CN1268199A - 处理纸浆工艺产生的失效废弃碱性蒸煮液的方法及其产品 - Google Patents

Abstract

将一种水溶性的表面活性聚合物试剂与蒸煮液混合,优选在碱性蒸煮液酸化之前或酸化过程中,使其与另一种表面活性消泡剂、促凝剂混合。使之形成易于分离的、非胶状、非粘性的凝结的木质素固体颗粒物,该固体颗粒部分趋向于漂浮在含有可回收盐的澄清液体部分上。利用重力分离步骤,很容易将该固体部分和液体部分相互分离。

Description

处理纸浆工艺产生的失效废弃碱性 蒸煮液的方法及其产品

                         发明背景

领域：本发明属于造纸领域，特别是从造纸过程中使用的纸浆生产所形成的废弃、失效蒸煮液的液体成分中分离出木质素及其它固体组分和液体组分的处理碱性蒸煮液的领域。

现有技术说明：造纸需要纤维素纤维源。作为纤维源的普通原料是硬木、软木以及一年生植物源，如麦草和稻草、甘蔗渣(加工后的甘蔗茎)、大麻和黄麻。破布材料以及回收的纤维也可以使用。但木材是造纸用纤维素纤维的主要来源。

在使用之前，应对木材或其它原料进行处理，以释出纤维素纤维。这一操作称为“制浆”。目前，工业制浆操作有三种主要类型：机械法、完全化学法和半化学法。本发明所涉及的方法为完全化学法和半化学法制浆。

完全化学法和半化学法制浆使用化学试剂来实现纤维素纤维与其它组分的分离。通常在升高温度和压力下，将木材片和其它原料在水溶液中用合适的化学药剂蒸煮。其目的是溶解固定纤维素纤维、称为“木质素”的有机粘结剂和其它类型的有机分子，如糖类分子及其它杂质，而使纤维素纤维保持完整。木质素含量可达木材的26％。尽管一些纤维素会降解，但通过使用各种化学试剂，达到工业上满意的程度还是可以实现的。使用这类方法由木材得到的纸浆收率通常为木材重量的50％。

对于木质素人们已经进行了广泛的研究，据说是由植物材料细胞壁的非碳水化合物部分组成的。起初，植物材料的木质素含量定义为除去蜡、鞣酸及包括树脂和塔罗油等其它提取物后，用强酸水解后的残余物。木质素是无定形的，具有高分子量，并且主要是芳烃结构。通常含木质素的单体单元指的是对氢化环肉桂(hydrocycinnamyl)醇。更具体地，按照Merk Idex，木质素包括松柏醇、对脲基香豆醇(coumouryl)和芥子醇。它们的精确组成随分离方法、植物的物种、寿命、生长条件等而变化。利用化学制浆可以不同程度完全地除去木质素，而利用机械法制浆则基本上不会完全除去木质素。

由碱法制浆得到的蒸煮液通常不仅含有材料源中的所有木质素，而且含有基本上所有纤维素或碳水化合物单体、其它碳水化合物、以及来自一年生植物材料，如稻草的较大重量百分含量二氧化硅。这种用过的或失效的蒸煮液，通常为废物，造成了碱法制浆操作中特有的问题。在造纸过程中，来自其它工序的废液物流也造成了不同的问题，如除去裸子植物树木中发现的树脂和浆油等。

废碱性蒸煮液酸化时，木质素固体沉淀，又造成一个特殊问题，因为它们由于酸化而聚合，产生一种无定形胶(见The Merk Index，p864，(1989)，S.Budavari，Editor)。迄今为止，还没有一种容易、便宜或工业上可行的从碱性废液中分离出木质素的方法。

