一种芦苇浆的无元素氯漂白方法技术

一种芦苇浆的无元素氯漂白方法，其特征在于：依序包括下述步骤(1)氧脱木素处理段；(2)二氧化氯脱木素段；(3)碱性过氧化氢抽提段；(4)二氧化氯增白段。碱性过氧化氢抽提段用氢氧化镁部分代替氢氧化钠作为碱源，同时代替硫酸镁做纤维素的保护剂。本发明专利技术适用于芦苇浆的漂白，工艺简单易操作，提高了漂白浆的粘度和抗张指数，减少了废水的AOX和COD，减轻了造纸厂的环境污染问题，具有显著的社会效益和生态效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种纸浆漂白方法，特别涉及一种芦苇浆的无元素氯漂白方法。
技术介绍
我国的木材资源十分缺乏，造纸原料瓶颈矛盾突出。芦苇浆是一种比较好的非木材纤维原料，除非纤维细胞含量较阔叶木浆高外，其它生物学数据均接近或超过阔叶木浆，只要是可用阔叶木浆的纸产品均可使用芦苇浆。随着纸及纸板总产量的提高，芦苇浆的绝对需求量还是很大的，芦苇浆作为一种较好的草类浆，在中国造纸工业发展中，将发挥重要的作用。因此，科学合理利用芦苇等非木材原料可以解决我国造纸原料不足的问题。采用氯气，次氯酸盐漂白纸浆的传统方法产生的废水产生大量的有机氯代物(AOX)，其主要成份为氯代酚类，有的毒性极大，其中甚至还含有毒性非常强的二恶英，这些有毒物对人类及生态环境危害极大，因此很多国家已经对漂白废水中的含量进行了严格的限制。我国于2008年颁布的《造纸工业水污染排放标准》中也将AOX产生量作为控制指标之一。近年来，利用二氧化氯(D)代替氯气的无元素氯的漂白方法得到了发展。ClO2是一种优良的漂白剂，具有良好的脱木素选择性和良好的环境效应，而且虽然在二氧化氯漂白过程中仍有AOX产生，但至今尚未发现其中有毒性物质存在。在纸浆的碱性过氧化氢漂白中，通常要加入氢氧化钠作为碱源，加入硫酸镁作为纤维素的保护剂。氢氧化钠是强碱，会导致木素和半纤维素大量溶出，使得纸浆得率下降，并增加废水的COD负荷，从而增加了废水的治理成本。此外，造纸过程中的高碱度会导致后续工段形成大量的阴离子垃圾，干扰所使用化学品的效用，从而增加化学品的用量，增加生产成本，降低产品质量。>近几年国内外的研究表明，在许多木材化学机械浆的碱性过氧化氢漂白中，氢氧化镁可以部分或完全代替氢氧化钠作为碱源，并可克服氢氧化钠所引起的问题。HeZ.等人(TappiJournal,2004,3(12):27)对软木热磨机械浆的过氧化氢漂白研究发现，氢氧化镁可以改善成浆的光散射系数，同时降低漂白废水的COD。ThakoreA.,OeiJ.等人（Pulp&PaperCanada,2005,106(5):46-49）采用DE(Eop)D的无元素氯漂白流程对针叶木硫酸盐浆进行漂白，发现在碱性压力过氧化氢漂白段(Eop段)，氢氧化镁可以代替硫酸镁作为纤维素保护剂用以保护纸张强度，同时还能够减少该漂段氢氧化钠的用量，降低生产成本。但是目前国内外对氢氧化镁作为碱性过氧化氢漂白的碱源和纤维素保护剂的研究主要集中于木材的化学机械浆和化学浆，对非木材原料，如芦苇硫酸盐浆的研究还未见有相关报道。与NaOH和MgSO4不同，Mg(OH)2带有功能阴离子(OH-)和阳离子(Mg2+)，从而具有碱性并可以保护纤维素。以绝干为基准，0.73kgMg(OH)2在化学上相当于1.00kgNaOH,而0.48kgMg(OH)2与1.00kgMgSO4含有等量的镁离子。专利号为CN101463573B，专利技术名称为“一种草浆漂白工艺”的专利技术专利公开了一种由氧脱木素，二氧化氯脱木素，碱抽提处理，二氧化氯增白段组成的无元素氯漂白方法,该专利公开的碱抽提处理段是用氢氧化钠作为唯一的碱源。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种采用氧脱木素，过氧化氢，低二氧化氯用量的适于芦苇浆的低污染漂白工艺，以氢氧化镁部分代替氢氧化钠作为碱性过氧化氢抽提段的碱源，同时代替硫酸镁作为该段的纤维素保护剂。该工艺对于提高芦苇漂白浆的质量，减少芦苇浆漂白对生态环境的污染有着重要意义。本专利技术是通过以下技术方案实现的：以下所涉及的浆料浓度如无特别说明，均为质量百分数；所涉及的试剂、药品的用量，如无特别说明，都是相对于绝干浆而言。一种芦苇浆的无元素氯漂白方法，依序包括下述步骤：(1)氧脱木素处理段（O）：为了减少后续漂段中二氧化氯的用量，未漂芦苇硫酸盐浆进行氧脱木素预处理，脱木素率控制在40-50%，即芦苇硫酸盐浆的卡伯值从12-15降至7-8，这样可以保证纸浆在脱木素的同时，强度性能保持良好。其工艺条件为：反应温度95-110℃，塔顶氧气压力0.4-0.5MPa，时间60-90min，相对于绝干浆质量，纸浆质量浓度10-14％，氢氧化钠用量3-4％，硫酸镁用量0.5-1.0%。