專利名稱：堿法紙漿高壓過氧化氫漂白方法
技術領域：
本發(fā)明涉及造紙紙漿漂白技術領域，具體是指一種堿法紙漿高壓過氧化氫漂白方法。
背景技術：
自1930年人類用元素氯進行氯化作為硫酸鹽紙漿漂白的第一段以來，幾乎所有生產高白度紙漿的漂白方法均以氯化(C)和堿抽提(E)兩段作為開端，這是因為采用C和E相結合的方法是漂白化學漿最經濟、最有效的方法。然而1985年，美國環(huán)保局在一些紙漿廠河流下游捕獲的魚體中檢查出2，3，7，8-四氯代二苯-對-二噁(TCDD)，從而引起各國的極大關注。消除漂白廢水中的有機氯化物，最有效的途徑是減少或不用氯進行紙漿的漂白。所以在20世紀80年代中后期，以深度脫木素為目的的改良硫酸鹽蒸、氧脫木素、無元素氯(ECF，Elemental Chlorine Free)漂白和完全無氯(TCF，Total ChlorineFree)漂白的新技術便應運而生。而其中TCF漂白是以O3和H2O2為主要漂白劑，因而漂白廢水中不會含有劇毒物質，對環(huán)境不會造成污染。但是O3對木素反應選擇性差，且成本高，而且H2O2的脫木素作用效率低。因此，近幾年來，如何提高H2O2的脫木素能力便成為世界各國制漿造紙工作者關注的熱點研究課題。
過氧化氫在堿性條件下主要的分解產物是過氧氫陰離子(HOO-)、羥基自由基(HO·)和少量的過氧陰離子自由基(O2·-)。
利用過氧化氫在堿性條件下漂白紙漿，對紙漿中的殘余木素有雙重作用1.保留木素只破壞發(fā)色基因(適用于機械漿和高得率漿的漂白)。
木素分子結構中的發(fā)色基因+HOO-→無色基團(仍保留在木素分子結構中)。
漂白條件反應時間4～6小時，反應溫度為50～60℃，HOO-只破壞羥基共軛雙鍵和醌式結構等發(fā)色基因，而使之成為無色的其它結構，從而使紙漿“顯白”，但基本沒有脫木素作用，紙漿白度一般只能提高5～10個白度單位。
2.降解木素木素大分子HO·/O2-·O2木素部分降解，被氧化成羧酸類化合物。
漂白條件 ，反應溫度80～90℃，脫木素效果有所提高，紙漿白度一般都能提高20(木漿)～30(草漿)個白度單位。
20世紀90年代中后期，國外開始出現(xiàn)壓力過氧化氫漂白化學漿的方法，其漂白條件為將H2O2漂白反應從常壓提高到0.5Mpa左右，反應溫度也提高到110～120℃左右，此時的脫木素效果大大提高，紙漿白度能提高30～35個白度單位(木漿)，但反應時間仍需3小時左右。

發(fā)明內容本發(fā)明的目的是提供一種堿法紙漿高壓過氧化氫漂白方法，探索出過氧化氫漂白的最佳反應條件，在保持紙漿強度在較好水平上，將過氧化氫的漂白效率進一步提高，并且對環(huán)境不會造成任何污染。
堿法紙漿高壓過氧化氫漂白方法，一般包括如下步驟和工藝條件第一步將洗凈后的本色紙漿用螯合劑進行預處理，然后用水洗滌干凈；第二步在預處理后的紙漿里，分別加入Na2Sio3、NaOH、MgSO4和H2O2，然后用中濃漿泵將紙漿送入中濃紙漿混合器，在中濃紙漿混合器中加入氧氣和蒸汽，紙漿經混合器后即送入過氧化氫漂白塔；第三步將反應完畢的紙漿送入紙漿洗滌機中洗滌干凈，并貯存在貯存塔內供下一個工序使用；本發(fā)明的特點是，紙漿在中濃紙漿混合器中的反應壓力為0.9～2.0Mpa，反應溫度為110～130℃。在該反應條件下，紙漿在過氧化氫漂白塔停留時間為50～60分鐘。當漂白塔內紙漿的質量百分比濃度為10～15％時，漂白效果最佳。