苏打制浆和硫酸盐制浆是本领域中已知的两种碱法制浆方法。苏打法使用苛性钠(氢氧化钠)，而硫酸盐法除苛性钠外还使用硫化钠。用于硫酸盐法中的硫化钠形成较浓的蒸煮液，这是由于与苏打法制浆相比，硫酸盐法产生更浓的纸浆和更快的蒸煮。术语“牛皮纸制浆”为硫酸盐法制浆的另一种说法。针对本发明的目的，在由硫酸盐法或苏打法或半化学法或其它将碱性试剂和机械手段结合起来进行制浆的制浆方法，所形成的充满木质素的废液之间并没有实际差别，只是与硫酸盐(牛皮纸)法的蒸煮液相比，通常苏打法蒸煮液中的二氧化硅量相对要大一些。本发明所涉及的制浆方法之间的共同联系是使用碱液(无论缓冲与否)的失效蒸煮液，均会充满固体和有机物，通常表示为有机碳总量[TOC]，主要为木质素，并且无机和有机组分必需回收或进行其它处理，以实现环境保护并循环利用无机的蒸煮化学药剂。所有使用碱，特别是苛性钠和硫化钠的蒸煮或制浆试剂都很贵，并且无机废物通常毒性都太重，不能将废液排放到环境中。

当木材为原料时，通常使用硫酸盐法，即牛皮纸法和半牛皮纸法。活性制浆成分，氢氧化钠和硫化钠，形成了一种碱性明显很强的碱性溶液。牛皮纸制浆法的标准是提供一个液体回收循环，其中将失效蒸煮液(主要是残余的木质素和碳水化合物)中的有机组分燃烧，用于产生蒸汽，并以熔融状态回收无机碱制浆化学药剂，然后加入水使它们溶解，以形成所谓的“绿”液，并将绿液进一步处理以重新利用。

传统的最常用于牛皮纸或半牛皮纸法的蒸煮液的废液回收循环包括将蒸煮废液，即所谓的“黑液”蒸发到高浓度，即蒸发成所谓的“浓缩黑液”或“黑牛皮纸液”的步骤，其固体浓度通常达到70％重量。在涉及硫化钠(Na₂S)的硫酸盐法黑液中，发现有机硫化物，还有碳酸钠(Na₂CO₃)、硫酸钠(Na₂SO₄)和二氧化硅(SiO₂)。蒸煮后与纤维纸浆分离之后，黑液中固体总量通常约15％重量。

术语“黑液”也经常用于其它的充满木质素的、用过的或失效蒸煮液中，其组成随着所使用的化学试剂、原料以及所涉及的具体粉碎过程而不同。

苏打法通常用于一年生植物源的原料，如谷类，例如麦草和稻草。这些原料通常含有相对高二氧化硅百分含量，该二氧化硅溶解于蒸煮液中。这提出了另外的分离问题，因为就本领域所公知的，通过酸化碱性失效蒸煮液分离的二氧化硅会产生一种凝胶状或粘性的物质，这种物质不能以实际可行的方法与液体分离。由这类纤维素源制浆得到的液体二氧化硅含量升高，与来自木质纤维源的相对较低的二氧化硅含量相比，要高出1个重量百分数，由此通常排除了目前本领域熟练技术人员已知的分离和回收方法的实际应用。

通常二氧化硅可以是忽略因素的牛皮纸回收法中，在黑液被蒸发成大约70％重量的固体后，可以进行其它步骤，如真空闪蒸以增加更多的用于燃烧的固体制品。高固含量的牛皮纸黑液被加入到减压回收炉中，该回收炉为通常的牛皮纸制浆装置进行药剂和能量回收的部分。通常的减压回收炉需要大量的资本投入，并且其容量经常限制来自一般牛皮纸制浆装置的生产量。

在TAPPI杂志Vol.58.No.5,1975年5月的第110-112页中，David M.Whalen描述了一种从牛皮纸黑液中沉淀木质素的简单方法(也可参见Whalen等的美国专利US3,546,200，1970年12月8日)。该方法中，在搅拌下，将牛皮纸黑液缓慢加入到有机液体，如氯仿与足够的无机酸的混合物中，其中足够的无机酸使最终pH值达到3左右。这一方法以实验室规模是成功的，但以工业规模时，所需要的大量有机液体使这一方法不实用。因此仍然需要一种更有效的分离有机组分，主要是木质素的方法。