(2)二氧化氯脱木素段（D0）：其目的是为了进一步脱除氧脱木素后纸浆中的残余木素含量。工艺条件为：二氧化氯用量0.6-1.0%，终点pH值3.0~4.5，反应温度50-75℃，反应时间60-120min，纸浆浓度10-14%。(3)碱性过氧化氢抽提段（Ep）：其目的是为了中和仍残留在浆料中的酸性木素降低产物，增加酸性物质的溶解度，以便在浆料洗涤过程中更好地将其洗涤出来，对经过D0段处理并洗涤后的浆料进行碱抽提，加入过氧化氢，可进一步提高漂白浆的白度。其工艺条件为：过氧化氢用量0.5-1.5%，NaOH用量2.0-3.0%，氢氧化镁取代氢氧化钠的比例为0-75%，氢氧化镁同时代替硫酸镁作为纤维素的保护剂，不另外加入硫酸镁，纸浆浓度为10-14%，反应温度60-80℃，反应时间60-120min。(4)二氧化氯增白段（D1）：其目的是为了进一步提高纸浆的白度。工艺条件为：二氧化氯用量0.1-0.6%，终点pH值6.0~6.5，反应温度50-75℃，反应时间60-120min，纸浆浓度10-14%。本专利技术与现有技术相比具有如下突出的优点：1、在保证浆料强度的情况下，进行氧脱木素处理，氧脱木素率在40-50%，可以减少后续漂白中二氧化氯的用量，从而进一步减少了废水中AOX的含量。2、明显降低漂白废水中的COD，经检验，实施例1-3的废水COD均比碱性过氧化氢抽提段（Ep）只用氢氧化钠作为单一碱源的废水COD减少15%以上。3、由于氢氧化镁的弱碱性，氢氧化镁部分取代氢氧化钠的漂后浆，其粘度和抗张指数高于氢氧化钠作为单一碱源的漂后浆。4、从化学品的成本来看，减少化学品的用量，从而减少成本，提高企业的经济效益。5、芦苇漂白浆的最终成浆白度达到85-87％ISO，强度性能好，满足了高档纸张的抄造要求。6、本法工艺简单易操作，极具应用价值，减轻了造纸厂的环境污染问题，具有显著的社会效益和生态效益。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术要求保护的范围并不局限性于实施例表示的范围。除非特别说明，下面实施例中有关物质用量是指相对于绝干浆的质量的用量。实施例中，根据OH-的克分子含量用Mg(OH)2部分代替NaOH进行漂白。例如，实施例1中，取代比例为25%时，即有25%的OH-来源于Mg(OH)2,总用碱量为3.0%NaOH，相应的碱加入量为2.25%NaOH和0.55%Mg(OH)2。以OH-的含量为基准，NaOH含有42.51%的OH-离子，而Mg(OH)2含有58.32%。其余的实施例中的氢氧化镁和氢氧化钠的加入量按照以上方法计算。实施例1：一种芦苇浆的无元素氯漂白方法本实施例使用的未漂浆是采用硫酸盐法连续蒸煮得到的芦苇浆，卡伯值15，白本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种芦苇浆的无元素氯漂白方法，其特征在于：依序包括下述步骤：(1)氧脱木素处理段（O）：反应温度95‑110℃，塔顶氧气压力0.4‑0.5MPa，时间60‑90min，相对于绝干浆质量，纸浆质量浓度10‑14％，氢氧化钠用量3‑4％，硫酸镁用量0.5‑1.0%;(2)二氧化氯脱木素段（D0）：二氧化氯用量0.6‑1.0%，终点 pH 值 3.0~4.5，反应温度50‑75℃，反应时间60‑120min，纸浆浓度10%‑14%；(3)碱性过氧化氢抽提段（Ep）：过氧化氢用量0.5‑1.5%，NaOH用量2.0‑3.0%，氢氧化镁取代氢氧化钠的比例为0‑75%，氢氧化镁同时代替硫酸镁作为纤维素的保护剂，不加入硫酸镁，纸浆浓度为10‑14%，反应温度60‑80℃，反应时间60‑120min；(4)二氧化氯增白段（D1）：二氧化氯用量0.1‑0.6%，终点 pH 值 6.0~6.5 ，反应温度50‑75℃，反应时间60‑120min，纸浆浓度10‑14%。

【技术特征摘要】
1.一种芦苇浆的无元素氯漂白方法，其特征在于：依序包括下述步骤：
(1)氧脱木素处理段（O）：反应温度95-110℃，塔顶氧气压力0.4-0.5MPa，时间60-90min，相对于绝干浆质量，纸浆质量浓度10-14％，氢氧化钠用量3-4％，硫酸镁用量0.5-1.0%;
(2)二氧化氯脱木素段（D0）：二氧化氯用量0.6-1.0%，终点pH值3.0~4.5，反应温度50-75℃，反应时间60-120min，纸浆浓度10%-14%；
(3)碱性过氧化氢抽提段（Ep）：过氧化氢用量0.5-1.5%，NaOH用...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘艳兰，林本平，陈克复，马乐凡，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43