CN1137307C - 处理工艺用水的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种处理与木质素纸浆相关的含有金属离子的工艺用水的方法。根据本发明，所述方法特征在于包括下列步骤：a)调整所述工艺用水的Mg²⁺含量，形成金属和有机物的絮凝基，b)向所述工艺用水中提供碳酸根源(10)以碳酸钙的形式沉淀钙，c)加入白液(11)提高所述工艺用水的pH值以例如氢氧化物的形式沉淀金属，d)向所述工艺用水中加入絮凝剂(12，13)，e)通过浮选从所述工艺用水(17)中分离所沉淀的、絮凝的金属化合物(16)。

Description

处理工艺用水的方法

本发明涉及一种处理工艺用水的方法。更具体地，本发明涉及一种处理与木质纤维素纸浆相关的工艺用水的方法。

由于对环境问题的兴趣不断增大，因此，非常希望减少来自人类活动的污染物的排放。纸浆和纸张生产商被认为这方面的罪人。然而，近年来，已经使用了巨大的资源来减少由于我们的纸浆和纸张工厂产生的排放，已经有了巨大的进步。

努力的一个重要目的是提供封闭的纸浆工厂，也就是说通过尽可能多地再生工艺过程中存在的化学物质并重新利用产生的用过的液体使纸浆工厂排放最少。一个步骤是使用过的漂白液逆流返回所述工艺过程中的纸浆中。与该过程相关产生的一个问题是某些与例如木质原料一起供给到工艺过程中的外来物质，例如过渡金属和碱土金属的离子可能在用完的液体返回的体系中富集。

目前更多使用过氧化氢、过乙酸或臭氧漂白造纸纸浆。这些漂白过程受存在的过渡金属离子不同方式的干扰。因此，人们试图在漂白前尽可能多地配合这些过渡金属离子。目前作为配合剂的化学试剂是昂贵的。因此，非常需要一种方法，其中，这些化学试剂可以以经济的方式再生。

大量的过渡金属和/或碱土金属的化合物可以单独地或者相互结合地在所述纸浆中产生沉淀。

考虑使过渡金属和碱土金属的离子富集最小，已经提出了许多方法。

SE 504,424提出了一种通过加入碱液来沉淀用过的漂白液中的过渡金属和碱土金属的方法。在该方法中，向所述用过的漂白液中加入一种绿液和/或白液，然后使所述用过的漂白液蒸发，所获得的沉淀物保留在液体中。

WO 94/232122提出了另外一种处理工艺用水的方法。向所述工艺用水中加入一种碱液，从而沉淀所述金属离子，然后从所述工艺用水中分离所沉淀的金属化合物。

WO 94/21857提出了另外一种处理来自漂白装置的用过的液体的方法。同样在该方法中，加入一种碱液来沉淀金属。所述碱液先用二氧化碳处理以减少其硫含量并增大其碳酸根含量。

本发明的一个目的是提供一种处理来自纸浆厂的漂白装置的工艺用水的可供选择的有效方法，所述方法与上述方法相比是有利的。

本发明的其它目的、特征和优点从下列描述中将会是明显的。

通过根据权利要求1的方法达到这些目的。在从属权利要求中确定了特别优选的实施方案。

本发明涉及一种处理与木质纤维素纸浆的漂白相关的含有过渡金属和碱土金属的离子的工艺用水的方法。所述方法包括下列步骤：

a)调整所述工艺用水的Mg²⁺含量，形成金属和有机物的絮凝基(flocculation base)，

b)向所述工艺用水中提供碳酸根源以碳酸钙的形式沉淀钙，

c)加入白液提高所述工艺用水的pH值以例如金属氢氧化物的形式沉淀金属，

d)向所述工艺用水中加入絮凝剂，

e)通过浮选从所述工艺用水中分离所沉淀的、絮凝的金属化合物。

根据本发明的方法的一个优点是在加入的碳酸根源的量和加入的白液的量之间没有化学计量比的限制，与WO 94/21857中不同，其中碱液的加入量控制二氧化碳的加入量。根据本发明，分别向待纯化的工艺用水中加入所述碳酸根源和所述白液，即一种加入量不控制另一种加入量。本发明的另一个优点是所述配合剂在流出的澄清滤液中再生和溶解，可以返回到所述配合步骤中而不需要进一步处理。