                         发明概述

在完成本发明的过程中，我已经实现了利用一种更好的方法使木质素与通常的蒸煮液分离，其中利用其高成本回收炉的现有技术的牛皮纸制浆工场仍可以按正常的方式使用，但有明显的优越性，因为该工场的纸浆生产并不受其回收炉处理量的限制。相反，按照本发明可以处理过量的失效蒸煮液，并且不需要增大标准回收炉的容量。

因此，本发明的主要目的是提供一种更好的方法来从通常失效的蒸煮液中分离出木质素。

通过在废碱性蒸煮液酸化之前或酸化过程中，向废碱性蒸煮液中加入相对便宜的、水溶性的表面活性聚合物试剂，有时亦称为“聚合物”，来实现这一目的，而且这一方法对于通常用于牛皮纸硫酸盐法和苏打法的失效蒸煮液，无论稀释与否，在不使用热量或压力的情况下，都是适用的。

所使用的聚合物的分子量范围为500万左右到2500万左右，可以是阴离子聚合物，如丙烯酰胺与丙烯酸(或丙烯酸钠)的共聚物，或者是部分水解的聚丙烯酰胺及磺酸与丙烯酰胺的均聚物或共聚物，这些作为商品是可以买到的，如Allied Colloids.Inc.的Percol 919和Percol 156，以及Nalco化学公司的Nalco 7877。另外，这些聚合物也可以是以聚丙烯酰胺化学过程或聚乙烯氧化物为基础的非离子聚合物，如由Allied Colloids.Inc.可以获得的Percol 351、Percol 802和PEO(聚氧化乙烯)；或者可以是不同电荷密度的阳离子聚合物，如Percol 368、Percol 292和Percol 2802。非离子聚合物是优选的。

聚合物或聚合物混合物的加入量是使其在液体中的重量浓度范围达到0.05％左右至1.0％左右。为达到这一百分含量范围，聚合物或聚合物混合物在蒸煮液中的加入量为大约0.1至大约5.0磅/吨干有机物。优造的加入量为大约1磅/吨。

根据在制浆过程中所使用的碱性盐，这类蒸煮液酸化时会导致气体产生，优选加入不同的水溶性表面活性剂或低分子量试剂的组合物，如脂肪酸或脂肪酸皂、聚硅氧烷或丁二酸盐，其中具有含有大约8个碳原子至大约18个碳原子的碳链，主要用来加强聚合物的作用，并且有时也能控制起泡。已经发现，每吨失效蒸煮液中，这种试剂的存在范围为大约0.01至大约1.0磅时，对使蒸煮液的固体或近似固体与液体组分的分离明显具有有利影响。优选的加入量为大约0.1磅/吨液体的低量范围。结果是原始蒸煮液的基本清澈的或浅色的液体组分得到回收，其中“澄清”液体基本上不含溶解的、较高分子量的有机固体(主要是木质素和溶解的碳水化合物)。在澄清液体中有机碳总量(TOC)可以低至大约0.01％重量。

在酸化之前向蒸煮液中加入所指出的其它表面活性剂或消泡剂具有优越的效果。残余有机碳总量的数量级为大约0.02至大约0.01％重量的澄清液体组分是很容易达到的。该残余的TOC代表少量的简单碳水化合物，以及如果有的话，也是很少量的残余木质素。

在水溶性的表面活性聚合物和另一种表面活性剂或消泡剂均加入之后，将蒸煮液酸化到pH值小于7，优选至少为3左右。木质素凝结并且至少趋向于以非胶状的非粘性的固体部分漂浮在液体上部。蒸煮液的固体浓度越高，其凝结物漂浮，或真正漂浮在液体表面的趋势越大。这里通过机械重力分离，如通过筛分上层液体或过滤，可以很容易地分离出木质素。在未浓缩的失效蒸煮液中，其中固体的重量浓度低于15％左右，其木质素仍然凝结，即仍然形成非胶状的非粘性的固体部分，但既不沉入液体底部也不真正漂浮在其上部。在这种情况下，即趋向于一般漂浮的情况下，仍然可以利用机械重力分离步骤，如过滤，来分离它们。

