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废纸制浆废水中胶黏物的生物酶控制研究

作　者: 赵洪玉
导　师: 刘廷志
学　校: 天津科技大学
专　业: 制浆造纸工程
关键词: 制浆废水胶黏物脂肪酶树脂障碍生物酶控制
分类号: X793
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着再生纤维原料的大量使用,出废纸中杂质带来的问题越来越严重,尤其是胶黏物问题越来越受到人们的重视。废纸胶黏物主要存在于废纸浆和后续的白水系统中。当它们积聚到一定程度时就会使湿部脱水不均匀,从而引起纸页洞眼、色斑等纸病。另外它还可能与其它污染物协同,产生一系列的腐蚀问题,造成胶黏物障碍而影响生产,因此研究胶黏物问题对废纸回用有很重要的意义。本文采用两种脂肪(酯)酶对自制再生纤维制浆废水中的胶黏物控制进行研究。文章研究探讨了自制制浆废水的特性,并通过红外、GC-MS分析表征了废纸制浆废水中的胶黏物的组成。利用生物酶对再生纤维制浆废水进行处理,优化了工艺条件,在优化工艺条件下研究了生物酶处理前后的pH变化,以及借助红外光谱检测、GC-MS分析等对脂肪(酯)酶处理前后的废水进行了表征和研究。另外通过胶黏物模型物的构建和用两种酶处理模型物废水,对生物酶胶黏物控制机理进行了初步探讨。结果表明脂肪酶能有效破坏胶黏物中的酯键,对脂类物质的去除有很好的效果。通过对自制制浆废水的特性研究发现,废水浊度为76.0NTU,电导率1.05ms·cm-1,颗粒平均粒径10243nm,CODcr为3650mg/L,pH9,阳离子需求达0.725meq·L-1。红外分析表明1300-1000cm-1之间的酯醚类CO-O-C、C-O-C键吸收峰比较集中,3600cm-1处的O-H伸缩振动显示为弱吸收,说明废水中醇盼类的-OH较少。GC-MS分析表明分离出的物质组分有二十余种之多。其中含量较多的是对羟基苯甲酸、十二烷酸、十四烷酸、十六烷酸、脱氢松香酸、二十烷酸,几种物质含量之和超过了56%。本文通过研究,筛选出了脂肪酶对制浆废水处理反应的最佳条件,其结果是酶用量为20u/100mL,温度为50℃,pH为7.5,反应时间为2h时,R酶处理废水中胶黏物效果最好；酶用量为15u/100mL,温度为50℃,pH为7.0,反应时间为2h时,S酶处理废水中胶黏物效果最好。在优选实验条件下,通过对由胶黏物模型物组成的模拟废水进行处理,GC-MS分析表明模型物模拟废水抽出物中检出成分有40种之多,检出的有机物量占抽出物总量的99.66%,检出物包括酸、醇、苯、烷、醚类,相对含量超过5%的有机物是十六烷酸,顺-十八碳烯酸,十八碳烷酸,山达海松酸,脱氢枞酸,枞酸,胆固醇。生物酶处理前后有机物种类和数量没发生明显变化,但各类有机物相对含量发生了较大变化。如脂肪酶处理后,十八碳烷酸,山达海松酸,脱氢枞酸,枞酸,油醇,亚油酸,海松酸,异海松酸,单油酸甘油酯明显的降低,说明脂肪酶对树脂酸的降解作用明显,从而能达到有效控制树脂障碍的目的。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
1 前言  10-31
  1.1 我国造纸工业发展现状及趋势  10-11
  1.2 水资源和造纸工业用水状况  11-12
    1.2.1 水资源和工业用水状况  11-12
    1.2.2 造纸工业用水状况  12
  1.3 二次纤维回用现状及意义  12-13
  1.4 再生纤维制浆废水中胶黏物的来源及分类  13-17
    1.4.1 胶黏物的来源  13-16
    1.4.2 胶黏物的分类  16-17
  1.5 胶黏物的性质和危害  17-19
    1.5.1 胶黏物的性质  17
    1.5.2 胶黏物的失稳原因  17-18
    1.5.3 胶黏物的危害  18-19
  1.6 胶黏物的检测方法  19-21
    1.6.1 检测依据  19
    1.6.2 检测方法  19
    1.6.3 胶粘物的定量分析  19-21
  1.7 胶粘物析出机理  21-22
  1.8 胶黏物的处理方法  22-25
    1.8.1 物理法  22-23
    1.8.2 生物法  23
    1.8.3 化学法  23-25
  1.9 生物酶的特性和在造纸中的应用  25-29
    1.9.1 生物酶的特性  25-28
    1.9.2 生物酶技术在造纸以及在造纸白水处理中的应用  28-29
  1.10 生物酶处理胶黏物的现状与发展  29-30
  1.11 课题的研究目的及意义  30
  1.12 课题的研究内容  30-31
2 实验材料与方法  31-38
  2.1 实验材料  31-32
    2.1.1 实验药品  31
    2.1.2 实验仪器  31-32
  2.2 实验方法  32-38
    2.2.1 脂肪酶的活力测定  32-33
    2.2.2 再生纤维制浆废水的制备  33-34
    2.2.3 胶黏物的红外表征  34
    2.2.4 脂肪(酯)酶处理废水条件实验  34
    2.2.5 废液常规指标测定方法  34-36
    2.2.6 抽出物的GC-MS分析  36-38
3 结果与讨论  38-68
  3.1 脂肪(酯)酶测定活力  38
  3.2 再生纤维制浆废水特性研究  38-44
    3.2.1 再生纤维制浆废水常规指标分析  38-39
    3.2.2 胶黏物的红外分析  39-40
    3.2.3 再生纤维制浆废水抽提物分析  40-44
  3.3 再生纤维制浆废水酶处理工艺条件研究  44-51
    3.3.1 温度对酶处理效果的影响  44-46
    3.3.2 pH对酶处理效果的影响  46-48
    3.3.3 酶用量对酶处理效果的影响  48-50
    3.3.4 作用时间对酶处理效果的影响  50-51
  3.4 再生纤维制浆废水经酶处理前后变化表征及分析  51-56
    3.4.1 酶处理过程中废水pH的变化  51-52
    3.4.2 再生纤维制浆废水生物酶处理前后红外图谱表征  52-54
    3.4.3 再生纤维制浆废水抽出物酶处理前后分析  54-56
  3.5 胶黏物的模型组建与分析处理  56-68
    3.5.1 胶黏物的模型的组建  56-57
    3.5.2 胶黏物的模型物的分析处理研究  57-66
    3.5.3 胶黏物模型物酶处理前后浊度、阳离子需求的变化研究  66-68
4 结论  68-69
  4.1 本论文的主要结论  68
  4.2 本论文的创新之处  68-69
5 展望  69-70
6 参考文献  70-78
7 论文发表情况  78-79
8 致谢  79

废纸制浆废水中胶黏物的生物酶控制研究

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