废纸制浆造纸废水脱钙研究

摘要

近年来，废纸再生造纸技术不断革新，再生纸逐步成为造纸领域的重要支柱。但因废纸成分复杂，钙添加剂较多，产生高Ca2+废水，致使厌氧/好氧生物处理系统钙化严重及膜分离技术中膜结垢，很难实现封闭循环和“零排放”。本论文分别针对废纸制浆造纸厂废水处理工艺中的厌氧进水和二沉池出水两个阶段进行不同程度的脱钙处理，研究内容主要分以下三个部分: 第一部分:为了预防厌氧颗粒污泥钙化现象，联合采用化学沉淀法和厌氧回流曝气工艺，对厌氧进水进行脱钙研究。通过投加Ca(OH)2溶液调节pH值为10，控制厌氧出水量与进水量比为1∶3，曝气3h后，Ca2+含量达到工业循环用水标准200mg/L左右;经FT-IR和XRD分析表明，沉淀主要成分为CaCO3，晶型为致密的方解石。 第二部分:以高岭土为原料，研究了合成4A分子筛最佳参数条件:经800℃高温煅烧2.5h，碱化反应中控制n(SiO2)/n(Al2O3)=2.0，n(Na2O)/n(SiO2)=2.6，n(H2O)/n(Na2O)=55，于50℃碱化6h，110℃晶化反应6h，合成的分子筛Ca2+单位吸附量可达37.6mg/g。利用FT-IR、XRD、SEM等证明合成产物与标准4A分子筛特征吻合，且纯度较高。 第三部分:为了应对膜分离技术中膜污染结垢问题，进行了合成4A分子筛对制浆造纸废水二沉池出水的脱钙应用研究，当Ca2+浓度为220mg/L时，在反应温度45℃，pH为8，投加量为5g/L，超声功率100W的条件下强化吸附100min，Ca2+去除率可达86.4％，Ca2+浓度降至约30mg/L。研究表明，合成的4A分子筛对废水中Ca2+的吸附过程，既符合Langmuir和Freundlich等温吸附模型又符合Pseudo二级动力学模型。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1研究背景

1．2废纸制浆造纸废水来源及特性

1．3造纸废水中Ca2+浓度过高的危害

1．3．1 Ca2+浓度过高对抄纸工序的影响

1．3．2 Ca2+浓度过高对厌氧处理的影响

1．3．3 Ca2+浓度过高对膜分离技术的影响

1．4废水中去除Ca2+的研究现状

1．4．1厌氧生物处理阶段

1．4．2深度处理阶段

1．5研究意义及内容

1．5．1研究意义

1．5．2研究内容

第二章废纸制浆造纸废水厌氧处理前脱钙研究

2．1引言

2．2实验材料及方法

2．2．1实验材料

2．2．2实验方法

2．3实验结果与讨论

2．3．1 pH对碱度及Ca2+去除效果的影响

2．3．2曝气时间对pH、碱度及Ca2+去除效果的影响

2．3．3混合比对Ca2+去除效果的影响

2．4实验表征分析

2．4．1 FT-IR分析

2．4．2 XRD分析

2．5本章小结

第三章高岭土合成4A分子筛的研究

3．2．1实验材料

3．2．2实验方法

3．3实验结果与讨论

3．3．1高岭土煅烧温度对Ca2+吸附效果的影响

3．3．2高岭土煅烧时间对Ca2+吸附效果的影响

3．3．3硅铝比对Ca2+吸附效果的影响

3．3．4钠硅比对Ca2+吸附效果的影响

3．3．5水钠比对Ca2+吸附效果的影响

3．3．6碱化反应温度对Ca2+吸附效果的影响

3．3．7碱化反应时间对Ca2+吸附效果的影响

3．3．8结晶反应温度对Ca2+吸附效果的影响

3．3．9结晶反应时间对Ca2+吸附效果的影响

3．4合成表征分析

3．4．1 FT-IR分析

3．4．2 XRD分新

3．4．3 SEM分析

3．5本章小结

第四章4A分子筛对制浆造纸废水深度脱钙研究

4．1引言

4．2实验材料及方法

4．2．1实验材料

4．2．2实验方法

4．3实验结果与讨论

4．3．1时间对Ca2+吸附效果的影响

4．3．2作用方式对Ca2+吸附效果的影响

4．3．3超声功率对Ca2+吸附效果的影响

4．3．4温度对Ca2+吸附效果的影响

4．3．5 pH对Ca2+吸附效果的影响

4．3．6投加量对Ca2+吸附效果的影响

4．4分子筛吸附理论研究

4．4．1吸附热力学研究

4．4．2吸附动力学研究

4．5吸附前后表征分析

4．5．1 FT-IR分析

4．5．2 XRD分析

4．5．3 SEM分析

4．5．4 XPS分析

4．6本章小结

第五章结论与展望

5．1结论

5．2创新点

5．3展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文