АНАЛИЗ ВЗАИМОСВЯЗИ ОБОБЩЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА СТОЧНЫХ ВОД ЦБП

  • Еvgeniya А. Moskalyuk Архангельский целлюлозно-бумажный комбинат
  • Nikolay М. Kostogorov Архангельский целлюлозно-бумажный комбинат
  • Konstantin G. Bogolitsyn Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова
  • Еlena V. Shulginа Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова
  • Aleksandra S. Pochtovalova Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова
DOI: https://doi.org/10.6060/ivkkt.20226504.6524
Ключевые слова: производство сульфатной целлюлозы, производство полуцеллюлозы, локальные сточные воды, интегральные показатели

Аннотация

Сточные воды предприятий целлюлозно-бумажной промышленности (ЦБП) представляют собой сложную аналитическую матрицу, характеризуемую многовариантными показателями оценки экологического состояния и качества. Оценки по отдельным показателям зачастую несопоставимы между собой и сводятся лишь к констатации факта о соответствии воды требуемым нормативам. Это создаёт значительные трудности в получении надежной аналитической информации, необходимой для принятия технологических решений. Данная работа посвящена выявлению внутренних взаимосвязей обобщенных показателей качества сточных вод (химическое потребление кислорода, органический углерод), и влияния на данные параметры состава органической компоненты стока. Объектом исследования являлись сточные воды варочных цехов сульфатной небеленой целлюлозы и полуцеллюлозы, работающих на различном сырье (хвойная и лиственная древесина соответственно). В работе подробно рассмотрены основные химические аспекты формирования состава сточных вод производств сульфатной небеленой целлюлозы и полуцеллюлозы, сделан вывод о значительном различии стоков как по компонентному составу, так и по параметрам характеризующим их качественные показатели. На основании большого числа экспериментальных данных рассчитаны корреляционные зависимости значения показателя химического потребления кислорода (ХПК) со значениями содержания основных компонентов древесной матрицы (лигнинные вещества и органический углерод). Характер корреляций показывает, что для стока сульфатцеллюлозного производства определяющее влияние на показатель ХПК оказывает лигнин, а для стока полуцеллюлозного производства – содержание низкомолекулярных компонентов деструкции лигноуглеводной матрицы. Из экспериментальных данных рассчитаны значения соотношения ХПК к содержанию органического углерода (Сорг), позволяющего определить потенциальную возможность деградации органических веществ в процессе их очистки. Для сульфатцеллюлозного стока значение ХПК/Сорг составило 4,7, для сточных вод от варки полуцеллюлозы 3,1, что говорит о потенциально лучшей эффективности очищения последних на сооружениях биологической очистки.

Литература

Teptereva G.A., Chetvertneva I.A., Movsumzade E.M., Sevastyanova M.V., Baulin O.A., Loginova M.E., Pakhomov S.I., Karimov E.H., Egorov M.P., Nifantyev N.E., Evstigneev E.I., Vasiliev A.V., Voloshin A.I., Nosov V.V., Dokichev V.A., Fakhreeva A.V., Babaev E.R., Rogovina S.Z., Berlin A.A., Kolchina G.Y., Voronov M.S., Staroverov D.V., Kozlovsky I.A., Kozlovsky R.A., Tarasova N.P., Zanin A.A., Krivoborodov E.G., Karimov O.K., Flid V.R. Renewable natural raw materials. Structure, properties, application prospects. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2021. V. 64. N 9. P. 5-122 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20216409.6465.

PND F 14.1:2.216-06. Quantitative chemical analysis of water. Methods of measuring the mass concentration of ligninsulphonic (lignosulphonic) acids and their salts in the surface natural and waste waters by the photometric method. М.: FGU FTsAO. 2011. 18 p. (in Russian).

PND F 14.1:2:4.190-03. Quantitative chemical analysis. Methods for determining bichromate oxidizability (chemical oxygen consumption) in samples of natural, drinking and waste wa-ter by the photometric method using a fluid analyzer "Fluorat-02". SPb. 2003. 20 p. (in Russian).

GOST 31958-2012. Water. Methods for determination of total and dissolved organic carbon. M. Standartinform. 2013. 15 p. (in Russian).

