Изучение реакционной способности лигнинных веществ, выделенных из сточных вод ЦБП

Одной из задач нашей работы является разработка экспресс-метода определения концентрации лигнинных веществ в сточных водах сульфатцел-люлозного производства, т к используемый в настоящее время фотометрический метод определения лигнинных веществ в стоках ЦБП предназначен для измерения концентрации лигносульфонатов в природной воде

Вместе с тем, основные процессы, определяющие трансформацию лигнинных веществ при биологической очистке промышленных стоков, технологии получения целлюлозного полуфабриката, являются окислительно-восстановительные превращения

По разработанной ранее на кафедре теоретической и прикладной химии методике, основанной на протолитическом разделении компонентов, из сточных вод Соломбальского ЦБК до и после биологической очистки были выделены лигнинные вещества. Все выделенные образцы объединялись в две усредненных пробы (Т 1 и Т 2), которые затем подвергались дальнейшему исследованию.

Для выделенных образцов определены функциональный состав, молекулярные массы, записаны ИК-спектры. Функциональный состав и молекулярные массы выделенных и усредненных образцов лигнинных компонентов за период с февраля 2004 г по декабрь 2005 г представлен в таблице 4

Таблица 4 - Характеристика выделенных образцов лигнинных веществ

Изучаемые лигнинные вещества	СОН- группы, %	OCH3- группы, %	COОН-группы, %	Общие кислые группы, %	ОНфен, %	Mn	Mw	Mz средняя ММ
Лигнинные вещества (Т.1)	4,82	9,68	3,41	6,31	2,87
Лигнинные вещества (Т.2)	2,0	6,73	3,85	6,81	1,69
Сульфатный лигнин1	1,7-2,4	6,8	1,7		6,0-6,8			13100-35500
Лигнинные вещества АЦБК2	5,0-5,9	8,6-12,6	1,0-1,3	5,1-6,0	3,5-4,8

¹- Богомолов, Б.Д. Исследования сульфатного лигнина промышленной выработки / Б.Д Богомолов, П.П. Тиранов, Н.Д. Бабикова//Лесной журнал - 1975 - №3 - С 52-54 - (Изв высш учеб заведений) - ISSN 0536-1036 2 - Самылова, О.А. Характеристика редокс-свойств лигнина [Текст] Дис. … канд. Хим. Наук. – Архангельск. – 2004. - 159 с.

Несомненным, является тот факт, что лигнинные вещества в технологическом процессе производства целлюлозы и во время очистки сточных вод претерпевают значительные изменения, основными из которых являются конденсация, окисление, деструкция и адсорбция активным илом. Уменьшение содержания карбонильных групп от т 1 к т.2 указывает на то, что эти группы частично окисляются до карбоксильных, количество которых увеличивается. Уменьшение содержания фенольных гидроксильных групп указывает на то, что в процессе биологической очистки происходит снижение реакционной способности лигнинных веществ, т. к. именно ОН-фенольные группы являются центрами редокс-взаимодействий. Сравнение полученных характеристик выделенных лигнинных веществ с литературными данными, характеризующими лигнин (таблица 4), позволяет сделать вывод о том, что выделенные препараты являются лигнинными веществами.

В продолжение исследований, определяли реакционную способность исследуемых лигнинных соединений, рассчитывая их «эффективные» потенциалы (ф_о2*)- Для этого с использованием в качестве медиатора ОВС ферро-цианид-феррицианид калия проводили исследования по окислению выделенных лигнинных веществ. На рисунке 2 приведены графики изменения потенциала медиатора во времени при введении в реакционную ячейку 1 см лигнинных веществ концентрацией 2 мг/дм3 (для образцов лигнинных веществ в т. 1 и т.2) и рассчитанные значения «эффективных» потенциалов.

Рисунок 2 - Зависимость изменения потенциала медиатора во времени для двух выделенных препаратов лигнина ().

Таким образом, на основании полученных экспериментальных и расчетных данных можно сделать следующие выводы:

1. В процессе биологической очистки происходит увеличение значения «эффективного» потенциала, что свидетельствует о снижении реакционной способности лигнинных веществ в результате окислительно-восстановительных взаимодействий. Таким образом, при разработке способа оценки эффективности удаления этих компонентов из сточных вод, необходимо учитывать их различную реакционную способность.

2. Изменение потенциала медиатора является информационным параметром, характеризующим окислительно-восстановительное взаимодействие

3. Данный параметр может быть использован для создания аналитического метода определения концентрации лигнинных веществ в стоках ЦБП.