一种用碳酸氢铵作溶剂回收造纸黑液中碱的方法

摘要

本发明涉及用碳酸氢铵作溶剂回收造纸黑液中碱的方法。将造纸黑液酸化分离木质素,经过滤后再将碳酸氢铵加入到造纸滤液中生成碳酸氢钠结晶,结晶经加热分解生成碳酸铵,再经苛化后制得氢氧化钠。该工艺简单、易于控制、反应比较完全、碱回收率较高。

说明书

本发明涉及造纸黑液碱的回收方法，特别是用碳酸氢铵作溶剂回收造纸黑液中碱的方法。

我国纸浆生产的方法主要是碱法制浆，碱法制浆的产量大约为纸浆总产量的50％。但是碱法制浆黑液碱回收的发展，大大低于制浆造纸生产的发展，这种情况与造纸工业的发展极不相称，形成了造纸用碱供应紧张，废水排放污染严重等不良后果。造纸黑液是制浆过程中产生的一种碱性高浓度废水，它含有大量的木质素、有机物、无机物和有效碱，是造成我国水域污染的主要污染源之一，因此，黑液的综合治理、变废为宝、如何充分利用物质资源的问题一直是研究的热点，而黑液中的木质素回收和碱回收是两大主要利用途径。如何回收木质素如文献1：刘清，刘健，《环境污染与防治》17(3)，6，1995所述的通常采用无机酸沉淀法、烟道气分离法、超滤法、离子交换法和沉淀剂分离法。其中以无机酸沉淀法最为普遍，用硫酸、盐酸或磷酸加入到碱性黑液中，使黑液pH降至4以下，即有90％的木质素沉淀析出，但该法只考虑了木质素的回收，而未考虑回收木质素后含碱滤液的回收，造成了二次污染。黑液碱回收的方法如文献2：张珂，周思毅，“我国草浆厂蒸煮废液治理技术研究”《中国环境科学》12(1)，1992和文献3：潘锡五，“促进造纸碱回收的新发展”，《中国造纸》4，1989所述的通常采用燃烧苛化法，其工艺由浓缩、燃烧、苛化三个步骤组成。即黑液经加热浓缩后，加入重油等燃料进行燃烧，除去黑液中的木质素等有机物，然后加入氢氧化钙进行苛化，回收其中的碱。该法需补充燃料，运行费用高。它只考虑碱的回收，并没有考虑木质素等有益有机物的利用，而木质素是一种网状的高分子原料，是自然界中丰富的可再生资源之一，燃烧后既浪费了资源又对环境造成了污染。

本发明的目的

本发明的目的其一是为了克服上述已有技术的缺点和不足，为了充分利用自然界中丰富的可再生资源，在回收造纸黑液中的有用成分的同时，不再造成二次污染；其二是为了在回收造纸黑液中木质素的同时，提供一种简便经济的用碳酸氢铵作溶剂回收造纸黑液中碱的方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的原理是依据木质素溶于碱而不溶于酸的性质，向黑液中加入硫酸，将木质素沉淀下来，然后在滤液中加入碳酸氢铵溶剂与滤液中的钠离子结合生成碳酸氢钠结晶析出，碳酸氢钠经加热分解生成碳酸钠，并生成二氧化碳和水，再加入氢氧化钙使碳酸钠苛化生成氢氧化钠，分离碳酸氢钠结晶后的滤液为硫酸铵溶液，它经浓缩后可作为肥料使用或回用于麦草制浆。

本发明的回收造纸黑液中碱的方法，其特征包括以下步骤：

(1)在造纸黑液中加入浓度20％重量的硫酸，控制pH为4--2，使90--98％重量的木质素沉淀析出；

(2)将上述步骤的溶液过滤后，滤液用浓度25--28％重量的浓氨水调pH至5--10，加入0.1--0.7mol/L的NH₄HCO₃使其生成NaHCO₃结晶析出，控制反应温度在5--35℃之间，反应时间在0--30min，搅拌速度80--150r/min；

(3)在230℃下加热析出的NaHCO₃结晶，共40min，NaHCO₃结晶分解生成Na₂CO₃、H₂O和CO₂(分解率达100％)；

(4)在上述步骤(3)分解生成物中加入5--8％重量的Ca(OH)₂完成苛化得到碱；

还包括把含22--30％重量的Na₂SO₄的滤液经浓缩后作为肥料或回用与造纸浆液。

本发明的优点在于上艺设备简单、工艺条件易于控制、成本较低、碱回收率较高，可达70--78％，从而减少了资源流失和环境污染。

实施例1

取造纸黑液200ml，加入浓度20％重量的H₂SO₄调pH＝4，90％重量的木质素沉淀析出；将过滤木质素后的滤液用25％重量浓氨水调到pH＝5，再加入0.3mol/L的NH₄HCO₃，控制反应温度在10℃，反应时间5min，搅拌速度70r/min，使其析出NaHCO₃结晶。在230℃加热NaHCO₃结晶，分解生成Na₂CO₃，在分解生成物中加入5％的Ca(OH)₂完成苛化，碱回收率达70％。实施例2

取造纸黑液200ml，加入浓度20％重量的H₂SO₄调pH＝3，96％重量的木质素沉淀析出。将过滤木质素后的滤液用28％重量浓氨水调到pH＝6，再加入0.4mol/L的NH₄HCO₃，控制反应温度在15℃，反应时间10min，搅拌速度80r/min，使其析出NaHCO₃结晶。在230℃加热NaHCO₃结晶，分解生成Na₂CO₃，在分解生成物中加入6％的Ca(OH)₂完成苛化，碱回收率达72％。实施例3

取造纸黑液200ml，加入20％的H₂SO₄调pH＝2，98％的木质素沉淀析出，将过滤木质素后的滤液用26％重量浓氨水调到pH＝7，加入0.5mol/L的NH₄HCO₃，控制反应温度15℃，反应时间15min，搅拌速度100r/min，使其析出NaHCO₃结晶。在230℃加热NaHCO₃生成Na₂CO₃，加5％的Ca(OH)₂完成苛化，碱回收率达75％。实施例4

取造纸黑液200ml，加入20％的H₂SO₄调pH＝3，96％的木质素沉淀析出。将过滤木质素后的滤液用27％重量浓氨水调到pH＝8，加入0.6mol/L的NH₄HCO₃，控制反应温度20℃，反应时间15min，搅拌速度100r/min，使其析出NaHCO₃结晶。在230℃加热NaHCO₃生成Na₂CO₃，加7％的Ca(OH)₂完成苛化，碱回收率达73％。实施例5

取造纸黑液200ml，加入20％的H₂SO₄调pH＝2，98％的木质素沉淀析出。将过滤木质素后的滤液用26％重量浓氨水调到pH＝7，加入0.5mol/L的NH₄HCO₃，控制反应温度20℃，反应时间15min，搅拌速度120r/min，使其析出NaHCO₃结晶。在230℃加热NaHCO₃生成Na₂CO₃，加8％的Ca(OH)₂完成苛化，碱回收率达78％。