下面将参考附图描述本发明优选的实施方案。一定不要认为所述附图对本发明是限制性的。

图1是根据本发明的方法的优选的实施方案的示意图。

图2是根据本发明的方法的另一个优选的实施方案的示意图。

根据本发明可以处理的一种工艺用水来源于将要漂白的造纸纸浆的预处理。这种预处理包括在步骤1中向纸浆13提供酸8(pH＝3-7)和配合剂9来使所述过渡金属能够配合。EDTA和DTPA可以用作配合剂的实例。

然后向过滤步骤2提供混合物14，其中，纸浆15从工艺用水19中分离出来，所述工艺用水此时含有各种过渡金属和碱土金属的离子。随后，纸浆15前进到漂白步骤20中进一步处理。现在根据本发明进一步处理工艺用水19。

根据本发明，在步骤3中调整工艺用水19的Mg²⁺含量，形成金属和有机物的絮凝基。用这种方法，比在不调整Mg²⁺含量的情况下，各种固体更容易絮凝。所述Mg²⁺含量优选调整到至少15ppm，最多400ppm。优选通过向工艺用水19中加入MgSO₄、MgCl₂和/或MgO 21进行所述调整。在Mg²⁺含量调整过程中，pH优选应该低于9，但是也可以在提高所述工艺用水的pH以后进行所述调整。随后，在步骤4中向所述工艺用水提供碳酸根源10以碳酸钙的形式沉淀钙离子。碳酸根源10优选选自无水Na₂CO₃(称为苏打)、从绿液中结晶的Na₂CO₃、含有碳酸根并来源于碱回收锅炉(boiler)中产生的粉尘的滤饼、以及含有二氧化碳的气体。

“从绿液中结晶的Na₂CO₃”的表述是指例如可以用US-A-5,607,549和FI 98226-C中提出的方法获得的Na₂CO₃。

“含有碳酸根并来源于碱回收锅炉中产生的粉尘的滤饼”的表述是指在碱回收锅炉中燃烧后的粉尘分离中获得一种滤饼。在碱回收锅炉的粉尘分离中形成的滤饼是在其它物质中富含碳酸根的，并且可在根据本发明的方法中用作碳酸根源。

含有二氧化碳的气体是一种容易获取的产物，一方面可以全部在所述纸浆生产过程中通过燃烧获得，另一方面可以作为一种商品获得。含有二氧化碳的气体的实例是纯二氧化碳、来自例如碱回收锅炉、石灰淤泥重烧窑或烧树皮的锅炉的烟道气。当使用含有二氧化碳的气体作为碳酸根源时，优选先向所述工艺用水中加入白液，然后加入所述含二氧化碳的气体，因为在所述工艺用水中二氧化碳的吸收随pH增大而增大。

由滤液中的钙离子浓度控制碳酸根源10的加入量，优选的是摩尔比Na₂CO₃/Ca²⁺为0.5-3。

然后，在步骤5中向所述工艺用水中加入白液11来增大其pH值，并且以例如金属氢氧化物的形式沉淀所述金属。所述pH值优选提高到约8-13，更优选为10-11，在通常约60-85℃的工艺温度下测量。

白液的表述是指产生硫酸盐纸浆的蒸煮液，含有约10％的氢氧化钠和痕量的碳酸钠。在根据本发明的方法中使用的白液优选被氧化并且优选已对过渡金属和/或碱土金属纯化。

在步骤6中，加入一种絮凝剂(12，13)，这在本发明的一个优选的实施方案中是通过下列过程进行，先在步骤6a中加入一种选自酚醛树脂；木质素衍生物(如木质素磺酸盐)；萘磺酸盐；和磺酰基二羟基苯的甲醛缩合物的化合物，优选的加入量为2.5-100ppm，所加入的化合物称为12，从而在步骤6b中向所述工艺用水中加入聚合物13。所述聚合物优选的加入量为0.5-25ppm。合适的聚合物的实例是聚环氧乙烷和聚丙烯酰胺。

