CN102817266A - 一种用于浆料氧脱木素漂白的助剂及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于浆料氧脱木素漂白的助剂，目的在于解决现有氧脱木素工艺采用硫酸镁或三聚磷酸钠作为纤维保护助剂，化学成分单一，作用效果不好，不能起到很好的木素脱除作用，同时，由于氧气与木素反应不均匀，影响后续漂白浆料白度提高的问题，该助剂包括如下重量百分比的组分：十二烷基苯磺酸钠5%～15%，木质素磺酸钠3%～20%，蒽醌衍生物5%～25%，亚硫酸钠25%～65%，三聚磷酸钠1%～15%。本发明的助剂采用多种组分复配，能够有效提高木素脱除率、浆料得率、浆料白度，保护纤维免受降解，同时有效减少后续漂白过程中，漂白剂用量，降低漂白废水对环境的污染，具有较高的经济价值和使用价值。

Description

一种用于浆料氧脱木素漂白的助剂及其应用

技术领域

本发明涉及造纸领域，尤其是一种用于浆料氧脱木素漂白的助剂及其应用。

背景技术

近年来，随着社会经济的发展，环保意识的不断提高，造纸工业也更加注重对于环境的保护。因此，越来越多的造纸企业在新建或改建制浆漂白生产线时，采用全无氯（TCF）漂白或无元素氯（ECF）漂白。TCF漂白和ECF漂白对环境更加友好，是造纸工业走可持续发展道路的必然选择。氧脱木素是TCF漂白不可缺少的重要组成部分，也是大多数ECF漂白重要的组成部分，是纸浆漂白技术的发展方向。在国家大力倡导采用氧脱木素工艺对浆料进行漂白的同时，企业也将氧脱木素工艺作为制浆技术改造和新建制浆项目的首选。

然而，采用氧脱木素工艺存在以下缺点，由于采用氧气对浆料木素进行脱除时，存在选择性差异，在脱除木素的同时，纤维被严重降解。为了保护纤维免受降解，通常采用硫酸镁或三聚磷酸钠作为纤维保护剂。硫酸镁或三聚磷酸钠主要起钝化浆中过渡金属离子 (Cu²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺等)等的作用，防止上述金属离子使纤维素分子中的羟基氧化成羰基而引起糖甙键的断裂。中国专利CN200610135309.7公开了三聚磷酸钠在氧脱木素漂白中作为保护助剂的应用，该方法能够对纤维起到一定的保护作用。然而，硫酸镁或三聚磷酸钠由于化学成分单一，作用效果不好，不能起到很好的木素脱除作用。同时，在氧脱木素过程中，由于氧气水溶性较差，气、液、固界面张力高，使氧气与木素的反应存在不均匀现象，会造成木素脱除不均匀，影响后续漂白浆料白度的提高。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种用于浆料氧脱木素漂白的助剂及其应用。本发明的助剂采用多种组分复配，具有良好的协同作用，与在氧脱木素过程中单一采用硫酸镁或三聚磷酸钠等相比，能够有效提高木素脱除率、浆料得率、浆料白度，保护纤维免受降解，同时有效减少后续漂白过程中漂白剂用量，降低漂白废水对环境的污染，具有较高的经济价值和使用价值。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：。

