一种思茅松化学浆的漂白方法

摘要

本发明公开了一种思茅松化学浆的漂白方法，采用云南特色材种思茅松化学浆，进行清洁微波协同的四段全无氯漂白，第一段采微波协同的过氧乙酸处理，第二段采用微波协同的过氧化氢强化的碱抽提，第三段采用微波协同的过氧乙酸处理，第四段采用微波协同的过氧化氢漂白，通过本发明方法制得的思茅松漂白纸浆具有白度高，强度好的特点，且漂白时间较短，废水污染低。

说明书

技术领域

本发明属于木材原料化学浆漂白技术领域，特别涉及一种思茅松化学浆的微波协同的低污染漂白方法。

背景技术

思茅松，学名卡锡松，是云南省主要的速生用材树种之一，是目前国内使用的针叶木造纸原料中生长速度最快的树种。 纸浆漂白在纸浆造纸生产过程中占有重要的地位，与纸浆和成纸的质量、物料和能量的消耗及环境的影响有密切的关系。全无氯漂白流是纸浆漂白工业发展的趋势，其漂剂绝大多数为无环境危害的药品，纸浆漂白后的降解生成物基本无毒，对大气不会造成污染，且易于生物降解。

微波是300MHz~300GHz的电磁波，它能穿透萃取介质通过微波热效应使极性分子高速运动，产生高能量，加速原料与药液之间的接触反应。目前，国内也有部分学者在研究微波会给制浆造纸带来的影响，但是大部分的研究都集中在稻麦草，阔叶木如杨木的研究中，对于针叶木特别是思茅松这样的长纤维木材原料，研究的相对较少。同时，微波应用于漂白上的研究其时间也较短。本发明对思茅松化学浆进行微波协同的全无氯漂白，是对全无氯漂白方法的进一步开拓。

发明内容

本发明目的在于提供一种思茅松化学浆的漂白方法，该方法漂白使用的药剂均为制浆领域中清洁化药剂，具有低污染的优点。将微波和过氧乙酸、氢氧化钠和过氧化氢等药剂反应相结合，便可具有漂白速度较快、常压操作（无氧脱木质素工段）的优势，并直接获得了高白度纸浆（80%ISO以上），且得率较高，整个漂白阶段时间较短，因此很大程度上降低了漂白的成本，提高纤维的利用率，提高纸浆质量。

本发明漂白方法中，是以云南特色材种思茅松为原料，经传统化学法制浆后，采用微波协同的过氧乙酸处理技术、微波协同的过氧化氢强化的碱抽提处理技术、微波协同的过氧乙酸处理技术、和微波协同的过氧化氢漂白技术组成的四段漂白工艺，对化学浆进行漂白处理制得漂白后纸浆。

本发明思茅松化学浆的漂白方法按照以下具体步骤进行，文中百分比均为质量百分比，各段试剂的用量均以第一段微波协同的过氧乙酸处理前的纸浆绝干质量进行计算。

（1）对经过化学法蒸煮后的思茅松纸浆原料进行微波协同的过氧乙酸处理；

（2）步骤（1）处理过的浆料用蒸馏水洗涤至pH=6.5~7.5；

（3）将步骤（2）洗后浆料进行微波协同的过氧化氢强化的碱抽提处理；

（4）步骤（3）处理过的浆料用蒸馏水洗涤至pH=6.5~7.5；

（5）将步骤（4）洗后浆料进行微波协同的过氧化氢乙酸处理；

（6）步骤（5）处理过的浆料用蒸馏水洗涤至pH=6.5~7.5；

（7）将步骤（6）洗后浆料进行微波协同的过氧化氢漂白处理，再用蒸馏水洗涤至pH=6.5~7.5后即得漂白后纸浆。

根据最终纸浆所需白度要求，步骤（1）、步骤（3）、步骤（5）和步骤（7）的漂白处理条件可以调节，上述步骤（1）微波协同的过氧乙酸处理工艺条件为：在思茅松纸浆原料中依次添加纸浆原料绝干质量0.4-0.8%的二乙基三胺五乙酸或乙二胺四醋酸、纸浆原料绝干质量0.15-0.25%的稳定剂Na₂P₂O₇和1.5-2.5%的CH₃COOOH（以活性氧AO计量），并补加蒸馏水使纸浆浓度为8%-12%，再用H₂SO₄或NaOH调节纸浆pH值至5-7，放入微波炉中打开微波反应器的搅拌器搅拌3min后，在微波功率800W~1200W下边搅拌边升温至70℃>

