專利名稱：一種氯化木素及其衍生物的降解方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氯化木素及其衍生物的降解方法，尤其可用于紙漿含氯漂白廢水中氯化木素及其衍生物的降解方法。
制漿廢水污染最嚴(yán)重的是含氯漂白廢水，它不僅表現(xiàn)在生物耗氧量(BOD)和化學(xué)耗氧量(COD)的問題上，而且更嚴(yán)重地表現(xiàn)在含氯漂白廢水中含有劇毒物(總有機(jī)氯化物，Totalorganically-bond chlorine，簡(jiǎn)稱‘TOCl’)的問題上。紙漿氯化和堿處理除了產(chǎn)生對(duì)人類有致癌作用的三氯甲烷外，還有許多劇毒有機(jī)氯化物產(chǎn)生。它們都是木素降解產(chǎn)物的氯化物，多數(shù)以各種氯代酚的形式存在，其中以二氯代酚、三氯代酚、四氯代酚、五氯代酚為主，其次，還有氯代愈創(chuàng)木酚、氯代香草醛、氯代兒茶酚等，它們都是有毒污染物，且不易生化與非生化降解，對(duì)魚類和哺乳類動(dòng)物都是有毒的。因此，紙漿含氯漂白廢水中的氯化木素及其衍生物是造成污染的主要原因。
盡管大量的無(wú)氯漂白技術(shù)在不斷研究和推廣，但由于含氯漂白技術(shù)使用的廣泛性和無(wú)氯漂白技術(shù)的成本及工藝要求的局限性，以至于含氯漂白技術(shù)仍在大量使用。有關(guān)紙漿含氯漂白廢水治理方法的研究有微生物法、活性污坭法等，但這些方法因處理周期長(zhǎng)、占地面積大而未廣泛應(yīng)用，至今，紙漿含氯漂白廢水尚無(wú)有效治理措施，多數(shù)是稀釋后直接排放，對(duì)環(huán)境造成極大的危害。
電化學(xué)氧化方法已廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域，如電鍍、電解、電池等，也應(yīng)用于有機(jī)物的合成和分解。木質(zhì)素的電氧化研究已有不少報(bào)道，這些研究涉及木質(zhì)素的官能團(tuán)改性、鹵化作用和漂白以及廢水處理。其中漂白方面的研究報(bào)道都是關(guān)于采用電氧化方法漂白紙漿。廢水處理方面的研究主要是關(guān)于處理蒸煮黑液的研究。但利用電氧化方法處理有氯漂白廢水中氯化木素的研究未見報(bào)道。
本發(fā)明的目的是提供一種電氧化降解氯化木素及其衍生物的方法，其具有技術(shù)設(shè)備小，占地少，運(yùn)行管理簡(jiǎn)單，COD去除率高、脫色效果好等特點(diǎn)。
本發(fā)明提供氯化木素及其衍生物的電氧化降解法，其具體操作過程包括將陽(yáng)極和陰極插入含氯化木素及其衍生物的廢水中，陽(yáng)極與陰極的間距為0.2～1毫米之間，采用直流電，控制電解電壓不高于水的電解電壓進(jìn)行電氧化處理。
其中陽(yáng)極與陰極的間距為0.2～1毫米之間，陽(yáng)極與陰極的間距越小，電氧化處理效果越好，優(yōu)選為0.2～0.5毫米。
控制電解電壓不高于水的電解電壓，才能有效地進(jìn)行電氧化降解作用，在此之內(nèi)，電解電壓越高，效果越好。陽(yáng)極與陰極之間電位差越大，水的電解電壓升高，電氧化降解氯化木素及其衍生物的電解電壓相應(yīng)可以提高，電氧化處理效果越好。
通常應(yīng)盡量選擇耐氧化、析氧電位較高的陽(yáng)極材料，如貴重金屬鎳、鉑等，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，可采取碳棒上鍍上耐氧化且析氧電位較高的材料作陽(yáng)極，如鍍二氧化鉛等。陰極沒有特別的要求，通常的陰極材料都可以適用，如不銹鋼、銅等。
本發(fā)明陽(yáng)極與陰極的間距較小，為0.2～1毫米之間，中間可以采用絕緣網(wǎng)分隔。
本發(fā)明尤其適用于紙漿含氯漂白廢水中氯化木素及其衍生物的降解。
本發(fā)明對(duì)含氯化木素及其衍生物的漂白廢水電解，可促使廢水中氯化木素及其衍生物降解，同時(shí)發(fā)生開環(huán)反應(yīng)，從含氯化木素及其衍生物廢水電解前后的紅外譜圖中可以看出。
附圖
是含氯化木素的廢水在電解電壓為4.1V電氧化處理18小時(shí)前后的紅外譜圖。在電解之前，譜圖中有明顯的芳環(huán)特征吸收峰，如圖中波數(shù)為1600cm-1的峰1是芳環(huán)振動(dòng)產(chǎn)生的，波數(shù)為1147cm-1的峰3和波數(shù)為1043cm-1的峰4是由芳環(huán)上C-H平面變形產(chǎn)生。而電解后這些峰被波數(shù)為1565cm-1峰2和波數(shù)為1112cm-1弱而寬的峰5所替代?？梢姺辑h(huán)的特征吸收峰在電解后變得很弱了，這表明電解使氯化木素發(fā)生了開環(huán)反應(yīng)。通過開環(huán)反應(yīng)可以大大減少氯化木素降解過程中形成的各種氯代酚，在降低廢水色度和COD的同時(shí)，有效抑制巨毒污染物的產(chǎn)生。電氧化處理含氯漂白廢水具有周期短、成本低、占地面積少的優(yōu)勢(shì)。
