一种纸浆漂白方法技术

本发明专利技术公开了一种新型纸浆漂白方法，包括：（1）酸性条件下的氧脱木素漂白段；（2）碱处理段；（3）活化处理段；（4）过氧化氢漂白段；其中，氧脱木素漂白工艺中使用H2SO4调节纸浆的pH为4~5，加入的H2O2和MnO2在酸性条件下形成的过氧酸氧化脱木素和去除过渡金属离子，氧气促使MnO2转化成的MnO4

A Bleaching Method for Pulp

The invention discloses a new pulp bleaching method, which includes: (1) oxygen delignification bleaching section under acidic conditions; (2) alkali treatment section; (3) activation treatment section; (4) hydrogen peroxide bleaching section; in which H2SO4 is used to regulate pulp pH from 4 to 5 in oxygen delignification bleaching process, peroxide oxidized delignification formed by adding H2 and MnO 2 under acidic conditions and removal of transition gold. Manganese dioxide converted into manganese oxide by metal ions and oxygen

【技术实现步骤摘要】
一种纸浆漂白方法
本专利技术属于制浆造纸工艺
，具体涉及一种酸性条件下氧脱木素的纸浆漂白方法。
技术介绍
现在，氧脱木素已经成为一种工业化的成熟漂白技术，未漂浆残余木素的1/3-1/2可以用氧在碱性条件下除去而不会引起纤维强度的严重损失，而且废液中不含氯，可用于粗浆洗涤且洗涤液可送到碱回收系统处理和燃烧。但是，纸浆氧脱木素也面临着很多挑战：(1)碱性氧脱木素中，碳水化合物降解严重，主要发生碱性氧化降解和剥皮反应，纸浆黏度大大降低。(2)纸浆中存在的过渡金属离子(铁、铜等)对氢氧游离基(HO·)的形成有催化作用,加速碳水化合物水解。为了保护碳水化合物，潘晓峰等人进行了氧脱木素时碳水化合物降解的动力学研究。周学飞等人研究了氧脱木素过程中纸浆中木质素、碳水化合物包括糖类组份含量的变化,为优化氧脱木素工艺参数提供理论依据。赵建等人进行了纸浆在氧脱木素前进行硝酸、过氧酸、高锰酸钾以及过氧化氢等预处理以除去过渡金属离子的研究。
技术实现思路
为解决现有的碱性氧脱木素漂白过程中碳水化合物降解严重等问题，本专利技术提供了一种新型的酸性氧脱木素方法。本专利技术所述纸浆漂白方法包括：(1)酸性条件下的氧脱木素漂白段；(2)碱处理段；(3)活化处理段；(4)过氧化氢漂白段；其中，氧脱木素漂白工艺中使用H2SO4调节纸浆的pH为酸性，加入的H2O2和MnO2在酸性条件下形成的过氧酸氧化脱木素和去除过渡金属离子，氧气促使MnO2转化成的MnO4-与木质素发生氧化还原反应，使木质素大分子碎片化，木质素大分子溶出；氧气被还原为HOO·，使木素大分子裂解，脱除木素。进一步的，本专利技术所述方法包括如下具体步骤：(1)氧脱木素漂白段：取碱法蒸煮后的纸浆，添加H2SO4调节纸浆的pH为酸性，加入MnO2和H2O2，均匀混合后置于氧脱木素反应器内，调节转速压力温度，通入氧气进行氧脱木素漂白；(2)碱处理段：将步骤(1)处理后的纸浆进行洗涤浓缩，加入NaOH，在酸性氧脱木素阶段，木质素大分子被破坏，使木素碎片化，经过碱处理使木质素被充分溶出；(3)活化处理段：将步骤(2)处理后的纸浆进行洗涤浓缩，添加活化剂，对纸浆进行活化处理；(4)过氧化氢漂白段：将步骤(3)处理后的纸浆进行洗涤浓缩，加入H2O2、NaOH和稳定剂Na2SiO3，均匀混合后加热进行反应，得漂白后的纸浆。优选地，所述步骤(1)的纸浆浓度为8-10wt％，H2SO4用量为绝干浆的1.0-2.0wt％，MnO2用量为绝干浆的0.05-0.15wt％，H2O2用量为绝干浆的0.5-1.5wt％；氧脱木素反应器的压力为0.5-0.6Mpa；反应时间为80-100min；转速为180-200r/min，其中升温至90-120℃后调节转速至300-320r/min，在90-120℃和转速为300-320r/min的条件下通入氧气反应3min后调回转速180-200r/min，然后在90-120℃和转速为180-200r/min的条件下持续通氧至反应结束。