上述步骤（3）微波协同的过氧化氢强化的碱抽提处理工艺条件为：在洗涤后浆料中依次添加纸浆原料绝干质量0.4-0.8%的纤维素保护剂MgSO_4、1.0-3.0%的漂白助剂Na₂SiO₃和4.0-7.0%的NaOH，并补加蒸馏水使纸浆浓度为8-12%，再添加纸浆原料绝干质量0.5-1.5%的H₂O，放入微波炉中打开微波反应器的搅拌器搅拌3min后，在微波功率800W~1200W下边搅拌边升温至70℃>

上述步骤（5）微波协同的过氧乙酸处理段工艺条件为：在洗涤后浆料中依次添加纸浆原料绝干质量0.05-0.15%的稳定剂Na₂P₂O₇和1.0-1.5%的CH₃COOOH（以活性氧AO计量），并补加蒸馏水使纸浆浓度为8%-12%，再用H₂SO₄或NaOH调节纸浆pH值至5-7，放入微波炉中打开微波反应器的搅拌器搅拌3min后，在微波功率400W~800W下边搅拌边升温至65℃>

上述步骤（7）微波协同的过氧化氢漂白段工艺条件为：在洗涤后浆料中依次添加纸浆原料绝干质量0.4-0.8%的纤维素保护剂MgSO_4、1-3%的漂白助剂Na₂SiO₃和1.5-2.5%的NaOH，并补加蒸馏水使纸浆浓度为8-12%，再添加纸浆原料绝干质量1.5-2.5%的H₂O，放入微波炉中打开微波反应器的搅拌器搅拌3min后，在微波功率400W~800W下边搅拌边升温至70℃~90℃下处理20min~40min。

本发明中试剂无特殊说明，均为市售的常规试剂，使用的二乙基三胺五乙酸、过氧化氢、氢氧化钠、硅酸钠、硫酸镁、过氧乙酸、硫酸等试剂为分析纯试剂。

本发明相对于现有技术的优点：

本发明使用的漂剂如过氧乙酸及过氧化氢均为环保型漂白剂。过氧乙酸是一种强氧化剂，具有较强的脱木质素作用，且在脱木质素的同时黏度损失较少，保护了纤维的强度性能；并且其分解产物是醋酸和氧，对环境无害。而过氧化氢用于纸浆漂白具有使用方便、漂后浆白度稳定性好、工艺适应性强、废水污染轻等许多优点，其本身氧化性比次氯酸盐温和得多，与碳水化合物反应只使其损失很少的黏度；并且本发明在没有氧脱工段的前提下，将全无氯漂白试剂与微波技术相结合以漂白木质素残留较高的针叶木（思茅松）化学浆，其微波协同的漂白工段在常压下进行，反应速度快，操作方便，获得得率较高且白度达到80%ISO以上的高白度思茅松漂白浆，且所用均为低污染药品，制浆废液污染小。

总之，思茅松其化学浆首先使用微波协同的过氧乙酸处理，紧接着使用微波协同的过氧化氢强化的碱抽提处理，使思茅松化学浆中大部分木质素得到了脱除，卡伯值从29以上降到10左右，再配合微波协同的过氧乙酸的处理及过氧化氢的终段漂白，在环境友好的前提下，显著的缩短了整体漂白时间，并使整体漂白过程在常压下进行，可以预期在尽可能的脱木质素和保护碳水化合物的同时，在较短的漂程和漂白时间中使纸浆达到高白度高品质的目标，采用本发明方法制得的思茅松漂白浆具有白度高，强度好的特点，白度可达到80%ISO以上，黏度可达800-1100mL/g。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步描述说明，但本发明保护范围不局限于所述内容，实施例中所有百分比均为质量百分比，纸浆原料绝干质量均以第一段微波协同的过氧乙酸处理前的纸浆绝干质量进行计算，即经过化学法蒸煮后的思茅松纸浆原料的绝干质量。