洗涤所分出的固体，以除去残余的盐，然后脱水并干燥。如在前面酸化牛皮纸或苏打法的黑液时已经发生过的，若该过程形成酸性木质素或酸化二氧化硅的粘稠胶状物质或无定形粘性部分这样做便毫无意义。另外按照本发明的方法，利用前述过程，当通常的牛皮纸制浆工场在超过其回收炉设计能力操作而产生过量蒸煮液时，以其作为另一种方法，可以显示明显的优势，其中回收炉是用来处理残余固体以从中获得能量并回收化学药剂的装置。不需投入扩充现有牛皮纸处理工场回收炉容量所需大量资金，可以利用本方法，并使用相对便宜的补充炉，如流化床炉，作为一种经济上可以接受的资本投入来处理生产的过量失效蒸煮液。在将转移后的失效蒸煮液的固体部分和液体部分分离后，清澈的残余液体组分被返回进入工场的物流中。这意味着通常的牛皮纸浆处理工场的回收炉并一定不是现有的硫酸盐法(牛皮纸)处理工场纸浆生产的限制因素。

在苏打法中，溶于失效蒸煮液中的无机化学药剂通常不必进一步处理。但是，木质素和溶于废液中的二氧化硅一起分离出形成有用的固体产物，然后废液可以安全地释放到环境中。

                         附图

目前所设想的在工业上实施本发明的最佳方式以附图进行说明，其中：

图1为示意性流程图，总体上给出了用于完成本发明的优选基本方法的步骤。

图2-5为酸化不同pH值时，本发明方法的各实验结果曲线。

                  举例实施方案的详细说明

有关优选的水溶性表面活性聚合物试剂，以及为达到最好结果这些试剂于失效蒸煮液中的加入量具体细节前面已经描述过了，这里将不再重复。但是，要选择优选的聚合物，而其用量取决于木质素源，即取决于具体的制浆原料及所采用的具体方法，这对本领域的熟练技术人员来说是显而易见的。例如，对于所使用的硬木和牛皮纸制浆液体，优选的是非离子聚合物PERCAL 351，由Allied Colloids、Suffolk、Virginia可以购买到。其它的如使用软木的牛皮纸制浆液体和使用谷草的苏打法制浆液体，可以根据具体的制浆原料，化学和机械制浆的程度、以及本领域熟练技术人员已知的其它条件，要求使用不同的聚合物及不同的用量。

关于附图，图1的流程图从总体上说明了本发明用于处理失效蒸煮液的基本方法的优选实施方案，并给出了从中回收得到的木质素和其它产物。

充满木质素的失效蒸煮液通过混合工段，在其中加入聚合物并优选同时加入附加表面活性剂或消泡剂。该工段可以是静态装置或连续流动型的。任选(但优选)也加入纤维以有助于凝结(形成固体部分)，并有助于使其与剩余的液体部分分离。

离开这一工段，经调整处理后的液体通过另一个用酸(优选为硫酸或磷酸)对其进行酸化的工段。有机酸可以与适于过程需要的矿物酸或无机酸组合起来使用。如果在用于制浆的碱性盐中含有硫化钠，则酸化时将产生硫化氢气体。优选这一工段是密封的，并有输送设备将该气体输送到硫化氢气体淋洗器中，如图所示。在酸化时，木质素的特殊化过程(凝结成或小或大的凝结物)也开始了。这些凝结物趋向于漂浮在失效蒸煮液的表面，但当木质素浓度高时，比如当固体总浓度为15％左右或高于15％时，这些物质真正漂浮并可以被筛分出来，进入脱水工段，如滤水带。通过滤水带的孔，大多数液体与固体分离。脱水工段优选进一步包括一个压滤机或离心机，使其中更多的液体被除去。可以用清水洗涤来置换出载带在固体中的盐。脱水工段除去的液体优选通过一个蒸发器。

