改善环境的漂白木质纤维材料的方法技术

一种用于木质纤维素纸浆的去木质和漂白流程。该流程不用元素氯，通过部分去木质作用使纸浆的Ｋ值约达到１０或更小，并且粘度约大于１３厘泊，进而利用有效量的臭氧在足够的时间里将部分纸浆去木质，得到Ｋ值约为５或更小，粘度约小于１０，ＧＥ亮度至少约５０％的基本上去木质的纸浆，通过添加像二氧化氯或过氧化物之类的漂白剂可使该基本去木质的纸浆增亮，得到的最终产品具有至少约６５％的ＧＥ亮度，由于滤液都能被回收而不排放，因此环境上得到了改善。（*该技术在2011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新的用于脱木素和漂白木质纤维纸浆的符合环境要求的方法，其中不需使用氯元素且能生产出强度合格的纸浆。这种方法的使用也减少了环境污染的数量。木材包括二种主要成份-碳水化合物的纤维即纤维素部分以及非纤维成份。形成木材纤维素部分的聚合物链彼此平行排列并且与邻近的链形成牢固的结合。木材的非纤维部分包括基本上由苯基丙烷单元形成的一种三维聚合材料，即所说的木质素。虽然木质素的主要部分也是分布在纤维本身之内，但也有一部分木质素位于纤维素纤维之间，与之形成一固态群体。为了能在造纸工艺中使用，木材必须首先被处理成纸浆。所谓纸浆就是一种悬浮态的木纤维，将它们放置在筛网上可以形成一种薄层即纸。制浆过程所采用的方法通常涉及对木材的物理或化学处理，或将这二种方法结合起来进行处理，以便改变木材的化学结构，使最终产品具有所需要的特性。有二种主要类型的制浆技术，即机械制浆和化学制浆。在机械制浆中，木材借助物理方式被分解成单纤维。在化学制浆中，木屑被化学溶液消化，其中一部分木质素被溶解掉以便将之排除。通常使用的化学制浆工艺大致分成(1)烧碱法，(2)亚硫酸盐法，(3)硫酸盐法，后者被广泛地采用，而且能够进行众所周知的各种改变，如同以下所述。烧碱法在本
是被人熟知的，它以氢氧化钠(NaOH)为反应剂将木质素粉碎以便将其去除掉。亚硫酸盐法在本领域也是为人熟知的(例如可以参考“纸浆和造纸技术手册”，第6章-亚硫酸盐制浆，TAPPI，U.S.A.)。硫酸盐法及其许多变种是用于造纸工业的一种基本化学工艺。基本的硫酸盐法工艺，如同“纸浆和造纸技术手册”第7章-硫酸盐法(TAPPI，U.S.A)所描述的那样，涉及一种在氢氧化钠(NaOH)和硫化钠(Na2S)的水溶液中蒸煮木屑的过程。这种方法甚至对于如南方软木这样比较难于处理的木材的制浆也是极有效的，相同对于其他一些易于制浆的木种，例如北方硬木和软木一样有效，硫酸盐法一般用来生产强度较高的纸浆，因为这种方法对木材中纤维素成份的破坏最小。改进的硫酸盐法甚至可以进一步降低制浆过程对纤维素纤维聚合结构的破坏，从而使最终纸产品的强度损失比标准的硫酸盐法更为减小，有一种改进了的硫酸盐制浆工艺被称作“补充脱木素处理”法，它是本
中的一个广泛概念，包括了各种改进的硫酸盐制浆技术，例如在特殊限定的工序中，或在蒸煮设备的不同部位，或在不同的时间区间加入制浆化合物，或者在指定的工序中将冷却液去除并重新注入，以便更有效地去除更多的木质素，同时减少制浆药液对纤维素纤维的破坏程度。另一个改进了的硫酸盐制浆工艺称作硫酸盐-AQ工艺，其中将少量的蒽醌加入到硫酸盐制浆药液中去，以便加快脱木素化，同时减少药液对含有木质的纤维素纤维的破坏。本领域中存在各种附加的补充脱木素处理技术，其中包括由V.A.Kortelainen和E.A.Backlund在TAPPIVol.68(11).70(1985)中所描述的Kamyr改进连续蒸煮法(MCC);由R.S.Grant在TAPPIVol.66(3)120(1983)所报告的Beloit快速取代加热法(RDH);以及由B.Petterson与B.Ernerfeldt在“纸浆与纸”Vol.59(11)90(1985)中所报导的SundsColdBlow蒸煮法。由硫酸盐法或改进硫酸盐法蒸煮过的木材形成纤维素纤维的深色浆料，称之为“粗浆”。粗浆的深颜色产生于下列事实在蒸煮过程中并非所有的木质素被去除掉，而将之在制浆过程中化学转变成发色基团。因此要想使粗浆的颜色变浅，即使之适合印刷、书写以及其他的纸应用的需求，必须通过加入脱木素材料而继续去除残存的木质素，并且借助于“漂白”或“显亮”处理将残存的木质素转化成无色化合物。然而，在对纸浆漂白之前，在制浆过程的所有化学处理结束之后的蒸煮材料一般被送到一个独立的喷放锅中去。在喷放锅中，在木质纤维素材料的最初化学处理过程中所造成的压力被解除，纸浆材料被分离成纤维集合体。