实施例1：该思茅松化学浆的漂白方法，具体内容如下：

本实施例中思茅松化学浆是以思茅松木片为原料进行常规硫酸盐法蒸煮，所得化学浆经过筛选后，提取出漂白用纤维原料，Kappa值为30.8，黏度为1320 mL/g的思茅松纸浆，进入漂白工序，步骤如下：

（1）微波协同的过氧乙酸处理：在思茅松纸浆中依次添加纸浆原料绝干质量0.5%的二乙基三胺五乙酸、纸浆原料绝干质量0.2%的稳定剂Na₂P₂O₇和2.0%的CH₃COOOH（以活性氧AO计量），并补加蒸馏水使纸浆浓度为10%，再用NaOH调节纸浆pH值至5，放入微波炉中打开微波反应器的搅拌器搅拌3min后，在微波功率1000W下边搅拌边升温至80℃下处理20min。

（2）用蒸馏水洗涤步骤（1）处理过的浆料，洗涤至pH=6.5~7.5；

（3）将步骤（2）洗后浆料进行微波协同的过氧化氢强化的碱抽提处理：在盛有洗后浆料的反应器的中依次添加纸浆原料绝干质量0.5%的纤维素保护剂MgSO_4、2.0%的漂白助剂Na₂SiO₃和6.0%的NaOH，并补加蒸馏水使纸浆浓度为10%，再添加纸浆原料绝干质量1.0%的H₂O，放入微波炉中打开微波反应器的搅拌器搅拌3min后，在微波功率1000W下边搅拌边升温至80℃下处理40min；

（4）用蒸馏水洗涤步骤（3）处理过的浆料，洗涤至pH=6.5~7.5；

（5） 将步骤（4）洗涤后浆料进行微波协同的过氧乙酸处理：在盛有洗涤后浆料的反应器的中依次添加纸浆原料绝干质量0.15%的稳定剂Na₂P₂O₇和1.5%的CH₃COOOH（以活性氧AO计量），并补加蒸馏水使纸浆浓度为10%，再用NaOH调节纸浆pH值至5，放入微波炉中打开微波反应器的搅拌器搅拌3min后，在微波功率700W下边搅拌边升温至80℃下处理20min；

（6）用蒸馏水洗涤步骤（5）处理过的浆料，洗涤至pH=6.5~7.5；

（7）将步骤（6）洗后浆料进行微波协同的过氧化氢漂白处理：在盛有洗后浆料的反应器的中依次添加纸浆原料绝干质量0.5%的纤维素保护剂MgSO_4、2.0%的漂白助剂Na₂SiO₃和2.0%的NaOH，并补加蒸馏水使纸浆浓度为10%，再添加纸浆原料绝干质量2.0%的H₂O，放入微波炉中打开微波反应器的搅拌器搅拌3min后，在微波功率700W下边搅拌边升温，升温至80℃下处理20min；蒸馏水浆料至pH=6.5~7.5即得漂白后制浆。

结果：纸浆漂白得率87.0%，黏度980mL/g，白度83.0%ISO。

实施例2：该思茅松化学浆的漂白方法，具体内容如下：

实施例中思茅松化学浆是以思茅松木片为原料进行常规烧碱法-蒽醌法蒸煮，所得化学浆经过筛选后，提取出漂白用纤维原料，Kappa值为29.4，黏度为1362 mL/g的思茅松纸浆，进入漂白工序，步骤如下：

（1）微波协同的过氧乙酸处理：在思茅松纸浆原料中依次添加纸浆原料绝干质量0.5%的乙二胺四醋酸、纸浆绝干质量0.25%的稳定剂Na₂P₂O₇和2.5%的CH₃COOOH（以活性氧AO计量），并补加蒸馏水使纸浆浓度为12%，再用NaOH调节纸浆pH值至6，放入微波炉中打开微波反应器的搅拌器搅拌3min后，在微波功率1200W下边搅拌边升温至85℃下处理40min；

