CN114134748A - 一种麻浆全无氯漂白方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种麻浆全无氯漂白方法，包括：将麻浆先在pH为12‑14、温度为80℃‑98℃的条件下采用过氧化氢强化的碱抽提，再采用乙酸和过氧化氢混合漂白，最后再于温度为85～95℃的条件下采用过氧化氢补充漂白。本发明开发的麻浆全无氯漂白方法解决了只有氯元素作为漂白剂才能漂白麻骨的技术难题，使用本发明完全可以达到含氯元素作为漂白剂漂白麻骨的技术指标，比如：一般白度可以达到83％(ISO)以上，最高白度可以达到90％(ISO)以上，尘埃度在15～50ppm。此外，本发明可以在不损伤纤维的前提下将浆料漂白，大大提高了制浆得率，由原来的50％左右提高到不低于60％。

Description

一种麻浆全无氯漂白方法
技术领域
本发明属于制浆造纸技术领域，具体涉及一种麻浆全无氯漂白方法。
背景技术
麻浆(主要包括亚麻、汉麻、黄麻、剑麻等)主要应用于卷烟纸、造币纸、电解电容器纸、茶叶袋滤纸、宣纸、和纸、韩纸、书画纸、商品包装纸和装饰纸等高附加值纸品的生产制造。当前最常见的麻浆漂白工艺流程为CEMP、CED、OZED等传统工艺，以上工艺均含有元素氯漂白剂，一方面浆料中会残存含元素氯的化学物质；另一方面漂白水系统会残存大量有害的化学物质，会增加漂白废水污染负荷(BOD5、CODCr、色度和AOX等)。而采用相对环保的氧漂工艺则存在需氧量高、设备投资大、成本高等现实问题。除此之外，由于麻浆产量小，原浆白度不高，且由麻骨所产生的尘埃度较大，通过国内现有的全无氯漂白技术已经很难达到麻料卷烟纸所要求的白度和尘埃度。目前虽然国外已经开发出了全无氯漂白技术，但受限于相关专利以及技术瓶颈，目前中国还没有属于自己的全无氯漂白技术。因此，有必要进一步开发新的麻浆全无氯漂白工艺来解决上述问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种麻浆全无氯漂白方法，经该方法漂白后的麻浆白度至少可以达到83％(ISO)以上，甚至可以达到90％(ISO)以上。本发明的技术方案为：
第一个方面，本发明提供一种麻浆全无氯漂白方法，包括：将麻浆先在pH为12-14、温度为80℃-98℃的条件下采用过氧化氢强化的碱抽提，再采用乙酸和过氧化氢混合漂白，最后再于温度为85～95℃的条件下采用过氧化氢补充漂白。
进一步地，所述漂白方法具体包括以下步骤：
步骤1，在经过预处理的浆浓为5-15％(wt/wt)的麻浆中加入绝干浆质量百分比为2％-5％的氢氧化钠、绝干浆质量百分比为0.5％-2.5％的过氧化氢，于80℃-98℃的温度下进行抽提处理1.0h-4.0h，处理后的浆料用水洗涤至pH为6.5-7.5；
步骤2，将步骤1获得的麻浆浆浓调节为5-15％(wt/wt)，加入绝干浆质量百分比0.5％-2.5％的乙酸、绝干浆质量百分比为1.5％-5.5％过氧化氢，于温度为60℃-90℃的条件下反应0.5h-3.5h，处理后的浆料用水洗涤至pH为6.5-7.5；
步骤3，将步骤2获得的麻浆浆浓调节为5-15％(wt/wt)，加入绝干浆质量百分比为0.5％-2.5％的氢氧化钠调节体系pH值到10.5-11.5，再依次加入绝干浆质量百分比为0.05％-1％的硫酸镁、绝干浆质量百分比为1.5％-5.0％的过氧化氢，在温度为85℃-95℃的条件下反应2h-4h，处理后的浆料用清水洗涤至pH值为6.5-7.5。
