CN109415872A - 一种用于处理纸浆的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包括下述步骤的用于处理纸浆的方法：在该步骤中，使用蒸馏的过羧酸诸如蒸馏的过羧酸(dPAA)，和过氧化物诸如过氧化氢处理纸浆。

Description

一种用于处理纸浆的方法
技术领域
本发明涉及用于处理纸浆的方法。
背景技术
漂白纸浆的目的是在消解之后完成从纸浆中除去残留的木质素。目前漂白通常以氧脱木素开始，然后可以通过各种方法进行进一步的漂白。在全无氯(TCF)漂白中，脱木素可以继续进行，例如在酸性或碱性条件下使用臭氧、过乙酸或过氧化氢。在无元素氯(ECF)漂白中，使用了具有中间碱步骤的二氧化氯步骤。在ECF漂白中，越来越多地使用氧化学物质，即氧气、臭氧、过氧化氢和过酸诸如过乙酸，以促进漂白。例如，在ECF漂白顺序中通过使用过氧化氢可以节省二氧化氯。在另一方面，还出于环境原因，正在努力在漂白中使用越来越小剂量的二氧化氯。
纸浆，诸如化学纸浆可以通过例如常规的ECF漂白方法漂白至85-90％ISO的白度。补充漂白法(Post-bleaching method)诸如使用过乙酸补充漂白，经常用于进一步提高纸浆的白度。
过乙酸(PAA)是在当乙酸和过氧化氢在催化剂存在下反应时形成的化合物。有各种市售产品，例如，38％蒸馏的过乙酸(dPAA)和过乙酸的平衡混合物(ePAA)，其通常含有按重量计约20％的过乙酸。
WO 00/52258涉及漂白方法。公开了用于漂白化学纤维素纸浆的多步骤漂白方法，其中，作为最后的漂白步骤，该方法包括补充漂白，其中，脱木素的和漂白的纤维素纸浆用过羧酸漂白。
在漂白步骤开始时经常发生一些纸浆的白度突然下降，诸如当用过羧酸处理纸浆时的补充漂白步骤。
因此，需要改进的和更有效的方法，在此方法中，当用过羧酸处理纸浆时不会出现白度下降。
发明内容
本发明的目的是提供用于处理纸浆的方法。
本发明的其他目的是提供改进的和有效的使用过羧酸处理纸浆的方法。
另外，本发明的另一目的是提供使用过羧酸处理纸浆的方法，其中，纸浆的白度增加。
另外，本发明的又一目的是提供使用过羧酸处理纸浆的方法，其中，不发生纸浆的白度下降。
现在已经令人惊讶地发现，向使用蒸馏的过羧酸处理纸浆的方法中添加少量过氧化物可防止突然出现的白度下降，例如在诸如硫酸盐纸浆(Kraftpulp)的纸浆的补充漂白中。过氧化物优选为过氧化氢，并且蒸馏的过羧酸优选为蒸馏的过乙酸(dPAA)。
不受任何理论的束缚，纸浆的白度下降即纸浆变暗是由于纸浆中的锰从无色的Mn2+氧化成黑色的Mn4+(MnO2)。向蒸馏的过羧酸中少量添加的过氧化物足以改变纸浆悬浮液的氧化还原，从而防止这种氧化。
本发明了提供了正如权利要求1所述的用于处理纸浆的方法。
附图说明
图1示出了使用根据本发明的方法和参照方法处理的纸浆的白度。
图2示出了使用根据本发明的方法处理的纸浆的白度，其中，过氧化氢的量是变化的。
图3示出了使用根据本发明的方法和参照方法处理的纸浆的白度。
图4示出了使用根据本发明的方法处理的纸浆的白度，其中，过氧化氢的量是变化的。
具体实施方式
根据本发明，提供了用于处理纸浆的方法。更特别地，提供了包括以下步骤的用于处理纸浆的方法：在该步骤中，使用蒸馏的过羧酸和过氧化物处理纸浆。