（2）用蒸馏水洗涤步骤（1）处理过的浆料，洗涤至pH=6.5~7.5；

（3）将步骤（2）洗后浆料进行微波协同的过氧化氢强化的碱抽提处理：在盛有洗后浆料的反应器的中依次添加纸浆原料绝干质量0.8%的纤维素保护剂MgSO_4、3.0%的漂白助剂Na₂SiO₃和7.0%的NaOH，并补加蒸馏水使纸浆浓度为12%，再添加纸浆原料绝干质量1.5%的H₂O，放入微波炉中打开微波反应器的搅拌器搅拌3min后，在微波功率1200W下边搅拌边升温至80℃下处理20min；

（4）用蒸馏水洗涤步骤（3）处理过的浆料，洗涤至pH=6.5~7.5；

（5）将步骤（4）洗涤后浆料进行微波协同的过氧乙酸处理：在盛有洗涤后浆料的反应器的中依次添加纸浆原料绝干质量0.1%的稳定剂Na₂P₂O₇和1.0%的CH₃COOOH（以活性氧AO计量），并补加蒸馏水使纸浆浓度为12%，再用NaOH调节纸浆pH值至6，放入微波炉中打开微波反应器的搅拌器搅拌3min后，在微波功率800W下边搅拌边升温至70℃下处理25min；

（6）用蒸馏水洗涤步骤（5）处理过的浆料，洗涤至pH=6.5~7.5；

（7）将步骤（6）洗后浆料进行微波协同的过氧化氢漂白处理：在盛有洗后浆料的反应器的中依次添加纸浆原料绝干质量0.8%的纤维素保护剂MgSO_4、3.0%的漂白助剂Na₂SiO₃和2.5%的NaOH，并补加蒸馏水使纸浆浓度为12%，再添加纸浆原料绝干质量2.5%的H₂O，放入微波炉中打开微波反应器的搅拌器搅拌3min后，在微波功率800W下边搅拌边升温至85℃下处理20min；蒸馏水洗涤浆料至pH=6.5~7.5即得漂白后制浆。

结果：纸浆漂白得率90.2%，黏度1010mL/g，白度84.1%ISO。

实施例3：本思茅松化学浆的漂白方法，具体内容如下：

实施例中思茅松化学浆是以思茅松木片为原料进行常规亚硫酸铵法蒸煮蒸煮，所得化学浆经过筛选后，提取出漂白用纤维原料，Kappa值为33.6，黏度为1386 mL/g的思茅松纸浆，进入漂白工序，步骤如下：

（1）微波协同的过氧乙酸处理段：在思茅松纸浆原料中依次添加纸浆原料绝干质量0.8%的二乙基三胺五乙酸、纸浆原料绝干质量0.15%的稳定剂Na₂P₂O₇和1.5%的CH₃COOOH（以活性氧AO计量），并补加蒸馏水使纸浆浓度为8%，再用NaOH调节纸浆pH值至7，放入微波炉中打开微波反应器的搅拌器搅拌3min后，在微波功率800W下边搅拌边升温至80℃下处理30min；

（2）用蒸馏水洗涤步骤（1）处理过的浆料，洗涤至pH=6.5~7.5；

（3） 将步骤（2）洗涤后浆料进行微波协同的过氧化氢强化的碱抽提处理：在盛有洗涤后浆料的反应器的中依次添加纸浆原料绝干质量0.4%的纤维素保护剂MgSO_4、3.0%的漂白助剂Na₂SiO₃和7.0%的NaOH，并补加蒸馏水使纸浆浓度为8%，再添加原料绝干质量1.5%的H₂O，放入微波炉中打开微波反应器的搅拌器搅拌3min后，在微波功率1200W下边搅拌边升温至90^℃下处理30min；

（4）用蒸馏水洗涤步骤（3）处理过的浆料，洗涤至pH=6.5~7.5；

（5）将步骤（4）洗后浆料进行微波协同的过氧乙酸漂白处理：在洗后浆料中依次添加纸浆原料绝干质量0.1%的稳定剂Na₂P₂O₇和1.5%的CH₃COOOH（以活性氧AO计量），并补加蒸馏水使纸浆浓度为8%，再用NaOH调节纸浆pH值至7，放入微波炉中打开微波反应器的搅拌器搅拌3min后，在微波功率400W下边搅拌边升温至65℃下处理40min；

