CN101725071A

CN101725071A - 胡麻浆的二氧化氯多段漂白方法

Info

Publication number: CN101725071A
Application number: CN200910242465A
Authority: CN
Inventors: 张栓江; 张运涛; 单旭
Original assignee: BEIJING JINGCHENGXINXING PAPER ENGINEERING TECHNOLOGY Co Ltd; Zhongye Jingcheng Engineering Technology Co Ltd
Current assignee: China Metallurgical Industry Co ltd; MCC Capital Engineering and Research Incorporation Ltd
Priority date: 2009-12-14
Filing date: 2009-12-14
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2029-12-14
Also published as: CN101725071B

Abstract

本发明提供胡麻浆的二氧化氯多段漂白方法，尤其是对亚硫酸铵法蒸煮得到的胡麻浆实施二氧化氯多段漂白的方法，该方法包括对亚硫酸铵法蒸煮得到的胡麻浆实施氧脱木素、二氧化氯漂白、氧和过氧化氢强化碱抽提和二氧化氯补充漂白的过程，通过工艺路线和工艺参数的合理组合，在显著提高漂后胡麻浆白度的同时，降低了漂白废水的污染负荷，减少漂白工艺对环境的影响。

Description

胡麻浆的二氧化氯多段漂白方法

技术领域

本发明属于造纸领域中的纸浆漂白技术，具体是涉及对亚硫酸铵法蒸煮得到的胡麻浆实施二氧化氯多段漂白的方法。

背景技术

胡麻属于麻科，亚麻属，也称亚麻，是一种纤维较长的草类植物纤维原料，在西北地区(甘肃等地)被称为胡麻。胡麻皮纸浆的物理性质和机械强度与针叶木浆相当，同时也弥补了木质部纤维短的缺点，特别是胡麻浆的撕裂指数较高，透气性好，燃烧时无异味，被广泛用做造纸原料，尤其是生产高档卷烟纸的优质原料。

目前，利用胡麻原料制纸浆的方法以碱法居多，但碱法蒸煮得到胡麻浆料的颜色较深，且不易洗涤，原料的利用率较低，同时由于废液无法回收，环境污染也比较严重。亚硫酸铵法蒸煮胡麻的技术也有报道，该方法对纤维素结构的破坏较小，因此纸浆的得率相对较高，而在相同得率下，亚硫酸铵法浆的强度比碱法浆要高；另一方面，亚硫酸铵法浆的蒸煮废液可作农肥长期施用，有利于改良土壤，因此，采用亚硫酸铵法制胡麻浆是一种清洁而利于环保的制浆方法。

制浆和浆料漂白是造纸生产中的重要工序，且纸浆漂白工艺与原料、制浆方法以及纸浆特性等都密切相关，原料和制浆方法的不同会导致纸浆的特性发生变化，要求的漂白工艺流程也应该发生变化。胡麻本身与一般草类植物原料(例如麦草、稻草、芦苇等)的性质有很大差别，所以制成的蒸煮浆也有其特殊性，而不同制浆工艺所得到的胡麻浆之间也存在明显的性质差异。另一方面，亚硫酸铵法制胡麻浆虽然得率高和利于环保，但是亚硫酸铵法得到的胡麻浆硬度高，对漂白工艺要求也就相对较高。