然后再对生成的纤维集合体进行一系列的洗涤，以便去除所有的残存化学物质以及可溶性物质(例如木质素)，这些物质在制浆过程中已被从纤维素材料中分离出来了。经常对纸浆进行一次或多次的筛选处理，以便将大部分的未纤维化的木料分离出来，对它们再进行特殊处理(再蒸煮，机械研磨等)。来自于洗涤过程的剩余物通常被称作黑液，将它们收集，浓缩，然后在回收锅炉中以一种对周围环境很安全的方式进行焚烧。黑液的收集、浓缩以及燃烧技术在本领域中是很普通的是众所周知的。脱木素及漂白工艺是使用选定的化学反应剂对洗涤过的纤维素集合体通过一系列步骤进行的。在现有技术中，采用了各种不同的组合的化学处理方式。而且每一个单独的处理过程都可以以无限种结合及取代方式进行重新安排。因此，为了能简明地对各种漂白过程和系统进行解释，常用组合在一起的字母代码来代替所使用的具体化学反应物以及处理过程中的工序步骤。现对于在以后适当的地方使用的一些字母代码作如下介绍C氯化处理-在酸性介质中用氯元素进行的反应。E碱提取-用氢氧化钠对反应物进行溶解。E0氧化碱提取-用氢氧化钠和氧气对反应物进行溶解。D二氧化氯处理-在酸性介质中用ClO2进行反应。P过氧化物处理-在碱性介质中用过氧化物进行反应。O氧气处理-在碱性介质中用氧元素进行反应。Om改性的氧气处理-先对中、低浓度的纸浆进行均匀的碱处理，再对高浓度的纸浆进行氧气处理。Z臭氧处理-与臭氧进行反应。Zm改进的臭氧处理-与臭氧发生均匀的反应。C/D-氯与二氧化氯的混合物。H次氯酸盐处理-在碱性溶液中与次氯酸盐进行的反应。Om和Zm是本专利技术的改进工艺，在本专利技术的详细说明中特作进一步介绍。用氯元素对木材纸浆进行脱木素及漂白处理已经有多年的历史了。对木质纤维素纸浆进行漂白的示例在下列文献中有所介绍授予Campbell等人的美国专利1，957，937，授予Cranford等人的美国专利2，975，169，授予Kindron等人的美国专利3，462，344，以及“纸浆与纸技术手册”的第11章漂白(§11.3)(TAPPI，USA)。然而，尽管已经证明氯元素是一种有效的漂白剂，但是在控制方面却十分困难，而且它对工厂的人员和设备都有潜在的危险。例如，来自于氯漂白过程的废水中含有大量的氯化物，它们是该工艺的付产物。这些氯化物对工艺设备很容易造成腐蚀，因而在工厂的建设中需要使用昂贵的材料，而且如果不采用回收系统，氯化物在机器内的聚积将对氯化处理之后的洗涤滤液在一个封闭系统内进行再循环带来障碍，而设置回收系统需要扩大场地，增加花费并对工艺设备作改动。此外，对于废水中有机氯化物对环境的潜在影响，美国环境保护机构认为该类物质对人和动物都是有毒的，因而政府对漂白工厂的要求和许可都有了明显的改变，其中包括一些标准，而采用传统的漂白和污染控制技术不可能达到这些标准。为了避免这些缺点，造纸工业一直试图减少或取消木质纤维素纸浆多段漂白工艺中所使用的氯元素及含氯化合物。纸浆的许多使用场合对纸浆的亮度都有很高的要求，这就使这些努力变得更为复杂。为了把上述二方面的问题结合起来，已经付出了很大的努力来发展一种漂白工艺，使之不采用含氯的物质，例如采用氧气来实现对纸浆的漂白。氧气的使用允许对该工艺所产生的废水进行再循环本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产具有一定ＧＥ亮度和由一定粘度来表示其一定强度的漂白纸浆的方法，它包括：将木质纤维材粒经化学浸提，以提供纸浆；氧化去木质作用纸浆，以除去大部分木质素；选择化学浸提与氧化去木质步骤相结合，以提供含有规定量木质素并具有规定粘度的中间产品纸浆；并且调整该中间产品纸浆的浓度和ＰＨ值到予定值，用臭氧对该中间产品纸浆产生去木质作用，将中间产品纸浆粉碎为有足够小直径尺寸和足够低密度的分散的颗粒，使得臭氧容易基本上完全穿透颗粒的大部分，并且由足够量的臭氧漂白各颗粒以除掉大部分木质素（但不是全部），分散的颗粒与臭氧在足够的温度下并经过充分时间的直接接触与混合，以得到基本均匀的去木质并充分漂白的大部分颗粒，从而形成漂白的纸浆；其中中间产品纸浆所规定的木质素量是这样的，在臭氧去木质作用之后，漂白纸浆获得一定的ＧＥ亮度，并且其中中间产品纸浆所规定的粘度足够高，用于补偿在臭氧去木质作用期间粘度的降低，从而使得漂白纸浆具有一定强度。

【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：BF格里格斯，TP冈德克，MA皮库林，A罗森，
申请(专利权)人：友联坎普专利控股有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]