（6）用蒸馏水洗涤步骤（5）处理过的浆料，洗涤至pH=6.5~7.5；

（7）将步骤（6）洗后浆料进行微波协同的过氧化氢漂白处理：在盛有洗后浆料的反应器的中依次添加纸浆原料绝干质量0.5%的纤维素保护剂MgSO_4、2%的漂白助剂Na₂SiO₃和2.5%的NaOH，并补加蒸馏水使纸浆浓度为8%，再添加纸浆原料绝干质量2.5%的H₂O，放入微波炉中打开微波反应器的搅拌器搅拌3min后，在微波功率400W下边搅拌边升温至70℃下处理40min；蒸馏水洗涤浆料至pH=6.5~7.5即得漂白后制浆。

结果：纸浆漂白得率89.8%，黏度998mL/g，白度82.4%ISO。

实施例4：本思茅松化学浆的漂白方法，具体内容如下：

实施例中思茅松化学浆是以思茅松木片为原料进行常规硫酸盐-蒽醌法蒸煮蒸煮，所得化学浆经过筛选后，提取出漂白用纤维原料，Kappa值为30.1，黏度为1406mL/g的思茅松纸浆，进入漂白工序，步骤如下：

（1）微波协同的过氧乙酸处理：在思茅松纸浆中依次添加纸浆原料绝干质量0.4%的乙二胺四醋酸、纸浆原料绝干质量0.15%的稳定剂Na₂P₂O₇和2.0%的CH₃COOOH（以活性氧AO计量），并补加蒸馏水使纸浆浓度为10%，再用NaOH调节纸浆pH值至6，放入微波炉中打开微波反应器的搅拌器搅拌3min后，在微波功率900W下边搅拌边升温至75℃下处理35min；

（2）用蒸馏水洗涤步骤（1）处理过的浆料，洗涤至pH=6.5~7.5；

（3） 将步骤（2）洗涤后浆料进行微波协同的过氧化氢强化的碱抽提处理：在盛有洗涤后浆料的反应器的中依次添加纸浆原料绝干质量0.7%的纤维素保护剂MgSO_4、2.0%的漂白助剂Na₂SiO₃和6.0%的NaOH，并补加蒸馏水使纸浆浓度为10%，再添加纸浆原料绝干质量1.5%的H₂O，放入微波炉中打开微波反应器的搅拌器搅拌3min后，在微波功率900W下边搅拌边升温至75℃下处理25min；

（4）用蒸馏水洗涤步骤（3）处理过的浆料，洗涤至pH=6.5~7.5；

（5）将步骤（4）洗后浆料进行微波协同的过氧乙酸漂白处理：在洗后浆料中依次添加纸浆原料绝干质量0.15%的稳定剂Na₂P₂O₇和1.0%的CH₃COOOH（以活性氧AO计量），并补加蒸馏水使纸浆浓度为10%，再用NaOH调节纸浆pH值至6，放入微波炉中打开微波反应器的搅拌器搅拌3min后，在微波功率500W下边搅拌边升温至70℃下处理30min；

（6）用蒸馏水洗涤步骤（5）处理过的浆料，洗涤至pH=6.5~7.5；

（7）将步骤（6）洗后浆料进行微波协同的过氧化氢漂白处理：在盛有洗后浆料的反应器的中依次添加纸浆原料绝干质量0.7%的纤维素保护剂MgSO_4、1.5%的漂白助剂Na₂SiO₃和1.5的NaOH，并补加蒸馏水使纸浆浓度为10%，再添加纸浆原料绝干质量1.5%的H₂O，放入微波炉中打开微波反应器的搅拌器搅拌3min后，在微波功率500W下边搅拌边升温至70℃下处理30min；蒸馏水洗涤浆料至pH=6.5~7.5即得漂白后制浆。

结果：纸浆漂白得率91.1%，黏度1090mL/g，白度86.7%ISO。