一种用于浆料氧脱木素漂白的助剂，包括如下重量百分比的组分：

十二烷基苯磺酸钠   5%～15%

木质素磺酸钠       3%～20%

蒽醌衍生物         5%～25%

亚硫酸钠          25%～65%

三聚磷酸钠         1%～15%。

作为优选，包括如下重量百分比的组分：

十二烷基苯磺酸钠    10%

木质素磺酸钠        15%

蒽醌衍生物          10%

亚硫酸钠            55%

三聚磷酸钠          10%。

上述用于浆料氧脱木素漂白的助剂的应用，以浆料绝干重量计，称取浆料重量0.05%-0.8%的助剂，加入浆料中。

作为优选，以浆料绝干重量计，称取浆料重量0.1%-0.5%的助剂，加入浆料中。

现有技术中，通常采用硫酸镁或三聚磷酸钠单独作为纤维保护剂，而本发明采用了多种组分进行复配。本发明利用表面活性剂的润湿、渗透和分散作用，来降低气、液、固界面的表面张力，提高反应化学品向浆料内部的渗透和均匀扩散的速率，加快木素的脱除；同时，为避免在木素脱除过程中纤维发生降解，影响浆料的得率和粘度，本发明采用了蒽醌衍生物，从而避免剥皮反应的发生，有效保护碳水化合物，显著提高浆料得率和浆料的粘度；本发明中的亚硫酸钠与蒽醌衍生物具有良好的协同作用，能有效避免剥皮反应的发生；本发明中的三聚磷酸钠能够络合、钝化浆料中的过渡金属离子 (Cu²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺等)，防止上述重金属离子使碳水化合物分子中的羟基氧化成羰基而引起糖甙键的断裂，导致浆料得率和粘度下降。因此，本发明通过各组分的协同配合作用，能够使氧漂后得到的浆料白度和粘度达到更好的预期效果。

以浆料的绝干重量计，当本发明助剂的添加量为浆料重量的0.05%-0.8%时，可以使浆料白度达到40%ISO～45%ISO以上，脱木素率达到48%～55%以上，浆料粘度保持在600 mL·g^-1～1000 mL·g^-1，且浆料返黄值很低为0.3～0.7左右，可使浆料在后续漂白过程中，减少漂剂用量5%～20%，或者在保持漂剂用量不变的情况下，有效提高漂后浆白度达到83%ISO～87%ISO以上。作为优选，以浆料绝干重量计，本发明的助剂的添加量为浆料重量的0.1%-0.5%。

本发明采用多种化学品进行复配，充分利用了每种化学品的作用特性，通过他们在氧脱木素漂白过程中的协同作用，能够更好的提高木素脱除率、浆料得率及浆料的白度，保持浆料粘度在合理的范围，为后续浆料进一步漂白创造更好的条件，降低后续漂白的生产成本，有效减轻漂白废水的污染负荷，减少对环境的污染。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例1 

分别称取5kg十二烷基苯磺酸钠、10kg木质素磺酸钠、15kg蒽醌衍生物、65kg亚硫酸钠、5kg三聚磷酸钠，其中，蒽醌衍生物的生产厂家为重庆跨越（集团）股份有限公司下属的湖南湘渝化工有限责任公司。将上述各组分在常温下均匀混合不少于30分钟，即成氧漂助剂。

取浆料浓度10％的未漂竹浆，通入氧压0.5MPa的氧气，加入NaOH的质量占浆料绝干重量的2.5%，加入占浆料绝干重量的0.1%的助剂，在温度105℃下，反应60min。本实施例中采用的竹浆为自制，原浆卡伯值21.7，浆料粘度1184ml/g，浆料白度27.4%ISO。

相关测定结果如下：卡伯值11.28，浆料粘度909ml/g，浆料白度40.2%ISO，粘度降低率23.2%，木素脱除率48.0%。

实施例2 

分别称取15kg十二烷基苯磺酸钠、20kg木质素磺酸钠、20kg蒽醌衍生物、30kg亚硫酸钠、15kg三聚磷酸钠。将上述各组分在常温下均匀混合不少于30分钟，即成氧漂助剂。

取浆料浓度12％的未漂竹浆，通入氧压0.5MPa的氧气，加入NaOH使NaOH的质量占浆料绝干重量的2.0%，加入占浆料绝干重量的0.7%的助剂，在温度95℃下，反应60min。本实施例中采用的竹浆为自制，原浆卡伯值21.7，浆料粘度1184ml/g，浆料白度27.4%ISO。

