一种通过等药液浓度提高过氧化氢漂白效率的方法技术

本发明专利技术涉及一种通过等药液浓度提高过氧化氢漂白效率的方法，该方法将漂白过程中一种或几种药品的浓度稳定在某一水平上，需要稳定浓度的每一种药品单独配备加液计量泵，并由计算机控制在线调节该药品的浓度，同时降低反应温度。本发明专利技术方法通过向漂白系统中连续补充药液的方式，使系统中的一种或几种化学药品浓度在较长一段时间内保持某一水平的稳定状态，同时降低部分药品浓度和反应温度，提供更合适的过氧化氢漂白反应条件；在等浓度漂白条件下，过氧化氢的无效分解得到进一步的抑制，从而提高漂白效率。等浓度漂白使用廉价的常规过氧化氢漂白药品，有利于降低药品费用。

【技术实现步骤摘要】
一种通过等药液浓度提高过氧化氢漂白效率的方法
本专利技术属于制浆造纸
，涉及一种纸浆漂白技术，尤其是一种通过等药液浓度提高过氧化氢漂白效率的方法。技术背景作为一种环境友好型的漂白剂，过氧化氢在纸浆漂白中得到了广泛应用。特别是在化学机械浆的生产中，过氧化氢高浓漂白一直是主流的生产工艺。但研究表明，在漂白过程中只有很少一部分过氧化氢真正参与了与纸浆的化学反应，其中大部分无效分解了。因此，过氧化氢的漂白效率比较低。如何进一步挖掘过氧化氢漂白的潜力，提高漂白效率，已成为当前过氧化氢漂白生产研究的热点之一。影响漂白效率提高的因素主要有：温度、pH值、金属离子种类和含量、助剂、漂白方式等。漂白温度对过氧化氢漂白效率有很大影响。温度提高有利于加快反应速度，但过氧化氢的自分解速度也加快，因此过高的反应温度容易导致漂白效率的降低(参见：沈葵忠，杉木CTMP高白度漂白技术及机理的研究，北京林业科学研究院,2008)。在化学机械浆的实际生产中，高浓过氧化氢漂白的温度通常在90℃左右，由于漂白前纸浆在磨浆机内处于0.2MPa的蒸汽压下，纸浆输送到漂白塔时很难降到更低的温度，而对高浓纸浆降温并不容易，导致这种过高的温度条件在实际生产中难以改变。pH值也是影响漂白效率的重要因素。过氧氢根离子的有效分离要求有一个稳定的pH值范围，过高的pH值会加快过氧化氢的无效分解，导致漂白效率降低。相反，pH值过低则不能生成足够的过氧氢根离子，导致纸浆白度难以提高。在当前的各种漂白方式中，pH值均不同程度地呈现前高后低的趋势，并且在漂白过程中的一定时间段内超出了过氧化氢反应需求的范围，不能充分地满足漂白的实际要求，制约了漂白效率进一步提高。这种状况主要是由于漂白剂一次性加入，调节pH值的碱随着反应的进行逐渐消耗造成的，且受漂白浓度和药品用量的制约无法改变。有一种方法提出将调节pH值的碱分两次加入，使得漂白初期碱浓度不致过高，而漂白后期碱浓度不致过低，使漂白系统的pH值在一定程度上达到均衡，从而改善漂白后程的“碱亏”问题，提高漂白效率(参见王蕊，纸浆过氧化氢漂白后程活化的研究，东北林业大学,2004)。然而，这种做法pH值仍处于阶段性的波动状态，并且需要增加一段漂白工序，使得生产工艺流程更加复杂，由提高漂白效率获得的收益能否补偿增加的投资和运行费用尚不确定。目前该方法在实际生产中尚未得到应用。另外螯合剂在碱性较高的环境中的螯合作用大大削弱，甚至出现脱螯合现象，不利于抑制金属离子对过氧化氢的催化分解作用。漂白系统中金属离子对过氧化氢的稳定性有重要影响。铜、铁、锰等过渡金属离子对过氧化氢有催化分解作用。此外，一些金属离子还可与木素反应生成有色的木素-金属离子复合物，使得纸浆难以漂白。常用的控制金属离子的办法是使用螯合剂钝化金属离子的活性。相反，部分镁化合物对过氧化氢的无效分解有很好的抑制作用，并且可以防止碳水化合物的氧化。