Какие направления развития Росийской науки Вы считаете наиболее перспективными

Регенерация сульфатных черных щелоков методом каталитического окисления

 

РЕГЕНЕРАЦИЯ СУЛЬФАТНЫХ ЧЕРНЫХ ЩЕЛОКОВ
МЕТОДОМ КАТАЛИТИЧЕСКОГО ОКИСЛЕНИЯ

 

Сульфатный черный щелок, являющийся побочным продуктом производства целлюлозы, представляет собой сложную смесь органических и неорганических веществ [1]. Его сухое вещество состоит на 1/3 из неорганических и на 2/3 из органических веществ. Из неорганических веществ в щелоке после варки присутствуют большие количества неизрасходованного сульфида натрия, едкий натр и соли натрия (карбонат, сульфат, тиосульфат и др.). Органические вещества черного щелока представляют собой продукты разрушения древесины. При этом в раствор варочного щелока переходит основная масса лигнина, гемицеллюлоз, экстрактивных веществ, частично растворяется также и целлюлоза.

Основным способом переработки черного щелока является его выпаривание и сжигание в содорегенерационных агрегатах для регенерации едкого натра и восстановления сульфата. Регенерация черного щелока включает операции по его отбору из котла, отделению от целлюлозы, выделению сульфатного мыла и упариванию до плотности, необходимой для осуществления процесса сжигания щелоков. При выпарке в условиях вакуума усиливается водный гидролиз с выделением сероводорода Na2S + H2O = 2NaOH + H2S↑. В результате происходят значительные потери серы. Чтобы препятствовать гидролизу остаточного сульфида черный щелок продувают воздухом перед выпаркой. При этом сульфид натрия окисляется в устойчивый тиосульфат натрия, который возвращается в технологический процесс 2Na2S + 2O2 + H2O = 2NaOH + Na2S2O3. Процесс окисления черного щелока можно интенсифицировать путем применения различных катализаторов.

При выполнении работы решались следующие задачи: окисление водных растворов сульфида натрия без катализатора и с катализатором различной природы при разных температурах, анализ полученных данных и их статистическая обработка, определение энергии активации в зависимости от катализатора и температуры, определение и сравнение начальной скорости окисления сульфида натрия в зависимости от катализатора.

Исследования проводили по методике [2] в системе, состоящей из термостатированного реактора, укрепленного в быстроходной качалке и микрогазометра, опыты проводили при 300 качаний в минуту. Расход кислорода определяли волюмометрическим методом. Конверсию сульфида натрия - титриметрическим методом. В качестве субстрата использовали Na2S x 9H2O ч.д.а., в качестве катализатора - хромат меди Cu2Cr2O4 который для более удобного использования был иммобилизован на носителях α-Al2O3 и СuO. Катализаторы до и после реакции окисления аттестовывали ИК спектроскопическим и ренгенофазовым методами анализов. Исследования проводили в течение 0,5 часа, концентрация субстрата составляла [Na2S]=4,87x10-2 моль/л, объем реакционной смеси 100 мл, pH=10, расход катализатора к субстрату 5%.

По полученным данным строили кинетические кривые, характеризующие процесс окисления сульфида натрия во времени. По кинетическим кривым определялась начальная скорость методом экстраполяции результатов измерений по окончании индукционного периода по реакции псевдопервого порядка [2]:

Сt = C0 e- k t;

1 2 3 4 5