本發(fā)明的原理是，提高化學反應溫度可以大大提高化學反應的速率，縮短反應時間。常壓的過氧化氫漂白的反應溫度在90～95℃左右，反應時間需要3～4小時。因為當溫度接近和高于H2O2溶液沸點時，在液相和紙漿纖維之間的界面會形成許多微小的氣泡，這種現(xiàn)象會妨礙過氧化氫傳遞到固相的紙漿中，從而限制了反應溫度的進一步提高。當增加反應壓力時便能提高過氧化氫相應的沸點，由此就可以提高反應溫度(如本發(fā)明溫度控制在110～130℃之間)并阻止氣泡的形成，這樣便可以將傳遞系數(shù)維持在一個較高水平上，從而提高了反應速率，大大縮短了反應時間。
過氧化氫分解的羥基自由基(HO·)是水溶液中最強的單電子氧化劑。這種自由基的形成曾被認為是對漂白不利的，因為其無選擇性地氧化降解紙漿中的木素和纖維素，從而造成漂后紙漿強度和得率的損失。因此，以往常規(guī)的過氧化氫漂白都強調在溫和的條件下進行，以盡量減少羥基自由基的形成。近年的研究表明，羥基自由基與木素和水化合物的反應速率之間存在一定差別(羥基自由基與木素反應比與碳水化合物反應快5～6倍)。如果能控制好反應體系中HO·的產生及其濃度，則有可能利用這種反應速率上的小差別，在一定程度上獲得HO·對木素的選擇性。提高反應體系的壓力將有助于羥基自由基(HO·)的脫木素反應。因為羥基自由基的半衰期非常短，所以反應往往發(fā)生在羥基自由基部位的附近，當本發(fā)明將反應壓力提高到0.9～2.0Mpa時，必然會加強H2O2分子向紙漿纖維的滲透，并能較均勻地分布在纖維中，此時，過氧化氫的分解大部分發(fā)生在纖維內部，而不是在溶液中。這樣一來，在自由基產生位置附近的木素分子就有可能增加反應的機會，從而導致大量降解，使紙漿白度大大提高。
因此，本發(fā)明所采用的高壓、高溫的總體效果，是使用較少量(如4％)的過氧化氫在較短的反應時間內(1小時以內)，就可以使紙漿獲得較高白度(白度增值40個白度單位以上)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點和有益效果1.本發(fā)明與現(xiàn)有常壓過氧化氫漂白和壓力過氧化氫漂的技術相比，在漂白化藥品用量相同的前提下，漂白后紙漿的白度要比常壓過氧化氫漂白高10～20個白度單位，比壓力過氧化氫漂白高3～5個白度單位，而反應時間(處理時間)要比常壓和壓力方法大大縮短，從3小時縮短到1小時以內，從而大大提高了漂白生產的效率(能力)。
2.本發(fā)明漂白后的廢水不含氯化有機物，而且顏色較淺，因而可以用于前一段粗漿的洗滌，最后的洗滌液可以送回收工序(堿回收)一并回收，從而實現(xiàn)漂白廢水的“零排放”，使污染較嚴重的紙漿漂白生產過程轉變?yōu)閷Νh(huán)境沒有任何影響的生產過程。
3.本發(fā)明漂白后的紙漿經暴曬或常時間放置，不會產生返黃現(xiàn)象。
(四)
具體實施例方式
下面結合實施例，對本發(fā)明作進一步地詳細描述。
實施例一 NaOH-AQ麥草漿漂白1.本色麥草漿的性質卡伯值10～12，白度37～38％ISO，粘度1050～1180ml/g2.漂白過程第一步將洗凈后的本色紙漿用質量百分比濃度為0.2％的乙二胺四乙酸(EDTA)進行預處理，然后用水洗滌干凈。
