2O投加量同样是对CODcr影响最大的,H2O2的投加量其次,影响最小的反应因素是pH值。  为了得出Fenton反应的最佳的工艺条件,我们接着做了单因素实验,最终得到:当pH值为3.0,H2O2加入量为1.0 mol/L,FeSO4·7H2O加入量为2.0 mmol/L,反应时间为30 min时,CODCr的去除率高达76.7%,色度的去除率可达47.3%。  芬顿法处理白水在回用过程中抄造出的纸张,在抗张指数、耐破度、撕裂度、尘埃度和灰分等方面都比回用实验白水所抄造的纸张在性能上有了明显的提升。Fenton法处理后的白水虽然性能也随回用次数下降而降低,但是较未处理白水,其指标下降程度减小,缓和了下降速率。  NaCl,CaCl2和Al2(SO4)3的加入或富集能够压缩胶体物质(CS)的双电层结构,打破胶体颗粒间斥力平衡,导致白水系统的失稳。三种盐聚沉能力大小为Al2(SO4)3>CaCl2>NaCl符合Schultz-Hardy规则。其中Al除压缩双电层的作用外,在pH为7时会变成负离子,其是一种优良絮凝剂,加速白水失稳。
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