快速消解分光光度法测定黑液COD

        1 材料与方法

        1.1 材料

        取自洋浦金海浆纸黑液

        浓硫酸、重铬酸钾、硫酸银、硫酸汞（均为分析纯）

        T6新悦分光光度计、三信PHS-3C PH计、飞鸽牌离心机、自制过滤装置、容量瓶、烧杯、量筒等

        1.2实验原理

试样中加入已知量的重铬酸钾溶液，在强硫酸介质中，以硫酸银作为催化剂，经高温消解后，用分光光度法测定COD值。当试样中 COD 值为 100mg/L 至 1000mg/L，在 600nm±20nm 波长处测定由重铬酸钾被还原产生的三价铬（Cr3+）的吸光度，试样中 COD 值与三价铬（Cr3+）的吸光度的增加值成正比例关系，将三价铬（Cr3+）的吸光度换算成试样的 COD 值。

        酸析木质素的原理是以氢离子取代碱木素中的钠离子，使可溶性碱木素成为不溶性酸析木质素沉淀析出。

        2.实验与讨论

        2.1原料分析

        黑液取自洋浦金海浆纸，其基本参数如表1。

        表1 黑液基本参数

   

        2.3 黑液酸析絮凝提取木质素工艺

量取50mL黑液置于1000mL烧杯中，加入450mL水稀释至500mL，在不断搅拌下缓慢加入20%的硫酸(控制好速度不要出现大量气泡)，当PH值达到一定值时加入一定量的絮凝剂，继续搅拌保温10-15min，过滤分离木质素沉淀。取滤液稀释10倍后做快速消解实验，并测定其吸光度值。

        2.3.1 PH值对造纸黑液提取木质素后溶液的COD 值影响

        分别调节稀释后的黑液PH值至1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5，加入3mL絮凝剂按上述工艺试验。实验见图2。

       

        图2 PH值对吸光度及COD值得影响

随着PH值不断减少，滤液的吸光度和COD值也不断减少，但当PH达到2.5后，COD值的减少变得缓和，主要是由于随着H+的不断加入，更多的木质素被酸析沉淀出来，而滤液中的酸溶木质素不断减少，但当PH降至2.5后，木质素基本沉淀析出完全，故再降低PH值，滤液COD值基本不变。从实验操作来看，PH值﹥2.5，析出的木质素沉淀颗粒细小，残液呈胶体状态，较难分离，本实验中PH值=3和3.5的实验数据由离心分离后取上层清液测得。而当PH值﹤2.5，析出的木质素沉淀颗粒大，在絮凝剂的作用下能较好的结块，用自制的简易分离装置即能很好的分离。从成本角度考虑，PH值降低0.5，需要的酸增加约3倍，故可选择较高的PH值。综合COD值的减少量、实验操作和经济成本，可选择PH值=2～2.5为最佳工艺条件。

        2.3.2 温度对造纸黑液提取木质素后溶液的COD 值影响

        为了考察温度对对残液COD值的影响，分别在30℃（常温）、40℃、50℃、60℃、70℃下实验，结果如图3。

       

        图3温度对吸光度及COD值得影响

可以看出，温度对滤液吸光度及COD值影响较小，从30℃到40℃COD值略有减少，然后随温度的增加缓慢增加。主要是温度较低时，析出的木质素颗粒较少，随着温度升高，颗粒增大，易于过滤分离，残液酸溶木质素减少，故COD值略有减少。但温度大于50℃后，保温絮凝的黑液较为浑浊，过滤负荷增大，可能是因为随着温度的升高木质素的溶解度也随之增大，导致酸溶木质素增多而COD值升高。也可能与絮凝剂的最适宜絮凝温度有关。从操作上来说，温度低于50℃时都能较易的过滤分离得到木质素，当高于50℃后采用离心分离。另外随着温度的升高，实验中产生的泡沫增多，对絮凝分离都产生不利的影响。综合考虑，可以选择一个较低的温度进行实验，一般常温就能满足实验要求。