二氧化硫脲漂白废纸脱墨浆的工艺优化.docx

二氧化硫脲漂白废纸脱墨浆的工艺优化 何华英，王海毅（陕西科技大学造纸工程学院，陕西西安 710021）摘要：用 二 氧 化 硫 脲(fas)漂白混合废纸脱墨浆 ，探 讨 fas 用 量 、naoh 与 fas 的 碱 比 、浆 浓 、漂白温度和漂 白 时 间 对漂后纸浆白度的影响 。 结 果 表 明 ，浆 浓 8%，fas 用 量 0.6%，温 度 80，时 间 60min 时 ，naoh 与 fas 的 碱 比 0.51 最 佳 ，浆 的 白 度 可 达 82.8%iso，白 度 增 值 为 5.4%iso；延长漂白时间到 65min，碱 比 调 整 为 0.4:1 或 0.45:1，浆 白 度 可 达82.4% iso，白 度 增 值 为 5.0%iso。关键词：fas；漂 白 ；脱 墨 浆中图分类号：ts745文献标识码：a文章编号：1001-6309(2010)01-0008-03工厂为了生产质量好、光学性能好的废纸浆，必须除去其中 的染料、油墨和胶黏物。随着脱 墨浆用途不断扩大，为了提高废 纸浆的使用价值和产品的质量， 废纸浆的漂白越来越重要。用 于 漂 白 脱 墨 废 纸 浆 的 漂 白 剂 很 多 ，其 中 二 氧 化 硫 脲 俗 称 甲 眯 亚 磺 酸 ，(nh2)2cso2 简 称 fas，是 一 种 无 害 漂 白 剂 ，非 致 癌 物 质 ， 具 有 潜 在 的 还 原 能 力（还原电位 1 230mv）1。fas 为 白 色 晶 体 ， 无 嗅 无 味 ， 熔 点126，微溶于水，不溶于乙醚和 苯，其 水 溶 液 呈 酸 性 ，在 空 气 中 不易分解，在酸性水溶液中比较 稳定，然而在微碱性溶液中分解 成 尿 素 和 还 原 性 极 强 的 次 硫 酸对纤维产生氧化降解，只与发色基团产生还原反应，因而保护了 纤维素，是一种有效的还原性漂 白剂。本实验采用 fas 漂白混合 废 纸 脱 墨 浆 ， 主 要 研 究 脱 墨 浆 fas 漂白的工艺优化。行漂白。漂白期间每隔 10min 取出搓揉一次以使反应均匀。分析检测白度测定：浆片的光学性能 采用 micro tb-1c 光学性能测 定仪测定，白度用%iso 表示。1.4 漂白工艺条件 根据一些文献，漂白温度在80效果会更好。实验中 fas 漂 白的工艺条件：浆浓 8%，naoh 与 fas 的 碱 比 由 1 1 0.4 1，温 度 6090，漂白时间 3065min， fas 用量 0.6%。1.31 实验1.1 原料（1）混 合 废 纸 脱 墨 浆 ：取 自 岳阳纸业股份有限公司，废纸配 比为：10 美废:铜 版 纸 :书 刊 纸 =20:40:40，白度为 77.2%iso。（2）fas 由山东省某化工公 司提 供 ，其 技 术 指 标 如 下 ：外 观 为松散的白色结晶粉末，有效成 分99%，硫脲含量0.1%，水 分 含 量 0.05% ， 灰 分 含 量 (so2 )，最终分解物为尿素和硫0.17%，铁含量 10mgkg2-1。酸盐2。近几年研究表明，fas 作为 一 种 新 型 的 纸 浆 还 原 性 漂 白 剂 ， 显 示 了 广 阔 的 开 发 应 用 前 景。fas 在脱墨浆的漂白中，不漂白混 合 废 纸 脱 墨 浆 放 入 塑 料 袋，根 据 制 定 的 工 艺 条 件 ，加 入 药液 ，通 氮 气 ，置 于 电 热 恒 温 水 浴 锅 中 按 预 定 的 温 度 和 时 间 进1.22010 年 1 月第 29 卷 第 1 期8工 艺 技 术微碱性，其废水中含有尿素，故可 直 接 排 放 到 偏 酸 性 的 农 田 以 改良土壤。白 度 高 的 原 因 是 因 为 在 碱 性溶液中，fas 分解生成具有还 原性次硫酸及次硫酸钠，可改变 纸浆中发色基团的结构，减少对 光的吸收提高其白度4。另外，碱 性的强弱会影响到 fas 发生分 解 的 程 度 ， 碱 性 过 强 ， 会 导 致 fas 分解加快，使得实际起漂白 作 用 的 次 硫 酸 及 次 硫 酸 钠 的 量 相对减少，从而会影响 fas 漂白 效 果 4；naoh 用 量 高 使 保 留 在 纸浆中的木素结构发生了变化， 产 生 发 色 或 助 色 基 团 使 纸 浆 带除 碱 比 为 0.41 的 漂 后 浆 样 外 ，浆白度均稍有返黄，但白度降低值均未超过 1%iso。