CN1159842A - 用螯合剂和氧化剂对化学纸浆进行与漂白有关的处理 - Google Patents

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K·哈夫芬斯特伦
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Abstract

一种用螯合剂除去纸浆中金属以便随后对纸浆进行无氯漂白的方法。纸浆用螯合剂在pH2-7条件下处理5分钟-2小时，并且添加一种氧化剂使螯合剂活化。处理后清洗纸浆。

Description

用螯合剂和氧化剂对化学纸浆进行与漂白有关的处理
本发明涉及采用不含氯的漂白化学药剂来漂白化学纸浆。更确切地说是用一种螯合剂对纸浆进行与漂白有关的处理。
纸浆的无氯化学漂白大多是用过氧化氢分阶段进行的，一般还包括用漂白化学物质氧气，有时是臭氧来进行。未来很可能使用所谓的过酸，如过乙酸和过硫酸。要获得高ISO-亮度的纸浆必须从纸浆中除去木素，而木素是牢固结合的。为了以温和的方式，并经济地使用化学药剂进行漂白，组合使用各种漂白化学药剂是有利的。这是分步骤按顺序加入各化学药剂，在各步骤之间对纸浆进行清洗。
过氧化氢是一种高效漂白化学药剂，如果漂白条件恰当的话，而且仅用氧气和过氧化氢，可在工业化规模上获得几乎完全光亮的亮度，即几乎90％的ISO亮度。然而，这需要非常特别的条件，例如需对纸浆进行蒸煮并用氧漂白至很深的程度，即需其后(kappa)数低于10，而且在进行过氧化氢步骤之前，纸浆应基本上完全不受金属如镁、铜、铁和其他金属的干扰。这些金属的存在会使过氧化氢分解，因此没有漂白效果，而且随金属含量的增加和过氧化氢的逐渐加入，这种影响会增强。当过氧化氢步骤进行到恰好接近化学药剂能达到的最大亮度时，它对甚至很低的金属含量也非常敏感。要获得最大亮度，进行过氧化氢步骤的纸浆中镁含量不得超过1克/吨纸浆。然而在工业化生产中很难达到这个含量。人们需要高亮度的纸浆，因为这样的纸浆售价高。
在过氧化氢步骤之前，用一种螯合剂如EDTA或DTPA处理纸浆，随后清洗纸浆以除去金属离子，就可获得低金属含量的纸浆。例如在EP-A-402335中报道了这种方法，所谓的Lignox法。在该报道中指出，漂白处理应在3.1-9.0pH值、10-100℃(最好是40-90℃)进行，长达6小时。
今天的纸浆工业生产高亮度的造纸纸浆，其方法是对纸浆进行充分的蒸煮处理和用氧漂白，用的是现行的漂白装置和塔，结果在螯合和漂白步骤中需要很长的停留时间，并且要在各个漂白步骤之间非常小心地清洗纸浆，然而这样的清洗需要消耗大量的水，因此漂白装置***必须是封闭的，以满足环境保护的各种要求。在建立新装置或对原有装置进行改造时，为了减小设备体积和投资费用，还要求纸浆的各个处理步骤的停留时间尽可能短。最后很重要的是，还要减少螯合剂的添加量，因为螯合剂是很昂贵的化学药剂，而且目前还不能消除其对环境的可能危害。
本发明针对上述问题提供了解决办法。本发明在过氧化氢步骤之前进行一种更有效的螯合剂处理，其所以更为有效在于用氧化剂处理纸浆使螯合剂活化。活化是指通过氧化增加螯合剂的效能，或者对应从纸浆中除去的金属进行氧化。在这两种情况下，都是促进了金属的螯合，从而减少纸浆中金属的含量。按照本发明的方法，例如，有可能将镁的含量减少到1克/吨纸浆。
本发明的特征很清楚地表述在权利要求中。
现用下面的一些实施方案对本发明详细描述。
来自前面处理步骤(如用氧脱除棒的步骤)的纸浆先在洗浆机中进行清洗，然后添加酸或其它溶液调整pH值。酸或溶液的掺入应均匀地进行，例如采取纸浆稀释的办法或用一个泵或混合器。当使用混合器时，要确保非常剧烈和均匀的掺混，在某些情况下，这是绝对重要的。pH值应调整到2-7，最好是4-6。
pH值调整好后，在另一个混合器中对纸浆加入螯合剂如EDTA或DTPA进行有效的混合。螯合剂的适合用量为1-5千克/吨纸浆，更好为1.5-2.5千克/吨纸浆。