采用電化學(xué)技術(shù)處理漂白廢水具有許多優(yōu)點(diǎn)，用電子作氧化劑或還原劑代替化學(xué)樣品進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)可以省掉預(yù)處理或后處理，同時(shí)利用電流和電壓的變化很容易控制反應(yīng)速度和類型，常溫常壓下即可操作。電化學(xué)技術(shù)設(shè)備小，占地少，運(yùn)行管理簡(jiǎn)單，COD去除率高、脫色效果好，具有良好的實(shí)用前景。
本發(fā)明實(shí)施例中采用一種二氧化鉛電極為陽(yáng)極，它通過以碳棒為陽(yáng)極，不銹鋼網(wǎng)為陰極在室溫下電鍍得到，電鍍液為質(zhì)量百分含量為20％的醋酸鉛與醋酸銅水溶液(加入醋酸銅是為增加電導(dǎo)率)，電流密度為10～20mA/cm2，電鍍時(shí)間為2～3小時(shí)；不銹鋼網(wǎng)為陰極；由此組成的電解池，在電流密度為100mA/cm2時(shí)，水的電解電壓為4.129伏，將電解電壓控制在3～4伏較為理想；所采用的直流電以工業(yè)交流電為電源，通過穩(wěn)壓、整流、濾波，將交流電變?yōu)橹绷麟姡瑢?duì)含氯化木素的漂白廢水進(jìn)行電氧化處理。
實(shí)施例1用二氧化鉛棒電極為陽(yáng)極，不銹鋼網(wǎng)為陰極，電解含氯化木素0.1377g/l、色度為7444.4、COD為2445mg/l的漂白廢水，在電解電壓為2.9V時(shí)，電解18小時(shí)后，氯化木素濃度為0.0709g/l、色度為3141.4、COD為1515.9mg/l。氯化木素下降率為48.5％、色度下降率為57.8％、COD下降率為38％。
實(shí)施例2用二氧化鉛棒電極為陽(yáng)極，不銹鋼網(wǎng)為陰極，電解含氯化木素0.1459g/l、色度為4697、COD為2399.5mg/l的漂白廢水，在電解電壓為3.3V時(shí)，電解18小時(shí)后，氯化木素濃度為0.0745g/l、色度為1727.3、COD為1214.5mg/l。氯化木素下降率為48.9％、色度下降率為63.2％、COD下降率為49.4％。
實(shí)施例3用二氧化鉛棒電極為陽(yáng)極，不銹鋼網(wǎng)為陰極，電解含氯化木素0.1632g/l、色度為8575.8、COD為3683.7mg/l的漂白廢水，在電解電壓為4.1V時(shí)，電解18小時(shí)后，氯化木素濃度為0.0259g/l、色度為742、COD為1030.4mg/l。氯化木素下降率為84.1％、色度下降率為91.3％、COD下降率為72％。
權(quán)利要求
1.一種氯化木素及其衍生物的降解方法，其特征在于采用電氧化降解法，其具體操作過程包括將陽(yáng)極和陰極插入含氯化木素及其衍生物的廢水中，陽(yáng)極與陰極的間距為0.2～1毫米之間，采用直流電，控制電解電壓不高于水的電解電壓進(jìn)行電氧化處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其特征在于其中陽(yáng)極與陰極的間距為0.2～0.5毫米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中所述的方法，其特征在于其中陽(yáng)極為二氧化鉛電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2中所述的方法，其特征在于其中陽(yáng)極與陰極之間采用絕緣網(wǎng)分隔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其特征在于采用二氧化鉛電極為陽(yáng)極，不銹鋼為陰極，將電解電壓控制在3～4伏進(jìn)行電氧化處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的方法，其特征在于電解電壓為高值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氯化木素及其衍生物的降解方法,其采用電氧化降解法,將陽(yáng)極和陰極插入含氯化木素及其衍生物的廢水中,陽(yáng)極與陰極的間距為0.2～1毫米之間,采用直流電,控制電解電壓不高于水的電解電壓進(jìn)行電氧化處理。本發(fā)明具有技術(shù)設(shè)備小,占地少,運(yùn)行管理簡(jiǎn)單,COD去除率高、脫色效果好等特點(diǎn)。尤其可用于紙漿含氯漂白廢水中氯化木素及其衍生物的降解。
文檔編號(hào)D21C11/00GK1305030SQ00130810
公開日2001年7月25日 申請(qǐng)日期2000年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月22日
發(fā)明者歐義芳, 黃秋蓮 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院廣州化學(xué)研究所