New handbook of chemist and technologist. Raw materials and products of the industry of organic and in-organic substances. Part II. SPb.: ANO NPO Professional. 2005, 2007. 1142 p (in Russian).

Bogolitsyn K., Gusakova M., Krasikova A. Molecular self-organization of wood lignin-carbohydrate matrix. Planta. 2021. V. 254 (2). N 30. DOI: 10.1007/s00425-021-03675-4.

Barlow J., Serk H., Granlund I., Pesquet E. The cellbiology of lignification in higher plants. Annals Botany. 2015. V. 115. N 7. P. 1053-1074. DOI: 10.1093/aob/mcv046.

Bogolitsyn K. Modern supercritical fluid technologies for the processing of plant biocomposites: theory and practice. Pure Appl. Chem. 2018. V. 90. P.1679-1683. DOI: 10.1515/pac-2018-0404.

Dixon RA., Barros J. Lignin biosynthesis: old roads revisited new roads explored. Open Biology. 2019. V. 9. N 12. P. 190-215. DOI: 10.1098/rsob.190215.

Feofilova E.P., Mysyakina I.S. Lignin: chemical struc-ture, biodegradation, and practical application (areview). Appl. Biochem. Microbiol. 2016. V. 52. N 6. P. 573-581. DOI: 10.1134/S0003683816060053.

Giummarella N., Zhang L., Henriksson G., Lawoko M. Structural features of mildly fractionated lignin carbohydrate complexes (LCC) from spruce. RSC Adv. 2016. V. 6. N 48. P. 42120-42131. DOI: 10.1039/C6RA02399A.

Tarasov D., Leitch M., Fatehi P. Lignin – carbohydrate complexes, applications, analyses, and methods of ex-traction: a review. Biotechnol. Biofuels. 2018. V. 11. N 269. DOI: 10.1186/s13068-018-1262-1.

Wang J., Tunlaya-Anukit S., Shi R., Yeh TF., Chuang L., Isik F. A proteomic-based quantitative analysis of the relationship between monolignol biosynthetic protein abundance and lignin content using transgenic Populus trichocarpa. Rec. Adv. Polyphenol Res. 2016. V. 5. P. 89-107. DOI: 10.1002/9781118883303.ch4.

Bogolitsyn K.G. Physical chemistry of lignin. M.: Akademkniga. 2010. 492 p. (in Russian).

Karmanov A.P. Self-organization and structural organi-zation of lignin. Yekaterinburg: UrO RAN. 2004. 269 p (in Russian).

Erickson M., Larsson S., Mikshe G.E. Zur Strukturen des Lignins der Fichte. Acta Chem. Scand. 1973. V. 27. P. 903-914.

Gierer J. The reactions of lignin pulping. Svensk Pap-ptrstidn. 1970. № 18. P. 571-596.

Nimz H. Chemistry of potential chromoforie groups in beerch lignin. TAPPI. 1973. V. 56. P. 124-126.

Nepenin Yu.N. Technology of cellulose. V. II. Production of sulfate cellulose. M.: Lesnaya prom-st’. 1990. 600 p. (in Russian).

Bogolitsyn K.G., Moskalyuk E.A., Kostogorov N.M., Shulgina E.V., Ivanchenko N.L. Characteristics of local wastewater quality in the sulphate production of fibre semifinished products. Izv. SPb Lesotekh. Akad. 2021. N 234. P. 232-249 (in Russian).

Bogolitsyn K.G. Scientific bases of ecological and analytical control of industrial waste waters of pulp and pa-per industry. Yekaterinburg: UrO RAN. 2000. 167 p. (in Russian).

Fengel D., Wegener G. Wood: chemistry, ultrastructure, reactions. M.: Lesnaya prom-st’. 1988. 512 p. (in Rus-sian).

Опубликован
2022-03-20
Как цитировать
MoskalyukЕ. А., KostogorovN. М., Bogolitsyn, K. G., ShulginаЕ. V., & Pochtovalova, A. S. (2022). АНАЛИЗ ВЗАИМОСВЯЗИ ОБОБЩЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА СТОЧНЫХ ВОД ЦБП. ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ. СЕРИЯ «ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ», 65(4), 108-116. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20226504.6524
Выпуск
Том 65 № 4 (2022)
Раздел
Экологические проблемы химии и химической технологии