CN107227643A - 一种羟基自由基捕捉剂提高氧碱制浆效果的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种羟基自由基捕捉剂提高氧碱制浆效果的方法，属于制浆造纸技术领；该方法所用助剂为羟基自由基捕捉剂，蒸煮条件为：加入原料绝干重量15%‑28%的NaOH，0.01%‑1.00%的MgSO4，原料的固形物含量为8%‑15%，密封蒸煮设备后通入氧气至蒸煮锅内压力为0.3MPa‑0.8 MPa，20‑150 min内升温至50‑120℃保温100‑300 min；本发明的蔗渣原料在氧碱制浆过程中加入羟基自由基捕捉剂，在所得浆料卡伯值相近的情况下，制浆得率可提高2个至6个百分点，所得纸浆的最高白度可达到60％ISO以上，同时碱耗可以降低2%‑5%。
Description
技术领域
本发明涉及一种添加羟基自由基捕捉剂提高氧碱制浆效果的方法，蔗渣原料通过除髓处理后进一步氧碱蒸煮中添加羟基自由基捕捉剂获取高得率、高白度，高脱木素选择性纸浆，属于制浆造纸领域。
背景技术
我国自古以来就是一个农业大国，有着丰富的非木材纤维原料资源，其中部分非木材纤维原料以其良好的纤维长度、壁腔比等优点，在制浆造纸方面类似于阔叶木原料的性质；而且，非木材纤维原料有着成本低廉，结构疏松，药液易渗透，易成浆，纸浆价格低廉等优点。
蔗渣作为存量丰富的非木材纤维原料，有着类似阔叶木材料的性质，是一种良好的造纸原料。蔗渣的氧碱制浆是一种适合于非木材原料的和兼具有漂白作用的环保型制浆方式，可以从源头上控制制浆的空气污染问题，有利于解决我国造纸原料资源紧张、降低环境污染，降低能耗的有效方法。然而蔗渣氧碱制浆也存在着不足，如碳水化合物的降解程度较高，脱木素的选择性、碱耗较高等问题。
人类大多数生活用品中广泛存在着自由基的参与和竞争。自由基一般具反应活性较强等特点，因此在反应过程中控制或抑制自由基的量极其重要。例如，在食品加工过程添加抗氧化剂捕获可中和食品中的自由基防止或延缓食品氧化，提高食品的稳定性和延长贮存期的食品添加剂。人体内的自由基处于不断产生与清除的动态平衡之中，使用抗氧化性保健品可清除多余的自由基，保持人体自由基的产生与消除的平衡，对预防疾病与抗衰老等有重要意义。
许多研究工作者采取不同的工艺手段提高其制浆效果。如，陈克利在硫酸盐法制浆过程中采用较低的蒸煮温度获得较高的成浆得率和黏度，但高硫化度蒸煮所产生的过量臭气的处置以及黑液碱回收硫平衡等问题需进一步研究优化。孙兵采用湿法堆存或添加酶对蔗渣原料进行预处理，有利于改善提高原料的制浆特性，提高后续氧脱木素中羟基自由基的脱木素的选择性。曹石林在氧脱木素过程中控制含氧自由基的量提高氧脱木素选择性,从而提高制浆效果。但是，许多研究者很少注意制浆蒸煮过程中用碱量的控制。氧碱蒸煮过程中用碱量过高会导致碳水化合物的剥皮反应和氧化降解严重,造成纸浆得率严重下降问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种有效提高氧碱制浆效果的方法，该方法在蒸煮过程中添加羟基自由基捕捉剂可有效降低碳水化合物的降解，提高氧碱制浆的纸浆得率、脱木素选择性,同时达到提高纸浆白度的效果。
本发明方法具体包括如下步骤：
（1）蔗渣采用干法或湿法进行除髓处理，除髓率为20%-80%；