蒸馏的过羧酸可以是任何合适的蒸馏的过羧酸。在一种实施方式中，蒸馏的过羧酸选自蒸馏的过甲酸、蒸馏的过乙酸(dPAA)、蒸馏的过丙酸或其混合物。优选蒸馏的过羧酸是蒸馏的过乙酸(dPAA)。
蒸馏的过羧酸可以商购获得。蒸馏的过羧酸还可以使用本领域任何适合的方法制造。例如，在公开US 2002/0193626 A1中公开的用于生产dPAA的方法。
蒸馏的过乙酸(dPAA)获得自过乙酸和过氧化氢以及乙酸的平衡溶液。蒸馏的过乙酸的优势是不存在乙酸和过氧化氢。由于引入该方法中的挥发性有机化合物含量较低，乙酸的不存在是一定的优势。
在一种实施方式中，蒸馏的过乙酸(dPAA)中的过乙酸(PAA)浓度按重量计在10-70％的范围内，优选按重量计在30-60％的范围内。
在另一种实施方式中，dPAA中的过氧化氢的浓度按重量计等于或小于1％，优选按重量计在0.1-0.5％的范围内。
在另一种实施方式中，dPAA中的乙酸的浓度按重量计等于或小于1％，优选按重量计在0.05-0.5％的范围内。
在优选的实施方式中，在蒸馏的过乙酸(dPAA)中过乙酸(PAA)的浓度按重量计在10-70％的范围内，优选按重量计在30-60％的范围内；过氧化氢的浓度按重量计等于或小于1％，优选按重量计在0.1-0.5％的范围内；且乙酸的浓度按重量计等于或小于1％，优选按重量计在0.05-0.5％的范围内。
过氧化物可能是任何适合的过氧化物。在一种实施方式中，过氧化物选自过氧化氢、过碳酸酯/盐或其混合物。优选过氧化物是过氧化氢。
过氧化物可以商购获得。过氧化物还可以使用本领域已知的任何适合的方法制造。
可以将纸浆与蒸馏的过羧酸、包括过氧化物的合适组合物一起处理。例如，可以使用过乙酸的平衡溶液(ePAA)与蒸馏的过羧酸一起处理纸浆。ePAA还含有过氧化氢，因为过乙酸部分地降解为过氧化氢以达到平衡状态。在一种实施方式中，将过氧化氢作为ePAA溶液添加。
纸浆可以使用蒸馏的过羧酸和过氧化物同时处理；或者首先用蒸馏的过羧酸然后用过氧化物处理；或者首先用过氧化物，然后用蒸馏的过羧酸处理。
在一种实施方式中，使用蒸馏的过羧酸和过氧化物同时处理纸浆。将纸浆同时与蒸馏的过羧酸和过氧化物接触。
在其他实施方式中，使用蒸馏的过羧酸和过氧化物的混合物处理纸浆。将蒸馏的过羧酸和过氧化物混合在一起，并且然后使纸浆与混合物接触。
在其他实施方式中，首先添加蒸馏的过羧酸，随后添加过氧化物。优选在添加蒸馏的过羧酸后，立即添加过氧化物(没有延迟)。
在其他实施方式中，首先添加过氧化物，随后添加蒸馏的过羧酸。优选在添加过氧化物后，立即添加蒸馏的过羧酸(没有延迟)。
蒸馏的过羧酸的量取决于例如蒸馏的过羧酸的等级、过氧化物和/或纸浆的量。在一种实施方式中，蒸馏的过羧酸的量(以100％蒸馏的过羧酸计算)为每吨纸浆(以干纸浆计算)从0.1kg至4kg，优选每吨纸浆(以干纸浆计算)从0.3kg至2kg。
过氧化物的量取决于例如过氧化物的等级、蒸馏的过羧酸和/或纸浆的量。在一种实施方式中，过氧化物的量(以100％过氧化物计算)为每吨纸浆(以干纸浆计算)从0.01kg至1kg。
在另一种实施方式中，过氧化物的量(以100％过氧化物计算)为每吨纸浆(以干纸浆计算)从0.01kg至0.8kg，优选每吨纸浆(以干纸浆计算)从0.04kg至0.6kg，更优选每吨纸浆(以干纸浆计算)从0.06kg至0.5kg。