使用氢氧化镁还可以部分或全部替代氢氧化钠作为过氧化氢漂白的碱源，使漂白废水的污染负荷降低20-50％。氧化镁也可以作为漂白的碱源，并且在我国来源广泛，价格低廉(参见YeLinyong,HouQingxi,LiuWei,etal,EffectofPartiallySubstitutingMgOforNaOHonBleachingofPine(PinusMassoniana)ThermomechanicalPulp,CarbohydratePolymers,2012,88(4):1435-1439)。在化学机械浆的过氧化氢漂白中，应用氢氧化镁或氧化镁可以改善成浆的松厚度和光学性能，提高漂白废液中残余过氧化氢的含量。在国外化学机械浆的过氧化氢漂白中使用氢氧化镁作为碱源的企业相对较多(参见：姚光裕.磨浆过程中添加氢氧化镁和过氧化氢进行漂白的新技术.造纸信息,2009)，然而在中国尚不多见。目前存在的一个关键问题是残留的过氧化氢没有合适的利用途径。解决这一问题有两种可能的方法：一是在漂白工艺流程中增加一段使用漂白废液的预漂白段，提高综合漂白效率，但其缺点是工艺流程变得更加复杂，投资和运行费用增加；二是将残留过氧化氢带入纸机系统作为灭菌剂使用，防止污泥膨胀(参见HietanenTomiM,OsterbergMonika,BackfolkKajA,EffectsonPulpPropertiesofMagnesiumHydroxideinPeroxideBleaching,Bioresources,2013,8(2):2337-2350)。然而在实际生产中，大部分残留的过氧化氢随洗浆废水进入了水处理系统，进入纸机系统的过氧化氢数量很少。目前在实际生产中，上述两种方法均没有得到应用。一些漂白助剂的使用能够提高过氧化氢的漂白效率。在化学机械浆的高浓过氧化氢漂白中加入双氰胺、四乙酰乙二胺(TAED)、尿素等助剂可以活化过氧化氢以提高漂白效率(参见：中国专利，申请公开号：102363929A)。但因药品成本较高等因素，目前尚未见在实际生产中得到应用。不同的漂白方式提供了不同的漂白反应环境，最终会影响到过氧化氢的漂白效率。当前，主要的化学机械浆过氧化氢漂白方式有三种：低浓漂白、高浓漂白和置换漂白。低浓漂白工艺简单，但纸浆白度难以提高，在生产中很少应用。高浓漂白是目前应用最广泛的化学机械浆过氧化氢漂白方式，通常在一段高浓磨浆之后设置漂白塔，漂白浓度25％以上，过氧化氢及相关助剂一次性按比例加入，混合均匀后在漂白塔内90℃温度下停留90min左右完成漂白。高浓漂白具有时间短、成浆白度高的特点。但由于漂白浓度高，且漂白药品是一次性投入，反应过程中pH值的变化幅度是当前各种漂白方式中最大的。实际生产中过氧化氢高浓漂白的效率一般为5-7。置换漂白也是一种有望在化学机械浆生产中得到应用的漂白方式。置换漂白具有时间短、药品消耗低、设备紧凑、污染物排放少等优点，已经在化学浆的漂白中有一定的应用。置换漂白理论认为：漂白过程中阻碍药液渗透的主要因素是纤维表面的水膜层，漂白药液与浆料的混合过程中，药液在纤维表面流动将会有效地破坏这一水膜层，从而加快药液渗透的速度。因此，置换漂白可大大缩短漂白时间，进一步提高漂白效率。多段逆流置换漂白的实验室模拟结果表明：置换漂白废液可以循环使用，而且对漂白效果的影响不大(参见：李新平，兰桉CTMP置换漂白工艺和机理的研究，华南理工大学,2000)。置换漂白相对于高浓漂白而言，更均衡而且低的反应pH值和过氧化氢浓度也是其漂白效率较高的重要原因。杨木化学机械浆单段过氧化氢置换漂白试验表明：当白度由44.7％提高到76.7％时，漂白效率可达到8.03(参见：赵强，杨木化机浆强化过氧化氢漂白工艺及机理研究，北京林业大学,2010)。