一种非木材浆的漂白方法及漂白纸浆与流程

1.本发明涉及纸浆漂白工艺技术领域，具体地，涉及一种非木材浆的漂白方法及由其获得的漂白纸浆。


背景技术：

2.目前，纸浆的原料仍以木材纤维类为主，我国木材资源远不能满足日益发展的制浆造纸工业的需要，为了弥补原料的不足，每年要从国外进口相当数量的纸浆。我国具有丰富的非木材纤维资源，在发展木材制浆造纸的同时，积极探索和完善非木材原料的漂白技术，具有重要的现实意义。
3.另外，随着人们生活水平的改善和造纸工艺水平的不断提高，中国的纸产品呈现高档化和多元化趋势，迫于能源危机、环境污染以及市场竞争的压力，制浆工业普遍向着“三高”(高得率、高强度、高白度)和“三低”(低能耗、低水耗、低污染)方向发展。
4.传统的漂白工艺主要采用含氯的ceh三段漂白工艺，但是此过程耗用大量的漂白剂，不仅漂白剂的原料成本高，而且产生的废水污染大，后续的废水处理成本相应增加，从而造成制浆的生产成本高，产能低。随着环保意识的增加，人们开始对传统漂白工艺进行改进，推出ecf漂白。二氧化氯作为一种高效漂白剂，具有很强的氧化能力，能在不损伤纤维的情况下，迅速氧化木素和色素并能脱除其它杂质，目前用二氧化氯能成功地生产ecf漂白浆，这种二氧化氯漂后浆具有白度高、返黄少、浆强度好等优点，且漂白废水的污染较小。但因含氯漂剂生产成本较高，反应中有大量的酸性物质生成，导致漂白终点ph值较低，对设备要求严格，加之其在生产中往往会产生一系列复杂反应形成亚氯酸盐和氯酸盐，从而影响二氧化氯的漂白效率。
5.随着环境保护要求的日益严格，减少漂白废水中含有的氯化有机物及其他高分子有机物对环境的危害引起人们的广泛关注。因此，提高纸浆的漂白效率，提高纸浆白度的持久性，并且减少漂白过程中产生的废水对环境的污染是一个亟待解决的问题。
6.近年来，人们开始尝试使用全无氯(tcf)漂白工艺。郭大亮等人采用ooaq(po)的高温高压漂白工艺，漂后纸浆粘度较高，白度可提升至79.8％iso(郭大亮,李新平.提高硫酸盐竹浆高温高压过氧化氢漂白效率的研究[j].中国造纸,2008,27(4):9-12.)。但是此漂白过程工艺线长，操作复杂，段间洗涤过程产生大量废水。为了避免使用化学药品造成环境的污染并防止化学漂白对碳水化合物的降解，提高纸浆的得率和降低能耗，宋建新等人提出了生物酶组合漂白(cn103061185a)，其采用oxqpa的漂白工艺，在保证了漂白浆强度的同时，将白度提升至80％iso以上。但是该工艺不仅漂白过程复杂，且使用的生物酶专一性强，适应性差，受环境及大量其他因素的影响，造成漂白稳定性降低。
[0007]
背景技术部分的内容仅仅是发明人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。