进一步地，所述麻浆包括亚麻浆、汉麻浆、黄麻浆和剑麻浆。
进一步地，所述漂白方法还包括：将步骤1获得的麻浆先采用螯合剂进行螯合处理后再进行步骤2的操作。
进一步地，所述螯合处理的过程包括：将步骤1获得的浆料调节到浆浓为5-12％(wt/wt)，加入螯合剂，螯合剂用量为绝干浆质量百分比的0.2％-0.8％，在60℃-80℃的温度下反应0.5h-2h，处理后的浆料用清水洗涤至pH为6.5-7.5。
优选地，所述螯合剂选自EDTA、DTPA、DTPMPA、NTA中的至少一种。
第二个方面，本发明提供一种漂白麻浆，是通过上述漂白方法获得。
进一步地，所述漂白麻浆白度可以达到83-91％(ISO)，尘埃度不超过50ppm，铜价不超过1.0，抗张强度强度不低于2.0kN/m。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明开发的麻浆全无氯漂白方法解决了只有氯元素作为漂白剂才能漂白麻骨的技术难题，使用本发明完全可以达到含氯元素作为漂白剂漂白麻骨的技术指标，比如：一般白度可以达到83％(ISO)以上，最高白度可以达到90％(ISO)以上，尘埃度在15～50ppm。并且本发明打破了目前由国外垄断的全无氯漂白技术，解决了卡脖子的技术壁垒，整套方法简单经济适用，工业价值高。
(2)本发明可以在不损伤纤维的前提下将浆料漂白，大大提高了制浆得率，由原来的50％左右提高到不低于60％。并且无需利用特殊漂白设备，采用现有的CEMP等含氯漂白工艺设备即可实现，为目前麻浆厂漂白工段的升级改造成全无氯漂白提供了有效的方法，较氧漂工艺成本降低在20％以上。
附图说明
图1为本发明采用Ap-M-P方式的麻浆漂白工艺流程图。
图2为本发明采用Ap-Q-M-P方式的麻浆漂白工艺流程图。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要说明的是，实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，本发明的保护范围包括但不限于以下实施例，在不偏离本申请的精神和范围的前提下任何对本发明的技术方案的细节和形式所做出的修改均落入本发明的保护范围内。
实施例1
本实施例提供一种麻浆全无氯漂白方法，工艺流程如图1所示，为小试试验过程，具体包括以下步骤：
(1)Ap(高pH高温下过氧化氢强化的碱抽提)：将汉麻原料经过碱性亚钠法蒸煮后，再经过筛选、除渣、磨浆等工段，将浆料浆浓调整为8％(wt/wt)，加入绝干浆质量百分比为4.5％的氢氧化钠、绝干浆质量百分比为1.5％的过氧化氢，在85-90℃的温度下，反应4.0h，处理后的浆料用水洗涤至pH＝7.3。
(2)M(乙酸与过氧化氢混合漂白段)：经过Ap段处理的纸浆浆浓调节为8％(wt/wt)，加入绝干浆质量百分比1.5％的乙酸、绝干浆质量百分比为3.5％的过氧化氢，在温度为65-70℃的条件下反应2h，处理后的浆料用水洗涤至pH为6.8。
(3)P(高温强化的过氧化氢补充漂段)：经过M段的纸浆浆浓调节为8％(wt/wt)，加入绝干浆质量百分比为0.8％的氢氧化钠调节体系pH值到10.5，加入绝干浆质量百分比为0.2％的过氧化氢稳定剂硫酸镁，加入绝干浆质量百分比为4.5％的过氧化氢，在温度85-90℃下反应时间4.0h，处理后的浆料用水洗涤至pH值为7.5。
