CN113897813B - 一种臭氧短序漂白桉木板皮浆的方法 - Google Patents

一种臭氧短序漂白桉木板皮浆的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种臭氧短序漂白桉木板皮浆的方法，具体包括如下步骤：步骤一、将桉木板皮浆与硫酸进行混合；步骤二、在混合完成后将混合后的液体在一定温度下反应一段时间；步骤三、将步骤二得到的浆液通入臭氧一段时间；步骤四、将步骤三中得到的产物加入过氧化氢进行漂白，得到桉木板皮漂白浆。该方法节能环保、生产效率高。

Description

一种臭氧短序漂白桉木板皮浆的方法
技术领域
本发明涉及造纸技术与废弃物综合利用技术领域，尤其涉及一种臭氧短序漂白桉木板皮浆的方法。
背景技术
造纸业是与国民经济和社会发展息息相关的重要原材料产业，关系到国家的经济、文化、生产、国防等诸多方面，在国民经济中占据重要地位[1]。中国造纸工业2020年度报告显示，2020年全国约有2500家纸及纸板生产企业，全国纸和纸板总产量达到了11260万吨，比2019年增长了4.06％。全国纸和纸板消费量高达11827万吨，较2019年提高了10.49％。随着科学技术的不断发展，我国制浆造纸行业在近些年来取得了良好的发展，整个造纸工业的面貌也发生着巨大的变化。但随着国内外环境的不断改变，中国和美国等其他欧美国家的贸易政策不断变化，国家环保控制力度的不断加大，国内对固体废弃物的进口受到限制，造纸行业也正面临诸多的问题和挑战。
传统CEH三段漂白废水排放量大且含大量有毒有害的AOX等物质，这些物质不仅对环境造成恶劣伤害，还会对人类自身造纸不可衡量的危害。近年来，随着国家一系列环保政策的出台，对造纸行业也有了更高的要求，传统含氯漂白无论是在废水排放量还是废水污染负荷都已经无法满足新标准的要求，因此，传统的CEH漂白方式早已被摒弃，无元素氯漂白和全无氯漂白等清洁漂白技术已取代传统漂白方式。
为此，申请人在ECF漂白的基础上，为了消除氯元素对环境的影响，逐渐发展成了以氧系漂剂为主且不使用任何氯漂剂的全无氯漂白，即TCF。由于其漂白过程中完全没有含氯物质的使用，从而在根本上解决了AOX等有害物质的产生对环境的影响，产生的漂白废水因而可以循环回用，使用不含氯漂剂也能够制造出优质的纸浆。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种
为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种臭氧短序漂白桉木板皮浆的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
步骤一、将桉木板皮浆与硫酸进行混合；
步骤二、在混合完成后将混合后的液体在一定温度下反应一段时间；
步骤三、将步骤二得到的浆液通入臭氧一段时间；
步骤四、将步骤三中得到的产物加入过氧化氢进行漂白，得到桉木板皮漂白浆。
优选地，在对桉木板皮浆与硫酸混合之前，需要对桉木板皮浆进行预处理，所述预处理包括如下步骤：
步骤1.1：浸泡桉木板皮浆以进行疏解；
步骤1.2：将疏解后的桉木板皮浆甩干，干度在35-40％之间。
优选地，在步骤一中，在混合的过程中，调节水分至10％，硫酸浓度为2mol/L。
优选地，在步骤二中，将混合后的液体放入反应釜中，将反应釜放入到水浴锅中，水浴温度控制在60±0.5℃，时间为30min。
优选地，步骤三中，用量为1％wt，臭氧浓度为90mg/L，浆液的pH为2。
优选地，在执行步骤三中的过程，如果臭氧浓度超出预定的范围，停止向反应釜通入臭氧，直到臭氧浓度稳定在预定的范围内。
优选地，在执行步骤四之前，需要将步骤三中的浆液执行如下步骤：
步骤a：将步骤三中得到的浆液进行水洗至中性；
步骤b：将步骤a得到的产物甩干至干度为35-40％；
步骤c：将步骤b得到的产物调节水分至10％；
步骤d：将步骤c的产物加入氢氧化钠调节pH至11。
优选地，步骤四中，过氧化氢用用量为3％wt，温度为25℃。
1)本发明的制备方法利用桉木板皮这一废弃物制备成的浆，采用短续漂白工艺，达到全无氯漂白目的，减少了污染治理成本；采用的臭氧达到绿色环保的要求，进一步减少化学品的用量；
2)本发明使用桉木板皮浆作为原料，首次采用臭氧联合过氧化氢短序漂白工艺，漂白所得浆能够满足生产上对纸张白度和性能的要求，相较于目前常用的漂白方式，短序漂白方式漂白段数少，漂白时间短，能够很大程度上的提高生产效率，而且化学品消耗量少从而能够降低生产成本，提高经济效益。
附图说明
图1是根据本发明的方法的流程图；
图2a为放大1000倍的桉木板皮漂白后纤维表面形态图；
图2b为放大3000倍的桉木板皮漂白后纤维表面形态图。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
步骤1：以未漂硫酸盐的桉木板皮浆为原料，对其进行浸泡疏解，桉木板皮浆浓度为10％；
步骤3：将疏解后的桉木板皮浆使用平板离心机甩干，干度在35-40％之间；
步骤4：将步骤3得到的桉木板皮浆与硫酸混合，调节水分至10％，硫酸浓度为2mol/L；
步骤5：将混合结束后的桉木板皮浆放入水浴锅中，反应30min；
步骤6：将步骤5得到的桉木板皮浆转移至搅拌反应釜中，并通入臭氧，臭氧用量为1％wt，臭氧浓度为90mg/L，；
步骤7：将步骤6得到的桉木板皮浆进行水洗，洗至中性后甩干至干度为35-40％；
步骤8：将步骤7得到的桉木板皮浆调节水分至10％，加入2mol/L氢氧化钠调节pH值到11；
步骤9：将步骤8得到的碱性桉木板皮浆加入过氧化氢，过氧化氢用用量为3％wt，在25℃下反应110min，得到桉木板皮漂白浆。
步骤5中，水浴温度控制在60±0.5℃。
步骤6中，反应釜中的桉木板皮浆的浓度为10±1％，pH值为2，温度为室温。并且臭氧浓度应维持在90±1mg/L，如果超出这个范围，停止向反应釜通入臭氧，待臭氧浓度稳定后再向反应釜中继续通入臭氧，继续反应。
步骤8中的桉木板皮浆浓度为10％。
将进行漂白前后的皮浆的性能以及纤维进行分析，得到表1和表2。
表1桉木板皮漂白浆漂白前后性能
Figure BDA0003266952860000031
Figure BDA0003266952860000041
表2桉木板皮漂白浆漂白前后纤维分析
Figure BDA0003266952860000042
从表1中可以看出，对于打浆至相同的打浆度(40±2)，漂后浆料所需的打浆转数更少，这可能是由于漂白过程中纤维有一定程度的分丝帚化，且变得柔软易于打浆。另外，臭氧处理后纸浆成纸物理性能相较于原料浆并未出现严重下降，最终经过H2O2补充漂白后得到的纸张物理性能为：抗张指数为59.45N·m/g，耐破指数为3.71Kpa·m2/g，撕裂指数为5.34mN·m2/g，物理性能能够达到QB/T1678—2017标准中对漂白硫酸盐阔叶木浆合格品规定的要求。
表2列出了纤维的其它各项数据总结。臭氧处理后的纤维平均长度相对于原料浆下降了10μm，H2O2漂后纤维平均长度与臭氧处理后相差不大，三种浆料的纤维平均宽度相差不大。这说明臭氧脱木素段对纸浆纤维的长度有一定的破坏作用而H2O2漂白破坏较小，但总体对纤维宽度的影响并不是很大。另外，臭氧脱木素后浆料分丝帚化程度和细小纤维含量都比原料浆有所增加，这是因为臭氧脱木素过程中对纤维起到了一种类似于打浆的“化学打浆”作用，能够使纤维轻微的原纤化。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (2)

