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硫酸盐竹浆表面活性剂强化氧脱木素的研究

王俊文  
【摘要】: 随着我国国民经济的快速发展,纸和纸制品的需求量急剧增加,而我国造纸木材原料又极度短缺,非木材原料仍是我国重要的造纸原料。我国造纸工业的原料结构、规模结构和技术装备水平又使我国造纸工业污染状况较严重,环保压力越来越大。但是另一方面,我国的竹类资源丰富,竹子制浆造纸性能良好。为了弥补木浆原料的不足,减轻制浆造纸对环境的污染,促进我国造纸工业的可持续发展,开发利用我国丰富的竹子资源具有重要的意义。本文探讨了硫酸盐竹浆氧脱木素的优化工艺条件,通过大量试验筛选出效果较好的表面活性剂来作为氧脱木素助剂,探讨了添加助剂的氧脱木素优化工艺条件,及后续的TCF漂白,为竹浆氧脱木素技术的工业化应用提理论依据。 首先优化了硫酸盐竹浆氧脱木素工艺条件。竹浆卡伯值22.6,粘度1086ml·g-1,白度24.1%ISO,优化工艺条件为NaOH用量3%、氧压0.5Mpa、反应温度100℃、反应时间80min、MgSO4用量0.5%和浆浓10%,氧脱木素后,硫酸盐竹浆卡伯值12.5脱木素率44.7%,粘度941.6 ml·g-1,粘度损失13.3%,白度34.8%ISO。 通过研究阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂对氧脱木素的影响,并经过大量表面活性剂的筛选和实验,优选出三种非离子表面活性剂OB3、OB5、OB9和三种阴离子表面活性剂OA6、OA12、OA15并将其进行互配,找出其最佳的互配比例,得到效果较好的氧脱木素助剂X进行后续的漂白实验。 优化了助剂X与过氧化氢强化氧脱木素工艺条件:浆浓为10%,助剂X0.3%,过氧化氢0.5%,MgSO4用量0.5%,反应温度85℃,氧压0.5Mpa,其用碱量2.5%,反应时间60min;氧脱木素后,氧脱浆卡伯值为9.7,粘度为964.3 ml/g,白度为44.3%ISO,脱木素率为57.1%。粘度降低率为11.2%。在优化后的工艺条件下,助剂强化后的氧脱木素脱木素率要比传统氧脱木素提高了10.1%,选择性也提高了1.7,白度升高9.5个百分点;添加助剂后强化氧脱木素与常规氧脱木素相比,最佳反应温度降了15℃,保温时间减了20 min,用碱量减少了0.5%。 竹浆氧脱木素后,用DTPA进行鳌合处理,其最佳鳌合工艺条件为:浆浓5%,初始pH值4,温度60℃,时间60min,DTPA用量0.3%;竹浆在过氧化氢漂白前用过氧乙酸活化预处理,其最佳工艺条件为:pH值6,温度60℃,时间60min,Pa用量0.6%,浆浓10%;过氧化氢漂白适宜的工艺条件为:H2O2用量4%,NaOH用量1.5%,Na2SiO31.5%,温度90℃,时间2h,浆浓10%;高温压力过氧化氢漂白适宜的工艺条件为:浆度10%、压力0.3MPa、NaOH 3%、Na2SiO3 1.5%、MgSO4 0.5%、H2O2用量取3%,漂白温度110℃,漂白时间60min。 竹子氧脱后,进行短序TCF漂白,O助QPO、OQPOP、OQPaP能将竹浆漂至80%ISO白度以上,且保持较好的粘度,且纸浆白度OQPOP OQPaPOQP;纸浆粘度OQPaPOQPOQPOP;在短序的TCF漂白时,在O段加入表面活性剂与过氧化氢助剂后,能提高脱木素选择性,极大地增加漂后竹浆的白度,而强度性能降低很少;与传统的含氯CEH漂序相比,竹浆用短序的TCF漂白,在相近白度时,具有具有较高的粘度和高得多的强度性能。


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