对胡麻亚硫酸铵法浆的漂白，为了提高漂白浆的白度，目前多采用氯化-碱处理-次氯酸盐漂白的三段漂白法(简称CEH)和两段次氯酸盐漂白法(简称HH)，现有的漂白工艺很难将这种胡麻浆漂到高白度(即使采用多段漂白，也很难漂到80％ISO以上的高白度)，而目前工艺中，次氯酸盐强烈的氧化作用还使原料中的碳水化合物大量降解，造成纤维的得率和强度的损失增加。所以，为利用胡麻原料造纸，解决浆料的有效漂白是业内关注的焦点。中国专利申请200610010246.2中公开了一种“高白度亚麻纸浆连续多段漂白方法”，为了提高亚麻纸浆的白度，该专利申请中提供的多段漂白工艺流程为：氯化(C)——碱处理(E)——活化预处理(S)——过氧化氢漂白(P)，根据其说明书的记载，利用该CESP组合工艺可将亚麻浆的白度提高85％ISO以上。该方法是使用氯气漂白和过氧化氢漂白的组合以及特殊活化剂S的处理来达到提高白度的效果，可以看到，除了需要活化剂外，该工艺对氯和过氧化氢的要求量也比较大，在获得高白度纸浆的同时，较大的耗氯量不仅增加了漂白成本，也使漂白废水中含有了大量的有机氯化物，如二噁英等有毒物质，对环境造成很大的危害。另一方面，该方法虽然采用了过氧化氢漂白，依然需要先利用S活化剂对影响纸浆白度的木质素和发色基团进行活化，也增加了漂白工艺的成本。

二氧化氯漂白技术虽然是本领域中公知的技术，但主要是用于木浆的漂白，例如中国专利申请90109504.4公开了一种高效二氧化氯纸浆漂白方法，该专利申请研究了在木浆漂白工艺中，如何设计漂白工艺确定二氧化氯的有效用量，在获得高白度纸浆的同时减少二氧化氯用量，但该方法仅针对的是木浆漂白工艺，一旦原料改变，漂白工艺要求也必然改变。

目前还没有关于二氧化氯漂白胡麻亚硫酸铵浆的技术报道。在森林资源日益匮乏的今天，增加利用胡麻取代或部分取代木材作为造纸原料的应用范围，将有着十分重要和现实的意义，同时，随着环境保护要求的日益严格，含氯漂白废水对环境的危害被更广泛关注，氯和次氯酸盐的漂白正越来越受限制。所以，为胡麻这种优良原料设计更经济、环保的漂白工艺，对造纸领域的贡献将是非常显然的。

发明内容

本发明所解决的主要技术问题在于针对现有技术的不足和胡麻亚硫酸铵法浆的特点，研究提供一种采用二氧化氯对胡麻亚硫酸铵法浆实施多段漂白的方法。通过工艺路线和工艺参数的合理组合，在显著提高漂后胡麻浆白度的同时，降低了漂白废水的污染负荷，减少漂白工艺对环境的影响。

为实现以上目的，本发明提供了一种胡麻浆的二氧化氯多段漂白方法，该方法包括对亚硫酸铵法蒸煮得到的胡麻浆实施氧脱木素、二氧化氯漂白、氧和过氧化氢强化碱抽提和二氧化氯补充漂白的过程，各段工艺条件为：

氧脱木素段：相对于绝干浆，NaOH用量为1％～3％，MgSO₄用量为0.05～0.2％，温度90～100℃，氧压范围为0.6～1.0MPa，反应时间60～100min；

二氧化氯漂白段：相对于绝干浆，ClO₂用量为2～5％，温度85～110℃，时间60～180min；

氧和过氧化氢强化碱抽提段：相对于绝干浆，NaOH用量为1.5～2％，过氧化氢用量为0.3～1.0％，氧气用量0.1～0.5％，温度70～120℃，时间60～80min；

二氧化氯补充漂白段：相对于绝干浆，ClO₂用量为1～3％，温度70～90℃，时间200～300min。

采用本发明提出的漂白工艺对亚硫酸铵蒸煮后的胡麻浆进行漂白处理，纸浆的白度可以达到80％ISO以上，尤其可以达到85％ISO以上，完全满足了高档纸的生产要求。

本发明是针对胡麻亚硫酸铵法浆开发的漂白技术，整个漂白过程优选采用氧脱木素(O)，二氧化氯漂白(D₀)，氧和过氧化氢强化碱抽提(EOP)，二氧化氯补充漂白(D₁)四段漂白工艺实现，本发明称为OD₀(EO)D₁漂白。

