CN1139466A - 用过氧化氢漂白高收率纸浆的方法 - Google Patents

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Abstract

漂白方法，其特征在于，制成含纸浆、醇和过氧化氢多相反应介质的水溶液，介质中的水对醇的重量比为0.001-0.5。

Description

用过氧化氢漂白高收 率纸浆的方法
本发明涉及使用过氧化氢漂白高收率纸浆。
为了得到纸浆，要使木刨花进行分离或经过机械、化学或热源的结合作用。
通过木材的化学研磨可获得化学纸浆。其收率通常低于50％。
术语收率是指相对于无水木质纤维原料例如无水木刨花重量的无水纸浆的重量。
机械类型纸浆是通过木刨花的机械研磨制造的，例如在砂研磨机中或在盘磨机中或在匀浆机中所制造的。收率通常等于或高于85％。然而，这种纸浆的机械性能，尤其是剪切强度、撕裂强度和脆裂强度皆属中等。
为了改进这些机械性能，在研磨前，使木刨花在100℃-140℃温度的蒸汽下先进行热处理。如此得到的纸浆被称作热机械纸浆(TMP)。然而，它们的白度是中等的。
木刨花也可用亚硫酸钠溶液在酸性或碱性pH下(视木材性质而定)进行处理。所得到的纸浆，可称作化学机械纸浆(CMP)，具有良好的机械性能。
使木刨花经受一种或多种化学试剂结合加热和机械研磨操作的处理，而有可能显著提高机械纸浆的强度。这种纸浆被称作化学热机械纸浆(CTMP)。
后者处理包含蒸煮木质纤维原料，在等于或高于100℃温度、在饱和蒸汽的压力条件下，并有亚硫酸钠或亚硫酸氢钠存在下完成的。
这些CTMP纸浆的价值在于它们的机械强度得到了改善，收率保持等于或大于85％，通常至少等于约90％，因此类似于纯机械源的纸浆。
在下文中，将高收率纸浆定义为通过研磨木材和各种处理所得到的纸浆，其收率等于或大于85％。
这种高收率纸浆的白度经常被认为不足以用于制造高级白度的纸中。
已知在碱性水溶液介质中，有金属配合剂如DTPA(二亚乙基四氨基五乙酸钠)和H2O2稳定剂如硅酸钠存在时，可用过氧化氢漂白这些纸浆。但这种类型的漂白工艺有缺点。
硅酸钠经常导致在设备中沉积。为了能得到有效的漂白，漂白介质的稠度(以纸浆总重为基的干物质的重量)必须是比较高的15-20％甚至30％。
该高的稠度会产生不能用泵输送的浓厚介质。此外，漂白温度一般应在60℃-80℃范围内。
这样的温度会导致高能源消耗，因此增加了漂白的费用。在漂白结束时，还出现废水问题。
本发明有可能避免上述的缺点，或者至少可避免其中的一部分。
更准确地说，本发明包含用过氧化氢漂白高收率纸浆的工艺，其特征在于形成含有纸浆的醇和过氧化氢的多相反应介质的水溶液，介质中的全部水与醇的重量比为0.001-0.5。
所说的比值优选为0.01-0.1。使用这种反应介质有可能实现不用硅酸钠的漂白。
同样地，不用金属配合剂如DTPA也能形成漂白剂。
当介质含很少量的水时，通过纸浆过滤能回收的剩余漂白液，可通过蒸馏而进行纯化，由该蒸馏得到的残液很容易进行焚烧。这种处理残液的方法能消除漂白废水。
有利的是，所考虑的醇与无水状态纸浆重量的重量比为1-约50。这样稠度可以在从50％-约2％的很宽的范围内变化。
在2-3％低稠度下，漂白仍然是非常有效的。这就使得易于使用和用泵输送。
优选醇选自甲醇和乙醇。这两种醇可在工业上大量得到，并且为了回收它们易于被蒸发或蒸馏。
有利的是，在其形成过程中或反应期间，在介质中能被氧化成过氧化剂的过氧化氢活化剂可加到这种反应介质中。该活化剂可以是通式R-CN的腈，式中R是烷基或芳基。可以认为这种腈可产生通式为
Figure A9419465900061
的氨基过酸。
烷基优选选自甲基、乙基和丙基的低级烷基。
芳基优选是苯基。
活化剂也可以是无机酸或有机酸或其盐的一种，它能在介质中被氧化成过酸或其一种盐。
优选酸选自乙酸、硼酸和硼酐(B2O3)。
反应介质还优选含有碱性剂。实际上，在这种制剂存在下漂白更为有效。
这种制剂最好选自氢氧化钠、碳酸钠和碳酸钾。
反应介质优选保持在20℃-80℃温度下。
温度范围最好在50-60℃。
在漂白反应结束时，它通常持续15分钟到6小时，为了得到固体和滤液，将生成的反应介质过滤，如此收集的固体再用水洗涤可得到漂白过的湿纸浆。
优选将高收率纸浆用醇预洗，为了在使用这样洗涤过的纸浆前降低或者甚至全部除去其大部分水份，以制成漂白反应介质。实验部分
通常，所用过氧化氢是纯H2O2在水中的溶液，其含量范围按重量计为10-70％。
除有另外指示外，所有反应物用量都基于规定的无水态纸浆而以纯反应物的重量％表示。
氢氧化钠在水中的溶液可每升含40g-700g的纯NaOH。
通常所用活化剂的量为1-50％。
氢氧化钠与其它反应物一起作为一批加入或在漂白过程中分批加入以保持pH为常数。
表观pH的测量是用装配Ingol玻璃电极(标记9823)的ChemtrixpH计进行的。
借助于下面的实施例达到对本发明更好的理解。实施例1
21.5g含有4g干物质的起始白度为60°ISO的树脂状TMP纸浆，用50ml甲醇连续洗两次。该纸浆，当它的水份极大减少后，悬浮于150g的甲醇中。作为活化剂先加入0.6g苄腈，0.6ml 1摩尔H2NaPO4溶液再加入0.176ml 70％ H2O2溶液即相当于0.16g 100％H2O2。
加入5ml 1摩尔NaOH溶液(即0.2g 100％NaOH)。介质的表观pH为10。在搅拌和在50℃的温度下将反应介质加热4小时。
过滤纸浆后用水洗涤。合并滤液再检测剩余的过氧化氢以确定相对于被规定为无水态原纸浆重量(按重量计)的量(按重量计)：1.4％。
洗涤过的纸浆用二氧化硫中和至pH等于5.5，纸浆的白度按ISO标准测定，即75°ISO。
下表对类似于实施例1的方式对比其它的有实效的实施例，并按所消耗的H2O2的增长量进行分类。在每一实施例中，都使用60°ISO相同TMP纸浆(4g干物质)21.5g。
在该表中：
表达词“过氧化氢加入量”按％表示，规定纯态H2O2(100％)的重量对规定无水态原纸浆重量之比，
表达词“碱性剂加入量”按％表示，规定纯态(100％)碱性试剂(氢氧化钠或碳酸钠)的重量对规定无水态纸浆重量之比，
表达词“消耗的H2O2”按％表示，消耗的H2O2重量对规定无水态原纸浆重量之比，
该表表明H2O2消耗量的增长与所测表观pH含义相同。消耗量随所加H2O2量而变化。
表
 实施例No   H2O2加入量％           醇        活化剂   H2NaPO41M溶液(ml) 碱性剂加入量％    pH   温度℃  时间h  消耗的H2O2％   最终白度°ISO
    种类     量g    种类    量g
    2     1   CH3OH     16    乙腈   0.24     0.3     0     6     50     5   0.08     62.4
    3     4   CH3OH     150     B2O3   0.25     0     0     5     65     5   0.1     64.0
    4    15   CH3OH     150     乙腈   0.9     0.6     0    5.4     65     4   0.1     65.7
    5     4   CH3OH     16     乙腈   0.24     0.6   NaOH1.5     7     50     6   0.1     66.0
    6     1   CH3OH     16     乙腈   0.24     0.3  Na2CO31    7.5     50     5   0.3     69.3
    1     4   CH3OH     150     苄腈   0.6     0.6  NaOH 5    10     50     4   1.4     75.0
    7     4   CH3OH     150      -     0     0  NaOH 2    10     50     4   1.8     71.0
    8     4   CH3OH     150     苄腈   2.26     0.6  NaOH 5    10     50     4   3.0     76.9
    9    15   CH3OH     150      -     0     0  NaOH 5   10.4     50     4   3.5     80.3
   10    15   CH3OH     150     苄腈   2.26     0.6  NaOH 5   9.6     20     4   4.3     74.8
   11    15   CH3OH     150     苄腈   2.26     0.6  NaOH 5    10     50     4   4.7     82.0