技术实现要素：

[0008]
针对现有技术的不足，本发明提供了一种非木材浆的漂白方法及一种漂白纸浆，旨在克服漂白原料的障碍，在降低化学漂白剂用量、减少漂白工段的情况下提高漂白得率，使纸浆白度达80％iso以上，同时保持较高强度。
[0009]
本发明提供的非木材浆的漂白方法，包括：
[0010]
将未漂白的非木材浆的浓度调节至3～40wt％；以及
[0011]
往调好浓度的浆料中加入过氧化氢、氢氧化钠和螯合剂，进行漂白反应；
[0012]
其中，所述过氧化氢的用量为20～60kg/adt，所述氢氧化钠的用量为40～100kg/adt、所述螯合剂的用量为0～30kg/adt；
[0013]
所述漂白反应的反应温度为80～130℃，反应时间为60～200min，反应压力为0.01～1.0mpa。
[0014]
在本发明的一些实施例中，该方法还包括：
[0015]
所述漂白反应完成后，对漂白后的获得的纸浆进行洗涤。
[0016]
在本发明的一些实施例中，将所述未漂白的非木材浆的浓度调节至5～35wt％。
[0017]
在本发明的一些实施例中，所述氢氧化钠的用量为40～100kg/adt。
[0018]
在本发明的一些实施例中，所述螯合剂为乙二胺四乙酸、二乙烯三胺五乙酸和二亚乙基三胺五亚甲基膦酸中的一种或多种。
[0019]
在本发明的一些实施例中，所述螯合剂的用量为5～20kg/adt。
[0020]
在本发明的一些实施例中，所述漂白反应的反应压力为0.05～0.8mpa。
[0021]
在本发明的一些实施例中，所述未漂白的非木材浆为溶剂法蒸煮后的非木材浆。
[0022]
在本发明的一些实施例中，所述未漂白的非木材浆的初始白度为20～40％iso；漂白后获得的纸浆的白度为80％iso以上。
[0023]
本发明还提供了一种由以上漂白方法处理后制得的漂白纸浆。
[0024]
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
[0025]
图1为本发明实施例中的一种非木材浆的漂白工艺流程图。
具体实施方式
[0026]
以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。
[0027]
特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
[0028]
如图1所示，本发明的提供的非木材浆的漂白方法，包括s1、s2两个步骤。
[0029]
s1：调节未漂白的非木材浆的浓度。
[0030]
本发明中，可将未漂白的非木材浆的浓度调节至3～40wt％，优选地调节至5～35wt％。本发明中漂白的浆料浓度跨度大，可适用于不同要求的漂白，浆料浓度越大，漂白废水处理压力越小。本发明所述的纸浆的浓度是指绝干浆在浆料中的重量百分比。
[0031]
s2：往调好浓度的浆料中加入过氧化氢、氢氧化钠和螯合剂，进行漂白反应。
[0032]
本发明中，过氧化氢的用量为20～60kg/adt(即，每吨浆料用20～60kg过氧化氢)；氢氧化钠的用量为20～130kg/adt，优选为40～100kg/adt；螯合剂的用量为0～30kg/adt，优选为5～20kg/adt。
[0033]
优选地，在漂白时，依次往浆料中加入过氧化氢、氢氧化钠和螯合剂。
[0034]
本发明的漂白方法所采用的助剂仅有过氧化氢、氢氧化钠和螯合剂，工艺十分简单。
[0035]
本发明中，螯合剂可以为乙二胺四乙酸(edta)、二乙烯三胺五乙酸(dtpa)和二亚乙基三胺五亚甲基膦酸(dtmpa)中的一种或多种，当然，也可以是其他类似的螯合剂。
[0036]
在漂白反应过程，过氧化氢的作用在于：降解木素，在碱性环境下破坏木素结构中的发色团而使纸浆显白。本发明只使用一段过氧化氢漂，无多余漂白段，可使漂白废水实现循环使用。同时，漂白全程无氯元素参与反应，使废水中的污染物减少，有效降低了环境污染。
[0037]
本发明中，漂白反应的反应温度为80～130℃，反应时间为60～200min，反应压力为0.01～1.0mpa。
[0038]
过氧化氢漂白工艺的反应温度、时间及压力对纸浆白度的提高有重要影响，一般来说，采用过氧化氢漂白时，压力越高，白度越高，然而压力太高，会对漂后纸浆的强度不利，同时，还应考虑设备耐压极限对设备材质及密封性要求，本发明的优选反应压力为0.05～0.8mpa。
[0039]
本发明的漂白方法能使漂后的纸浆的白度至少高于80％iso。当未漂浆的初始白度在30～40％iso甚至更低(约20％多)时，本发明仅采用一段过氧化氢漂白工艺就能成功地将未漂的非木材浆的白度提高50％iso以上(即，漂后纸浆的白度高于80％iso)，而且漂白工艺十分简单，漂后纸浆的粘度下降很少，纸浆强度高，且返黄率低。
[0040]
本发明所用的未漂白的非木材浆可以为溶剂法蒸煮后的非木材浆。本领域公知，过氧化氢的氧化性不是很强，当单独做为漂白剂处理蒸煮过后已经钝化的残余木素时，作用不是很理想，因此，对于蒸煮浆采用过氧化氢漂白时需添加其他助剂以提高过氧化氢的反应活性。本发明通过合理配比的助剂及改善的漂白工艺条件，也能有效地使漂后的蒸煮浆的白度提高至80％iso以上。
[0041]
进一步地，本发明的漂白方法还可以进一步包括步骤：漂白反应完成后，对漂白后的获得的纸浆进行洗涤。清洗后，纸浆的白度能约提高1～2％iso。
[0042]
