废纸造纸废水特征污染物对流化床结晶反应器除钙的影响

摘要

针对废纸造纸复杂水质对Ca²⁺去除的影响，系统研究了挥发性脂肪酸、纤维素、木质素3类特征污染物对流化床结晶反应器（FBCR）除钙性能的影响。通过pH-stat法测定污染物存在时碳酸钙的结晶速率，采用能谱仪、红外光谱和热质量分析对使用后晶种进行表征，探究其影响机制。结果表明：由于乙酸根离子在晶种表面的竞争性吸附及其与Ca²⁺的配位作用，挥发性脂肪酸抑制Ca²⁺的去除，当乙酸钠的浓度为20 mmol·L^-1时，Ca²⁺去除率由41.3%降至24.6%;微晶纤维素在不同质量浓度下与晶种表面的相互作用不同，所以对碳酸钙结晶的影响随质量浓度增加先促进后抑制，当微晶纤维素的质量浓度为100 mg·L^-1时，Ca²⁺去除率达到最大值56.8%;由于晶种表面活性位点的螯合以及溶液中游离Ca²⁺的配位作用，木质素显著抑制碳酸钙在晶种表面的生长，当木质素质量浓度为240 mg·L^-1时，Ca²⁺去除率从38.0%下降到13.0%。该研究明晰了特征污染物对FBCR除钙过程的复杂机制，为实现更好的除钙效果，建议经预处理进入FBCR的废水中挥发性脂肪酸浓度小于2.5 mmol·L^-1、纤维素质量浓度小于200 mg·L^-1、木质素质量浓度小于15 mg·L^-1。

关键词

碳酸钙 / 流化床结晶反应器 / 木质素 / 废纸造纸 / 挥发性脂肪酸

基金资助

云南省科技厅重大科技专项计划资助项目(202302AB080018)