CN107151934A - 一种羟基自由基清洁制浆方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种羟基自由基清洁制浆方法,属于制浆造纸领域;该方法以蔗渣为原料,在利用改进的碱性条件下Fenton反应生成羟基自由基制浆;该方法与氧碱制浆法相比得率相当,Kappa值相近的情况下,白度提高了2%ISO ‑5%ISO;与烧碱法比所得纸浆得率较高,Kappa值相近的情况下,白度提高10‑20%ISO,而黏度提高50‑200 mL/g。
Description
技术领域
本发明涉及一种羟基自由基清洁制浆技术,其属于制浆造纸技术领域。
背景技术
造纸作为能源、木材和水等资源大量消耗的产业,投资大、能耗高、污染严重。随着经济的发展,各国环保意识越来越强,环保要求越来越高,同时我国的纸张消费量不断增长,纸和纸板的产量也在不断增大,木材纤维原料又极度短缺不能满足我国造纸工业可持续发展的需要。因此保护林木资源开发非木材资源,提高非木材纸浆的性能,减轻制浆过程的环境污染等问题,促进我国造纸业的可持续发展具有重要意义。
蔗渣属于农业固体废弃物之一,同时也是我国重要的非木材制浆造纸原料之一,其主要集中分布于我国南部、西南部地区。蔗渣化学成分主要有约50%纤维素,25%半纤维素,25%木素和一定量的抽提物。丰富的纤维素含量、材质疏松容易蒸煮、硅含量比其它非木材原料低等优良特性,赋予蔗渣优良的造纸性能。
Fenton反应是过氧化氢与二价铁离子在酸性条件下,混合生成具有强氧化性物质如羟基自由基。羟基自由基的氧化电势高达2.73 V。在自然界中,氧化能力在溶液中仅次于氟气,因此主要应用于印染、含油、含酚等废水处理;
自由基是带有一个孤对电子的分子,具有很强的氧化性。主要应用于生命活性,生理功能调节,疾病病程变化等方面研究。曹石林、Adriaan van Heiningen等人发现在氧碱漂白过程中也能产生自由基;然而直接利用羟基自由基制浆方法尚未见报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种羟基自由基清洁制浆方法,采用改进的碱性Fenton反应产生羟基自由基制浆,是一种清洁制浆技术;解决制浆过程耗能高、碱耗高、白度低的问题, 使纸浆未经漂白就有较高的白度,达到良好的氧碱制浆的效果。
本发明方法步骤如下:
(1)将蔗渣原料用水经洗涤机进行0-2段逆流洗涤,脱水后备用;
(2)将步骤(1)备好的蔗渣原料送入蒸煮设备进行蒸煮,蒸煮条件为:浆浓10%-20%,NaOH用量是蔗渣原料绝干质量的15%-30%,CoSO4用量是蔗渣原料绝干质量的0.01%-0.10%,H2O2用量是蔗渣原料绝干质量的10%-50%,H2O2分1-3次加入,蒸煮温度50℃-90℃,蒸煮时间2h-6h;
(3)蒸煮结束后,将步骤(2)得到的浆料依传统工艺路线进行洗、选、筛,浆渣回收重新混入待蒸煮蔗渣进行蒸煮,良浆待漂或直接打浆抄纸。
上述方法中步骤(3)中产生的稀黑液用于浆料的洗涤或是蔗渣原料的洗涤预处理;浓黑液经过蒸发浓缩、废液燃烧等步骤制备再生蒸煮液而循环利用。
步骤(1)中的逆流洗涤液收集后过60-80目的滤网,截留偏大尺寸的悬浮固体,通过滤网的液体进入过渡池,并以溢流的方式使获得一定停留时间的上清液溢流进入中段废水处理系统,处理后的液体送入洗涤段重复利用,滤网截留下来的固体物和过渡池通过沉降沉于池底部的沉淀物定期进行清理与收集,经过压滤脱水,送至焚烧炉焚烧。
本发明的有益效果是:
(1)羟基自由基清洁制浆技术,在碱性条件下进行羟基自由基制浆;与常规的氧碱制浆相比设备要求低,无需高温通氧蒸煮,这是一种环保清洁、节能的制浆方法;
(2)本发明所述羟基自由基清洁制浆技术,在成浆卡伯值相近的情况下,与烧碱法比所得纸浆得率较高,未漂浆的白度提高10-20%ISO,而黏度提高50-200 mL/g;与氧碱制浆法相比,在卡伯值较高的条件下白度提高了2%ISO -5%ISO,无需漂白就能有较高的白度;
(3)本发明蔗渣蒸煮结束后,由提取工段出来的稀黑液可以直接用于蔗渣的洗涤预处理或利用燃烧回收法,黑液经过预处理、蒸发浓缩、废液燃烧、热能回收和再生蒸煮液循环利用,其中再生蒸煮液通过补加药剂循环用于蒸煮过程。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明,但本发明保护范围不局限于所述内容。
