纸浆漂白实验的分析与检测(很实用的资料).ppt

第三章 制浆试验及其检测 第三节 纸浆漂白试验及其检测 因蒸煮后的纸浆含有残留的部分木素， 颜色比较深，为了满足各种纸张的白度要 求，抄纸前必须对纸浆进行漂白。漂白目 的是提高纸浆白度和去除杂质。漂白原理 是通过氧化作用破坏木素或其它有色物质 的结构并使其溶出。 一漂液分析 （一）漂液制备 不讲 （二）漂液分析 漂液分析是漂液制备的一项质量检查， 在漂白之前也必须测定漂液含量，为漂白工 艺计算提供依据。另外，漂液尤其是次氯酸 盐漂液容易挥发，所以漂前一定要重新测定 漂液含量。 1.氯水及次氯酸盐漂液中有效氯的测定 次氯酸盐漂液中应用最广的是次氯酸钙 ，其次是次氯酸钠。在次氯酸盐漂液中起漂 白作用的是有效氯即OCI，相当于元素氯的 氧化能力的氯量。次氯酸钙在酸性介质中的 反应是： Ca(OCI)2+CaCI+2H2SO42CaSO4+2CI2 +2H2O （1）测定原理 测定次氯酸盐漂液通常采用碘量法，也可 用亚砷酸钠法。最常用的碘量法利用氯及氯 的化合物在酸性溶液中，能与碘化钾发生氧 化作用，游离出碘，而后用硫代硫酸钠标准 溶液滴定，即可求出有效氯含量。一个分子 的有效氯释放出一个分子的碘，即： CI2+2I=2CI+I2+H2O 据此可推算出漂液有效氯的含量。 测定不同含氯漂液时，可采用不同的酸性介质酸化 ： 次氯酸（OCI） ： 用醋酸酸化： OCI+2I+2H+=CI+I2+H2O 亚氯酸（CIO2）： 稀硫酸酸化： CIO2+4I+4H+=CI+2I2+2H2O 氯酸（CIO3）： 高浓硫酸酸化：CIO3+6I+6H+=CI3I2+3H2O (2)仪器与试剂 250mL锥形瓶；50mL棕色滴定管； 0.1mol/L硫代硫酸钠标准溶液；100g/L 碘化钾溶液；20醋酸溶液；5g/L淀粉 指示剂。 （3）测定步骤 用移液管吸取5mL漂液（次氯酸钠取2mL ）于盛有约45mL蒸馏水的250mL锥形瓶中， 加入10mL100g/L碘化钾溶液及20mL20醋 酸溶液，使溶液呈酸性，用0.1mol/L硫代硫 酸钠标准溶液滴定至浅黄色时，再加入5g/L 淀粉指示剂23mL ，继续滴定至蓝色刚好消 失为止。 （4）结果计算 式中 V滴定用硫代硫酸钠标准溶液体积，mL c硫代硫酸钠标准溶液浓度，mol/L 0.0355与1m mol硫代硫酸钠相当的有效氯 量，g （5）注意事项 取样时为了避免漂液中有效氯损失，移液 管的端部应插入锥形瓶中液面以下放出试样 。 测定氯水中的有效氯含量时，锥形瓶中的 稀释用水应增至100mL。 加入醋酸酸化时，醋酸量要足够，否则滴 定达终点时有返色现象。 2.二氧化氯水溶液的测定 在二氧化氯水溶液中常含有CIO2和CI2两种成 分。 可以利用它们在不同条件下对碘化钾的氧化作 用不同，进行同时测定。 （1）测定原理 在中性或微碱性时（pH=8左右），含氯的二氧化氯 水溶液氧化kI，生成碘和亚氯酸钾。反应式如下： CI2+2KI=2KCI+I2 （1） 2CIO2+2KI=2KCIO2+I2 （2） （亚氯酸钾） 用硫代硫酸钠标准溶液滴定上述反应析出的碘至 终点，记下消耗的硫代硫酸钠标准溶液的体积为V1mL， 随后用硫酸酸化至pH=3，则有反应(2)所产生的KCIO2 （亚氯酸钾），又与KI进行下面的反应： KCIO24KI+2H2SO4KCI+2K2SO4 +2H2O2I2 （3 ） 设第二次滴定按（3）式析出的碘所消耗硫代硫酸钠标 准溶液的体积为V2mL，则可分别计算出CI2和CIO2的含 量。 （2）仪器和试剂 250mL锥形瓶；50mL滴定管；5mL 移液管；0.1mol/L硫代硫酸钠标准溶液； 100g/L碘化钾溶液；2moL/L硫酸溶液； 5g/L淀粉指示剂。