第二步在預處理后的紙漿里，分別加入質量百分比濃度為2％的Na2Sio3、3％的NaOH、0.5％的MgSO4和4％的H2O2，然后用中濃漿泵將紙漿送入中濃紙漿混合器，在中濃紙漿混合器中加入氧氣和蒸汽，紙漿經混合器后即送入過氧化氫漂白塔，紙漿在漂白塔中停留60分鐘。
反應工藝條件反應壓力為1.2Mpa，反應溫度為125℃，紙漿的質量百分比濃度為10％。
第三步將反應完畢的紙漿送入紙漿洗滌機中洗滌干凈，并貯存在貯存塔內供下一個工序使用。
3.常壓、壓力、高壓過氧化氫漂白對比試驗結果 實施例二硫酸鹽桉木漿漂白1.本色漿性質卡伯值20，白度39％ISO，粘度1179ml/g2.漂白過程第一步將洗凈后的本色紙漿用質量百分比濃度為0.3％的二乙三胺五乙酸(DAPA)進行預處理，然后用水洗滌干凈。
第二步在預處理后的紙漿里，分別加入質量百分比濃度為3％的Na2Sio3、2.5％的NaOH、0.5％的MgSO4和3％的H2O2，然后用中濃漿泵將紙漿送入中濃紙漿混合器，在中濃紙漿混合器中加入氧氣和蒸汽，紙漿經混合器后即送入過氧化氫漂白塔，紙漿在漂白塔中停留50分鐘。
反應工藝條件反應壓力為2.0Mpa，反應溫度為110℃，紙漿的質量百分比濃度為12％。
第三步將反應完畢的紙漿送入紙漿洗滌機中洗滌干凈，并貯存在貯存塔內供下一個工序使用。
3.常壓和高壓H2O2漂白試驗 實施例三硫酸鹽加勒比松漿1.本色漿性質卡伯值24.5％，白度23％ISO，粘度935ml/g2.漂白過程第一步將洗凈后的本色紙漿用質量百分比濃度為0.3％的乙二胺四乙酸(EDTA)進行預處理，然后用水洗滌干凈。
第二步在預處理后的紙漿里，分別加入質量百分比濃度為4％的Na2Sio3、3％的NaOH、0.5％的MgSO4和5％的H2O2，然后用中濃漿泵將紙漿送入中濃紙漿混合器，在中濃紙漿混合器中加入氧氣和蒸汽，紙漿經混合器后即送入過氧化氫漂白塔，紙漿在漂白塔中停留60分鐘。
反應工藝條件反應壓力為0.9Mpa，反應溫度為130℃，紙漿的質量百分比濃度為15％。
第三步將反應完畢的紙漿送入紙漿洗滌機中洗滌干凈，并貯存在貯存塔內供下一個工序使用。
3.常壓和高壓H2O2漂白試驗結果
權利要求
1.堿法紙漿高壓過氧化氫漂白方法，一般包括如下步驟和工藝條件第一步將洗凈后的本色紙漿用螯合劑進行預處理，然后用水洗滌干凈；第二步在預處理后的紙漿里，分別加入Na2Sio3、NaOH、MgSO4和H2O2，然后用中濃漿泵將紙漿送入中濃紙漿混合器，在中濃紙漿混合器中加入氧氣和蒸汽，紙漿經混合器后即送入過氧化氫漂白塔；第三步將反應完畢的紙漿送入紙漿洗滌機中洗滌干凈，并貯存在貯存塔內供下一個工序使用；其特征是，紙漿在中濃紙漿混合器中的反應壓力為0.9～2.0Mpa，反應溫度為110～130℃。
2.根據(jù)權利要求1所述的堿法紙漿高壓過氧化氫漂白方法，其特征是，在該反應條件下，紙漿在過氧化氫漂白塔的停留時間為50～60分鐘。
3.根據(jù)權利要求1所述的堿法紙漿高壓過氧化氫漂白方法，其特征是，漂白塔內紙漿的質量百分比濃度為10～15％。
全文摘要
本發(fā)明是一種堿法紙漿高壓過氧化氫漂白方法,它是將紙漿用螯合劑進行預處理后,分別加入Na
文檔編號D21C9/16GK1341788SQ01127888
公開日2002年3月27日 申請日期2001年9月25日 優(yōu)先權日2001年9月25日
發(fā)明者黃干強, 張曾 申請人:黃干強, 張曾