在纸浆漂白中应用活化臭氧的方法技术

本发明专利技术涉及一种基于臭氧的漂白木素纤维素材料的漂白方法，该方法包括由至少四个顺序工段组成的漂白工序，该工段包括氧化处理工段、碱萃工段、活化臭氧漂白工段、和最终漂白工段以制造预期最终光泽度的纸浆。活化臭氧漂白工段包括在臭氧反应前向纸浆添加乙醇／ＤＭＳＯ混合物。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种从纸浆中去除木素的方法，更具体而言，涉及一种利用活化臭氧漂白木素纤维物质的方法。从制木浆过程中得到的大多数纸浆由于少量木素的存在呈暗黑色。为了得到高光泽度的纸，应在漂白过程中完全去除残留的木素。迄今，分子氯，次氯酸钠和二氧化氯是用于纤维素纸浆漂白的主要试剂，其工序如C/DEDED、CEHDED、CEHD、CEHDH和CEHED。纸浆质量和漂白费用是决定采用漂白工序的主要因素。但是，在废水中发现有机氯化物质之后，纸浆和造纸工业近年花了大量的努力去寻找降低这些物质随废水排出的新工艺。根据报导，废水主要来源于纤维素纸浆的漂白过程，源于分子氯与木素反应产生的降解化合物，参见C.Rappe等，“关于纸浆漂白过程中PCDDS和PCDFS的生成”，Pulp and Paper Canada,1989年8月。这些氯化物难于自然降解，因为它们含有碳-碳共价键。其中，各种物质，即2,3,7,8-四氯-氧芴(TCDF)和2,3,7,8-四氯-二苯并二噁烯(TCDD)等物被证明是生物积累的、有潜在毒性和对环境有害的。为了对在废水中发现这些物质所产生的压力作出反应，纸浆和造纸工业正在寻找漂白工艺，该工艺容许生产高质量的纸浆，同时产生质量合乎现行环境法规定的废水。这样，漂白工艺已发展到持续寻找减少或排除分子氯而采用其它试剂，诸如二氧化氯、氧、过氧化氢、臭氧、酶和过酸。采用这些试剂导至了所谓ECF(无元素氯)和TCF(全无氯)的漂白工序。但是，这类似乎不足以满足国家立法和公众对环境的关注。用于纸浆和造纸工业过程中的闭合水循环可能很快会成为一种要求。采用ECF和TCF工序为纸浆和造纸工业提供了一个机会，通过废水的部分或全部返回回收循环实现漂白车间的闭合水循环。若干世界级的牛皮纸浆企业正在评价闭合循环操作，其目的在于以合理的费用取得环境质量及其产品在市场上的可接受性。为控制这个问题曾经作过多次尝试。已知在探测到有机氯化物质对水体有机物的有害作用之后，曾采用的第一个措施是用氧脱木素和/或对污水进行二次处理。氧脱木素工序可去除大约40-50％的残留木素，而对碳水化物无明显影响。因此，漂白可用较低的试剂消耗进行，其结果使较少的有机氯化物排入所产生的污水中。常规漂白工序的一个重要改进是降低分子氯的用量和增加二氧化氯的耗量。在多数纸浆工厂中，在第一漂白工段中用二氧化氯代替分子氯来改进这一过程。曾经报导，污水中的AOX(可吸收的有机氯化物)水平可藉助以氧脱木素、用二氧化氯代替氯、污水的生物处理达到明显降低。其它重要的环境污染指数，诸如污水的颜色、生化耗氧量(BOD)、化学耗氧量(COD)同样可藉助这些措施得到降低。参见J.W.Graves等，“二氧化氯取代、氧脱木素和生物处理对漂白厂污水的作用”，TappiJournal,1993年7月。臭氧，一种三氧基化合物，是一种强氧化剂，对木素有强的反应性。首次的牛皮纸浆处理是在低稠度和高稠度下实现，曾经发现，臭氧在纤维悬浮液中的溶解是过程的决定因素。参见，M.Byrd等，“臭氧对化学纸浆的脱木素和漂白文献综述”，Tappi Journal,1992年3月。涉及臭氧在ECF和TCF漂白工序中应用的工作是用改变所用的反应稠度和所加的臭氧剂量进行的。臭氧工段之前为氧工段，介质为碱性，其后为一简单的碱萃工段。最终漂白可用二氧化氯(ECF工序)或过氧化氢(TCF工序)工段完成。参见，专利No.WO 91/18145，署名为B.F.Gregg等。同样，美国专利No.4,959,124(Tsai)涉及用二氧化氯脱木素(D)、臭氧漂白(Z)、碱萃(E、Eo、Ep、Eo)和溶解等步骤处理软木牛皮纸浆。虽然技术有所发展，但工业仍需要一种更好的漂白工艺，其操作费用低、所产生的污水对环境影响小、所得最终产品的质量相近或更优。按上面所引的所有漂白方法的臭氧的应用存在两个主要的缺点。这些缺点包括(1)漂白效率低和(2)对纸浆木素的漂白选择性低。