实施例1
将蔗渣原料用清水经洗涤机进行1段逆流洗涤脱水后,送入可搅拌的密封蒸煮设备进行蒸煮;蒸煮条件为:浆浓度质量比10%,NaOH用量是蔗渣原料绝干质量的30%,CoSO4用量是蔗渣原料绝干质量的0.01%,H2O2用量是蔗渣原料绝干质量的10%且一次性加入,蒸煮温度90℃,蒸煮时间2 h;蒸煮结束后,将得到的浆料依传统工艺路线进行洗、选、筛,浆渣回收重新混入待蒸煮蔗渣进行蒸煮,良浆待漂。
本实施例制备得到的纸浆细浆得率50.55%,纸浆黏度750 mL/g,卡伯值18.4,白度50.6%ISO。
实施例2
将蔗渣原料用实施例1产生的稀黑液进行1段逆流洗涤脱水后,送入可搅拌的密封蒸煮设备进行蒸煮;蒸煮条件为:浆浓质量比13%,NaOH用量是蔗渣原料绝干质量的18%,CoSO4用量是蔗渣原料绝干质量的0.05%,H2O2用量是蔗渣原料绝干质量的20%且分2次加入,蒸煮温度60℃,蒸煮前加入50%,蒸煮1 h后开锅加入剩余50%,继续蒸煮时间5h;蒸煮结束后,将得到的浆料依传统工艺路线进行洗、选、筛,浆渣回收重新混入待蒸煮蔗渣进行蒸煮,良浆待漂。
本实施例制备得到的纸浆细浆得率56.64%,纸浆黏度790 mL/g,卡伯值16.8,白度53.2%ISO。
实施例3
将蔗渣原料用清水经洗涤机进行2段逆流洗涤脱水后,送入可搅拌的密封蒸煮设备进行蒸煮;蒸煮条件为:浆浓质量比15%,NaOH用量是蔗渣原料绝干质量的21%,蒸煮温度70℃,CoSO4用量是蔗渣原料绝干质量的0.08%,H2O2用量是蔗渣原料绝干质量的30%且分3次加入,蒸煮开始时加入25%,蒸煮1 h后开锅加入25%,蒸煮2 h后开锅加入剩余50%,蒸煮4 h;蒸煮结束后,将得到的浆料依传统工艺路线进行洗、选、筛,浆渣回收重新混入待蒸煮蔗渣进行蒸煮,良浆直接打浆抄纸。
逆流洗涤液收集后过60目的滤网,截留偏大尺寸的悬浮固体,通过滤网的液体进入过渡池,并以溢流的方式使停留12h的上清液溢流进入中段废水处理系统,处理后的液体送入洗涤段重复利用,滤网截留下来的固体物和过渡池通过沉降沉于池底部的沉淀物定期进行清理与收集,经过压滤脱水,送至焚烧炉焚烧。
本实施例制备得到的纸浆细浆得率60.52%,纸浆黏度850 mL/g,卡伯值11.9,白度56.5%ISO。
实施例4
将蔗渣原料直接送入蒸煮设备进行蒸煮;蒸煮条件为:浆浓20%,NaOH用量是蔗渣原料绝干质量的15%,蒸煮温度50℃,CoSO4用量是蔗渣原料绝干质量的0.10%,H2O2用量是蔗渣原料绝干质量的50%且分3次加入,蒸煮开始时加入25%,蒸煮1 h后开锅加入50%,蒸煮2 h后加入25%,蒸煮2 h;蒸煮结束后,将得到的浆料依传统工艺路线进行洗、选、筛,浆渣回收重新混入待蒸煮蔗渣进行蒸煮,良浆直接打浆抄纸。
本实施例制备得到的纸浆细浆得率53.12%,纸浆黏度700mL/g,卡伯值13.5,白度69.1%ISO。
Claims (3)
1.一种羟基自由基清洁制浆方法,其特征在于,步骤如下:
(1)将蔗渣原料用清水进行0-2段逆流洗涤,脱水后备用;
(2)将步骤(1)备好的蔗渣原料送入蒸煮设备进行蒸煮,蒸煮条件为:浆浓度10%-20%,NaOH用量是蔗渣原料绝干质量的15%-30%,CoSO4用量是蔗渣原料绝干质量的0.01%-0.10%,H2O2用量是蔗渣原料绝干质量的10%-50%,H2O2分1-3次加入,蒸煮温度50℃-90℃,蒸煮时间2h-6h;
(3)蒸煮结束后,将步骤(2)得到的浆料依传统工艺路线进行洗、选、筛,浆渣回收重新混入待蒸煮蔗渣进行蒸煮,良浆待漂或直接打浆抄纸。
2.根据权利要求1所述的羟基自由基清洁制浆方法,其特征在于:步骤(3)中产生的稀黑液用于浆料的洗涤或是蔗渣原料的洗涤预处理。
3.根据权利要求1所述的羟基自由基清洁制浆方法,其特征在于:步骤(1)中的逆流洗涤液收集后过60-80目的滤网,截留偏大尺寸的悬浮固体,通过滤网的液体进入过渡池,并以溢流的方式使停留一定时间的上清液溢流进入中段废水处理系统,处理后的液体送入洗涤段重复利用,滤网截留下来的固体物和过渡池通过沉降沉于池底部的沉淀物定期进行清理与收集,经过压滤脱水,送至焚烧炉焚烧。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170912 |
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