钼酸铵饱和溶液 （3）测定步骤 在250mL锥形瓶中加入蒸馏水50mL及100g/L 碘化钾溶液25mL，用移液管吸取5mL二氧化氯水溶 液放入锥形瓶中，（移液管端部应伸入液面以下） 。用0.1mol/L硫代硫酸钠标准溶液滴定至浅黄色后 ，加入1mL淀粉溶液，继续滴定至蓝色刚好消失， 记下消耗的硫代硫酸钠标准溶液量为V1mL。接着往 溶液中加入5mL2mol/L硫酸溶液，继续用0.1mol/L 硫代硫酸钠标准溶液滴定，滴至浅黄色时加入淀粉 指示剂，继续滴定至蓝色刚好消失，第二次滴定消 耗的硫代硫酸钠标准溶液量为V2mL。 （4）结果计算 为了计算CI2的含量，应以加酸前后两次滴定耗 用Na2S2O3溶液的体积找出关系，设滴定（1）式 形成的碘量消耗溶液体积VmL。因为加酸之后在 反应式（3）中KCIO2中的CI为正+3，接受4个电 子而还原为CI-离子，形成的碘为（2）式的4倍。 即 V2=4(V1V） 于是 V1V=1/4V2 V= V11/4V2 式中 V1 加酸前滴定耗用Na2S2O3标准溶液的量，mL V2加酸后滴定耗用Na2S2O3标准溶液的量，mL cNa2S2O3标准溶液的摩尔浓度，mol/L 0.0169与1m mol Na2S2O3相当的二氧化氯的量，g 0.0355与1m mol Na2S2O3相当的氯量，g 3.过氧化氢漂液的测定 市场上出售的过氧化氢溶液一般含量在30%以 上，工业品的过氧化氢含量约为27，呈酸性，是 无色透明体，有很强的氧化性，市售的过氧化氢都 用塑料瓶装，使用时最好不要能到人身上。因过氧 化氢容易挥发，使用之前必须准确测定其含量。 （1） Na2S2O3法测定原理 过氧化氢在酸性条件下与碘化钾发生氧化作用， 析出碘，然后用Na2S2O3滴定。其反应式如下： H2O2+2KI+H2SO4I2+K2SO42H2O I2+2 Na2S2O3Na2S4O6+2NaI (2)仪器与试剂 250mL容量瓶；1mL、10mL移液管； 250mL锥形瓶；0.1mol/L硫代硫酸钠标 准溶液；100g/L碘化钾溶液；20硫酸 溶液； 5g/L淀粉指示剂；钼酸铵饱和溶 液。 （3）测定步骤 用移液管吸取过氧化氢溶液5mL,于 250mL的容量瓶中，加蒸馏水稀释至刻度， 摇匀。从容量瓶中吸5mL稀释后的H2O2，于 盛有30mL蒸馏水的250mL锥形瓶中，加入 20硫酸溶液10mL，100g/L碘化钾溶液 10mL和3滴新配制的钼酸铵饱和溶液，用 0.1mol/L硫代硫酸钠标准溶液滴定至浅黄色 时，加入淀粉指示剂3mL，继续用0.1mol/L 硫代硫酸钠标准溶液滴定至蓝色刚好消失。 （4）结果计算 式中 V滴定时耗用Na2S2O3标准溶液量，mL cNa2S2O3标准溶液的摩尔浓度，mol/L 0.017与1m mol Na2S2O3相当的过氧化氢 的量，g 补充高锰酸钾法： 1.测定原理：高锰酸钾在酸性条件下可以和 过氧化氢发生氧化还原反应。 2.测定方法：用移液管吸取过氧化氢溶液5 mL,于250mL的容量瓶中，加蒸馏水稀释至刻 度，摇匀。从容量瓶中吸5mL稀释后的H2O2， 于盛有30mL蒸馏水的250mL锥形瓶中，加入 20硫酸溶液10mL ，用0.02mol/L的高锰酸钾 滴至微红色保持不变。 3.结果计算： 式中 V滴定时耗用高锰酸钾标准溶液量mL c高锰酸钾标准溶液摩尔浓度mol/L 0.01701与1m molKMnO4相当的过氧化氢 的量g 注意： 刚开始滴定时反应速度比较慢，第一滴 滴下去之后，必须等红色退去之后再滴第二滴 。 