所述絮凝剂(12，13)的作用是絮凝所沉淀的颗粒，在浮选过程中(这里定为7)，絮凝的颗粒16上升到表面并且可以从所得的澄清滤液17中分离出来。

在图2所示的本发明的另一个优选的实施方案中，向所述工艺用水(即步骤4中)提供空气或某些其它气体18，同时提供一种碳酸根源10，如Na₂CO₃。所述工艺用水即使在过滤步骤2之后通常含有大量气泡，但是通过加入气体18并且同时在碳酸根源10是含二氧化碳的气体的情况下，获得了浮选步骤7花费较短时间的优点。

在本发明的优选的实施方案中，不需要在通常情况下需要供给气体的浮选步骤7中供给气体，但是浮选步骤7可以用在所述工艺用水中存在的气体进行。

所得的澄清滤液17含有用于配合的化学物质，并且可以在所述过程中的步骤1或其它步骤中逆流返回。然后可以把所得絮凝颗粒16的淤泥脱水，从而沉积残余物。

本发明有几个优点，尤其是如上所述的，在加入的碳酸根源10的量与加入的白液11的量之间没有化学计量的限制。

本发明的方法还获得了再生溶解在流出的澄清滤液17中的昂贵的配合剂的良好条件。

本发明的方法还大大降低了可提取物质，如脂肪酸和松香酸，以及COD和其它有机化合物。

在本发明的方法中形成的澄清滤液17用作洗液也是非常有利的。澄清的滤液17中含有明显减少的空气量，因为它经过了浮选过程7，其中，发生了脱气。经大量脱气的澄清滤液17在洗涤时比含有空气的澄清滤液17效果更好，因为空气的存在降低了洗涤效果。而且，澄清滤液17中缺少空气，其优点是减少了与过滤相关的消泡剂的需要量。在过滤过程中存在的空气量越小，在所述滤液中形成的泡沫量越小。

Claims (12)

1.一种处理与木质纤维素纸浆的漂白相关的含有金属离子的工艺用水的方法，特征在于包括下列步骤：

a)调整所述工艺用水的Mg²⁺含量，形成金属和有机物的絮凝基，

b)向所述工艺用水中提供碳酸根源(10)以碳酸钙的形式沉淀钙，

c)加入白液(11)提高所述工艺用水的pH值以沉淀金属，

d)向所述工艺用水中加入絮凝剂(12，13)，

e)通过浮选从所述工艺用水(17)中分离所沉淀的、絮凝的金属化合物(16)。

2.一种根据权利要求1的方法，特征在于在步骤c)中，金属以金属氢氧化物形式沉淀。

3.一种根据权利要求1或2的方法，特征在于在步骤b)中的碳酸根源选自无水Na₂CO₃、从绿液中结晶的Na₂CO₃、一种含有碳酸根并来源于碱回收锅炉中产生的粉尘中的滤饼、以及含有二氧化碳的气体。

4.一种根据权利要求1，2或3的方法，特征在于步骤d)包括先加入选自酚醛树脂；木质素衍生物；萘磺酸盐；和磺酰基二羟基苯的甲醛缩合物的化合物(12)，再加入聚合物(13)。

5.一种根据权利要求4的方法，特征在于在步骤d)中加入聚环氧乙烷和/或聚丙烯酰胺作为聚合物(13)。

6.一种根据前面的权利要求的任一项的方法，特征在于在步骤a)中调整Mg²⁺含量到15-400ppm。

7.一种根据权利要求6的方法，特征在于通过加入MgSO₄、MgCl₂和/或MgO(21)调整所述Mg²⁺含量。

8.一种根据前面的权利要求的任一项的方法，特征在于在步骤b)中向所述工艺用水中加入碳酸根源使得摩尔比Na₂CO₃/Ca²⁺为0.5-3。

9.一种根据前面的权利要求的任一项的方法，特征在于在步骤c)中提高所述工艺用水的pH值到8-13。

10.一种根据权利要求9的方法，其特征在于在步骤c)中提高所述工艺用水的pH值到10-11。

11.一种根据前面的权利要求的任一项的方法，特征在于通过在所述工艺用水中存在的气体进行所述浮选。

12.一种根据前面的权利要求的任一项的方法，特征在于在步骤b)中向所述工艺用水提供气体(18)。

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