CN102505551A - 一种纸浆碱性过氧化氢漂白方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种纸浆碱性过氧化氢漂白方法，是在高得率浆或废纸脱墨浆碱性过氧化氢漂白过程中加入脱乙酰度大于80％的壳聚糖作为过氧化氢的稳定剂，壳聚糖用量为0.5-5kg/吨浆，漂白时同时加入过氧化氢、氢氧化钠和硅酸钠。本发明在纸浆碱性过氧化氢漂白过程中加入壳聚糖能够改善过氧化氢的漂白效率，提高纸浆的白度。

Description

一种纸浆碱性过氧化氢漂白方法
技术领域
本发明涉及一种纸浆漂白技术，具体涉及到一种高得率浆和废纸脱墨浆过氧化氢漂白方法，属于制浆造纸技术领域。
背景技术
高得率浆由于得率高、生产成本低，并且具有高的不透明度、松厚度和挺度等优点，在纸张生产中使用越来越多。另外，为了节约原料，废纸脱墨浆的使用也越来越多。目前高得率浆和脱墨浆漂白主要采用过氧化氢漂白，过氧化氢漂白过程中除了加入过氧化氢外，同时还需加入氢氧化钠或硅酸钠等使漂白在碱性条件下进行。在纸浆过氧化氢漂白过程中，由于过渡金属离子如铁离子、铜离子和锰离子等的存在会催化过氧化氢的无效分解，导致过氧化氢的漂白效率低。
在纸浆过氧化氢漂白过程中，为了减少过渡金属离子催化的过氧化氢无效分解，目前常用的方法就是在漂白过程中加入乙二胺四乙酸(EDTA)、二乙基三胺五乙酸(DTPA)或三聚磷酸钠等螯合剂以减少过渡金属离子催化的过氧化氢无效分解，提高过氧化氢的漂白效率。但是在强碱性条件下大部分螯合剂丧失络合能力。当pH值为10或更高时，DTPA和EDTA与任何金属离子都没有络合能力。过氧化氢漂白段的pH通常都大于10，所以过氧化氢漂白段加入EDTA或DTPA对过渡金属离子的螯合作用有限。另外，EDTA和DTPA在水体环境中难以被生物降解，近年来它们的使用受到质疑。
中国专利CN95194782.6公开了一种纸浆的漂白方法，该技术主要包含步骤：①纸浆洗涤后进行螯合处理；②螯合剂处理后直接进入二氧化氯漂白段，中间不进行洗涤③二氧化氯漂白后进行洗涤，然后进行过氧化氢漂白；④过氧化氢漂白后进行洗涤。该方法可减少过氧化氢用量或提高纸浆的亮度。
除了EDTA和DTPA外，其他的螯合剂如二亚乙基三胺五亚甲基膦酸(DTPMPA)和乙二胺四亚甲基膦酸(EDTMPA)也被用于纸浆的过氧化氢漂白过程中。玛瑞亚等将DTPMPA用于化学浆的过氧化氢漂白段，认为可以提高过氧化氢的漂白效果。参见玛瑞亚等，桉木硫酸盐浆TCF漂白中螯合剂的使用策略，澳大利亚制浆造纸杂志，58(2)：143-148，2005。(MaríaC.A.and Fernando E.F.，Chelating agents management to obtain TCF bleached Eucalyptus grandiskraft pulps，Appita J.，58(2)：143-148，2005)。钱学仁等将DTPMPA和EDTMPA用于麦草浆和脱墨浆的过氧化氢漂白段中，认为DTPMPA和EDTMPA都能够稳定过氧化氢，改善纸浆的过氧化氢漂白效果。参见钱学仁等，亚甲基膦酸用作纸浆H2O2漂白螯合剂的研究，中国造纸，22(5)：8-11，(2003)。
除了螯合剂外，沸石也被用作纸浆漂白过程中过氧化氢的稳定剂。沃克萨等人将沸石用于纸浆的过氧化氢漂白过程中，表明沸石的加入可以减少过氧化氢的分解，改善纸浆的漂白效果。参见沃克萨等人，沸石对过氧化氢溶液的稳定作用及其在TMP漂白中的应用，加拿大化工杂志，89：126-131，2011(Moses Wekesa and Yonghao Ni，Use of zeolites instabilizing alkaline peroxide solutions and their application in the bleaching of a TMP pulp.THECANADIAN JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING，89：126-131，2011.)。