因此，从漂 白 效 率 、经 济 性 综 合 考 虑 ，当 碱 比 为 0.5 1 时 ， 漂 白 时 间 取60min 为宜；若延长漂白时间，则碱比降为 0.41，也可得到较 高的浆白度。表 2 不同碱比下的漂白时间 对白度的影响2结果与讨论碱比对漂白效果的影响fas 在 碱 性 条 件 下 才 能 分 解出高还原能力的亚磺酸，发挥 其 还 原 剂 的 作 用 3，并 在 加 温 条 件下效果更好。由此可见，naoh 的加入是 fas 发挥效能的前提 条 件 之 一 ， 碱 性 的 强 弱 会 影 响 fas 的分解，继而也就影响 fas 的漂白效果和纸浆白度，优化好 碱比（naoh 用量与 fas 的用量 比） 对 fas 效能发挥至关重要。 初步拟定的工艺条件为：fas 用 量 0.6%，温度 80，浓度 8%。碱比 对 混 合 废 纸 脱 墨 浆 白 度 优 化试验如表 1 所示。碱比由 11 降 到 0.51 时，废纸脱墨浆白度相 应提高，当碱比为 0.51、时间 60 min 时，废纸脱墨浆白度达最大 值 82.8%iso，白度增值为 5.4% iso；若继续降低碱比为 0.41， 浆 的 白 度 稍 微 下 降 ， 在 时 间 为65min 时，浆白度可达82.4%iso， 白度增值为 5.0%iso。2.1漂白时间漂白时间(naoh:fas)ph0.8:181.081.58.780.5:8注 漂白浆浓 8%，fas 用量 0.6%；刚开始漂白温度为 80，反应 32min 后 ，关 水 浴 锅电源，温度逐渐降低到 60，漂白时 间延长至 62min。由表 2 可知，不同碱比下， 漂白时间在 32min 的基础上（温 度为 80），延长反应时间，并逐 步 降 低 漂 白 温 度 （温 度 降 为60），浆白度稍有提升。可推 断 ， 漂 白 反 应 至 32min 时 ，fas 漂白并未完成，延长的漂白时间 正好弥补使反应完成。因此，在实际生产中，应根据具体情况和 要求进行综合考虑漂白温度，确 定合理的漂白时间，提高 fas 漂 白效率，以取得最佳经济效益。颜色，导致白度降低 5 ； 同 时naoh 用 量 高 时 也 会 将 纸 浆 中的抽提物和一些色素溶出，这些 物 质 的 溶 出 也 会 使 纸 浆 白 度 受 到影响。由表 1 可知，当 fas 用 量为 0.6%时，碱比控制为 0.51 最佳，漂后浆白度增值达最高， 此时 fas 漂白的选择性最好。2.2 时间对漂白效果的影响 一般而言，合理控制漂白时间 ， 即 可 获 得 良 好 的 漂 后 浆 白 度，提 高 漂 白 效 率 ，降 低 能 耗 和 成本5。因此对漂白时间也进行 了优化。当漂白浆浓 8%、温度80、fas 用量 0.6%时，漂白时 间 对 混 合 废 纸 脱 墨 浆 白 度 优 化 试验见表 1。由表 1 可知，碱比 在 1 1 到 0.5 1 变 化 的 漂 后 浆 样 ， 白 度 随 时 间 增 加 而 显 著 提 高，但 到 一 定 时 间 后 ，白 度 稍 有 下降。由 此 可 见 ， 在 漂 白 时 间30min 的基础上延长漂白时间，表 1碱比和漂白时间对纸浆白度的影响1:180.781.48漂白温度对纸浆白度的影响fas 对温度的依赖性很大， 只 有 在 合 适 的 温 度 与 碱 作 用 才 能分解出高还原能力的亚磺酸， 达到最大的还原负电位，具有最 佳的漂白能力。在浆浓 8%、时间60min、fas 用 量 0.6% 的 实 验 条 件下，漂白温度对混合废纸脱墨 浆 白 度 的 影 响 如 下 图 。由 图 可2.30.6:181.882.310.4:181.781.982.282.48.16注 漂白浆浓 8%，温度 80，fas 用 量0.6%。从 化 学 药 品 成 本 和 漂 白 效率考虑，碱比 0.51 较为合适。对 应的终点 ph 值为 8.52，即处于paper and paper making vol. 29 no.1 jan 201090.5:182.2 82.5 82.8 82.0 8.520.8:181.1 81.7 81.5 81.2 9.15不同漂白时间下浆碱比的白度/%iso终点(naohfas) 30356065phmin min min min0.6:181.882.08.40白度/%iso碱比终点32min62min工 艺 技 术议 当 fas 漂 白 温 度 为 80 时 ，碱比降至 0.41。