待溶液中有了二价锰离子之后，反应速度就快 了，因二价锰离子有催化作用。 二漂白试验设备 1.恒温水浴锅； 2.体积为250mL、1000mL烧杯； 3.强度好、密封好的塑料袋； 4.布袋； 5.可控温烘箱； 6.分析天平； 7.大号称量瓶； 8.50mL棕色碱式滴定管。 三漂白试验方案的制定及漂白操作 (一) 漂白试验方案的制定 制定漂白试验方案，应根据待漂纸浆的 种类、硬度和白度以及漂后浆料所要求白度 及强度等指标，选择合适的漂白方法和流程 ，确定合理的漂白工艺条件。在选择漂白方 法上，要尽量选无氯漂白（TCF），即用氧 漂和过氧化氢相结合的漂白方式，或选无元 素氯漂白（ECF），即含有二氧化氯的，与 氧漂和过氧化氢相结合的漂白方式。 次氯酸盐漂白对环境污染严重，并且对人 身体有害，在国外已停止使用。 漂白的方法有很多种，我们准备以麦草 浆为原料，采用次氯酸盐三段漂为例介绍纸 浆漂白，因目前我们国家的大多数造纸厂都 采用次氯酸盐法漂白。 （二）漂前准备 1.浆料准备 漂白所需要的浆料，预先必须经过洗涤 和筛选，并且知道其水分含量和硬度是多少 。因此，不管是湿浆还是干浆，首先必须测 定水分含量和纸浆硬度。 湿浆处理过程是： 脱水揉搓分散平衡水分（24h以上） 测定水分含量和纸浆硬度； 干浆板处理过程是：撕浆（1cm见方）用 水浸泡46h用纤维解离器分散脱水揉 搓分散平衡水分（24h以上）测定水分含 量和纸浆硬度。 每次漂白绝干纸浆质量根据实际情况而 定，一般取20克。 2.纸浆水分（或称浓度）测定 略 称710克纸浆 3.纸浆硬度测定（高锰酸钾值或卡伯值）略 4. 工艺条件制定 漂白工艺条件的制定包括漂白剂和漂白 程序的选择，漂白剂用量的确定，以及浆浓 、pH值、温度和时间等。这些条件的制定要 结合漂白工艺讲过的有关专业知识，根据浆 料的种类（原料种类与制浆方法等）,纸浆硬 度以及漂后纸浆的用途和要求等综合考虑。 次氯酸盐三段或四段漂白参考工艺条件 段别 条件 第一段氯化 段（C） 第二段碱 处理段（E ） 第三段次 氯酸盐漂 （H） 第四段过 氧化氢漂 （P） 有效氯用量或 用碱量或H2O2 用量/% 总用氯量 8%10% 占总用氯量 6570 占绝干浆 量 1.52.0 占总用氯 量 3035 H2O2用量 11.5 NaOH用 量1% 浆浓/% 3551015 终点pH值 1.5210118.59910 温度/ 室温60238407080 时间/分3060906090 加硅酸钠3 硫酸镁0.3 EDTA0.2% 5.漂白工艺计算 （1）湿浆量的计算 根据漂白试验所用绝干浆的质量和浆料含水量计 算。 (2)各段漂液用量计算（毫升） 根据总用氯量、各段用氯分配和漂液浓度计算。 第一段漂液用量=总用氯量65 第三段漂液用量=总用氯量35 （3）碱液量 根据用碱量和碱液浓度计算。 第二段碱液用量：mL 绝干浆质量用碱量/碱液浓度1000 (4)补加水量 补加清水量总液量湿浆质量漂液量 （三）漂白操作 三段漂白的基本程序是： 氯化 洗涤 碱处理 洗涤次氯酸盐漂 洗涤 测水分 抄浆片 测白度 第一段 氯化 在天平上称取相当于20g绝干浆的湿浆，放入 1000mL的烧杯中加入200mL水（记下所加水量） ，并用玻璃棒充分搅拌，将纤维分散开，随后加入 剩余的水和漂液，最后在通风橱中用一定浓度或 3mol/L盐酸调节PH 2，使浆的浓度为3%。 搅拌均匀后盖上表面皿，在室温条件下氯化 30分钟。其间每各10分钟搅拌一次。30分钟 后把浆料移入白布袋中，用水充分洗涤，洗 至用碘化钾淀粉试纸不变色为止。最后用手 拧干至不滴水为止。然后测定纸浆含水量， 为碱处理作准备。