专利名称：二氧化硫酸化法处理碱法造纸黑液的制作方法
技术领域：
本发明涉及环境保护中造纸废水处理及废弃物资源化的技术领域。
我国现有中小型造纸厂数千家，碱法制浆工序中排出高浓度废液，通常称作黑液，严重污染地面水环境。木质素是黑液中的主要成分之一，黑液回收木质素后可以有效地减少污染物排放。而现有的硫酸与盐酸处理碱法造纸黑液，由于酸供应紧张，许多厂家得不到这一原料来源而无法进行回收处理;硫酸或盐酸法的另一缺点是黑液中原含有的氢氧化钠成分在分离木质素后的滤液中以氯化钠或氢氧化钠形式存在，无回收利用价值。
针对上述问题，通过实验研究建立了二氧化硫酸化系统。该方法能以易得的原料、简便的方法、较少的投资将木质素回收，使黑液得到处理。本方法如能在全国推广，可有效地改善我国水环境严重污染的状况。同时木质素用途较广，回收利用这一资源其经济效益也是十分可观的。本方法还能将生产中投入氢氧化钠以亚硫酸钠形式回收，间接地达到碱回收的目的，而从根本上改变了硫酸与盐酸法只能回收木质素不能回收碱的状况。
本方法适用于以麦草为原料，碱法制浆所产生的黑液。稻草、芦苇等碱法制浆黑液也有可能使用本法。代表性的黑液成分木质素含量＞2%、波美度6-12、pH＞7.5-12、灰分＜5%。
本方法的特征在于用二氧化硫使黑液酸化，在加热保温下沉淀木质素，经过滤分离木质素及含亚硫酸根的酸性滤液。黑液酸化的pH范围在4以下，波美度5-6，温度50-70℃。过滤木质素后的酸性滤液用碱中和，经蒸发结晶回收亚硫酸钠或直接用于配制亚硫酸钠法制浆的蒸煮药液。
本方法主要步骤1、焙烧硫铁矿(也可用含煤硫铁矿、硫磺或液体二氧化硫气化)产生二氧化硫气体;
2、使其溶于水、亚硫酸或亚硫酸钠溶液生成含亚硫酸的酸性溶液，用上述溶液中和碱性黑液或在黑液中直接通入二氧化硫形成含亚硫酸的溶液体系，使pH＜4以下沉淀木质素;
3、酸化沉淀木质素的反应应在波美度为5-6并加热;
4、过滤分离木质素，用热水洗涤后烘干即成木质素产品;
5、过滤分离木质素后的滤液可经进一步用碱中和蒸发结晶处理，回收其中的亚硫酸钠;也可将滤液直接用于作亚硫酸钠法造纸的蒸煮药液成分。
二氧化硫酸化法处理碱法造纸黑液其优点和积极效果在于1、使用硫铁矿或合煤硫铁矿制备二氧化硫，其来源广泛，易得;
2、二氧化硫制备方法简便、投资少、成本低廉;
3、凡得不到硫酸或盐酸供应的碱法造纸厂都可以简易的办法自行制备二氧化硫，以达到处理黑液的目的。因此本方法在中小型造纸厂中都可推广应用;
4、木质素用途广泛，可生产多种二次产品，具有较好的经济效益和发展前景;
5、二氧化硫酸化法处理黑液系统，在分离木质素后的滤液中由于生成有实用价值的亚硫酸钠而使其具有可以进一步回收利用的条件。可结晶回收亚硫酸钠，也可直接用于制浆，从而实现从黑液中既回收木质素又回收利用亚硫酸钠的双回收，经济效益好。而用盐酸或硫酸沉淀分离木质素，生成含氯化钠或硫酸钠的滤液都不具备再回收利用的条件;
6、由于黑液得以充分综合利用，大幅度地减少了污染物排放，而具有很好地环境效益。
附图
为二氧化硫酸化法处理碱法造纸黑液的示意图。
实施例1、用焙烧硫铁矿产生二氧化硫酸化处理黑液硫铁矿粉加热烧出二氧化硫气体，将气体引入250ml黑液中，黑液pH10.5，波美度6.5。经反应(升温60℃，保温3小时)，16.6克木质素沉淀析出。进行过滤，滤液pH3.5，亚硫酸根浓度14克/升。