实验结果为：最终获得漂白麻浆白度达到88.2％ISO，制浆得率为60.9％，铜价为0.35，抗张强度为2.2kN/m，尘埃度为25ppm。
实施例2
本实施例提供一种麻浆全无氯漂白方法，工艺流程如图1所示，为中试试验过程，具体步骤及控制参数同实施例1。实验结果为：漂白麻浆白度为83％ISO，制浆得率为61.3％，铜价为0.3，抗张强度为2.3kN/m，尘埃度为35ppm。漂白工段化学品和蒸汽单耗为890元/吨浆，由于采用此全无氯漂白工艺纸浆得率提高10％左右，原辅料消耗加能源消耗，总成本为20550元/吨浆。
实施例3
本实施例提供一种麻浆全无氯漂白方法，工艺流程如图1所示，为小试试验过程，具体包括以下步骤：
(1)Ap(高pH高温下过氧化氢强化的碱抽提)：将汉麻原料经过碱性亚钠法蒸煮后，再经过筛选、除渣、磨浆等工段，将浆料浆浓调整为14％(wt/wt)，加入绝干浆质量百分比为2.5％的氢氧化钠、绝干浆质量百分比为2.5％的过氧化氢，在90-95℃的温度下，反应4.0h，处理后的浆料用水洗涤至pH＝6.8。
(2)M(乙酸与过氧化氢混合漂白段)：经过Ap段处理的纸浆浆浓调节为14％(wt/wt)，加入绝干浆质量百分比2.5％的乙酸、绝干浆质量百分比为5.5％的过氧化氢，在温度为60-65℃的条件下反应1h，处理后的浆料用水洗涤至pH为7.1。
(3)P(高温强化的过氧化氢补充漂段)：经过M段的纸浆浆浓调节为14％(wt/wt)，加入绝干浆质量百分比为2.0％的氢氧化钠调节体系pH值到11.3，加入绝干浆质量百分比为0.8％的过氧化氢稳定剂硫酸镁，加入绝干浆质量百分比为1.5％的过氧化氢，在温度90-95℃下反应时间3.0h，处理后的浆料用水洗涤至pH值为7.1。
实验结果为：最终获得漂白麻浆白度达到89.2％ISO，制浆得率为60.2％，铜价为0.35，抗张强度为2.2kN/m，尘埃度为15ppm。
实施例4
本实施例提供一种麻浆全无氯漂白方法，工艺流程如图1所示，为中试试验过程，具体步骤及控制参数同实施例3。实验结果为：漂白麻浆白度为84％ISO，制浆得率为61.0％，铜价为0.3，抗张强度为2.3kN/m，尘埃度为32ppm。漂白工段化学品和蒸汽单耗为930元/吨浆，由于采用此全无氯漂白工艺纸浆得率提高10％左右，原辅料消耗加能源消耗，总成本为20730元/吨浆。
实施例5
本实施例提供一种麻浆全无氯漂白方法，工艺流程如图2所示，为小试试验过程，具体包括以下步骤：
(1)Ap(高pH高温下过氧化氢强化的碱抽提)：将麻类原料经过碱性亚钠法蒸煮后，再经过筛选、除渣、磨浆等工段，将纸浆浆浓调整为5％，加入绝干浆质量百分比为4.5％的氢氧化钠、绝干浆质量百分比为1.5％的过氧化氢，在85-90℃的温度下，反应3.5h，处理后的浆料用水洗涤至pH＝7.0。
(2)Q(螯合段)：将经过Ap段漂白后的浆料浆浓调整至5％，加入占绝干浆0.5％的螯合剂EDTA，在75-80℃的温度下反应0.5h，处理后的浆料用清水洗涤至pH为6.8。
(3)M(乙酸与过氧化氢混合漂白段)：经过Q段纸浆的浆浓调整至5％，加入绝干浆质量百分比1.2％的乙酸、绝干浆质量百分比为2.5％过氧化氢，在温度为65-70℃的条件下反应2.0h，处理后的浆料用清水洗涤至pH为7.0。
(4)P(高温强化的过氧化氢补充漂段)：经过M段的纸浆浆浓调整为5％，加入绝干浆质量百分比为0.8％的氢氧化钠调节pH值到10.7，加入绝干浆质量百分比为0.2％的过氧化氢稳定剂硫酸镁，加入绝干浆质量百分比为3.0％的过氧化氢，在温度85-90℃下反应时间3.5h，处理后的浆料用清水洗涤至pH值为7.3。