可选地，将溶剂法蒸煮后得到的纸浆用筛浆机筛选后再送入反应釜中进行漂白反应，漂白后用洗浆机对纸浆进行洗涤，最后进入储浆槽进行存储。
[0043]
本发明以非木材为原料，可克服漂白原料障碍，实现非木材纤维资源的充分利用。本发明全程无元素氯，可有效实现全无氯漂白，绿色环保。本发明只采用一段漂白工艺就能够使纸浆白度达80％iso以上，且纸浆强度良好，操作简单，可有效提高漂白效率。
[0044]
进一步地，本发明还提供了一种由上述漂白方法处理后制得的漂白纸浆。该纸浆
的白度高于80％iso。
[0045]
下面参考具体实施例，对本发明进行说明。下述实施例中所取工艺条件数值均为示例性的，其可取数值范围如前述发明内容中所示，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。下述实施例所用的检测方法均为本行业常规的检测方法。除特别指出，本发明提供的技术方案中所用试剂、仪器均可由常规渠道或市场购得。
[0046]
实施例1
[0047]
本实施例制备一种漂白浆，具体过程如下：
[0048]
将溶剂法蒸煮后的秸秆浆过筛，调整浆料浓度5.5wt％，投入反应釜中。然后往反应釜中依次加入22kg/adt过氧化氢、100kg/adt氢氧化钠、6kg/adt edta，与浆料混合均匀，1.0mpa压力下80℃反应180min。
[0049]
未漂及漂后纸浆的相关性能请见表1。
[0050]
实施例2
[0051]
本实施例制备一种漂白浆，具体过程如下：
[0052]
将溶剂法蒸煮后的蔗渣浆过筛，调整浆料浓度10wt％，投入反应釜中。然后往反应釜中依次加入59kg/adt过氧化氢、90kg/adt氢氧化钠、12kg/adt dtpa，与浆料混合均匀，0.5mpa压力下90℃反应60min。
[0053]
未漂及漂后纸浆的相关性能请见表1。
[0054]
实施例3
[0055]
本实施例制备一种漂白浆，具体过程如下：
[0056]
将溶剂法蒸煮后的竹浆过筛，调整浆料浓度35wt％，投入反应釜中。然后往反应釜中依次加入47kg/adt过氧化氢、30kg/adt氢氧化钠、20kg/adt dtmpa，与浆料混合均匀，0.01mpa压力下127℃反应140min。
[0057]
未漂及漂后纸浆的相关性能请见表1。
[0058]
实施例4
[0059]
本实施例制备一种漂白浆，具体过程如下：
[0060]
将溶剂法蒸煮后的芦苇浆过筛，调整浆料浓度25wt％，投入反应釜中。然后往反应釜中依次加入30kg/adt过氧化氢、60kg/adt氢氧化钠、15kg/adt dtmpa，与浆料混合均匀，0.1mpa压力下103℃反应90min。
[0061]
未漂及漂后纸浆的相关性能请见表1。
[0062]
对比例1
[0063]
本对比例制备一种漂白浆，具体过程如下：
[0064]
将溶剂法蒸煮后的蔗渣浆过筛，调整浆料浓度5wt％，投入反应釜中。然后往反应釜中依次加入32kg/adt过氧化氢、80kg/adt氢氧化钠、25kg/adt dtmpa，与浆料混合均匀，0.6mpa压力下60℃反应240min。
[0065]
未漂及漂后纸浆的相关性能请见表1。
[0066]
对比例2
[0067]
本对比例制备一种漂白浆，具体过程如下：
[0068]
将溶剂法蒸煮后的秸秆浆过筛，调整浆料浓度20wt％，投入反应釜中。然后往反应釜中依次加入73kg/adt过氧化氢、18kg/adt氢氧化钠、4.1kg/adt edta，与浆料混合均匀，
0.8mpa压力下140℃反应40min。
[0069]
未漂及漂后纸浆的相关性能请见表1。
[0070]
对比例3
[0071]
本对比例制备一种漂白浆，具体过程如下：
[0072]
将溶剂法蒸煮后的芦苇浆过筛，用5kg/adt氢氧化钠进行碱处理，控制温度60℃，抽提时间0.5h，浆浓8wt％；再进行碱性过氧化氢漂白，过氧化氢的用量为20kg/adt，并利用氢氧化钠调节ph在10～12，温度70℃，漂白时间2h，浆浓8wt％；用10kg/adt硫酸进行酸处理，ph在2～4，温度50℃，1.5h，浆浓3wt％。
[0073]
未漂及漂后纸浆的相关性能请见表1。
[0074]
对比例4
[0075]
本对比例制备一种漂白浆，具体过程如下：
[0076]
将溶剂法蒸煮后的竹浆过筛，用20kg/adt氢氧化钠进行碱处理，控制温度100℃，抽提时间4h，浆浓15wt％；再进行碱性过氧化氢漂白，过氧化氢的用量为50kg/adt，并利用氢氧化钠调节ph在10～12，温度60℃，漂白时间5h，浆浓6wt％；用30kg/adt盐酸进行酸处理，ph在2～4，温度35℃，2.5h，浆浓6wt％。
[0077]
未漂及漂后纸浆的相关性能请见表1。
[0078]
表1实施例和对比例中纸浆漂白前后相关性能
[0079][0080][0081]
从上述实施例和对比例可知，本发明采用的漂白工艺，可在在降低化学漂白剂用量、减少漂白工段的情况下保持漂白得率在85％以上、纸浆白度达80％iso以上，且漂后纸浆的粘度下降很少、纸浆强度高、返黄率低，符合制浆工业“三高”(高得率、高强度、高白度)和“三低”(低能耗、低水耗、低污染)的发展方向，这也是本发明漂白工艺范围之外相关对比例漂白条件无法与之相比的一大优势。
[0082]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。