Claims (14)

1、使用过氧化氢漂白高收率纸浆的方法，其特征在于，制成含纸浆、醇和过氧化氢的多相反应介质的水溶液，介质中的全部水对醇的重量比为0.001-0.5。
2、按权利要求1的方法，其特征在于，所述比例为0.01-0.1。
3、按权利要求1和2之一的方法，其特征在于，醇对规定的以无水态纸浆重量的重量比为1-50。
4、按权利要求1-3之一的方法，其特征在于，醇选自于甲醇和乙醇。
5、按权利要求1-4之一的方法，其特征在于，在其形成过程或反应期间，将在介质中能被氧化成过氧化制剂的过氧化氢活化剂加到这种反应介质中。
6、按权利要求5的方法，其特征在于，活化剂是通式为R-CN的腈，其中R是烷基或芳基。
7、按权利要求5的方法，其特征在于，活化剂是无机或有机酸。
8、按权利要求6的方法，其特征在于，基团R选自甲基、乙基和苯基。
9、按权利要求1-8之一的方法，其特征在于，反应介质还含有碱性剂。
10、按权利要求9的方法，其特征在于，碱性剂选自于氢氧化钠、碳酸钠和碳酸钾。
11、按权利要求1-10之一的方法，其特征在于，反应介质保温在20-80℃温度。
12、按权利要求11的方法，其特征在于，温度为50-60℃。
13、按权利要求1-12之一的方法，其特征在于，过滤所形成的反应介质以得到固体和滤液，然后将如此得到的固体用水洗涤以得到漂白湿纸浆。
14、按权利要求1-13之一的方法，其特征在于，高收率纸浆是用醇预洗，以在使用如此洗涤过的这种纸浆之前降低或甚至全部去除其大部分水份，以制成漂白反应介质。
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