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细叶按CTMPH2O2高白度漂白

发布时间:2021年08月18日    点击:[1]人次

细叶按CTMP H2O2 高白度漂白

摘要 对细叶按CTMP进行了单段及两段H2O2漂白研究,确定了H2O2漂白适宜的工艺条件。关键词 细叶按 CTMP 白度 H2O2 PC值H2O2 High-Brightness-Bleaching of Eucalyptus (E.tereticorns)Liu Yan Shen Kuizhong(Research Insititute of Chemical Processing and Utilization of Forest Products,CAF Nanjing,210042)ABSTRACT The one stage and two stages H2O2 bleaching of CTMP from Eucalyptus (E.tereticorns) were studied in this paper.Suitable conditions of H2O2 bleaching were determined.

桉树作为全球三大速生树种之一,其人工造林面积已占世界人工林的1/3。桉树生长快,木材品质较好,用于制浆造纸工业将有美好前景。国外桉树用于机械浆已有许多年,如何用桉树浆生产高级纸,一个需重点考虑的问题是它的可漂性。本文主要对细叶桉CTMP H2O2高白度漂白工艺进行了探索和研究。1 材料和方法1.1原料

试验用细叶桉木片取自广东阳江。1.2浆料的制备

细叶桉CTMP由本研究室Andritz sprout-Bauer磨浆中试系统生产。1.3预处理条件

原浆白度44.3%ISO,实验中用DTPA对细叶桉CTMP预处理。DTPA用量0.25%~0.30%,温度50~60℃,浆浓2%,处理时间20min。1.4漂白条件

漂白在聚乙烯塑料袋中进行,漂白温度70℃,时间2h,浆浓15%~30%。1.5白度测定

取约1.5g绝干浆,使其分散,用水稀释至1%浆浓,在布氏漏斗上抄成浆片,压平、风干、测定。1.6测定方法

残H2O2、返黄值测定参照《制浆造纸实验》中有关测定方法,有关浆料性能指标均按国标执行。2 结果与讨论2.1单段H2O2漂白2.1.1H2O2用量对漂白白度的影响

从图1可见,在其它漂白条件一定的情况下,随H2O2用量的增加,白度增加,H2O2消耗也增加,3%H2O2可使CTMP浆白度提高22.3~32.4个单位,4%H2O2用量漂后浆的白度达71.5%~75%(ISO),过氧化氢从3%~4%,白度增值不大,所以实际生产中,建议用两段漂来进一步提高白度。图1 H2O2用量对漂白白度的影响2.1.2 NaOH用量对漂白白度的影响

许多文献[1]业已阐述过氧化物漂白中,碱度对白度的影响的重要性。本实验中NaOH用量对漂白白度的影响如图2所示。图2 NaOH/H2O2

从图2可见,在相同H2O2用量下,其它漂白条件一定时,随碱与H2O2比的增加,所漂得纸浆白度降低。经过回归分析,对应于不同的H2O2用量均有一适宜的NaOH用量与之适应,可获得相对较高的白度。2.1.3漂白浆浓对漂白白度的影响

已有文献报道[2],高浓漂白白度增加是因为高浓下大部分H2O2吸入纤维细胞壁中,并易于进行漂白反应,结果消耗在细胞壁外的非漂白反应耗少量H2O2。浆浓高,H2O2浓度也高,漂白反应速率快于碱引起的有色物生成反应。

漂白浆浓对漂白白度的影响如图3所示。随浓度从15%~30%的增加,白度也随之增加,浆浓高于20%以后,白度增加缓慢,漂白适宜的浆浓应为20%~30%。图3 漂白浆浓对漂白白度的影响(MgSO4 0.05,Na2SiO3 1.5%,温度70℃,时间2h)2.1.4不同原浆白度、不同压缩比原浆对漂白白度的影响

木片经不同压缩比制得的不同白度的细叶桉CTMP原浆单段H2O2漂白结果如表1所示。表1 不同压缩比、不同白度的细叶按CTMP单段H202漂白结果

项目 原浆白度%ISO 漂后白度%ISO 白度增量%ISO 漂白工艺 压缩比 3%H2O2/2.25%NaOH

低压缩比4:1 46.6 76.7/76.4 30.1/29.8 43.6 76.0 32.4 47.7 77.3 29.5 高压缩比>4:1 44.3 71.4 27.1 44.2 70.7 26.5 43.7 70.5 26.8