臭氧漂白效率定义为臭氧工段中每公斤消耗的臭氧所降低的kappa数单位，它通常太低以致不能证明高的臭氧漂白费用是合理的。另一方面，臭氧的漂白选择性定义为通过臭氧工段降低的kappa数单位与粘度单位的比值，其值通常太低，从而损伤纸浆质量。因此，需要找到应用臭氧漂白纸浆的代替方案，该代替方案能改善过程的效率和选择性。因此，本专利技术的目的在于提供一种用臭氧漂白纸浆的新方法，致使臭氧处理工段的总效率和选择性得到改善。其结果使达到目标kappa数的臭氧消耗低于常规的臭氧漂白方法。此外，用本专利技术的方法经臭氧处理的纸浆的最终纸浆粘度高于用常规臭氧方法所取得的粘度。其次，本专利技术的目的还在于提供一种新的包括一个臭氧工段的漂白方法，与常规纸浆漂白方法相比，新方法的效率和选择性较高，产生的污水的环境影响较低，所得的最终产品的质量相近或更优。用活化臭氧漂白木素纤维素物质的方法包括至少由四步的漂白工序。其相继工段包括氧化处理工段、碱工段、有适当比例的乙醇和二甲亚砜(DMSO)混合物存在下进行的活化臭氧漂白工段和最终漂白工段。氧化处理工段可用氯、二氧化氯、臭氧、过氧化氢、过酸或其它氧化剂在本专业技术人员熟知的条件下进行。碱萃工段可用任一碱源，优选氢氧化钠在纸浆工业常用的条件下进行。活化臭氧漂白工段包括用无机酸酸化纸浆使其pH达到1.5-5的范围内，经酸化的纸浆用乙醇/DMSO辅助混合物处理，经辅助处理后的纸浆用臭氧处理，接着用碱中和经臭氧处理后的纸浆，使其pH值达到5-10的范围内。活化臭氧漂白工段在反应稠度为约1％-约15％、反应温度在约20℃-约90℃下进行，反应时间约为1-120分钟。无机酸的剂量为约0.5％-约4％范围内，乙醇剂量在约0.001-约20％范围内、DMSO剂量在约0.001-约8％范围内，臭氧剂量在约0.1％-约1.0％范围内以及碱的剂量在约0.5-约3％范围内。全部剂量按干纸浆纤维重量计。活化臭氧处理后的纸浆然后经洗涤和/或直接转移到最终漂白操作，在该操作中继续用二氧化氯和/或过氧化氢经一个或多个工段处理，其条件是本专业技术人员已知的常规条件，使产品达到预期的最终质量。对于本专利技术的目的，“Kappa数”系指1克干透的纸浆所消耗的0.1N的KMnO4溶液的亳升数，它与纸浆漂白度相关。粘度是纸浆纤维素链平均聚合度的一种间接度量，它与纸浆的强度性质相关。对于本专利技术而言，“效率”系指通过(ZE)工段每公斤所用臭氧降低的kappa单位(kappa数)数(kg/t)。对于本专利技术而言，“选择性”系指kappa数的百分数除以通过(ZE)工段降低的粘度百分数。纸浆kappa数值、粘度和光泽度根据Tappi标准程序测定。其它目的、特征和优点将用下面的优选方案的描述和附图向本专业技术人员展示。附图说明图1表示的展示了本专利技术的方法应用活化臭氧的优化模式的漂白工段的工序。本专利技术可用活化臭氧处理纸浆来完成，臭氧处理在氧化剂处理和碱萃之后进行。在活化臭氧处理之后，纸浆用二氧化氯和/或过氧化氢漂白直至达到预期的光泽度。与以前在这个领域内完成的工作不同，在本专利技术中，臭氧工段用有机溶剂即适当比例的乙醇和二甲亚砜的混合物活化。乙醇/DMSO混合物在臭氧工段中起协同作用，改善臭氧与纸浆反应的效率和选择性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种漂白木素纤维素材料的方法，它包括下列步骤：ａ）在氧化工段用一种氧化剂处理纸浆使过渡金属溶解，同时氧化包含随木素纤维素纸浆带入的酚木素和载体物质的木素；ｂ）通过碱萃处理萃取该纸浆，以萃取和加溶来自工序（ａ）的该纸浆；ｃ）通过采 用活化臭氧的活化臭氧工段处理来自工序（ｂ）的该纸浆，使残留在纸浆中的木素和其它有色物质氧化，该活化臭氧处理工段包括向纸浆添加无机酸、乙醇／ＤＭＳＯ混合物、和含臭氧的气流，接着用碱进行纸浆中和；和ｄ）通过一个或多个漂白工段处理来自工段（ｃ ）的纸浆，漂白剂选自过氧化氢和二氧化氯。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JL科罗德特，ACH德布里托，MR达斯尔瓦，E萨尔瓦多，
申请(专利权)人：普莱克斯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]