实验结果为：最终获得漂白麻浆白度为86％ISO，制浆得率为61.8％，铜价为0.35，抗张强度为2.3kN/m，尘埃度为40ppm。
实施例6
本实施例提供一种麻浆全无氯漂白方法，工艺流程如图2所示，为中试试验过程，具体步骤同实施例5。实验结果为：最终获得漂白麻浆白度达到82％，制浆得率为62.3％，铜价为0.3，抗张强度为2.4kN/m，尘埃度为50ppm。漂白工段化学品和蒸汽单耗为800元/吨浆,原辅料消耗加能源消耗，总成本为20300元/吨浆。
实施例7
本实施例提供一种麻浆全无氯漂白方法，工艺流程如图2所示，为小试试验过程，具体包括以下步骤：
(1)Ap(高pH高温下过氧化氢强化的碱抽提)：将麻类原料经过碱性亚钠法蒸煮后，再经过筛选、除渣、磨浆等工段，将纸浆浆浓调整为9％，加入绝干浆质量百分比为5％的氢氧化钠、绝干浆质量百分比为2.5％的过氧化氢，在90-95℃的温度下，反应1h，处理后的浆料用水洗涤至pH＝7.1。
(2)Q(螯合段)：将经过Ap段漂白后的浆料浆浓调整至9％，加入占绝干浆0.5％的螯合剂DTPA，在60-65℃的温度下反应2h，处理后的浆料用清水洗涤至pH为6.9。
(3)M(乙酸与过氧化氢混合漂白段)：经过Q段纸浆的浆浓调整至9％，加入绝干浆质量百分比0.5％的乙酸、绝干浆质量百分比为1.5％过氧化氢，在温度为75-80℃的条件下反应0.5h，处理后的浆料用清水洗涤至pH为7.2。
(4)P(高温强化的过氧化氢补充漂段)：经过M段的纸浆浆浓调整为9％，加入绝干浆质量百分比为0.5％的氢氧化钠调节pH值到10.5，加入绝干浆质量百分比为1％的过氧化氢稳定剂硫酸镁，加入绝干浆质量百分比为1.5％的过氧化氢，在温度90-95℃下反应时间2h，处理后的浆料用清水洗涤至pH值为6.8。
实验结果为：最终获得漂白麻浆白度为86％ISO，制浆得率为61.2％，铜价为0.35，抗张强度为2.3kN/m，尘埃度为45ppm。
实施例8
本实施例提供一种麻浆全无氯漂白方法，工艺流程如图2所示，为中试试验过程，具体步骤同实施例7。实验结果为：最终获得漂白麻浆白度达到83％，制浆得率为61.8％，铜价为0.3，抗张强度为2.2kN/m，尘埃度为50ppm。漂白工段化学品和蒸汽单耗为900元/吨浆，原辅料消耗加能源消耗，总成本为20400元/吨浆。
实施例9
本实施例提供一种麻浆全无氯漂白方法，工艺流程如图2所示，为小试试验过程，具体包括以下步骤：
(1)Ap(高pH高温下过氧化氢强化的碱抽提)：将麻类原料经过碱性亚钠法蒸煮后，再经过筛选、除渣、磨浆等工段，将纸浆浆浓调整为12％，加入绝干浆质量百分比为3％的氢氧化钠、绝干浆质量百分比为1.5％的过氧化氢，在80-85℃的温度下，反应2.5h，处理后的浆料用水洗涤至pH＝7.2。
(2)Q(螯合段)：将经过Ap段漂白后的浆料浆浓调整至12％，加入占绝干浆0.6％的螯合剂DTPMPA，在60-65℃的温度下反应2h，处理后的浆料用清水洗涤至pH为6.8。
(3)M(乙酸与过氧化氢混合漂白段)：经过Q段纸浆的浆浓调整至12％，加入绝干浆质量百分比1.5％的乙酸、绝干浆质量百分比为3.5％过氧化氢，在温度为75-80℃的条件下反应1h，处理后的浆料用清水洗涤至pH为7.2。