优选地，步骤(2)中纸浆进行洗涤浓缩后再调节浓度为6-8wt％；所述NaOH的用量为绝干浆的1-2wt％；所述碱处理段的反应温度为50-60℃，反应时间30-40min。优选地，步骤(3)中纸浆进行洗涤浓缩后再调节浓度为6-7wt％；所述活化剂包括四乙酰乙二胺、邻菲罗啉或乙酰胺中的至少一种；所述活化剂的用量为绝干浆的0.3-1.0wt％；所述活化反应的温度为50-60℃，反应时间30-40min。优选地，步骤(4)中纸浆进行洗涤浓缩后再调节浓度为8-10wt％，所述H2O2的加入量为绝干浆的2.0-3.0wt％，所述NaOH的加入量为绝干浆的0.6-1.0wt％，所述稳定剂Na2SiO3的加入量为绝干浆的0.5-0.8wt％；所述过氧化氢漂白所需要的温度为85-100℃，所需反应时间为120-140min。优选地，所述步骤(1)的纸浆浓度为10wt％。优选地，步骤(2)中纸浆进行洗涤浓缩后再调节浓度为8wt％。优选地，步骤(3)中纸浆进行洗涤浓缩后再调节浓度为6wt％。优选地，步骤(4)中纸浆进行洗涤浓缩后再调节浓度为10wt％。优选地，氧脱木素漂白工艺中使用H2SO4调节纸浆的pH为4-5。优选地，所述蒸煮后的纸浆为蒸煮后的桉木浆；本专利技术相对于现有技术具有如下优点及效果：(1)纸浆中存在的过渡金属离子(铁、铜等)对氢氧游离基的形成有催化作用，加速碳水化合物水解，因此碱性氧脱木素前一般进行酸预处理以除去过渡金属离子，酸性氧脱木素则不需要。在酸性氧脱木素过程中H2SO4、H2O2的加入可形成过氧酸以除去金属离子。将预处理除金属离子和氧脱木素合二为一，显著改善氧脱木素的效率和选择性。(2)在酸性条件下，氧气促使二氧化锰转化为MnO4-，MnO4-与木质素发生氧化还原反应，使木质素大分子碎片化，有助于木质素大分子溶出。产生的Mn2+具有空轨道，一部分和木素以及碳水化合物的双键、羰基等基团络合在一起，一部分仍然以游离态存在于纸浆中，游离态的Mn2+可以通过洗涤除去，络合于纸浆中的对后续漂白无影响。(3)氧脱木素过程中，分子氧在氧化木素时，通过一系列电子转移，本身被逐步还原。酸性氧脱木素时，氧气被还原为氢过氧游离基(HOO·)。氢过氧游离基(HOO·)主要降解木素大分子，提高纸浆白度；同时HOO·作用于木素苯环上的发色集团，破坏醌类等结构并转化成无色单元，使苯环氧化开环形成一系列二元的羧酸和芳香酸。HOO·为亲核试剂，使木素大分子裂解，以此脱除木素。附图说明图1为纸浆漂白方法的流程图。具体实施方式本专利技术所述实施例均按照图1的流程图，具体实施方式如下所示。实施例1碱法蒸煮后纸浆进行酸性氧脱木素漂白，调节纸浆浓度为8wt％，同时添加1wt％(对绝干浆)的H2SO4、0.05wt％(对绝干浆)的MnO2、0.5wt％(对绝干浆)的H2O2，将浆料均匀混合置于氧脱木素反应器内，调节反应器压力0.6Mpa、转速180r/min，升温至90℃时，调节转速至300r/min，通入氧气3分钟后转速调至180r/min，恒温90℃下持续通氧反应80min；浆料洗涤浓缩后进入碱处理段，碱处理段调节纸浆浓度为6wt％并添加1wt％(对绝干浆)NaOH，水浴温度50℃，反应30min；浆料洗涤浓缩后进入下一段漂白，调节纸浆浓度为6wt％并添加0.3wt％(对绝干浆)活化剂四乙酰乙二胺和乙酰胺，对浆料进行活化处理，水浴温度50℃，反应30min；浆料洗涤浓缩后进入下一段漂白，过氧化氢漂段调节纸浆浓度为8wt％，加入2wt％(对绝干浆)H2O2、0.6wt％(对绝干浆)NaOH和0.5wt％(对绝干浆)稳定剂Na2SiO3。浆料与药品均匀混合置于密封袋中，置于恒温85℃水浴锅，反应时间120min。漂白后浆料洗涤，记为样品1，测量样品的白度、黏度、卡伯值。实施例2碱法蒸煮后纸浆进行酸性氧脱木素漂白，调节纸浆浓度为9wt％，同时添加1.5wt％(对绝干浆)H2SO4、0.1wt％(对绝干浆)MnO2、1wt％(对绝干浆)H2O2，将浆料均匀混合置于氧脱木素反应器内，调节反应器压力0.6Mpa、转速190r/min，升温至105℃时，调节转速至310r/min，通入氧气3分钟后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纸浆漂白方法，其特征在于，包括:（1）酸性条件下的氧脱木素漂白段；（2）碱处理段；（3）活化处理段；（4）过氧化氢漂白段；其中，氧脱木素漂白工艺中使用H2SO4调节纸浆的pH为酸性，加入的H2O2和MnO2在酸性条件下形成的过氧酸氧化脱木素和去除过渡金属离子，氧气促使MnO2转化成的MnO4