待处理的纸浆可以是任何适合的纸浆。在一种实施方式中，纸浆是木浆，优选化学纸浆。最优选的纸浆是硫酸盐纸浆。
在一种实施方式中，纸浆的浓度(consistency)为从2％至30％，优选从5％至15％。
纸浆可以在任何适合的温度下处理。纸浆优选在从25℃至95℃的温度下处理，更优选在从40℃至70℃的温度下处理。
处理时间可以是任何适合的时间。优选处理纸浆从30min至120h，更优选从1h至24h，且最优选从1h至6h。
如果需要可以在处理之前通过任何已知的方法调整纸浆的pH值。在处理之前纸浆的pH值优选为从3至9，更优选为从5至7。
在一种实施方式中，其中处理纸浆的步骤是补充漂白步骤。优选补充漂白步骤是漂白工艺中的最后的漂白步骤。补充漂白甚至进一步提高了纸浆的白度。通过本发明的方法，避免了在补充漂白中出现的白度下降(图1-图4)。在优选的实施方式中，在处理之前纸浆的白度为至少75％ISO，优选从85％至95％ISO，且更优选为从85％至91.5％ISO。
在一种优选的实施方式中，该方法包括补充漂白步骤，其中，使用蒸馏的过乙酸(dPAA)和过氧化氢在温度为从25℃至95℃，诸如从40℃至70℃，处理木浆诸如化学纸浆从1h至24h，诸如从1h至6h。在处理之前纸浆的pH值优选为从3至9，诸如从5至7。dPAA的量优选为每吨纸浆(以干纸浆计算)从0.1kg至4kg，诸如每吨纸浆从0.3kg至2kg，且过氧化氢的量优选为每吨纸浆(以干纸浆计算)从0.01kg至1kg，诸如每吨纸浆从0.06kg至0.5kg。
在另一种实施方式中，蒸馏的过乙酸对纸浆的处理将会引入对纤维的改性，诸如体积、硬度、强度特性和清洁度。优选地，但不限于用于补充漂白的条件适用于实现所需的纤维改性。
在另一种实施方式中，蒸馏的过乙酸用于漂白的纸浆的微生物控制。因此，在储存、干燥之前或者在用于制造纸或纸板之前，将纸浆消毒。
在下文中，对本发明进行更详细的描述并且具体参照实施例，实施例不旨在限制本发明。
实施例
根据本发明的方法
纸浆的补充漂白处理在10％的浓度和60℃下进行。纸浆用去离子水稀释。蒸馏的过乙酸(来自Kemira)的剂量为每吨纸浆(干纸浆)1.5kg(以100％dPAA)。使用过的dPAA是新鲜的。通过滴定法测定的dPAA和过氧化氢的浓度分别为39.16％和1.04％。通过添加NaOH将漂白的pH设定为6。漂白的时间范围最长达6小时。将相同的漂白批料用于所有的保留时间。在每个特定的处理时间从纸浆中扣除(获取)样品。通过修改的ISO标准方法制备了用于白度测量的手抄纸。在布氏漏斗上准备手抄纸，不进行过度洗涤，通过在3巴压力下压制1分钟进行干燥，然后在吸收板之间的滚筒中干燥。添加到漂白中的过氧化氢(Kemira，50％w/w)为每吨纸浆0.06、0.1、0.2和0.5kg(以100％计)。过氧化氢和蒸馏的过乙酸一个接一个的添加没有延迟。
第一参照样品(称为“参照”)仅用水处理，而第二样品仅用dPAA处理(称为“1.5kgdPAA(参照2)”)。
在表1中示出了使用的纸浆。
表1
纸浆 纸浆1 纸浆2
种类 桦木硫酸盐纸浆 桦木硫酸盐纸浆
浓度，％ 31.9. 32.3.
