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硫酸盐苇浆高效氧脱木素及清洁漂白工艺的研究

韦维  
【摘要】:“十一五”期间,我国造纸业将资源节约和环境保护放在了重要的战略位置,在削减污染物排放量方面取得了巨大成就。未来的“十二五”期间,我国在环保方面的政策将越来越严格。针对这种情况,造纸业更要加快解决资源短缺和环境污染问题的步伐。合理利用好非木材纤维原料,包括利用芦苇、竹、蔗渣等草类资源,仍将是解决我国造纸原料短缺的一条出路。而纸浆清洁生产也仍将是制浆业的发展趋势。本文以硫酸盐苇浆为原料,探讨了过氧化氢强化两段氧脱木素的优化工艺条件、并探索了后续TCF和ECF漂白工艺,在降低漂白成本和污染负荷方面,具有比较重要的研究和应用价值。 首先对硫酸盐苇浆的过氧化氢强化氧脱木素工艺进行研究,实验结果表明,两段氧脱木素过程中加入H2O2能够提高脱木素效果,且H_2O_2加在第一段比加在第二段有更好的脱木素效率和白度。氧脱木素最佳工艺条件为:第一段氧脱木素NaOH用量2.5%、H_2O_2用量0.3%,氧压0.6MPa、MgSO4用量0.5%、温度85℃、时间45min、浆浓10%;第二段氧脱木素NaOH用量1.2%、氧压0.4MPa、温度100℃、时间45min、浆浓10%。氧脱木素后,纸浆卡伯值下降到6.9,粘度为1046.6mL·g~(-1),白度达到57.5%ISO,脱木素率可以达到62.3%。 然后对硫酸盐苇浆的后续TCF漂白工艺进行研究。在过氧化氢漂段前加一段活化处理,可提高其漂白效果,还能有助于保护漂浆的强度。活化预处理和常压或高温高压过氧化氢漂白都能组成一个高效的漂白组合,且组合顺序以MP1MP2、MPPo、MPMPo较好。三种漂序(Op-O)MP_1MP_2、(Op-O)MPPo、(Op-O)MPMPo都能将硫酸盐苇浆漂至85%ISO左右,而以(Op-O)MPPo漂序中的粘度下降最多,但白度稳定值最好。对于漂后纸浆强度性能,以漂序(Op-O)MP_1MP_2的最好,(Op-O)MPPo的最差。 接着对硫酸盐苇浆的后续ECF漂白工艺进行研究,根据漂序ODED和OHMP探讨ODMP流程的效果。漂后纸浆白度(Op-O)DMP>(Op-O)HMP>(Op-O)DED2>85%ISO,纸浆粘度(Op-O)DED2>(Op-O)DMP>(Op-O)HMP,返黄值(Op-O)DED_2>(Op-O)HMP>(Op-O)DMP。综合比较各个漂白流程的纸浆光学、强度性能和废水负荷,ECF漂白以(Op-O)DMP漂白流程最佳。 最后,将ECF和TCF漂白结果与传统三段漂CEH进行了比较。对于ECF和TCF漂白,两者的漂浆质量相差不大,TCF漂白的化学药品成本和运行成本都高于ECF,但是TCF对环境的影响远小于ECF,而ECF漂白中以(Op-O)DMP经济性最好。但是无论是ECF和TCF漂白,综合考虑漂后纸浆质量、漂白运行成本或对环境的影响方面,则都优于CEH漂白,这也说明了高效氧脱木素可以大大降低后续漂白负荷,可见实验所选择的ECF/TCF漂白工艺,都有着比较重要的研究和应用价值。


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