目前高得率浆如磨石磨木浆(SGW)、热磨机械浆(TMP)、化学热磨机械浆(CTMP)盘磨预处理碱性过氧化氢机械浆(PRC-APMP)和废纸脱墨浆的生产和使用量不断增加，而高得率和脱墨浆的漂白主要采用保留木素式的过氧化氢漂白。如果要使纸浆达到较高的白度，则过氧化氢的用量高，当纸浆白度达到一定程度后，增加过氧化氢的用量对白度的提高效果不明显，导致过氧化氢的漂白效率低。为提高纸浆过氧化氢的漂白效率，在漂白中可以加入EDTA和DTPA等螯合剂以稳定过氧化氢，减少过氧化氢的无效分解。但在碱性条件下，EDTA和DTPA的作用效果有限，并且进入到废水中的EDTA和DTPA难以生物降解。因此，新的能够生物降解的高效过氧化氢稳定剂对于提高过氧化氢的漂白效率，改善纸浆的白度具有重要意义。
发明内容
本发明针对高得率浆和废纸脱墨浆碱性过氧化氢漂白过程中，过渡金属离子催化分解过氧化氢导致漂白效率低的问题，提供一种改善过氧化氢漂白效率、提高纸浆白度的方法。
术语解释：
高得率浆，是相对于得率低的化学浆而言得率高的纸浆，包括磨石磨木浆(SGW)、热磨机械浆(TMP)、化学热磨机械浆(CTMP)和盘磨预处理碱性过氧化氢机械浆(PRC-APMP)等。
本发明的技术方案如下：
一种纸浆漂白方法，在纸浆碱性过氧化氢漂白时加入壳聚糖作为过氧化氢稳定剂，壳聚糖用量是0.5-5kg/吨浆。提高过氧化氢的漂白效率，改善纸浆的漂白效果，提高纸浆的白度。
一种纸浆碱性过氧化氢漂白方法，在高得率浆或废纸脱墨浆碱性过氧化氢漂白过程中加入壳聚糖，壳聚糖用量是0.5-5kg/吨浆，同时加入H2O2 20-80kg/吨浆，氢氧化钠10-40kg/吨浆，硅酸钠10-40kg/吨浆，纸浆浓度10-40wt％，漂白温度70℃-90℃，漂白时间1.0-3.0h。
所述的纸浆为针叶木或阔叶木生产的高得率浆或废纸脱墨浆，所述高得率浆包括热磨机械浆(TMP)、磨石磨木浆(SGW)、化学热磨机械浆(CTMP)或盘磨预处理碱性过氧化氢机械浆(PRC-APMP)。所述废纸脱墨浆包括废新闻纸脱墨浆、混合办公废纸脱墨浆或废新闻纸与废杂志纸混合生产的脱墨浆。
根据本发明优选的，所述壳聚糖的脱乙酰度大于80％。进一步优选，所述壳聚糖的脱乙酰度为85～95％。
根据本发明优选的，壳聚糖用量是1-3kg/吨浆，同时加入H2O2 20-50kg/吨浆，氢氧化钠15-25kg/吨浆，硅酸钠20-30kg/吨浆，纸浆浓度20-30wt％，漂白温度75℃-85℃，漂白时间1.5-2h。
本发明的技术特点及优良效果如下：
现有技术中，在高得率浆和脱墨浆的过氧化氢漂白过程中，加入氢氧化钠、过氧化氢和硅酸钠进行碱性过氧化氢漂白。为了减少过氧化氢的无效分解，一般采用加入螯合剂如EDTA或DTPA来螯合过渡金属离子的方法，以减少过氧化氢的无效分解，但在碱性条件下，EDTA和DTPA螯合能力差，并且EDTA和DTPA进入到废水中难以生物降解。本发明是在纸浆碱性过氧化氢漂白过程中加入壳聚糖作为过氧化氢的稳定剂，提高过氧化氢的漂白效率。壳聚糖分子链中存在的大量羟基、氨基，它可以吸附过渡金属离子，对过渡金属离子有稳定的螯合作用。壳聚糖在碱性条件下能吸附过渡金属离子，可以减少过氧化氢的无效分解，因此能显著地提高过氧化氢的漂白效率。
采用本发明的方法，纸浆过氧化氢的漂白效果明显提高，纸浆的白度也明显提高。并且与常用的螯合剂EDTA和DTPA相比，进入到废水中的壳聚糖很容易被生物降解。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的说明，但不限于此。
实施例中的纸浆浓度均为质量百分比浓度。吨浆是指绝干浆的重量。
实施例1：
马尾松磨石磨木浆(SGW)未漂浆，白度50％ISO，在聚乙烯塑料袋中并放于水浴锅中进行过氧化氢漂白，加入壳聚糖(脱乙酰度85％)2kg/吨浆，H2O2 30kg/吨浆，氢氧化钠20kg/吨浆，硅酸钠20kg/吨浆，纸浆浓度25％，漂白温度75℃，漂白时间1.5h，漂白后纸浆白度72％ISO。
对照实验1-1：如实施例1所述，所不同的是漂白过程中不加入壳聚糖，其他条件都相同，所得漂白浆的白度为69％ISO。
对照实验1-2：如实施例1所述，所不同的是漂白过程中不加入壳聚糖，而是加入2kg/吨浆的EDTA，其他条件相同，所得漂白浆的白度为70％ISO。