根据固体总浓度(TSC)所反映的木质素浓度，可分离的颗粒状的固体部分(主要是木质素)其精确性质是可变的。如这里所使用的术语“颗粒状”，通常指的是固体部分的颗粒成分。这些颗粒，即按照本发明处理后，在液体部分中形成的固体部分的非胶状、非粘性状态易于靠重力与澄清的液体部分分离。在浓度较低的蒸煮液中，颗粒状物质凝结并悬浮在澄清的液体溶液中，趋向于漂浮状，在澄清的液体部分保持悬浮状态。如这里所使用的术语“凝结”也指如此形成的易于分离的、不溶性的、颗粒状、趋向于漂浮的固体部分。在任何情况下，本发明的一个优点在于加入聚合物、加入或不加入所述消泡剂、与酸化作用结合，或优选接着进行酸化作用所组成的二步或三步中，不溶性的非胶状的、非粘性的颗粒状固体部分基本上是瞬间产生的，并趋向于漂浮状，或者当蒸煮液的浓度高时，真正漂浮在液体部分的表面。没有其它操作参数如温度、压力或剪切力是必须的。

如果用于酸化的是磷酸，优选采用结晶法来分离结晶后的固体盐，如磷酸二钠可作为商品出售。从蒸发器排放出来的蒸汽可以投入使用。澄清了木质素的液体优选蒸发成盐浓度为35-40％，并返回到加工过程中。

分离效率的一种度量表示为剩余液体部分中TOC百分数。低TOC值(本领域已知以重量百分数表示)，表示除了残余的、低分子量的、可溶性通常不沉淀的有机化合物以外，所有的有机物均被除去了。高TOC值表示在处理过程之后，有可沉淀的固体存留在液体部分，分离不彻底，一定程度上失效。在处理牛皮纸或其它蒸煮液的过程中，上层清液中，TOC的重量百分数高于0.2(未稀释的)被认为是未达到最佳分离。剩余液体部分的颜色和透明度也是去除木质素完全的表现。比较理想地应该是清澈的，并且基本上是无色的或很淡的黄色。

浓缩程度较低的失效蒸煮液、即TOC值为大约2％或更少，并且有二氧化硅存在时，其高效分离取决于处理过程的加药程序，即在酸化之前，向失效蒸煮液中加入聚合物溶液，所述其它表面活性剂或消泡剂。该加药程序导致木质素和其它有机组分以凝结物的形式分离出来，这些凝结物通过简单的机械重力分离方法，如筛分、压带、离心和过滤等可以很容易地与澄清的蒸煮液分离。

分离后的固体部分可以利用工业上可行的、便宜的分离步骤，进行各种高效的，并且至今为本领域未知的容易脱水处理。用于使分离后的固体部分脱水的机械重力分离步骤还包括筛分、压带、离心和过滤。这些步骤对现有技术大有改进的效率，表现为利用这种方法固体部分可以很容易地进行空气干燥。本发明进一步的优点是与现有技术的含有木质素的固体部分相比，本发明空气干燥后的固体部分具有很低的湿含量。空气干燥后，固体部分的湿含量低达5％重量，并且易于装运或用作燃料。干燥后，木质素可以通过粉碎机，并进行筛分。小尺寸的木质素可以用作燃料。大尺寸的木质素可以再次通过粉碎机。

起初，通过得到两个相同的浓缩了的牛皮纸蒸煮液试样来对本发明方法进行评价。一个用聚合物处理后用硫酸酸化。另一个作为对比不使用聚合物用通常的方式进行酸化。可以注意到在聚合物处理的试样中形成的沉淀凝结，并漂浮在上面，容易与蒸煮液的澄清的液体组分分离。而未处理的试样中的沉淀是粘稠的、胶状的，不容易分离。另外，与对比试样相比，用聚合物处理后的试样产生75％更干燥的沉淀。