(4)P(高温强化的过氧化氢补充漂段)：经过M段的纸浆浆浓调整为12％，加入绝干浆质量百分比为1.0％的氢氧化钠调节pH值到10.9，加入绝干浆质量百分比为0.3％的过氧化氢稳定剂硫酸镁，加入绝干浆质量百分比为3.5％的过氧化氢，在温度90-95℃下反应时间2h，处理后的浆料用清水洗涤至pH值为6.8。
实验结果为：最终获得漂白麻浆白度为89.8％ISO，制浆得率为60.2％，铜价为0.5，抗张强度为2.1kN/m，尘埃度为15ppm。
实施例10
本实施例提供一种麻浆全无氯漂白方法，工艺流程如图2所示，为中试试验过程，具体步骤同实施例7。实验结果为：最终获得漂白麻浆白度达到86％，制浆得率为60.9％，铜价为0.45，抗张强度为2.2kN/m，尘埃度为30ppm。漂白工段化学品和蒸汽单耗为880元/吨浆，原辅料消耗加能源消耗，总成本为20450元/吨浆。
实施例11
本实施例提供一种麻浆全无氯漂白方法，工艺流程如图2所示，为小试试验过程，与实施例9的区别在于：螯合剂为NTA，其他步骤及控制参数同实施例9。实验结果为：最终获得漂白麻浆白度达到89.9％，制浆得率为60.1％，铜价为0.5，抗张强度为2.1kN/m，尘埃度为17ppm。
实施例12
本实施例提供一种麻浆全无氯漂白方法，工艺流程如图2所示，为中试试验过程，具体步骤同实施例11。实验结果为：最终获得漂白麻浆白度达到85％，制浆得率为60.7％，铜价为0.45，抗张强度为2.2kN/m，尘埃度为31ppm。漂白工段化学品和蒸汽单耗为900元/吨浆，原辅料消耗加能源消耗，总成本为20520元/吨浆。
对比例1
本对比例提供的是采用现有CEMP工艺进行麻浆漂白方法，具体工艺过程及参数如下：
(1)C(氯化段)：将麻类原料经过碱性亚钠法蒸煮后，再经过筛选、除渣、磨浆等工段，在浆浓为2％的纸浆中通入绝干浆质量百分比为3％氯气，在常温下反应30分钟，将处理后的浆料经过洗涤设备洗涤；
(2)E(碱抽提段)：将经过C段的纸浆，在浆浓为7％的纸浆中加入1％的NaOH，在温度为55-60℃的条件下反应1.5h，将处理后的浆料经过洗涤设备洗涤；
(3)M(次氯酸盐漂白段)：将经过E段处理后的纸浆，在浆浓为7％的纸浆中加入绝干浆质量百分比为1.5％次氯酸盐漂液(以100％有效氯计)、0.5％的M助剂，在40℃下反应1h，将处理后的浆料经过洗涤设备洗涤；
(4)P(过氧化氢漂白段)：将经过M段处理后的纸浆，在浆浓为7％的纸浆中加入绝干浆质量百分比为0.8％NaOH、3.0％的过氧化氢，在温度为80-85℃的条件下反应2h，将处理后的浆料经过洗涤设备洗涤；
最终获得漂白麻浆白度为82％，制浆得率为50.7％，铜价0.6，抗张强度为2.0kN/m，尘埃度56ppm。漂白工段化学品和蒸汽单耗为910元/吨浆，原辅料消耗加能源消耗，总成本为23150元/吨浆。
对比例2
本对比例提供的是申请人最初一直采用的ApQP1P2四段方式进行麻浆漂白方法，该方法没有M段，P1段漂白条件如下，其他工段同实施例5的各个过程。
P1(高温强化的过氧化氢漂白工段)：经过Q段的纸浆浆浓调整为8％，加入绝干浆质量百分比为0.7％的氢氧化钠调节pH值到10.5，加入绝干浆质量百分比为0.2％的过氧化氢稳定剂硫酸镁，加入绝干浆质量百分比为3.5％的过氧化氢，在温度85-90℃下反应时间3.5h，处理后的浆料用清水洗涤至pH值为7.2。
最终获得漂白麻浆白度为85.5％ISO，制浆得率为60.8％，铜价0.5，抗张强度为2.1kN/m，尘埃度为180ppm。
