CN104032611B - 一种纸浆漂白方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纸浆漂白方法，该方法包括：（1）超临界CO2萃取：将纸浆粉碎研磨后，添加纤维素保护剂后装进超临界CO2萃取釜中，并加入夹带剂萃取，后把纸浆经水洗涤稀释至质量浓度为15%。（2）二氧化氯漂白：将纸浆浓缩至浓度为7-12%，起始pH值范围为4-6，温度为40-90℃，然后加入二氧化氯水溶液，用量为绝干浆质量的0.3%-1.8%，漂白时间为30-100min，终点pH值为3-5，用水洗去反应残留物，得到漂白浆。本发明先采用超临界CO2预漂白，后再进行二氧化氯漂，该方法可减少化学漂白剂用量，过程中二氧化碳可循环使用，减少了纸浆漂白过程中的污染，符合当前国内外清洁化生产的发展和要求。

Description

一种纸浆漂白方法
技术领域
本发明属于造纸技术领域，具体是一种纸浆漂白方法。
技术背景
随着环保要求的日益严格，含氯漂白废水中含有的氯化有机物对环境的危害引起人们的广泛关注，氯和次氯酸盐漂白越来越受到限制，纸浆漂白正朝着无元素氯和全无氯漂白的方向发展。我国纸浆漂白技术发展缓慢，特别是草类等禾本科为原料的纸浆漂白技术仍然在使用次氯酸盐漂白，严重污染了环境，在其它漂白技术中也部分存在着使用含氯盐的漂白段，远不能满足环境的要求。
纸浆的漂白是作用于纤维以提高其白度的过程，是从浆中除去木素或改变木素的结构而达到漂白效果。随着科学技术的日益发展，超临界流体萃取作为一种清洁、高效及较好的选择性的新型分离方法，其与萃取成分分离后，没有溶剂的残留，可以有效地避免传统溶剂萃取条件下溶剂毒性的残留，同时也防止了提取过程对人体的毒害和对环境的污染，是一种天然且环保的萃取技术。将该萃取技术应用于造纸漂白工艺，将会弥补目前造纸行业中漂白技术存在的不足。在众多的超临界流体中，二氧化碳因其临界点温度低、廉价、安全、环保且无毒等优势，成为最常用的一种超临界流体，并已经在食品、化工等工业中得到广泛应用。而超临界流体技术在造纸工业上的应用还比较少，现阶段的纸浆漂白工艺中，造纸企业很大程度上以全化学药品为主进行纸浆的漂白，这对环境造成了严重污染，一定程度上也给企业产业结构转型发展带来了障碍。
发明内容
本发明目的在于改进传统的纸浆漂白技术，提供一种新的纸浆漂白工艺，以减少化学漂白药品的用量，使漂白后的纤维具有高的白度。
本发明采用如下技术方案实现其发明目的：
本发明纸浆漂白方法，采用超临界二氧化碳和二氧化氯联合漂白纸浆，具体操作步骤如下：
(1)采用超临界CO2萃取：将干燥的纸浆粉碎研磨后，添加纤维素保护剂，将粉末混合均匀后装进超临界CO2萃取釜中，并加入夹带剂萃取，超临界CO2萃取条件：萃取温度为70-110℃，萃取压力为7-15MPa，萃取时间为60-120min，CO2流速为16-25L/h，萃取后把萃取釜中的纸浆经水洗涤稀释至质量浓度为12-15％；
(2)采用二氧化氯漂白：将纸浆浓缩至质量浓度为7-12％，起始pH值范围为4-6，温度控制在40-90℃，然后一次性加入二氧化氯水溶液漂白，二氧化氯水溶液的质量浓度为6-15g/L，用量为绝干浆质量的0.3％-1.8％，漂白时间为30-100min，终点pH值范围为3-5，最后用水洗去反应残留物，至洗出液pH值达到6-7，得到漂白浆。
在步骤(1)中，所述纸浆是以麦草或稻草或竹浆为原料的化学浆或化机浆。
在步骤(1)中，所述纸浆是在烘箱内进行干燥，烘箱温度在50-70℃，经干燥后的纸浆水分含量低于8％。
在步骤(1)中，所述纸浆粉碎后粉末大小在200-450μm。
在步骤(1)中，所述夹带剂为甲醇，甲醇的用量为绝干浆质量的2％-5％。
在步骤(1)中，，所述纤维素保护剂为MgSO4，MgSO4用量为绝干浆质量的0.3-0.5％。
在步骤(2)中，二氧化氯漂白的优选温度为70℃。
本发明将超临界萃取技术应用到纸浆漂白中，通过调节控制超临界流体萃取过程中的温度和压力来改变流体的溶解度，以便使纸浆的低分子抽出物、高分子木素与纸浆分离，即通过萃取分离达到除去纸浆中的木素，再将纸浆通过二氧化氯漂白，得到高白度的纸浆。
本发明利用超临界CO2流体分离出部分木质素后，再用二氧化氯氧化纸浆中剩余木质素增强纸浆白度，可使纸浆白度达到80％以上，白度稳定性好。
本发明方法与现有技术相比，具有以下优点：
(1)本发明提供了一种较新颖的纸浆漂白工艺，过程中采用了超临界CO2萃取技术，对纤维无损伤，无化学残留，CO2可循环使用，整个工艺流程是低少污水排放。该段技术用萃取方式起到漂白作用的同时，也得到了较纯的木质素，可用于其他用途。该段技术未来发展空间大，一旦完全取代其他漂白技术，可节约大量水，对社会产生巨大效益。
(2)利用超临界CO2萃取脱离木质素的过程中，还可以把纸浆中色素等有害杂质除去；二氧化氯漂白段则进一步提高了纸张的白度和白度稳定性。
附图说明
图1是本发明方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例来进一步描述本发明方法。
实施例1：
本实例处理的原料为麦草浆。选取麦草浆300g，在烘箱内进行干燥，干燥温度为50℃，使纸浆水分含量为7％。干燥后的纸浆磨碎，取粒度大小为450μm的纸浆粉末，添加0.5％MgSO4粉末(相对绝干纸浆质量)，搅拌均匀后，放入到超临界CO2萃取釜中，加入甲醇作为夹带剂，甲醇用量为5％(相对绝干纸浆质量)。萃取压力为15MPa，温度110℃，萃取时间为120min，CO2流速为25L/h。分离后把萃取釜中的纸浆经水洗涤稀释至质量浓度为15％，得到初漂白纸浆。将纸浆浓度浓缩至质量浓度为12％，进行二氧化氯漂白，二氧化氯水溶液浓度为15g/L，用量为1.8％(与绝干纸浆质量的百分比)，初始pH值4.5，温度90℃，时间为100min，终漂pH为3.5，最后用水洗去反应残留物，至洗出液pH值达到6，得到漂白浆。
结果：超临界CO2萃取初漂后，纸浆脱木素率为70.2％；经二氧化氯漂白后，纸浆白度为84％ISO。
实施例2：
本实例处理的原料为竹浆。选取竹浆300g，在烘箱内进行干燥，干燥温度为70℃，使纸浆水分含量为6％。干燥后的纸浆磨碎，取粒度大小为200μm的纸浆，添加0.3％MgSO4粉末(相对绝干纸浆质量)，搅拌均匀后，放入到超临界CO2萃取釜中，加入甲醇作为夹带剂，甲醇用量为2％(相对绝干纸浆质量)。萃取压力为10MPa，温度70℃，CO2流速为16L/h，时间为60min。分离后把萃取釜中的纸浆经水洗涤稀释至质量浓度为12％，得到初漂白纸浆。将纸浆浓度浓缩至质量浓度为7％，进行二氧化氯漂白，二氧化氯水溶液浓度为6g/L，用量为0.3％(与绝干纸浆质量的百分比)，初始pH值6.0，温度40℃，时间为30min，终漂pH为4.0，最后用水洗去反应残留物，至洗出液pH值达到6.5，得到漂白浆。
结果：超临界CO2萃取初漂后，纸浆脱木素率为63.7％；经二氧化氯漂白后，纸浆白度为81.4％ISO。
实施例3：
本实例处理的原料为稻草浆。选取稻草浆300g，在烘箱内进行干燥，干燥温度为60℃，使纸浆水分含量为7.5％。干燥后的纸浆磨碎，取粒度大小为330μm的纸浆，添加0.4％MgSO4粉末(相对绝干纸浆质量)，搅拌均匀后，放入到超临界CO2萃取釜中，加入甲醇作为夹带剂，甲醇用量3％(相对绝干纸浆质量)。萃取压力为7MPa，温度90℃，CO2流速为20L/h，时间为90min。分离后把萃取釜中的纸浆经水洗涤稀释至质量浓度为13％，得到初漂白纸浆。将纸浆浓度浓缩至质量浓度为10％，进行二氧化氯漂白，二氧化氯水溶液浓度为10g/L，用量为1.2％(与绝干纸浆质量的百分比)，初始pH值5.0，温度70℃，时间为70min，终漂pH为5，最后用水洗去反应残留物，至洗出液pH值达到7，得到漂白浆。
结果：超临界CO2萃取初漂后，纸浆脱木素率为67.8％；经二氧化氯漂白后，纸浆白度为85.3％ISO。