相关测定结果如下：卡伯值9.68，浆料粘度1063ml/g，浆料白度45.2%ISO，粘度降低率10.2%，木素脱除率55.4%。

实施例3

分别称取10kg十二烷基苯磺酸钠、15kg木质素磺酸钠、10kg蒽醌衍生物、55kg亚硫酸钠、10kg三聚磷酸钠，其中，蒽醌衍生物的生产厂家为重庆跨越（集团）股份有限公司下属的湖南湘渝化工有限责任公司。将上述各组分在常温下均匀混合不少于30分钟，即成氧漂助剂。使用时，按照浆料绝干重量的百分比称取氧漂助剂，将称取后的氧漂助剂溶于氧漂碱性溶液中，一起泵入浆料中就完成了助剂的加入。

将不同用量实施例3制备的助剂用于竹浆的氧脱木素：

本实验采用的未漂竹浆取自四川永丰浆纸有限公司，原浆卡伯值20.3，浆料粘度1167ml/g，浆料白度28.2%ISO。

竹浆氧脱木素漂白工艺步骤和工艺条件如下：向浆料浓度10％的未漂竹浆中，通入氧压0.55MPa的氧气，用氧量为浆料绝干重量的2.0%，加入NaOH的质量占浆料绝干重量的2.3%，加入助剂，所加入的助剂用量见下表1，在温度105℃下，反应60min，相应测试结果如表1所示。

表1  不同用量实施例3制备的助剂对竹浆氧脱木素效果的影响

注：不添加助剂时硫酸镁用量为浆料绝干重量的0.5%。

由表1结果可知，随着助剂用量的不断增加，脱木素效果不断得到提高，当助剂用量为浆料绝干重量的0.5%时，木素脱除率达到最大为56.2%，粘度降低率最低为9.1%。而且在助剂用量超过浆料绝干重量的0.2%以后，木素的脱除率均超过了50%，同时粘度还保持在较高的水平，这也表明，木素脱除量超过50%时并没有使碳水化合物出现严重降解现象，助剂起到了有效的纤维保护作用。在助剂用量方面，可以结合生产成本及成浆质量，优选助剂的用量为浆料绝干重量的0.1%-0.5%。

将不同用量实施例3制备的助剂用于桉木浆的氧脱木素：

桉木浆氧脱木素漂白工艺步骤和工艺条件如下：向浆料浓度10％的未漂桉木浆中，通入氧压0.6MPa的氧气，加入NaOH，使NaOH的质量占浆料绝干重量的3%，加入助剂，所加入的助剂用量见下表2，在温度105℃下，反应60min，相应测试结果如表2所示。本实验采用的桉木浆为自制，原浆卡伯值14.2，浆料粘度983ml/g，浆料白度32.6%ISO。

表2  不同用量实施例3制备的助剂对桉木浆氧脱木素效果的影响

注：不添加助剂时硫酸镁用量为浆料绝干重量的0.5%。

由表2结果可知，随着助剂用量的不断增加，脱木素效果不断得到提高，当助剂用量为0.5%时，木素脱除率达到最大为56.3%，而粘度降低率仅为8.0%。而且在助剂用量超过浆料绝干重量的0.2%以后，木素的脱除率均超过了50%，同时粘度还保持在较高的水平，这也表明，木素脱除量超过50%时并没有使碳水化合物出现严重降解现象，助剂起到了有效的纤维保护作用。在助剂用量方面，可以结合生产成本及成浆质量，在0.1%-0.5%之间进行选择。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (4)

1.一种用于浆料氧脱木素漂白的助剂，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：

十二烷基苯磺酸钠   5%～15%

木质素磺酸钠       3%～20%

蒽醌衍生物         5%～25%

亚硫酸钠          25%～65%

三聚磷酸钠         1%～15%。

2.根据权利要求1所述用于浆料氧脱木素漂白的助剂，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：

十二烷基苯磺酸钠    10%

木质素磺酸钠        15%

蒽醌衍生物          10%

亚硫酸钠            55%

三聚磷酸钠          10%。

3.根据权利要求1所述用于浆料氧脱木素漂白的助剂的应用，其特征在于，以浆料绝干重量计，称取浆料重量0.05%-0.8%的助剂，加入浆料中。

4.根据权利要求3所述用于浆料氧脱木素漂白的助剂的应用，其特征在于，以浆料绝干重量计，称取浆料重量0.1%-0.5%的助剂，加入浆料中。