下表给出了两个试样的沉淀和滤液之间有机和无机(灰分)、以及固体总量的分布：

           比较实验中沉淀和滤液之间的组分分布表

                           沉淀

	对比例	用聚合物处理的
			％有机物总量	44.4	63.7
％灰分总量	13.1	20.0
			％固体总量	30.1	46.9

                   滤液

	对比例	用聚合物处理的
			％有机物总量	55.6	36.3
％灰分总量	86.9	80.0
			％固体总量	70.0	53.1

其它实验在下列实施例中进行：

                         实施例1

        用聚合物处理浓缩的硫酸盐蒸煮液接着进行酸化

在洗涤辊筒上与纤维分离后，将硫酸盐制浆法的失效蒸煮液转移出来，其组成因子有机碳总量(TOC)为7.9％，pH值为12.3。在环境温度下，聚合物溶液的加入量应使液体中含有大约30ppm的聚合物。然后用硫酸使混合物酸化，形成主要含有木质素的固体沉淀，该沉淀以非胶状的、非粘性的凝结物的形式漂浮在残余液体表面。然后这些沉淀固体物质很容易通过过滤与澄清液体分离，但不能通过筛分分离。分析表明澄清的液体部分TOC为2.15％。

                         实施例2

在酸化之前用聚合物和另一种表面活性剂消泡剂处理浓缩后的硫酸盐蒸煮液

将与实施例1有相同来源的蒸煮液转移出来，并在环境温度下同时加入相同量的同样聚合物溶液，以及按每1000份液体加入2份脂肪酸。静置1分钟后，以1分钟时间向液体中缓慢加入浓度为50％的硫酸，使其酸化达到3.5-4.0的pH值。类似地，在酸化后的液体中木质素固体形成非胶状的、非粘性的凝结物，该凝结物漂浮在残余液体的表面，但在10目筛网上很容易与液体部分分离。澄清的液体部分是清澈的，并且几乎是无色的。分析表明TOC为0.17％。

                         实施例3

               用聚合物处理稀的硫酸盐蒸煮液

再次将相同来源的蒸煮液均移出来，但用等量的自来水进行稀释。稀释后的液体组成为大约7.5％的固体和3.9％的TOC，pH值为12.3左右。在环境温度下，向稀液体中加入与前述实施例相同的聚合物溶液，使稀释后的液体中聚合物量为30ppm。静置1分钟后，再次以1分钟时间向混合物中加入浓度为50％的硫酸，使其酸化达到3.5-4.0的pH值。其中的木质素形成非胶状的、非粘性的、悬浮的颗粒状固体部分，该固体很容易从残余的液体部分过滤出来。澄清的液体是清澈的，并且几乎是无色的。分析表明TOC为0.80％。

                         实施例4

      用聚合物和消泡剂表面活性剂处理稀的硫酸盐蒸煮液

在环境温度下，与实施例3相同，从碱性制浆工场的相同阶段转移出稀失效蒸煮液，并达到相同的稀释组成，然后加入足够的聚合物溶液进行处理，使混合物中的聚合物量达到30ppm，同时加入脂肪酸，使每1000份混合物中含2份脂肪酸。静置1分钟后，以1分钟时间向液体中缓慢加入浓度为50％的硫酸，使其酸化达到3.5-4.0的pH值。形成含有木质素的固体部分，其特征是使用了大量的促凝剂，该固体部分在10目筛网上很容易与上层液体分离。筛分后的液体部分是清澈的，并且几乎是无色的。分析表明TOC为0.10％。

针对硫酸盐蒸煮液，从前面的实施例可以看出，当加入表面活性消泡剂时，在共沉淀过程中形成凝结絮凝物粘结在一起成为可分离的物质。相反，当未使用消泡剂表面活性剂时，形成的是较细的颗粒状固体部分，这种固体利用10目筛网不能分离，尽管如此，利用过滤法仍容易分离。这种固体部分既不是胶状物也不具有粘性，类似利用现有技术方法得到的沉淀部分。附加表面活性消泡剂的有利作用是形成可筛分的、含木质素的凝结物。筛分比过滤更有效，并且由于两种表面活性剂明显的共沉淀作用具有意想不到的效果。另外，在实施例1和2之间以及在实施例3和4之间，TOC的差别表明利用表面活性消泡剂基本上改进了分离效果。

