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非木浆清洁漂白的理论与实验研究

曾健  
【摘要】: 非木浆是我国主要的造纸原料,其中麦草浆、芦苇浆、蔗渣浆占非木浆总量的80%以上,国内多数非木浆厂仍采用传统的含氯漂白方法,漂白废水很难处理。2008年颁布的《制浆造纸工业水污染物排放标准》(GB3544-2008)已经开始执行,现有的非木浆厂和新建的非木浆厂必须进行技术改造和采用新技术,否则将很难适应。本论文对麦草、蔗渣原料的清洁制浆漂白特性和机理进行了深入研究,以期为麦草、蔗渣等非木纤维资源的有效利用提供理论和技术支持。 对麦草浆进行了HP短序漂白的研究。结果表明,kappa值较低的麦草浆、在HP漂白中表现出较好的可漂性,经4%~5%的次氯酸盐用量和3%~4% H2O2用量可漂至78%ISO以上,有些可达80%ISO以上,且漂后浆物理性能较好,HP漂白可取代传统的CEH漂白。 对(实验室蒸煮)麦草Soda-AQ浆的OQPo漂白进行了研究。结果表明,Q预处理段的pH值对后续的漂白影响很大,pH3.5时,Q预处理能够有效地控制浆中的金属离子分布并降低纸浆的卡伯值,为后续漂白提供有利条件。在压力H2O2漂白中,加压时间40min已经足够,纸浆的白度已达到81.59%ISO,此时纸浆的粘度为653.0mL/g。对(造纸企业提供)碱法麦草浆进行了OQPO漂白的研究,实验结果表明,优化实验得出氧脱木素段2%NaOH用量较好,适宜的氧气压力为0.5MPa,过氧化氢段4% H2O2用量已足够,终漂浆的物理性能较好。对Soda-AQ麦草浆采用D0EpD1漂白,4%的有效氯用量可将麦草浆漂至89.03%ISO,麦草终漂浆粘度为1006.5mL/g,粘度损失仅86.8 mL/g,D0EpD1漂白流程对麦草浆纤维的降解较小。 蔗渣浆的单段压力过氧化氢漂白过程中,漂白温度是第一影响因素,其次是漂白时间。对于压力过氧化氢漂白蔗渣浆,综合考虑蔗渣终漂浆的白度、得率、粘度等指标,选出适合压力过氧化氢漂白蔗渣浆的工艺条件为:浆浓10%,温度90℃,时间80min,压力0.6MPa, NaOH0.4%,EDTA0.1%,Na_2SiO_33%,MgSO_40.5%,NaOH0.4%;在此漂白条件下,蔗渣终漂浆的白度为83.2%ISO,得率93.57%,Kappa值4.23,粘度为879.4 mL/g。 研究了纸浆漂前螯合预处理的pH值、浆浓及EDTA的添加对金属离子去除的影响。结果表明,螯合预处理的pH值对过渡金属离子的脱除率存在着相应的定量关系,EDTA在酸性条件下添加有助于过渡金属离子的脱除,螯合预处理的浆浓对后续的压力H2O2漂白有一定的影响。 OQPO各段漂白废水GC-MS的检测结果说明, OQPO各段漂白废水中无AOX,漂白废水中的有机物大多数为纸浆中木素和碳水化合物的降解产物,还有一部分为麦草生长过程中本身所生成的有机物质的溶出,漂白废水中的有机物都为无毒物质。 OQPO各段漂白废水污染物的检测结果表明,O段和PO段废水中有机物的含量较Q段高,故其废水中的污染负荷比较大。由于氧脱木素段废水全部进入碱回收系统以及PO段废水的回用,只对Q段废水进行处理排放,Q段废水的污染负荷比较低,CODCr和BOD5分别为167mg/L和56mg/L,Q段的废水比较容易处理。 HP漂白、OHP漂白、D0EpD1(ECF)漂白和OQPO(TCF)漂白,其漂白化学药品成本差别不大,TCF漂白与ECF漂白最低综合成本差别不大,但TCF漂白和ECF漂白的最低综合成本均比传统CEH漂白高出约30元/t浆。非木浆清洁漂白技术中,少污染漂白(HP、OHP)、ECF漂白和TCF漂白各有其特点,HP、OHP漂白有效降低漂白废水中的COD,色度以及AOX;ECF漂白纸浆的质量高,废水比较容易处理,但是设备投资成本高,废水中仍有一定量的AOX;OQPO漂白流程是非木浆清漂白的最佳选择,流程简单灵活,漂后浆质量好,设备投资少,废水中无AOX,漂白废水易处理。


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