对比例3
本对比例为对比例2的工厂中试实验，最终获得漂白麻浆白度为81％，制浆得率为61.6％，铜价0.5，抗张强度为2.1kN/m，尘埃度367ppm，与实施例5相比，白度和抗张强度都低于实施例5，尘埃度高于实施例5，漂白工段化学品和蒸汽单耗为930元/吨浆，原辅料消耗加能源消耗，总成本为21320元/吨浆。
综上，本发明的麻浆全无氯漂白方法解决了只有氯元素作为漂白剂才能漂白麻骨的技术难题，使用本发明完全可以达到含氯元素作为漂白剂漂白麻骨的技术指标。漂白浆中不含氯化物，能够减少员工操作环境的污染、漂白废水对环境的污染，同时还可以有效提升漂白段成浆得率，综合成本明显低于常见的CEMP工艺。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种麻浆全无氯漂白方法，其特征在于：包括：将麻浆先在pH为12-14、温度为80℃-98℃的条件下采用过氧化氢强化的碱抽提，再采用乙酸和过氧化氢混合漂白，最后再于温度为85～95℃的条件下采用过氧化氢补充漂白。
2.根据权利要求1所述的一种麻浆全无氯漂白方法，其特征在于：所述漂白方法具体包括以下步骤：
步骤1，在经过预处理的浆浓为5-15％(wt/wt)的麻浆中加入绝干浆质量百分比为2％-5％的氢氧化钠、绝干浆质量百分比为0.5％-2.5％的过氧化氢，于80℃-98℃的温度下进行抽提处理1.0h-4.0h，处理后的浆料用水洗涤至pH为6.5-7.5；
步骤2，将步骤1获得的麻浆浆浓调节为5-15％(wt/wt)，加入绝干浆质量百分比0.5％-2.5％的乙酸、绝干浆质量百分比为1.5％-5.5％过氧化氢，于温度为60℃-90℃的条件下反应0.5h-3.5h，处理后的浆料用水洗涤至pH为6.5-7.5；
步骤3，将步骤2获得的麻浆浆浓调节为5-15％(wt/wt)，加入绝干浆质量百分比为0.5％-2.5％的氢氧化钠调节体系pH值到10.5-11.5，再依次加入绝干浆质量百分比为0.05％-1％的硫酸镁、绝干浆质量百分比为1.5％-5.0％的过氧化氢，在温度为85℃-95℃的条件下反应2h-4h，处理后的浆料用清水洗涤至pH值为6.5-7.5。
3.根据权利要求1或2所述的一种麻浆全无氯漂白方法，其特征在于：所述麻浆包括亚麻浆、汉麻浆、黄麻浆和剑麻浆。
4.根据权利要求1或2所述的一种麻浆全无氯漂白方法，其特征在于：所述漂白方法还包括：将步骤1获得的麻浆先采用螯合剂进行螯合处理后再进行步骤2的操作。
5.根据权利要求2所述的一种麻浆全无氯漂白方法，其特征在于：所述螯合处理的过程包括：将步骤1获得的浆料调节到浆浓为5-12％(wt/wt)，加入螯合剂，螯合剂用量为绝干浆质量百分比的0.2％-0.8％，在60℃-80℃的温度下反应0.5h-2h，处理后的浆料用清水洗涤至pH为6.5-7.5。
6.根据权利要求5所述的一种麻浆全无氯漂白方法，其特征在于：所述螯合剂选自EDTA、DTPA、DTPMPA、NTA中的至少一种。
7.一种漂白麻浆，其特征在于：是通过权利要求1～6任意一项所述的漂白方法获得。
8.根据权利要求7所述的一种漂白麻浆，其特征在于：所述漂白麻浆白度可以达到83-91％(ISO)，尘埃度不超过50ppm，铜价不超过1.0，抗张强度强度不低于2.0kN/m。
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