【技术特征摘要】
1.一种纸浆漂白方法，其特征在于，包括:（1）酸性条件下的氧脱木素漂白段；（2）碱处理段；（3）活化处理段；（4）过氧化氢漂白段；其中，氧脱木素漂白工艺中使用H2SO4调节纸浆的pH为酸性，加入的H2O2和MnO2在酸性条件下形成的过氧酸氧化脱木素和去除过渡金属离子，氧气促使MnO2转化成的MnO4-与木质素发生氧化还原反应，使木质素大分子碎片化，木质素大分子溶出；氧气被还原为HOO·，使木质素大分子裂解，脱除木质素。2.根据权利要求1所述的纸浆漂白方法，其特征在于，具体包括如下步骤：（1）氧脱木素漂白段：取碱法蒸煮后的纸浆，添加H2SO4调节纸浆的pH为酸性，加入MnO2和H2O2，均匀混合后置于氧脱木素反应器内，调节转速压力温度，通入氧气进行氧脱木素漂白；（2）碱处理段：将步骤（1）处理后的纸浆进行洗涤浓缩，加入NaOH；（3）活化处理段：将步骤（2）处理后的纸浆进行洗涤浓缩，添加活化剂，对纸浆进行活化处理；（4）过氧化氢漂白段：将步骤（3）处理后的纸浆进行洗涤浓缩，加入H2O2、NaOH和稳定剂Na2SiO3，均匀混合后加热进行反应，得漂白后的纸浆。3.根据权利要求2所述的纸浆漂白方法，其特征在于，所述步骤（1）的纸浆浓度为8-10wt%，H2SO4用量为绝干浆的1.0-2.0wt%，MnO2用量为绝干浆的0.05-0.15wt%，H2O2用量为绝干浆的0.5-1.5wt%；氧脱木素反应器的压力为0.5-0.6Mpa；反应时间为80-100min；转速为180-200r/min；其中反应温度升至90-120℃后调节转速至300-320r/min，在90-120℃和转速为300-320r/mi...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明友，王璐，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44