（2）蔗渣经除髓后，蔗渣直接送入蒸煮锅进行蒸煮或经水洗、脱水后送入蒸煮锅进行蒸煮；蒸煮条件为：加入原料绝干重量15%-28%的NaOH，0.01%-1.00%的MgSO4，原料的固形物含量为8%-15%，密封蒸煮设备后通入氧气至蒸煮锅内压力为0.3 MPa-0.8 MPa，20-150 min内升温至50-120℃保温100-300 min；羟基自由基捕捉剂用量0.01%-3%；
（3）蒸煮结束后,实施浆料的喷放，依传统工艺路线进行洗、选、筛,提取的浓黑液进入碱回收系统,浆渣回收重新混入待蒸煮蔗渣进行蒸煮,良浆待漂或作为商品浆出售。
所述羟基自由基捕捉剂为抗坏血酸、甲醇、苯甲酸、甘露醇等，在蒸煮装锅时或蒸煮过程中加入羟基自由基捕捉剂。
本发明的有益效果是：
（1）本发明氧碱制浆是一种环保制浆方法，且制浆所用氧气属于环保型气体，可减少制浆废液对环境的污染；
（2）本实验氧碱制浆过程中添加的羟基自由基助剂可提高氧碱制浆过程中脱木素的选择性，降低碳水化合物的无效降解，有效提高制浆得率、白度；
（3）本发明的蔗渣原料经除髓处理，使蒸煮粗浆得率提高，杂细胞含量减少。杂细胞含量减少，一方面使纸张紧度降低,有利于可压缩性的提高；另一方面使原料蒸煮过程的碱耗降低；
（4）对步骤（3）所得氧碱浆经洗、选、筛后得到氧碱细浆，所得氧碱良浆可进行后续漂白或直接打浆抄纸。其中提取的黑液进入碱回收系统,将粗浆回收重新混入待蒸煮蔗渣进行蒸煮。
具体实施方法
下面结合实施例对本发明做进一步的说明，但本发明的内容不只局限于所述范围。
实施例1
蔗渣经干法除髓后，除髓率为80%，送入蒸煮锅进行氧碱制浆,在室温下往蒸煮设备中通入氧气, 其中氧压为0.3 MPa，将温度升高到100℃，升温时间60 min，保温时间180 min，制浆条件为：NaOH用量是原料绝干重量的25%，MgSO4用量 0.5%，蔗渣原料的固形物含量为质量浓度10%，升温前加入羟基自由基助剂抗坏血酸0.01%；蒸煮结束后, 实施浆料的喷放，氧碱浆经洗、选、筛后得到氧碱细浆，所得氧碱良浆可进行后续漂白或直接打浆抄纸；其中提取的黑液进入碱回收系统,将粗浆回收重新混入待蒸煮蔗渣进行蒸煮。
本实例制备得到的纸浆细浆得率58.43%，卡伯值12.6，白度58.5%IS，用碱量较未加抗坏血酸下降2%。
实施例2
蔗渣经干法除髓后，除髓率为20%，清水洗涤后送入蒸煮设备进行氧碱制浆,在室温下往蒸煮设备中通入氧气, 其中氧压为0.5 MPa,将温度升高到120℃,升温时间150 min,保温时间120 min，制浆条件为：NaOH用量是原料绝干重量的18%，MgSO4用量 0.02%，蔗渣原料的固形物含量为8%，升温前加入羟基自由基助剂抗坏血酸0.5%；蒸煮结束后, 实施浆料的喷放，氧碱浆经洗、选、筛后得到氧碱细浆，所得氧碱良浆可进行后续漂白；其中提取的黑液进入碱回收系统,将粗浆回收重新混入待蒸煮蔗渣进行蒸煮。
本实例制备得到的纸浆细浆得率63.24%，卡伯值13.6，白度57.3%ISO，用碱量较未加抗坏血酸下降4%。
实施例3
蔗渣经湿法除髓后，除髓率为50%，脱水后送入蒸煮设备进行氧碱制浆,在室温下往蒸煮设备中通入氧气, 其中氧压为0.8 MPa,将温度升高到95℃,升温时间80 min，保温时间110 min，制浆条件为：NaOH用量是原料绝干重量的20%， MgSO4用量 1.0%，蔗渣原料的固形物含量为质量浓度8%，升温结束后加入羟基自由基助剂抗坏血酸3%；蒸煮结束后, 实施浆料的喷放，氧碱浆经洗、选、筛后得到氧碱细浆，所得氧碱良浆可进行后续漂白；其中提取的黑液进入碱回收系统,将粗浆回收重新混入待蒸煮蔗渣进行蒸煮。
本实例制备得到的纸浆细浆得率57.54%，卡伯值14.3，白度63.0%ISO，用碱量较未加抗坏血酸下降5%。