间的延长而上升至高白度；但漂白 时 间 超 过 60min， 碱 比 降 为0.41，同样可以达到高白度。碱 比 和 漂 白 时 间 的 选 择 应 结 合 工 厂实际和要求进行综合考虑，以 取得最佳经济效益。3.4 白度随着漂白温度的提高 而增加，漂白温度在 80效果会 更好。但为了与车间实际工艺条 件有可比性，将漂白温度最高定在 70。3结论3.1 对原料配比为 10 美废铜版纸书刊纸=204040 的混合废纸脱墨浆进行 fas 漂白，fas 用量 0.6%，浆浓 0.8%，时间 60 min， 温度 80，碱比控制为 0.51 最 佳，纸浆白度可达 82.8% iso，白 度增值为 5.4%iso。但根据工厂 实际情况，夏季且贮浆塔浆位较高 时 ， 碱 比 可 控 制 为 0.4 1 或0.451。3.2 fas 的漂白效果随 时 间 升高而提高，适当控制漂白时间， 可提高漂白的效果；但在一定的 漂白时间基础上，当 fas 反应完 成后，浆料在较高温度贮存较长 时间，其 白 度 稍 有 降 低 ，但 白 度 降低值均未超过 1%iso。因此， 适当控制漂白温度和时间，可提 高 fas 的漂白效率。3.3 碱比为 0.51 时，漂白时间 在 60min 之前，白度随着漂白时温度对漂白白度的影响注 漂白浆浓 8%，时间 60min，fas 用量0.6%。知，混合废纸脱墨浆白度随漂白温度的升高而增大，当漂白温度 在 6080，碱比为 0.51 时的纸 浆 白 度 要 比 碱 比 为 0.4 1 时 高 ； 而漂白温度在 80及以上，碱比 为 0.51 时的纸浆白度却比碱比为 0.41 时低；漂白温度在 80、90时，碱比为 0.5:1 与碱比为0.4 1 所 对 应 的 白 度 分 别 为82.75%iso、82.9%iso 和 82.85%iso、83.1%iso。因此，当碱比在0.5 1 时 ， 建 议 温 度 可 控 制 在80以内；当碱比在 0.41 时，建议温度 可 为 80。在 生 产 过 程中，由于考虑到 dip 生产线成浆在贮浆塔中的停留时间较长，特 别是在夏天温度较高情况下，建参考文献：1 王正顺, 王凤艳. 混合办公废纸脱墨及fas 漂 白 j. 山东轻工业学院学报 ,2004(3).2 黄六莲. 甲脒亚磺酸在废纸脱墨浆漂白 中的应用j.造纸化学品, 2004(6).3最新染料使用大全编写组. 最新染料 使用大全 m. 北京: 中国纺织出版社 ,1996：520- 526.4 杨玲, 李文俊. 脱墨浆二氧化硫脲漂白 研究 j. 四川理工学院学报, 2006(8). 5 徐永建, 史可积, 王卓尼. fas 漂白废旧新闻纸工艺及其影响因素的研究j. 陕 西科技大学学报, 2003, 21(6): 39- 43.process optimization of dip fashe hua -ying, wang ha i-yibleaching（college of paper making engineering, shaanxi university of science & technology, xian，710021 china）abstract：the experiment discussed the process optimization of dip fas bleaching, and the effects of fas dosage, alkali ratio of naoh and fas, the concentration of pulp, bleaching temperature and bleaching time on bleached pulp brightness. the results showed that, when the pulp concentration of 8%, the fas amount of 0.6%, bleaching temperature of 80, bleaching time of 60min and the best alkali ratio of naoh and fas of 0.5 1, the pulp brightness was