桉木和相思木硫酸盐浆轻ecf漂序工艺对比研究

桉木和相思木硫酸盐浆轻ecf漂序工艺对比研究

使用无元素氯漂白（cef）的化学品是cla2。因为它对提取过程有很好的去除能力，所以它可以保持纸浆的良好清洁。ECF漂白后,AOX和OCl-的量大大降低,但依然存有少量,事实上,在ClO2段排出的废水中,仍然能发现一定量的AOX。污染程度明显高于全无氯漂白(TCF)。这是由于当ClO2与浆中的木素反应时,形成和氯气平衡的次氯酸,二者均可作为氯化反应试剂。在制浆厂现场制备ClO2的过程中,也会产生一些元素氯[1~3]。在ECF漂白工艺中采用ClO2,仍然会有OCl-存在,因此就出现了TCF漂白。由于各种原因,至今为止,转变为TCF漂白工艺的制浆厂还不是很多。为解决ECF漂白工艺产生的OCl-和AOX问题,其中最有效的方法是,减少整个漂白过程中ClO2的添加量,通常称之为“轻ECF漂白”,即在D段使用少量的ClO2,轻ECF漂白技术已经被看作是环保的最优方法之一,常规ECF和轻ECF漂白流程如图1、图2。本文采用轻ECF漂序ODHTEOPQP对桉木和相思木硫酸盐浆进行对比实验。1实验部分1.1ftir、基亚乙基二膦酸hedp硫酸盐相思木浆和桉木浆取自山东某制浆厂。红外分光光度计FTIR,扫描波长100~4000nm。基亚乙基二膦酸HEDP,恒台县金龙化工有限公司。纤维分析仪FiberTester912,瑞典L&W公司。PFI磨浆机。1.2白色大理石1.2.1氧气脱木段氧脱木素在5L氧漂罐中进行,氧压0.5MPa,100℃,时间90min,用碱量2.8%,浆浓10%,硫酸镁量0.5%。1.2.2氧化氯理论用量温度为80℃,时间为90min,实际用量为75%的理论用量,漂终pH值在2.5~3.0之间(二氧化氯理论用量=卡伯值×卡伯因子0.24)1.2.3硫酸镁硅酸盐溶液NaOH用量为1.5%,H2O2用量0.5%,硫酸镁0.1%,硅酸钠1.5%,氧压0.15MPa,浆浓10%,温度80℃,时间60min。1.2.4过氧化氢漂的hedpQ段工艺条件:温度为60℃,时间为60min,螯合剂羟基乙叉二膦酸(HEDP)的用量为0.4%。纸浆经去离子水洗涤之后直接进行过氧化氢漂白。P段工艺条件:H2O23%,NaOH1.5%,温度为90℃,时间为90min,Na2SiO31.0%,MgSO40.2%,浆浓10%。1.3纤维素的性质纸浆各项性能参数均按相关的国家标准进行测定。纸浆的己烯糖醛酸(HexA)采用HUT方法确定。纸张抄造,PTI抄片器(奥地利进口)。选择性相关系数α:α=△(1/DP)×105/△K△K—卡伯值变化量,K0—初始卡伯值,Kt—时间t时的卡伯值;DP0—初始的纤维素聚合度,DPt—时间为t时的纤维素聚合度;DP=961.38×log10(η)-245.3,△(1/DP)=1/DPt-1/DP0;η—CEDTappi测定的纸浆黏度。红外光谱法测定纤维素的结晶度:O’KI=α1429/α893α1429—红外谱图中1429cm-1处的谱带吸光强度;α893—红外谱图中893cm-1处的谱带吸光强度。α—相应谱带的谱带强度,1429cm-1谱带属于CH2的剪切振动;893cm-1谱带属于糖苷键的振动和C1变形振动。2结果与讨论2.1氧脱木素氧漂后豆浆的卡伯特性从表1看出,在相同工艺条件下,随着漂序的进行,桉木和相思木硫酸盐浆的白度逐渐增加,最终白度分别可达到87.25%ISO和89.02%ISO;在氧脱木素段桉木和相思木硫酸盐浆的脱木素率分别为54.41%、54.84%,基本相同。但是经过DHT段之后桉木浆卡伯值降低不是很显著,桉木浆经过ODHT漂序后,黏度由796ml/g降低至776ml/g,而相思木浆由870ml/g降低至824ml/g,它们的选择性相关系数α桉木=0.1037大于α相思木=0.04445,从图3比较直线的斜率可以发现相思木硫酸盐浆的选择性较好。