实施例4
蔗渣经湿法除髓后，除髓率为60%，脱水后送入蒸煮设备进行氧碱制浆,在室温下往蒸煮设备中通入氧气, 其中氧压为0.5 MPa,将温度升高到50℃，升温时间20 min，保温时间300 min，制浆条件为：NaOH用量是原料绝干重量的26%，MgSO4用量 0.8%，蔗渣原料的固形物含量为质量浓度15%，升温结束后加入羟基自由基助剂甲醇1%；蒸煮结束后, 实施浆料的喷放，氧碱浆经洗、选、筛后得到氧碱细浆，所得氧碱良浆作为商品浆出售；其中提取的黑液进入碱回收系统,将粗浆回收重新混入待蒸煮蔗渣进行蒸煮。
本实例制备得到的纸浆细浆得率59.24%，卡伯值13.6，白度62.3%ISO，用碱量较未加甲醇下降2.5%。
实施例5
蔗渣经湿法除髓后，除髓率为50%，脱水后送入蒸煮设备进行氧碱制浆,在室温下往蒸煮设备中通入氧气, 其中氧压为0.5 MPa,将温度升高到75℃,升温时间40 min，保温时间200 min，制浆条件为：NaOH用量是原料绝干重量的24%， MgSO4用量 0.3%，蔗渣原料的固形物含量为质量浓度10%，升温结束后加入羟基自由基助剂苯甲酸2.5%；蒸煮结束后, 实施浆料的喷放，氧碱浆经洗、选、筛后得到氧碱细浆，所得氧碱良浆可进行后续漂白；其中提取的黑液进入碱回收系统,将粗浆回收重新混入待蒸煮蔗渣进行蒸煮。
本实例制备得到的纸浆细浆得率57.54%，卡伯值14.3，白度56.0%ISO，用碱量较未加苯甲酸下降3.2%。
实施例6
蔗渣经湿法除髓后，除髓率为40%，清水洗涤、脱水后送入蒸煮设备进行氧碱制浆,在室温下往蒸煮设备中通入氧气, 其中氧压为0.7 MPa,将温度升高到85℃,升温时间50 min,保温时间250 min,制浆条件为：NaOH用量是原料绝干重量的22%，MgSO4用量 0.7%，蔗渣原料的固形物含量为质量浓度9%，升温结束后加入羟基自由基助剂甘露醇2.5%；蒸煮结束后,实施浆料的喷放，氧碱浆经洗、选、筛后得到氧碱细浆，所得氧碱良浆可进行后续漂白；其中提取的黑液进入碱回收系统,将粗浆回收重新混入待蒸煮蔗渣进行蒸煮。
本实例制备得到的纸浆细浆得率59.54%，卡伯值13.3，白度61.0%ISO，用碱量较未加甘露醇下降4.2%。
Claims (4)
1.一种羟基自由基捕捉剂提高氧碱制浆效果的方法，其特征在于，步骤如下：
（1）蔗渣经除髓后，直接送入蒸煮设备进行蒸煮或经水洗、脱水后送入蒸煮锅进行蒸煮；
蒸煮条件为：加入原料绝干重量15%-28%的NaOH，0.01%-1.00%的MgSO4，原料的固形物含量为8%-15%，密封蒸煮设备后通入氧气至蒸煮锅内压力为0.3MPa-0.8 MPa，20-150 min内升温至50-120℃保温100-300 min；羟基自由基捕捉剂用量0.01%-3%；
（2）蒸煮结束后,实施浆料的喷放，依传统工艺路线进行洗、选、筛,提取的浓黑液进入碱回收系统,浆渣回收重新混入待蒸煮蔗渣进行蒸煮,良浆待漂或作为商品浆出售。
2.根据权利要求1所述的羟基自由基捕捉剂提高氧碱制浆效果的方法，其特征在于，除髓方法为干法或湿法，除髓率为20%-80%。
3.根据权利要求1所述的羟基自由基捕捉剂提高氧碱制浆效果的方法，其特征在于，羟基自由基捕捉剂为抗坏血酸、甲醇、苯甲酸或甘露醇。
4.根据权利要求1所述的羟基自由基捕捉剂提高氧碱制浆效果的方法，其特征在于：在蒸煮装锅时或蒸煮过程中加入羟基自由基捕捉剂。
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