为了节省时间，氯化阶段 的漂白损失可以忽略不计。用洗后湿浆重 绝干浆（20g）=水量重，计算氯化后浆的含 水量。但大家要明白第一段氯化后20g绝干浆 是有损失的，是小于20g的。 第二段 E段 碱处理 将氯化后的浆料放入1000mL的烧杯中， 加入计算好的60热水和碱液量，使浆的浓 度为5%，搅匀后放入恒温水浴中，温度保持 在60左右。其间每各10分钟搅拌一次。到 规定时间1小时后，用白布袋洗涤至中性为止 。可用PH试纸检查。最后用手拧干称重，与 氯化段相同，忽略浆料损失，把绝干浆仍看 着20g，计算含水量。 第三段 H段 次氯酸盐漂白 将碱处理后的浆料放入1000mL的烧杯中 ，加入少量约40热水（应记量），充分搅 拌使纤维分离，然后加入剩余的热水（约 40）和计算好的次氯酸盐漂液，并用一定 浓度氢氧化钠或2mol/L氢氧化钠溶液调节PH 至11左右。使纸浆浓度达到5%。 用玻璃棒搅拌均匀，盖好表面皿，放在恒温 水浴中，控制温度在3840之间，每各 1015分钟搅拌一次。 90分钟后，将漂好的 浆料移入白布袋中，用热水洗涤，洗至用碘 化钾淀粉试纸不变色为止。后用手拧干，进 行称重，并取两份试样，用称量瓶测定水分 含量，称57g湿浆即可。漂后测定水分是用 来计算漂白损失率的，要测准。接下来就是 抄浆片测白度了。 （四）漂白过程中的几个测定项目及 漂后残余漂剂的测定 1、漂后残氯的测定 在氯化和次氯酸盐漂白两个阶段，应在漂终 测定残氯，至少测一次。测定原理、仪器及 试剂与漂液有效氯测定相同。 取液方法：可以用移液管将布插入浆中，吸 取一定量的滤液。 (1)测定方法： 用移液管吸取50mL或100mL滤液于 250mL的三角瓶中，加入10mL 10%KI溶液和 20mL 20%AC溶液。用0.02（或0.1）mol/L Na2S2O3标准溶液滴定至淡黄色后，加入 23mL淀粉指示剂，继续滴定至蓝色刚好消失 。 (2)结果计算计算式： 残氯= V1c0.0355/V1000g/L 2.漂后残余二氧化氯的测定 测定原理与仪器、试剂见二氧化氯水溶液 的测定。 1.测定步骤 用量筒量取100mL蒸馏水，15mL100g/L 碘化钾和10mL2mol/LH2SO4溶液于250mL锥 形瓶中，吸取25mL或50mL漂后残液加入锥 形瓶中。用0.1mol/LNa2S2O3标准溶液滴定至 浅黄色时加入35mL淀粉指示剂，继续滴定 至蓝色刚好消失。 2.结果计算 CIO2浓度Vc0.0135/251000g/L 式中 V滴定所消耗的Na2S2O3标准溶液 的量，mL cNa2S2O3标准溶液浓度，mol/L 0.0135与m mol Na2S2O3相当的二氧化氯 量，g 3. 漂后残余过氧化氢及碱度测定 (1)测定原理 同过氧化氢漂液的测定 (2)仪器与试剂 250mL锥形瓶；25mL移液管；25mL 棕色碱式滴定管；0.1mol/L硫代硫酸钠标 准溶液；100g/L碘化钾溶液；20硫酸 溶液； 5g/L淀粉指示剂；钼酸铵饱和溶 液。 3.测定步骤 吸取漂后残液25mL于250mL锥形瓶中， 加入10mL20硫酸溶液，5mL100g/L碘化钾 溶液和3滴新配制的钼酸铵饱和溶液。用 0.1mol/LNa2S2O3标准溶液滴定至浅黄色后， 加入35mL淀粉指示剂，继续用Na2S2O3标 准溶液滴定至蓝色刚好消失。 计算式为： 式中 V滴定所消耗的Na2S2O3标准溶液的量，mL cNa2S2O3标准溶液浓度，mol/L 0.017与m mol Na2S2O3相当的过氧化氢量，g 4.pH值测定 在氯化和碱处理阶段，与开始和终了各测一次。 在次氯酸盐漂阶段，于开始30分钟后和终了各测定 一次。用广泛PH