根据本发明的漂白方法，在强碱和硫酸镁存在下，首先通过分子氧对木素的氧化作用，在氧脱木素(O)段，使木素被降解，破坏其中的发色结构，初步提高胡麻亚硫酸铵法浆的白度，该段操作中，优选控制氧压为0.65～0.7MPa；该被初步漂白的胡麻浆在二氧化氯的作用下进一步氧化，二氧化氯攻击木素的酚羟基使之成为游离基而发生氧化反应，从而使来自氧脱木素段的胡麻浆被进一步脱除木素，提高了纸浆白度，在二氧化氯漂白过程中，碳水化合物的降解比起氯和次氯酸盐漂白要小得多，因而也减少了对纤维素的破坏；本发明采用的过氧化氢强化碱抽提(EOP)工艺是在常规碱抽提的基础上使用一定量的过氧化氢，目的是将纸浆中没有溶出的残余木素、或者经脱木素段处理后结构已经改变的木素进一步脱除，即，在促进木素脱除的同时，也能使部分木素的结构发生改变，从而利于后续二氧化氯漂白。

本发明方法尤其针对采用亚硫酸铵法得到的胡麻浆，其中亚硫酸铵法制浆过程采用常规方法，而各段漂白工艺中使用的氧脱木素设备(漂白塔)以及二氧化氯漂白塔、浆料的混合输送等设备均为纸浆漂白工艺的常规设备，可以根据生产中的具体规模和要求进行选择。例如，根据浆料的纤维浓度选择相应的输送泵。

按照1982年美国制浆造纸工业技术协会学术会议上达成的共识，若纸浆中纤维浓度c＜7％时，就归属为低浓度纸浆，简称低浓纸浆(一般的低浓度值为3％～5％)，可以用普通离心浆泵输送；若纸浆中纤维浓度在7％≤c≤15％，归属为中浓度纸浆，简称中浓纸浆(一般采用的中浓度值为10％～13％)，在高剪切场中可实现流体化，可用湍流离心式中浓浆泵输送；若纸浆中纤维浓度c≥15％，归属为高浓度纸浆，简称高浓纸浆，已经难以在高剪切场中实现流体化，只能用容积式高浓浆泵输送。

本发明的漂白工艺对于纸浆的浓度没有特别限制，从漂白的综合效果考虑，一般使用中浓纸浆，即，胡麻浆送入各段处理时的浆料浓度控制为10-15％(以绝干浆质量计)。

生产过程中，比较好的操作是，各段均采用相应的混合设备对浆料和化学试剂进行混合，然后输送到漂白塔中。

在本发明的具体方案中，优选地，在二氧化氯漂白段和二氧化氯补充漂白段中控制浆料的pH在2-6。即，在操作中如果浆料的酸性过高，可以用适量的碱进行调整，控制在弱酸性环境。尤其是在二氧化氯补充漂白(D₁)段，控制酸性更利于本发明的漂白结果。

本发明在对技术描述中所称“胡麻浆”或“胡麻亚硫酸铵法浆”均指亚硫酸铵法蒸煮得到的胡麻浆。

本发明的实施具有以下显著效果：

首先，二氧化氯多段胡麻亚硫酸铵法浆OD₀(EO)D₁漂白，与现有技术记载和使用的CEH漂白法相比，漂白废水中AOX含量下降了70％以上，低于国家排放标准，而废水中COD_Cr的排放量与CEH漂白相比也降低了70％以上，BOD₅(生物耗氧量)与CEH漂白废水相比，降低了50％以上，漂白废水的污染显著改善，可以有效解决利用胡麻原料造纸的工业污染问题；

其次，本发明工艺的漂白效果好。由于胡麻亚硫酸铵法浆比较难漂白，传统的CEH漂白法漂后白度不超过70％ISO，采用本发明，胡麻浆白度可提高到80％ISO以上，甚至达到85％ISO，满足了高档纸的生产要求，且采用本发明方法漂白后的胡麻浆返黄率低；

另外，按照本发明的多段漂白工艺组合，在提高纸浆白度的同时，相比于漂白木浆工艺明显减少了二氧化氯用量，且过氧化氢强化碱抽提(EOP)段对过氧化氢的需要量也明显低于常规用量，在降低生产成本前提下，有利于保护纤维素结构，进而利于抄造出高品质的纸产品。