在纸浆中还要加入氧化剂。可使用氧气或含氧气体如空气作为氧化剂。也可使用过氧化氢或臭氧。氧化剂(包括氧气)的量按纯氧计，一般应为1-10千克/吨纸浆，较好为3-7千克/吨纸浆。当加入过氧化氢时，其量为0.5-3千克/吨纸浆，较好为1-2千克/吨纸浆。使用臭氧时，应加入臭氧/空气的混合物其量为0.5-3千克/吨纸浆，较好为1-2千克/吨纸浆。
然后将纸浆泵送到一个反应器中，反应器温度为40-130℃，较好为100-130℃，其中压力保持为1-10巴，较好为1.5-10巴，最好为3-8巴。纸浆在反应器中的停留时间为5分钟-2小时，较好为10-60分钟。
再将经螯合剂处理的纸浆从反应器输入到洗浆机(温度保持在80℃以上)中，将被螯合剂结合的金属离子有效地洗掉。
所用的洗浆机可以是一个加压过滤器或较好的是一台辊压机，后者非常有效，而且耗水量低(4-5米3水/吨纸浆)。
在本发明的螯合剂处理中，加氧化剂的目的是使螯合剂活化，使螯合剂能与有害的金属离子如镁、铜和铁的离子更有效地结合。氧化剂还使金属离子更容易从纸浆中析出而分离。与螯合剂结合得很好的金属在随后的清洗步骤从纸浆中除去。这样一来，从含金属的角度来看，纸浆就纯得多了。
纸浆经清洗后即通到后面的漂白工序，用含过氧化氢的漂白剂进行无氯漂白。由于纸浆中金属含量较低，就有可能更有效地漂白，获得最大的亮度。
实施例
将kappa数12.9，亮度为40.0％ISO的经氧漂白的松柏料木质纸浆，选用一种螯合剂处理(Q)、再经清洗，最后用过氧化氢漂白(P)。
对10％浓度的纸浆进行Q步骤1小时，最终pH值为5.0-5.2。分别在添加氧气(Q2)和不添加氧气(Q2)的情况下进行Q步骤。随后清洗纸浆，再在添加氧气的情况下进行加压的P步骤漂白，这个添加氧气的加压P步骤称之为PO步骤。PO步骤中的条件为12％浓度的纸浆，温度为100-120℃，停留时间2小时，最终pH值10.0-10.4。结果列于下表。
    Q步骤     PO步骤 PO步骤后的亮度
  温度℃   添加Q2 千克过氧化氢/吨纸浆     ％ISO
    100     无     40     83.3
    100     有     40     83.9
    110     无     20     78.4
    110     有     20     80.7
    110     无     40     83.5
    110     有     40     85.5
这些结果表明，在相同的过氧化氢漂白条件下，通过添加氧来活化螯合步骤，会增加纸浆的最后亮度。
当然本发明不受这些实施方案的限制，但可以在发明的范围内修改。

Claims (6)

1.一种用螯合剂除去纸浆中金属对纸浆进行无氯漂白的方法，其特征在于纸浆用螯合剂在pH2-7条件下处理5分钟-2小时，并且添加氧化剂使螯合剂活化，此后清洗纸浆。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所用的氧化剂是一种含氧气体，其用量按纯氧气计算为1-10千克/吨纸浆。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所用的氧化剂是过氧化氢，其用量为0.5-3千克/吨纸浆。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所用的氧化剂是臭氧，其用量为0.5-3千克/吨纸浆。
5.如权利要求1-4中任一权利要求所述的方法，其特征在于是在压力为1.5-10巴，温度为100-130℃的条件下进行处理。
6.如权利要求1-5中任一权利要求所述的方法，其特征在于在高于80℃的条件下进行清洗。
CN 95195457 1994-10-07 1995-10-05 用螯合剂和氧化剂对化学纸浆进行与漂白有关的处理 Pending CN1159842A (zh)

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