2、用焙烧含煤硫铁矿粉产生二氧化硫酸化处理黑液加热含煤硫铁矿粉，把烧出二氧化硫气体引入300ml 25℃黑液中，液pH10.95，波美度6.5。经反应(升温50℃保温2小时)木质素沉淀析出。进行过滤，滤液pH4.0，化学耗氧量COD去除率53%。木质素重18.6克。
3、燃烧硫磺产生二氧化硫酸化处理黑液硫磺5克，加热后烧出二氧化硫气体，把气体引人200ml黑液中，黑液pH10.95，波美度6.5。经反应(升温65℃保温2小时)木质素沉淀析出。过滤，木质素重8克。
4、用液体二氧化硫气化酸化处理黑液将二氧化硫以0.5升/分的流速通入500ml黑液中，黑液pH8.5，波美度6.5。通气20分钟后，升温60℃，木质素从溶液中析出。进行过滤，滤液pH2.26，化学耗氧量COD去除率65%，木质素重31.11克，滤液中亚硫酸根浓度为31.4克/升。
5、以水吸收二氧化硫后再和黑液相反应把二氧化硫气体通入水中，使水吸收二氧化硫后成亚硫酸水溶液。把3380ml黑液，倒入6760ml pH为1.52的亚硫酸水溶液中。木质素沉淀析出，滤液pH3.0，得木质素135克。
6、以亚硫酸钠水溶液吸收二氧化硫后再和黑液(pH10.5，波美度7.1)相反应以1mol的亚硫酸钠作吸收液，通入0.25升/分流速的二氧化硫，通气42分钟，250ml吸收液的pH值为1.9。
把150ml pH1.9的亚硫酸钠水液倒入100ml黑液中，反应后(升温60℃，保温30分钟)，混合液的pH降至3.9，木质素沉淀析出。
7、析出木质素后滤液中亚硫酸钠的提取250ml黑液加250ml水，升温至60℃，通入流速为0.5升/分的二氧化硫，通气12分钟，再在60℃保温1小时，进行过滤。析出木素重9克，滤液pH2.0，滤液量为440ml。把氢氧化钠加入滤液中，调pH值至7.1。加热蒸至近干，用酒精洗去有机杂质，再加水溶解。水在逐渐蒸发后即有亚硫酸钠结晶析出。已得亚硫酸钠晶体15.4克，用碘标准液滴定分析测得晶体中含亚硫酸钠41%。
权利要求
1.一种酸化处理碱性造纸黑液的方法，其特征在于用二氧化硫使黑液酸化，在加热保温下沉淀木质素，经过滤分离木质素及含亚硫酸根的酸性滤液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于黑液酸化pH范围在4以下。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于木质素的沉淀的温度为50-70℃。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于黑液酸化体系的波美度为5-6。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于过滤出木质素后的酸性滤液用碱中和，经蒸发结晶回收亚硫酸钠。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于过滤出木质素后的酸性滤液可以直接用于配制亚硫酸钠法制浆的蒸煮药液。
全文摘要
本发明提供了一种用二氧化硫酸化处理碱法造纸黑液的新方法，黑液中木质素被沉过滤回收，滤液可经蒸发结晶回收亚硫酸钠，也可直接用于配制亚硫酸钠法制浆的蒸煮药液。本方法原料来源广泛、方法简便、投资少，既回收了木质素又间接地回收入了碱，经济效益好，易于在中小造纸厂推广使用。
文档编号D21C11/04GK1050064SQ8910669
公开日1991年3月20日 申请日期1989年9月4日 优先权日1989年9月4日
发明者孙连超, 徐良才, 穆环珍, 范秀英, 杨淑兰, 张尊 申请人:中国科学院环境评价部