附图说明

图1示意了本发明方法的工艺流程图。

具体实施方式

以下通过具体实施例进一步说明本发明的实施方案和特点，但不能理解为对本发明方案的可实施范围的限定。

实施例1

1、氧脱木素段(O)：利用亚硫酸铵法蒸煮、并洗涤筛选来的胡麻纸浆通过中浓混合器与碱和硫酸镁混合，并送入中浓氧脱木素系统，纸浆纤维浓度大约12％；以绝干浆质量计，NaOH用量1.8％，MgSO₄用量0.1％，反应时间90min，反应温度90-95℃，氧压0.69MPa；

2、二氧化氯漂白段(D₀)：经氧脱木素的胡麻纸浆洗涤后通过中浓混合器与ClO₂混合并进入二氧化氯漂白塔，纸浆纤维浓度大约12％，反应温度85℃，反应时间120min；以绝干浆质量计，二氧化氯用量为3.5％，控制最终pH值为2.5；

3、氧和过氧化氢强化碱抽提段(EOP)：经过D₀漂白段的胡麻纸浆洗涤后进行氧和过氧化氢强化的碱抽提(EOP)，纸浆纤维浓度大约12％，反应温度90℃，反应时间75min左右；以绝干将质量计，NaOH加入量1.2％，O₂加入量0.3％；H₂O₂用量为0.5％；

4、二氧化氯补漂(D₁)：经EOP段漂白的胡麻纸浆，洗涤后通过中浓混合器与ClO₂混合并进入D₁漂白塔进行ClO₂补充漂白，温度80℃，时间220min左右，以绝干浆质量计，二氧化氯用量1.8％，最终pH值为3.5；

经上述四段漂白后的胡麻纸浆，洗涤后进入抄纸车间用于纸张抄造。

检测结果：漂白胡麻浆白度为85％ISO，漂白车间废水中AOX含量低于0.48Kg/Adt浆。

实施例2

1、氧脱木素段(O)：利用亚硫酸铵法蒸煮、并洗涤筛选来的胡麻纸浆通过中浓混合器与碱和硫酸镁混合，并送入中浓氧脱木素系统，纸浆纤维浓度大约12％；以绝干浆质量计，NaOH用量2.5％，MgSO₄用量0.1％，反应时间90min，氧压0.69MPa；

2、二氧化氯漂白段(D₀)：经氧脱木素的胡麻纸浆洗涤后通过中浓混合器与ClO₂混合并进入二氧化氯漂白塔，纸浆纤维浓度大约12％；以绝干浆质量计，二氧化氯用量3.0％，反应温度95℃，反应时间160min，控制最终pH值为2.5；

3、氧和过氧化氢强化碱抽提段(EOP)：经过D₀漂白段的胡麻纸浆洗涤后进行氧和过氧化氢强化的碱抽提(EOP)，反应温度90℃，反应时间75min；以绝干浆质量计，NaOH加入量1.2％，O₂加入量0.5％；H₂O₂用量为1.0％；

4、二氧化氯补漂(D₁)：经EOP段漂白的胡麻纸浆，洗涤后通过中浓混合器与ClO₂混合并进入D₁漂白塔进行ClO₂补充漂白，温度80℃，时间240min；以绝干浆质量计，二氧化氯用量2.2％，控制最终pH值为5.5；

检测结果：漂白胡麻浆白度为86.0％ISO，漂白车间废水中AOX含量低于0.42Kg/Adt浆。

Claims

1.胡麻浆的二氧化氯多段漂白方法，该方法包括对亚硫酸铵法蒸煮得到的胡麻浆实施氧脱木素、二氧化氯漂白、氧和过氧化氢强化碱抽提和二氧化氯补充漂白的过程，各段工艺条件为：

2.如权利要求1所述的方法，其中，以绝干浆质量计，胡麻浆送入各段处理时的浆料浓度为10-15％。

3.如权利要求1所述的方法，其中，胡麻浆实施氧脱木素过程的氧压为0.65～0.7MPa。

4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其中，在二氧化氯漂白段和二氧化氯补充漂白段中控制浆料的pH在2-6。