注:MgSO4 0.05%,Na2SiO3 1.5%,DTPA 0.25%~0.3%(对绝干浆),温度70℃,时间2h,浓度20%。

从表1可以看出,不同压缩比处理木片制得的细叶桉CTMP,在相同漂白工艺条件下得到的漂白浆白度不同,相同原浆白度下,低压缩比的细叶桉CTMP原浆比高压缩比的细叶桉CTMP原浆漂后白度高4~6个百分点,这可能是因为在制浆过程中,低压缩比的细叶桉CTMP比高压缩比的细叶桉CTMP吸取化学药液(如NaOH、Na2SO3)少所至。

由表1还可看出,相同压缩比、不同原浆白度的细叶桉CTMP漂后白度不同,原浆白度越低,同样H2O2用量所获得的白度增加值也越高。2.1.5 不同游离度的细叶桉CTMP原浆对漂白白度的影响

不同游离度原浆,相同漂白工艺单段H2O2漂白结果如表2所示。表2 不同游离度原浆、相同漂白工艺单段H2O2漂白结果

项目 原浆游离度 漂后白度 白度增量 压缩比 CSF %ISO %ISO 低压缩比4:1 203 77.3 29.5 240 76.4 29.8 420 76.0 32.4 高压缩比>4:1 190 70.5 26.8 202 70.7 26.5 379 71.4 27.1

注:H2O23%,NaOH 2.25%,MgSO4 0.05%,NaSiO3 1.5%,温度70℃,时间2h,浆浓20%,漂前适量DTPA螯合。

从表2可见,相同压缩比,不同游离度原浆,单段漂后白度差异不大。这说明漂前CTMP原浆游离度对漂后白度影响不大。2.1.6不同螯合剂用量对漂白白度的影响

不同螯合剂用量对漂白白度的影响如图4所示。

研究了DTPA用量在0.2%~0.6%范围内,对漂白白度的影响效果。DTPA用量增加,白度随之增加,DTPA用量增至0.3%以后,白度改善效果不甚明显,当DTPA用量增至0.5%以后,白度反而下降。综合经济成本考虑用量控制在0.3%左右较为适宜。

实验中,在H2O2单段漂前,DTPA预处理后,对比螯后洗涤与不洗涤后H2O2单段漂白白度,发现螯后洗涤比不洗涤的浆料单段漂后白度提高1.0个百分点。图4 不同螯合剂用量对漂白白度的影响(MgSO4 0.05%,Na2SiO3 1.5%,温度70℃,时间2h)2.1.7漂白中加与不加MgSO4对漂白白度的影响

同一未漂浆样,相同漂白工艺,对比漂白过程中加与不加MgSO4,发现加MgSO4的漂后浆白度比不加MgSO4的漂后浆白度高0.5~1个百分点。2.1.8漂后酸化用酸不同对漂白白度的影响

H2O2漂后浆料进行酸处理,特别是用还原性弱酸处理,可有效地提高白度[3]。

实验中,对相同漂白条件的漂白浆分别用草酸和SO2进行H2O2单段漂后酸化处理,结果列于表3。

从表3结果可以看出,相同漂白条件下,H2O2单段漂后,用草酸和SO2酸化,白度差异不大,但草酸酸化后的浆料PC值低于SO2酸化的,说明用草酸酸化浆料,其白度稳定性高。表3 相同漂白及酸化条件、不同酸化用酸对漂后浆白度的影响

酸化条件 浆浓 pH 温度 时间 H2O2单段漂后白度 PC值 酸化用酸 % ℃ min Ⅰ 草酸 3 4.61 25~27 20~30 76.7 0.636 SO2 3 4.86 25~27 20~30 76.9 0.991 Ⅱ 草酸 3 4.64 25 20~30 75.1 0.526 SO2 3 4.51 25~27 20~30 75.4 1.710