白度，％ISO 91.5. 87.4.
锰，ppm 2.8. NA
铁，ppm 29. NA
分析和结果
修改了用于测量ISO白度％的标准方法，因为在制备手抄纸时注意到一些不确定性。纸浆的变暗在视觉上是显著的，而手抄纸的ISO白度值没有显示出变暗现象。因此，在布氏漏斗上准备手抄纸，通过在3巴压力下压制1分钟进行干燥，并且最终在吸收板之间进行滚筒干燥。通过这种方式，变暗现象可以通过手抄纸的白度测量得出。在其他方面，采用了ISO标准。
在纸浆1和纸浆2两者的补充漂白中白度变化被认为受到在补充漂白的早期阶段的所谓的锰的氧化的严重影响(图1和图3中的参照样品)。特别地纸浆2在漂白的前5小时内基本上变暗(图3，1.5kg dPAA(参照2))。
在图1中示出了使用本发明的方法和参照方法处理的纸浆1的白度值。在图3中示出了使用本发明的方法和参照方法处理的纸浆2的白度值。
在试验中可以看出，添加0.06kg/吨纸浆(以干纸浆计)的过氧化物(以100％过氧化物计)足以防止白度逆转。当将过氧化物的剂量增加最高至0.5kg/吨纸浆时，没有观察到额外的益处(参见图2和图4)。在图2中示出了使用根据本发明的不同量过氧化氢处理的纸浆1的白度值。在图4中示出了使用根据本发明的不同量过氧化氢处理的纸浆2的白度值。

Claims (16)

1.一种用于处理纸浆的方法，包括下述步骤：其中，用蒸馏的过羧酸和过氧化物处理所述纸浆，其中，所述过氧化物的量以100％过氧化物计为每吨纸浆(以干纸浆计)从0.01kg至1kg。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述蒸馏的过羧酸是蒸馏的过甲酸、蒸馏的过乙酸(dPAA)、蒸馏的过丙酸或其混合物，优选蒸馏的过乙酸(dPAA)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述过氧化物是过氧化氢、过碳酸盐/酯或其混合物，优选过氧化氢。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述纸浆是木浆，优选化学纸浆，更优选硫酸盐纸浆。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，所述过氧化物的量，以100％过氧化物计，为每吨纸浆(以干纸浆计)从0.01kg至0.8kg，优选每吨纸浆(以干纸浆计)从0.04kg至0.6kg，更优选每吨纸浆(以干纸浆计)从0.06kg至0.5kg。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，所述蒸馏的过羧酸的量，以100％蒸馏的过羧酸计，为每吨纸浆(以干纸浆计)从0.1kg至4kg，优选每吨纸浆(以干纸浆计)从0.3kg至2kg。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，所述纸浆的浓度为从2％至30％，优选从5％至15％。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中，所述纸浆的处理温度为从25℃至95℃，优选从40℃至70℃。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，处理时间为从30min至120h，优选从1h至24h，更优选从1h至6h。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其中，在所述处理之前所述纸浆的白度为至少75％ISO，优选从85％至95％ISO。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其中，所述蒸馏的过羧酸和所述过氧化物同时添加。
12.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其中，首先添加所述蒸馏的过羧酸随后添加所述过氧化物。
13.根据权利要求1-10中任一项所述的漂白方法，其中，首先添加所述过氧化物随后添加所述蒸馏的过羧酸。
14.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其中，所述蒸馏的过羧酸和过氧化物作为混合物添加。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的方法，其中，在所述处理之前所述纸浆的pH值为从3至9，优选从5至7。
16.根据权利要求1-15中任一项所述的方法，其中，所述处理步骤是补充漂白步骤。
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