CN112900130B - 一种减少植物纤维蒸煮后白度下降的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种减少植物纤维蒸煮后白度下降的方法，属于制浆造纸领域。该方法中，制浆原料为适宜制浆的木材原料或非木材原料，制浆试剂为亚硫酸铵，反应条件为60min内升温至105‑110℃，进行一次小放气，二次升温至160‑170℃，保温90‑150min；本发明通过在制浆过程中加入发色基团抑制剂或发色基团破坏剂，以减少植物纤维蒸煮后白度下降；在卡伯值相近的条件下，所得的纤维各种性能指标与成品浆纤维相比，被破坏程度小，所得纸浆白度可以提高50％以上。

Description

一种减少植物纤维蒸煮后白度下降的方法
技术领域
本发明涉及一种能够减少植物纤维在与木质素分离过程中因化学反应而造成的纤维白度下降方法，属于制浆造纸领域。
背景技术
自古以来，制浆产业是我国国民经济基础产业之一，与我国国民经济和社会事业发展关系密切，其源源不断贡献的经济支柱力量及所带来的科技力量，对国民经济的发展起到了一定的作用。
从微观角度出发，制浆过程实质上是纤维素和半纤维素与木质素的分离过程。通过木质素的亲核反应，使得木质素发生降解，产生木质素碎片，并在这一过程中分离出纤维素。但木质素碎片化时，或是木质素碎片的再缩合时，会产生一些发色基团。并且，这些木质素碎片很容易黏附在纤维素表面，进而存在于纤维细胞壁内，造成制浆后纤维白度下降严重。进一步致使现有植物纤维制浆工段后面必须紧跟漂白工段，以提高制浆后纤维的白度。
而纸浆漂白时，也同样存在一些问题，如废液污染负荷高，设备维护费用高，漂白工序多等问题。现有造纸行业漂白工段投资巨大，且存在大量漂白废水需要水处理工段配合处理(TCF漂白污水BOD5为12-39kg/t，CODCr为30-50kg/t)。本发明提出，配合蒸煮试剂亚硫酸铵，利用制浆过程中的化学反应，通过添加助剂的方式，达到在制浆工段有效地去除木质素或改变木质素发色基团的目的，减少后续工段的投资费用。
发明内容
本发明的目的是提出一种减少植物纤维蒸煮后白度下降的方法。通过在蒸煮过程添加带有一定抑制木质素发色基团产生的助剂，或者是在不损伤纤维的条件下，破坏木质素发色基团的助剂。在提高制浆得率的同时，减少植物纤维在蒸煮时所受到的白度影响。
一种减少植物纤维蒸煮后白度下降的方法，包括如下步骤：
步骤一：对相应的植物原料进行选材，以获得制浆合格原料，即适宜制浆的原料。
进一步地，所述植物原料可为木材原料也可为非木材原料，木材原料包括杉木、马尾松、落叶松、柏木、桦木、杨木、桉木、相思木中的一种或几种；非木材原料包括竹子、玉米秆、麦草、稻草、芦苇中的一种或几种。
步骤二：将步骤一中获得的合格原料中加入相对原料绝干重量10-20％(以Na2O计)的制浆试剂亚硫酸铵、0.5％-2.50％的过程保护剂、0.50-2.50％的发色基团抑制剂或发色基团破坏剂后，一并送入蒸煮器进行蒸煮。其中，绝干原料质量与蒸煮总液量的比值为1：4-6；蒸煮锅内最高压力为0.7MPa，第一次升温过程为60min内升温至105-110℃，进行一次小放气，第二次升温过程为60min内升温至160-170℃，保温90-150min。
进一步地，步骤二中，所述过程保护剂通常为氨水、蒽醌、硼氢化钠、尿素、多硫化钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种或几种；所述发色基团破坏剂为O2、H2O2、过氧酸(过氧硫酸、过氧醋酸)、NaS2O4、O3、二氧化硫脲(FAS)中的一种或几种；
所述发色基团抑制剂为变价金属盐、抗坏血酸、苯醌、芳族硝基化合物、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼、芳胺、苯酚化合物中的一种或几种。
步骤三：蒸煮结束后，依次进行洗涤、筛选得到良浆。其中狭缝的公差为0.155至0.140毫米，一排126条狭缝，间距7毫米。
本发明的有益效果：
本发明通过在制浆过程中加入发色基团抑制剂或发色基团破坏剂，以减少植物纤维蒸煮后白度下降；在卡伯值相近的条件下，所得的纤维各种性能指标与成品浆纤维相比，被破坏程度小，所得纸浆白度相比一般本色卡纸白度(本色卡纸白度在18-22％ISO左右)可以提高50％以上。
具体实施方式
下述非限定性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1
选用桉木作为原料。
备料：对桉木进行筛选，长度控制为10-35mm；厚度控制为2-8mm。
蒸煮：将筛选后的木片放入蒸煮锅中进行蒸煮。控制绝干原料质量与蒸煮总液量的比值为1：4；加入18％(以Na2O计)的亚硫酸铵、2％NaOH、0.5％蒽醌和发色基团抑制剂，发色基团抑制剂为NaS2O4、FAS的复配体系，NaS2O4与FAS的质量比为1:1，总用量为2.0wt％(对绝干原料质量)。控制第一次升温为110℃，升温时间为60min，排出蒸煮锅内不凝结气体，第二次升温至最高温度170℃时，升温时间为60min，保温时间控制为150分钟，控制蒸煮锅内压力不超过0.7MPa。黑液提取：通过挤压脱除并收集所得软化料黑液，待进一步检测及利用。
洗涤：获得软化料疏解后，用水进行洗涤操作，并挤压脱水，洗涤至废液为中性，测量水分，进行粗浆得率计算，所得粗浆得率不低于70％(对绝干原料质量)。
筛选：所得粗浆送入纤维束含量分析仪(狭缝的公差为0.15毫米，一排126条狭缝，间距7毫米)中进行筛选操作。将良浆筛选出后，拧干，测量水分，进行细浆得率计算，所得细浆得率在58％左右(对绝干原料质量)。
本实施例的制得的细浆，成纸白度在40％ISO左右。
实施例2
选用芦苇作为原料。
备料：对芦苇进行筛选，去除苇膜，长度控制为20-40mm。
蒸煮：将筛选后的苇片放入蒸煮锅中进行蒸煮。控制绝干原料质量与蒸煮总液量的比值为1：6；加入10％(以Na2O计)的亚硫酸铵、1.8％尿素、0.2％十二烷基苯磺酸钠和发色基团抑制剂，发色基团抑制剂为FeCl3，用量为2wt％(对绝干原料质量)。控制第一次升温为108℃，升温时间为50分钟，排出蒸煮锅内不凝结气体，控制第二次升温到达最高温度160℃时，升温时间为50分钟，保温时间控制为120分钟，控制蒸煮锅锅内压力不超过0.65MPa。
黑液提取：通过浆料离心机脱除并收集所得软化料黑液，待进一步检测及利用。
洗涤：获得软化料疏解后，用水进行洗涤操作，并挤压脱水，洗涤至废液为中性，测量水分，进行粗浆得率计算，所得粗浆得率不低于75％(对绝干原料质量)。
筛选：所得粗浆送入纤维束含量分析仪(狭缝的公差为0.15毫米，一排126条狭缝，间距7毫米)中进行筛选操作。将良浆筛选出后，拧干，测量水分，进行细浆得率计算，所得细浆得率在65％左右(对绝干原料质量)。
本实施例的制得的细浆，成纸白度在42％ISO。
对比例1
选用桉木作为原料。
备料：对桉木进行筛选，长度控制为10-35mm；厚度控制为2-8mm。
蒸煮：将筛选后的木片放入蒸煮锅中进行蒸煮。控制绝干原料质量与蒸煮总液量的比值为1：4；加入18％(以Na2O计)的亚硫酸铵、2％NaOH、0.5％蒽醌、发色基团抑制剂总用量为0wt％(对绝干原料质量)。控制第一次升温为110℃，升温时间为100min，排出蒸煮锅内不凝结气体，控制第二次升温到达最高温度170℃时，升温时间为100min，保温时间控制为150分钟。
黑液提取：通过挤压脱除并收集所得软化料黑液，待进一步检测及利用。
洗涤：获得软化料疏解后，用水进行洗涤操作，并挤压脱水，洗涤至废液为中性，测量水分，进行粗浆得率计算，所得粗浆得率不低于70％(对绝干原料质量)。
筛选：所得粗浆送入纤维束含量分析仪中进行筛选操作。将良浆筛选出后，拧干，测量水分，进行细浆得率计算，所得细浆得率在60％左右(对绝干原料质量)。
本对比例的制得的细浆，成纸白度在22％ISO左右。
上述实施例所阐述的内容仅用于更清楚地说明发明内容，对本发明的各种同等形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (5)