*Ⅰ、Ⅱ 漂白工艺条件相同,浆浓不同,H2O2用量3%2.1.9漂后丙酮洗滤对漂白白度的影响

据有关研究表明[4],用丙酮对马尾松SGW漂白浆进行抽滤,可以大幅度提高H2O2漂后浆的白度。

实验中,漂后用15~20ml丙酮洗滤,发现经丙酮洗滤过的浆料白度比未经丙酮洗滤的浆料高0.5~1个单位,但PC值略有下降。特别是置于日光下迅速返黄。2.2两段H2O2漂白2.2.1总H2O2用量一定,P1、P2段H2O2分配变化对两段漂白白度的影响

从表4可见,两段H2O2漂白,在总用量相同为5%H2O2情况下,一、二段之间H2O2分配比例(P1:P2)对漂后浆白度有较大的影响。从H2O2用量及消耗综合来看,一、二段之间H2O2分配比(P1:P2)为3:2为好,此时白度最高。5%H2O2两段漂浆片白度高于5%H2O2单段漂的。两段漂白浆总白度增量在28%~31%,其中碱与H2O2比例,一段控制在0.75:1,二段控制在0.5:1为宜。2.2.2低压缩比、不同原浆白度的CTMP对最终漂白白度的影响

从表5可见,低压缩比的细叶桉,相同漂白工艺下,原浆白度越低,其最终白度增量越大。2.2.3 不同酸化用酸对最终漂白白度的影响

两段漂白在相同工艺条件下,均由SO2或草酸酸化,发现最终白度前者比后者高1~1.5个百分点,但PC值后者比前者低,说明用后者酸化,其白度稳定性高。2.3老化2.3.1 H2O2及NaOH用量对漂白浆返黄的影响

当H2O2用量一定时,细叶桉CTMP漂白浆,在热老化中白度稳定性均随NaOH用量增加而下降。这是因为CTMP浆在H2O2漂白中,酚的生成量随HOO-浓度的提高而增加,漂浆中增加NaOH又有助于酚的形成,随之在热诱导老化中引起白度损失[5]。因此,应选择适宜的NaOH用量。2.3.2后处理对返黄的影响

适当的漂白后处理能提高浆料白度及白度稳定性。单段H2O2漂后洗涤比未经洗涤的浆的PC值略有降低(PC值大约降低0.6~0.7个百分点)。实验中还发现,经SO2或草酸后处理可进一步提高漂浆白度及热老化白度稳定性,且后者处理的白度稳定性更高。表5 低压缩比、不同原浆白度的CTMP对最终漂白白度的影响

项目 原浆白度 最终白度 白度增量 压缩比 % %ISO %ISO 低压缩比4:1 43.6 80.2 36.6 46.6 79.6 33.0 47.7 79.4 31.7

注:漂前适量DTPA螯合;一段:H2O2 3%,NaOH 2.25%;二段:H2O2 2%,NaOH 2%;温度70℃;时间2h;浆浓20%~25%;适量MgSO4;Na2SiO3。2.3.3漂白方式的影响

实验数据表明,用H2O2作为单一漂剂,增加漂白段数可以提高漂浆的白度及热老化白度稳定性(热老化PC值从1.0~1.40降至0.62~0.78)。3 结论

(1)细叶桉CTMP H2O2漂白适宜的工艺条件。

a.单段漂白

H2O2 3%,NaOH 2.25%,MgSO4 0.05%,Na2SiO3 1.5%,浆浓20%,漂温70℃,时间2h,漂前用0.25%~0.3%DTPA螯合,浆料白度可以从原浆的46.0%升至75%~76%(低压缩比),白度增量为29.5%~32.4%。

b.两段漂白

P1:H2O2 3%,NaOH 2.25%,MgSO4 0.05%,Na2SiO3 1.5%,浆浓20%,漂温70℃,时间2h,漂前0.25%~0.3%DTPA螯合,草酸后处理,调pH4.5~5。

P2:H2O2 2%,NaOH 2%,MgSO4 0.05%,Na2SiO3 1.5%,浆浓20~25%,漂温70℃,时间2h,草酸后处理,调pH4.5~5。

白度可由原浆的44.3%~46.0%升至74.6%(高压缩比)~81.0%(低压缩比)。第二段白度增量为2.8%~4.0%。

(2)H2O2用量相同时,增加漂白段数,浆料白度及白度稳定性提高。漂前DT

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