Claims (4)

1.一种纸浆漂白方法，其特征是，该方法采用超临界二氧化碳和二氧化氯联合漂白纸浆，具体操作步骤如下：
（1）采用超临界CO2萃取：将干燥的纸浆粉碎研磨后，添加纤维素保护剂，将粉末混合均匀后装进超临界CO2萃取釜中，并加入夹带剂萃取，超临界CO2萃取条件：萃取温度为70-110℃，萃取压力为7-15MPa，萃取时间为60-120min，CO2流速为16-25L/h，萃取后把萃取釜中的纸浆经水洗涤稀释至质量浓度为12-15%；
（2）采用二氧化氯漂白：将纸浆浓缩至质量浓度为7-12%，起始pH值范围为4-6，温度控制在40-90℃，然后一次性加入二氧化氯水溶液漂白，二氧化氯水溶液的质量浓度为6-15g/L，用量为绝干浆质量的0.3%-1.8%，漂白时间为30-100min，终点pH值范围为3-5，用水洗去反应残留物，至洗出液pH值达到6-7，得到漂白浆；
在步骤（1）中，所述纸浆是以麦草或稻草或竹浆为原料的化学浆或化机浆，且纸浆的干燥处理是：在烘箱内进行干燥，烘箱温度在50-70℃，经干燥后的纸浆水分含量低于8%；
在步骤（1）中，所述纤维素保护剂为MgSO4，MgSO4用量为绝干浆质量的0.3-0.5%。
2.根据权利要求1所述的纸浆漂白方法，其特征在于，在步骤（1）中，所述纸浆粉碎后粉末大小在200-450μm。
3.根据权利要求1所述的纸浆漂白方法，其特征在于，在步骤（1）中，所述夹带剂为甲醇，甲醇的用量为绝干浆质量的2%-5%。
4.根据权利要求1所述的纸浆漂白方法，其特征在于，在步骤（2）中，二氧化氯漂白的优选温度为70℃。
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