实施例2：
杨木PRC-APMP第一段磨浆后的未漂浆，白度54％ISO，在聚乙烯塑料袋中并放于水浴锅中进行过氧化氢漂白，加入壳聚糖(脱乙酰度85％)1kg/吨浆，H2O2 50kg/吨浆，氢氧化钠25kg/吨浆，硅酸钠30kg/吨浆，纸浆浓度25％，漂白温度80℃，漂白时间2.0h，漂白后纸浆白度80％ISO。
对照实验2-1：如实施例2所述，所不同的是漂白过程中不加入壳聚糖，所得漂白浆的白度为77％ISO。
对照实验2-2：如实施例2所述，所不同的是漂白过程中不加入壳聚糖，而是加入2kg/吨浆的DTPA，所得漂白浆的白度为78.5％ISO。
实施例3：
杨木CTMP未漂浆，白度52％ISO，在聚乙烯塑料袋中并放于水浴锅中进行过氧化氢漂白，加入的漂白药品如下：壳聚糖(脱乙酰度90％)2kg/吨浆，H2O2 40kg/吨浆，氢氧化钠25kg/吨浆，硅酸钠25kg/吨浆，纸浆浓度30％，漂白温度80℃，漂白时间1.5h，漂白后纸浆白度81％ISO。
对照实验3-1：如实施例3所述，所不同的是当漂白过程中不加入壳聚糖，所得漂白浆的白度为78.5％ISO。
对照实验3-2：如实施例3所述，所不同的是当漂白过程中不加入壳聚糖，而是加入4kg/吨浆的EDTA，所得漂白浆的白度为79.5％ISO。
实施例4：
废新闻纸脱墨浆，白度52％ISO，在聚乙烯塑料袋中并放于水浴锅中进行过氧化氢漂白，加入壳聚糖(脱乙酰度90％)2kg/吨浆，H2O2 20kg/吨浆，氢氧化钠15kg/吨浆，硅酸钠20kg/吨浆，纸浆浓度20％，漂白温度75℃，漂白时间1.5h，漂白后纸浆白度58％ISO。
对照实验4-1：如实施例4所述，所不同的是漂白过程中不加入壳聚糖，所得漂白浆的白度为55％ISO。
对照实验4-2：如实施例4所述，所不同的是漂白过程中不加入壳聚糖，而是加入4kg/吨浆的EDTA，所得漂白浆的白度为57％ISO。
实施例5：
如实施例1所述，所不同的是采用的纸浆为桉木PRC-APMP第一段磨浆后的未漂浆，白度52％ISO。所得漂白浆的白度为75％ISO。
实施例6：
如实施例3所述，所不同的是采用的纸浆是桉木CTMP未漂浆，白度51％ISO。所得漂白浆的白度为77％ISO。
实施例7：
如实施例3所述，所不同的是漂白时加入壳聚糖的脱乙酰度为95％。所得漂白浆的白度为81.5％ISO。
实施例8：
如实施例2所述，所不同的是漂白时加入的壳聚糖为3kg/吨浆。所得漂白浆的白度为81％ISO。
实施例9：
如实施例4所述，所不同的是采用的纸浆为混合办公废纸脱墨浆，白度76％ISO。所得漂白浆的白度为82％ISO。

Claims (6)

1.一种纸浆漂白方法，其特征在于在纸浆碱性过氧化氢漂白时加入壳聚糖作为过氧化氢稳定剂，壳聚糖用量是0.5-5kg/吨浆。
2.一种纸浆碱性过氧化氢漂白方法，其特征在于在高得率浆或废纸脱墨浆碱性过氧化氢漂白过程中加入壳聚糖，壳聚糖用量是0.5-5kg/吨浆，同时加入H2O2 20-80kg/吨浆，氢氧化钠10-40kg/吨浆，硅酸钠10-40kg/吨浆，纸浆浓度10-40wt％，漂白温度70℃-90℃，漂白时间1.0-3.0h。
3.如权利要求2所述的纸浆碱性过氧化氢漂白方法，其特征在于所述壳聚糖的脱乙酰度大于80％。
4.如权利要求2所述的纸浆碱性过氧化氢漂白方法，其特征在于所述壳聚糖的脱乙酰度为85～95％。
5.如权利要求2所述的纸浆碱性过氧化氢漂白方法，其特征在于壳聚糖用量是1-3kg/吨浆，同时加入H2O2 20-50kg/吨浆，氢氧化钠15-25kg/吨浆，硅酸钠20-30kg/吨浆，纸浆浓度20-30wt％，漂白温度75℃-85℃，漂白时间1.5-2h。
6.如权利要求2所述的纸浆碱性过氧化氢漂白方法，其特征在于所述的纸浆为针叶木或阔叶木生产的高得率浆或废纸脱墨浆，所述高得率浆包括热磨机械浆(TMP)、磨石磨木浆(SGW)、化学热磨机械浆(CTMP)或盘磨预处理碱性过氧化氢机械浆(PRC-APMP)；所述废纸脱墨浆包括废新闻纸脱墨浆、混合办公废纸脱墨浆或废新闻纸与废杂志纸混合生产的脱墨浆。
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