因硫酸盐阔叶木浆含有大量的己烯糖醛酸(HexA),使得纸浆的卡伯值提高了3~7。众所周知,未漂浆中存在的HexA可消耗漂白剂,如ClO2,这就导致较高的漂白费用,并增加了环境的影响。实验测得经过硫酸盐蒸煮之后,桉木硫酸盐浆中己烯糖醛酸含量25.95mmol/kg,而相思木硫酸盐浆仅含有13.88mmol/kg的己烯糖醛酸。根据大量文献报道HexA受到亲电和亲核试剂的进攻后可通过酸水解去除,且在氧脱木素段对己烯糖醛酸影响不显著[5~9]。但实验发现桉木浆和相思木浆经过氧脱木素之后HexA分别降至4.68mmol/kg和4.75mmol/kg。工业上,选择性相关系数通常采用以黏度对卡伯值作图。图3是完美选择性、常见选择性和极差选择性的对比图。如果随着脱木素的发生,纸浆黏度不变化,则是完美选择性,当纸浆黏度对卡伯值作图时,完美选择性为一条水平直线。相反,极差选择性在黏度对卡伯值作图时为一条垂直直线,对于极差选择性,随着卡伯值微小变化,而纸浆黏度有较大的降低。在实际中黏度对卡伯值图通常在两个极限之间。至今还没有一种通用的评价纸浆可漂性的方法,一般对于给定的漂序,用达到目标白度值所需的化学品的量除以初始卡伯值。由表1可看出,在相同ODHTEOPQP漂白流程下,漂白化学品的消耗相同(漂白工艺条件相同),硫酸盐相思木浆初始卡伯值为21.68,经漂白之后白度达到89.02%ISO;而硫酸盐桉木浆初始卡伯值为18.95,经漂白之后白度达到87.25%ISO,通过比较可看出ODHTEOPQP漂序下相思木硫酸盐浆比桉木硫酸盐浆具有更好的可漂性能。从表2可以看出,桉木硫酸盐浆的抗张强度高于相思木硫酸盐浆,撕裂指数区别并不是很明显,测定纤维的长度显示两者区别不显著,桉木和相思木硫酸盐浆长度分别为0.697mm和0.699mm,桉木和相思木浆不同漂序下纸浆的长度变化也并不显著(表3所示)。桉木浆耐破指数略高于相思木浆,从表2可以发现两者的总体趋势是逐渐降低。2.2纸张抗张、撕裂、耐破强度从表4中可以看出相思木ODHTEOPQP漂浆经过不同转数的盘磨机处理之后,打浆度逐渐提高至43°SR,同时能耗也必然增加,纸张的抗张、撕裂、耐破强度都有不同程度的增加,强度指标达到表5阔叶木浆的标准指标。对比相思木和桉木ODHTEOPQP漂序纸浆,在相同的盘磨转数下,桉木浆经过盘磨之后抗张强度和耐破强度都优于相思木浆。2.3木硫酸系效能物质结晶度是指结晶区占纤维素整体的百分率。然而纤维素的结晶度在一定程度上反映了纤维素的物理和化学性质。从表6采用红外光谱法测定显示,相思木和桉木浆经过漂白之后,纤维素的结晶度不同程度的降低,其中相思木硫酸盐浆经过ODHTEOPQP漂序之后降低至1.430,桉木硫酸盐浆经漂白之后降低至1.292。相思木硫酸盐浆无论原浆还是经过漂白的纸浆结晶度都高于桉木硫酸盐浆。从图4看出,在波长3600~3200cm-1之间,相思木和桉木硫酸盐浆EOP段和QP段都有较强的吸收峰,此为氢键缔合的-OH的伸缩振动,并且在2900cm-1处也有吸收峰,此处主要是C-H伸缩振动和-CH2-反对称伸缩振动,在2400cm-1右侧有一个较弱的吸收峰,此峰为三键或共轭双键C=C=C、C=C=O、COOH的OH峰二聚或多聚的偏移,此处并不是很显著。在1650cm-1处为木素与苯环共轭的酮基伸缩振动。材种不同的纸浆,及其不同漂序处理的纸浆之间红外谱图基本上相同,这说明漂序对纸浆的结晶区影响破坏比较小;但是桉木和相思木硫酸盐浆红外谱图在2200~2100cm-1处有较大的差异,此处主要是不饱和烃中C-H键伸缩振动。3结论3.13.23.3不同密度的适应证相思木和桉木浆经过漂白之后,纤维素的结晶度不同程度的降低,其中相思木硫酸盐浆经过ODHTEOPQP漂序之后降低至1.430,桉木硫酸盐浆经漂白之后降低至1.292。相思木硫酸盐浆无论原浆还是经过漂白的纸浆结晶度都高于桉木硫酸盐浆。选择性相关系数α桉木=0.