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 (фо2*)- 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.