下面针对苏打法蒸煮液的实施例表明，尽管苏打法蒸煮液具有高二氧化硅含量，但本发明的方法仍然同样消除了现有技术中木质素固体的胶状性质。

还发现，按照本发明，在含有相当多二氧化硅的废苏打法蒸煮液中加入聚合物，接着酸化到pH值为3左右时，形成悬浮的颗粒状固体部分和剩余的澄清液体部分。颗粒状沉淀物主要是木质素和二氧化硅的组合。至今苏打法制浆的充满二氧化硅的失效蒸煮液提出了难于分离和废物处理的问题。但是，利用本发明所公开的方法得到的木质素与二氧化硅的组合沉淀，基本上与低二氧化硅含量的硫酸盐蒸煮液得到的沉淀一样易于分离。这表明了本发明另一个意想不到的结果和另一个优点。

下列实施例是典型的：

                         实施例5

    对来自谷草制浆材料的废弃、半化学苏打法蒸煮液的处理

由半化学苏打法制浆过程得到失效蒸煮液试样。在pH值为12.3时，其测得的组成为15％重量的固体和3.7％重量的TOC。分析确定二氧化硅的重量含量为每百万份液体中有144份。在环境温度下，加入聚合物溶液，使其在液体中的含量为30ppm，接着，静置1分钟后，用聚合物处理后的液体与回收再循环的澄清液体同时流入液槽，澄清液体中已经加入浓度为50％的硫酸，使其pH值范围为3.5-4.0。在混合液体流入的接收容器中，木质素和二氧化硅以非胶状的、非粘性的凝结固体被分离出来。过滤得到的上清液组分是清澈的，并且几乎是无色的。TOC为0.04％，二氧化硅的重量含量每百万份中只有15份。

由本发明方法得到的清澈的、浅色的澄清液体是一种新产品，其中含有由原来的碱与所加入的酸相互作用所形成的盐离子，TOC重量范围为大约3％至大约0.01％，这取决于起始废液和澄清过程中所采用的方法。

同样地，回收得到的含有木质素的固体部分产品是独特的。脱水后的固体部分含有木质素、聚合物和所加入的表面活性消泡剂(如果回收过程中使用的话)，以及一定含量或相当多的二氧化硅。根据所使用的材料源，二氧化硅的量可以很大。除了含利用现有技术方法分离出来的木质素中发现的通常物质外，本发明脱水后的、空气干燥了的木质素固体部分含有大约0.05％的干固体(或每百万份中占大约500份)聚合物。如果使用了附加表面活性消泡剂，则含有木质素的固体部分将含有大约0.0005％至大约0.05％重量的该附加试剂。如果是空气干燥的话，则脱水并干燥后的固体部分水分重量含量范围为大约5.0％至大约10.0％。如果是加热干燥的话，则固体部分水分的重量含量范围为大约1.0％至大约3.0％。

本发明所公开的方法针对从制浆各阶段转移过来的具体碱性失效蒸煮液特性的适用操作参数，对制浆领域技术人员来说是很熟悉的。某些蒸煮过程是在较高的碱度值下进行的，其蒸煮程度可以轻一些，即所溶解的固体少一些，如对于其中使用机械法分离纤维和原材料的半化学制浆法与化学分离是同时发生的。用于工业上的“深度”指的是蒸煮程度，即化学制浆程度越高，则蒸煮程度“越深”，反之亦然。对于半化学或较小“深度”化学制浆的废液，也可以在本发明的范围内，在所述实施例的指导下，利用本领域技术以某些不同方式进行处理。