1.一种减少植物纤维蒸煮后白度下降的方法，其特征在于，包括如下步骤：
将植物原料与亚硫酸铵、过程保护剂、发色基团抑制剂混合后送入蒸煮锅进行蒸煮；
蒸煮条件为：加入相对原料绝干重量10-20%以Na2O计的亚硫酸铵，0.5%-2.00%的过程保护剂，0.50-2.50%的发色基团抑制剂；绝干原料质量与蒸煮总液量的比值为1：4-6；蒸煮锅内最高压力为0.7MPa，第一次升温至105-110℃，进行一次放气，第二次升温至160-170℃，保温90-150min；
所述过程保护剂为NaOH、氨水、蒽醌、硼氢化钠、尿素、多硫化钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种或几种；
所述发色基团抑制剂为变价金属盐、抗坏血酸、苯醌、芳族硝基化合物、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼、芳胺、苯酚化合物中的一种或几种；
所述变价金属盐为锰盐、铁盐或铜盐，所述芳族硝基化合物为硝基苯，所述芳胺为苯胺，所述苯酚化合物为2-氯苯酚。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述植物原料为木材原料，或非木材原料。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述木材原料为杉木、马尾松、落叶松、柏木、桦木、杨木、桉木、相思木中的一种或几种；所述非木材原料为竹子、玉米秆、麦草、稻草、芦苇中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，蒸煮结束后，依次进行洗涤、筛选得到良浆。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一次升温过程为60min内升温至105-110℃，第二次升温过程为60min内升温至160-170℃。
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