1.一种臭氧短序漂白桉木板皮浆的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
步骤一、将桉木板皮浆与硫酸进行混合，在混合的过程中，调节水分至10%，硫酸浓度为2mol/L；
步骤二、将混合后的液体放入反应釜中，将反应釜放入到水浴锅中，水浴温度控制在60±0.5℃，时间为30min；
步骤三、将步骤二得到的浆液通入臭氧一段时间，臭氧用量为1% wt，臭氧浓度为90mg/L，浆液的pH为2；
步骤四、将步骤三中得到的产物加入过氧化氢进行漂白，过氧化氢用量为3% wt，温度为25℃，得到桉木板皮漂白浆；
在对桉木板皮浆与硫酸混合之前，需要对桉木板皮浆进行预处理，所述预处理包括如下步骤：
步骤1.1：浸泡桉木板皮浆以进行疏解；
步骤1.2：将疏解后的桉木板皮浆甩干，干度在35-40%之间；
在执行步骤四之前，需要将步骤三中的浆液执行如下步骤：
步骤a：将步骤三中得到的浆液进行水洗至中性；
步骤b：将步骤a得到的产物甩干至干度为35-40%；
步骤c：将步骤b得到的产物调节水分至10%；
步骤d：将步骤c的产物加入氢氧化钠调节pH至11。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在执行步骤三中的过程，如果臭氧浓度超出预定的范围，停止向反应釜通入臭氧，直到臭氧浓度稳定在预定的范围内。
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