如前面所指出的，前面的方法可以有利地应用于来自通常配有标准的、昂贵的回收炉的牛皮纸制浆装置的牛皮纸蒸煮液只是相对小部分一般为体积的10.0％。在失效蒸煮液来自苏打法制浆装置的情况下，全部蒸煮液均可以用本发明来处理。这是由于通常的苏打法制浆过程中，所得到的蒸煮液不适合进行处理，并且不装配牛皮纸制浆的回收炉作为标准设备的一部分。

应该注意到实施例3和4，其中来自硫酸盐法的浓缩黑液在按照本发明对其进行处理之前，加入等量的水对其进行稀释，这与未稀释浓缩黑液，但其它条件极为相似的实施例1和2的结果有些不同，但区别不大。这些实施例表明了一个事实，即本领域的熟练技术人员可以在其知识和技术的基础上，实验性地将本方法用于各种情况，从而针对具体试剂、其用量及针对所涉及的各种情况可能会发生的其它因素变化，来确定最佳的方法。这也适用于处理苏打法蒸煮液。

实施例5针对加入聚合物及使所处理的液体与酸接触以降低其pH值，如何调整物理安排，这对达到木质素和二氧化硅有效分离是很重要的。

图2-5的曲线是根据所处理的硫酸盐蒸煮液针对不同pH值所得滤液(澄清液体)测出的透射率和TOD所进行的实验绘制的，图2和3的液体是筛分工段的洗涤水，图4和5的液体是稀释废水，两者都是从废弃、失效的蒸煮液得到的。在每个例子中，利用相同的浊度测量仪器即浊度计来测量可见光的透射率。这些曲线表明可以在pH 3上下不同pH值下实施本方法。

虽然这里参照目前认为是在实际操作中实施本发明的最佳方式的实施方案进行了描述和举例说明，但应当明确，在不偏离本文所公开的较广发明概念和领会下述权利要求的情况下，可针对各实施方案作出各种改变。

Claims (14)

1.一种处理含有残余木质素和液体、从造纸工业的制浆工场得到的基本上失效的蒸煮液的方法，该方法包括下列步骤：

将水溶性的表面活性聚合物促凝剂混合入所述的失效蒸煮液中；

将如此混合后的液体酸化至pH值小于7，以释放其中的木质素和其它有机化合物，并使这些物质凝结成固体，该固体将漂浮在液体表面；

将凝结后的固体与液体相互分离。

2.权利要求1的方法，其中在将失效蒸煮液酸化之前于其中加入消泡剂。

3.权利要求2的方法，其中消泡剂是水溶性的表面活性共沉淀剂。

4.权利要求1的方法，其中失效蒸煮液来自硫酸盐法制浆工场。

5.权利要求4的方法，其中硫酸盐法制浆工场包括简化回收炉，本发明方法从所述工场得到的失效蒸煮液，基本上只是其产生的超过所述回收炉处理能力的过量部分。

6.权利要求1的方法，其中失效蒸煮液是从苏打法制浆工场得到的。

7.权利要求6的方法，其中苏打法蒸煮液二氧化硅含量很高，该二氧化硅作为凝结固体的一部分与所述液体分离。

8.权利要求1的方法，其中在失效蒸煮液酸化之前，于其中加入聚合物促凝剂。

9.权利要求1的方法，其中在失效蒸煮液酸化过程中，于其中加入聚合物促凝剂。

10.权利要求1的方法，其中在处理之前，将失效蒸煮液稀释。

11.权利要求1的方法，其中固体和残余液体被用作有用产品。

12.由权利要求1的方法得到的固体产品。

13.由权利要求1的方法得到的澄清液体产品。

14.一种处理含有木质素和液体的硫酸盐法碱性失效蒸煮液的方法，该方法包括下列步骤：

(a)将水溶性的表面活性聚合物促凝剂混合入所述硫酸盐失效蒸煮液中；

(b)将步骤(a)的失效蒸煮液酸化至pH值约3以下，使失效蒸煮液中的木质素和其它溶解的有机化合物凝结成固体，并漂浮在失效蒸煮液的表面上；

(c)将酸化后的失效蒸煮液中凝结的固体与残余液体互相分离。

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