置换漂白方式的缺点是设备昂贵、控制系统复杂、运行稳定性差，在当前的化学机械浆漂白生产领域未见实际应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有漂白技术的不足之处，提供一种通过等药液浓度提高过氧化氢漂白效率的方法。该方法通过向漂白系统中连续补充药液的方式，使漂白系统中的一种或几种化学药品浓度在较长一段时间内保持某一水平的稳定状态，同时降低部分药品浓度和反应温度，提供更合适的过氧化氢漂白反应条件。漂白药液中加入镁化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过等药液浓度提高过氧化氢漂白效率的方法，其特征在于：步骤如下：所述方法将漂白的化学反应过程分为两个阶段：等浓度反应阶段和高浓反应阶段；在等浓度反应阶段，选择漂白系统中的某一种或几种药品进行等浓度调节，方法是：将该几种药品分别单独配成所需浓度的药液，并各自配备一台在线补充药液的泵，由计算机按设定程序控制泵的流量，使得补充进漂白反应体系的该几种药液量恰好等于它们的消耗量，维持漂白系统中该几种药品的浓度稳定；其它药品根据纸浆的量一次性加入至未漂浆中；浆料在反应过程中需不断地搅拌，漂白时间为20‑60min，漂白温度为65‑85℃；等浓度反应阶段结束后，纸浆被浓缩到25‑45％的浓度，在80‑95℃下继续反应，漂白过程即进入高浓反应阶段；在高浓反应阶段，残留在浆中的化学药品得到进一步消耗，反应50‑100min后，即得漂白浆；等浓度反应阶段之后的纸浆浓缩滤液能够用于下一漂白程序中漂白液的配制。

【技术特征摘要】
1.一种通过等药液浓度提高过氧化氢漂白效率的方法，其特征在于：具体步骤如下：在等浓度反应阶段，选择漂白系统中的氢氧化钠和过氧化氢进行等浓度调节，方法是：将这两种药品分别单独配成所需浓度的药液，并各自配备一台在线补充药液的泵，由计算机按设定程序监控泵的流量，使得补充进漂白反应体系的这两种药液量恰好等于它们的消耗量，维持漂白系统中过氧化氢的浓度恒定在2-20g/L，碱浓度恒定在0.2-10g/L，加入硅酸钠至初始浓度1-3g/L，其它化学品根据纸浆的量一次性加入，其它药品的加入量为占纸浆的绝干质量的百分数，其中：螯合剂0.1-0.3％，稳定剂0.1-0.3％，镁化合物0.05-0.5％；浆料在反应过程中不断地搅拌，漂白时间为20-60min，漂白温度为65-85℃；等浓度反应阶段结束后，纸浆被浓缩到25-45％的浓度，在80-95℃下继续反应，漂白过程即进入高浓反应阶段；在高浓反应阶段，残留在浆中的化学药品得到进一步消耗，反应时间达到50-100min后，即得漂白浆；等浓度反应阶段之后的纸浆浓缩滤液能够用于下一漂白程序中漂白液的配制。2.根据权利要求1所述的通过等药液浓度提高过氧化氢漂白效率的方法，其特征在于：所述未漂浆为化学机械浆或机械浆。3.根据权利要求1所述的通过等药液浓度提高过氧化氢漂白效率的方法，其特征在于：具体步骤如下：⑴选取未漂浆，经洗涤后浓缩到30％的质量浓度备用；⑵取烧杯，置于恒温水浴锅中，调节温度至70℃；配备搅拌装置，用于烧杯内浆料的搅拌；配好的过氧化氢溶液盛放在试剂瓶中，由过氧化氢泵输送到烧杯中；氢氧化钠溶液由氢氧化钠泵输送，并使用计算机系统监控泵的流量输出；⑶漂白开始前的准备：未漂浆料检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯庆喜，孙先启，刘苇，
申请(专利权)人：天津科技大学，
类型：发明
国别省市：天津;12