褐腐真菌生物酸析資源化處理造紙蒸煮黑液研究.pdf

1、堿法制漿蒸煮黑液因其高堿性、高COD和高木質(zhì)素含量等“三高”特點(diǎn)，始終是工業(yè)廢水低成本、資源化處理技術(shù)的難題。傳統(tǒng)理化處理黑液技術(shù)因其成本及環(huán)境友好性問題正在逐漸被生物處理技術(shù)所代替。利用產(chǎn)酸微生物析出造紙黑液中的木質(zhì)素，一定程度上能減輕造紙黑液污染，但效果有限，且生物酸析機(jī)制不清晰?；诖?，本文主要探討了褐腐真菌生物酸析處理造紙黑液的機(jī)理、廢水處理工藝及酸析木質(zhì)素資源化利用等問題，為生物處理造紙黑液提供新的理論依據(jù)和技術(shù)支持。通過比較

2、研究無機(jī)酸和有機(jī)酸處理黑液的特性來論證有機(jī)酸酸析處理造紙黑液的可行性。結(jié)果顯示草酸酸化黑液pH到4.0時(shí)，析出的木質(zhì)素含量達(dá)到75.0%以上，COD和色度去除率分別達(dá)到42.0%和92.0%，其酸析過程、效果同無機(jī)酸酸析相同。因此，有機(jī)酸草酸可以取代硫酸酸析處理黑液，其中黑液體系pH降低是黑液中木質(zhì)素快速析出、COD和色度迅速下降的關(guān)鍵指標(biāo)。一株具備調(diào)節(jié)pH能力的產(chǎn)酸菌株IMER2，經(jīng)形態(tài)和分子生物學(xué)鑒定，確定該菌株為擬層孔菌（Fomi

3、topsis sp. IMER2）。該菌在剛性破環(huán)秸稈木質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)的同時(shí)，能夠利用速效碳源、半纖維素成分快速合成草酸。該菌生物酸析造紙黑液，pH4以下時(shí)木質(zhì)素去除率達(dá)到93.0%，COD和色度去除率分別達(dá)到82.7%和88.9%，優(yōu)于傳統(tǒng)酸析處理效果。進(jìn)一步研究褐腐真菌生物酸析處理黑液的機(jī)制。結(jié)果顯示褐腐真菌處理黑液是一個(gè)以酸析木質(zhì)素為主，吸附、降解木質(zhì)素為輔的生物反應(yīng)過程。褐腐真菌在黑液中通過生物合成大量的草酸，快速降低黑液體系pH，

4、導(dǎo)致大量的木質(zhì)素析出；同時(shí)褐腐真菌通過物化吸附和降解木質(zhì)素，產(chǎn)生一定量的芳香酸，協(xié)助降低黑液pH，促進(jìn)木質(zhì)素的析出。FTIR、1H－NMR和GC-MS研究結(jié)果表明褐腐真菌主要通過脫甲氧基、芳基羥基化、去酚羥基、側(cè)鏈氧化等作用方式降解木質(zhì)素。木質(zhì)素的苯環(huán)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定保留，功能基團(tuán)活性得到提高，有利于酸析木質(zhì)素的資源化利用。
　　 對(duì)褐腐真菌生物酸析處理造紙黑液的影響因素進(jìn)行研究。結(jié)果表明代謝產(chǎn)物C2O42-及酸析木質(zhì)素不利于褐腐真菌連

5、續(xù)地生物酸析處理造紙黑液。因此，須建立序批式生物酸析處理工藝。該工藝的最適條件是起始黑液pH 7.0，COD 42.0 g/L，褐腐真菌接種量24.0 g/L。褐腐真菌在開放的鼓泡塔生物反應(yīng)器中成功運(yùn)行了12個(gè)批次共36天，保持了良好的產(chǎn)酸能力，平均COD和色度去除率可達(dá)到40.0%和70.0%。
　　 對(duì)褐腐真菌生物酸析木質(zhì)素進(jìn)行資源化利用研究。采用響應(yīng)面法優(yōu)化活性炭制備條件，當(dāng)磷酸濃度為65%，磷料比為4.84:1，活化溫度