D0段二氧化氯用量對(duì)硫酸鹽桉木漿ECF漂白的影響

林 濤, 徐永建

(陜西科技大學(xué) 輕工與能源學(xué)院 陜西省造紙技術(shù)與特種紙品開(kāi)發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 教育部輕化工助劑化學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 陜西 西安 710021)

0 引言

ECF漂白由于漂后漿料質(zhì)量好，對(duì)環(huán)境的影響接近TCF漂白，而生產(chǎn)成本低于TCF漂白，已被造紙業(yè)專家廣泛認(rèn)可為最佳漂白工藝技術(shù)[1-5].近些年來(lái)，ECF漂白在全世界得到迅速發(fā)展，許多漿廠新上或準(zhǔn)備上ECF漂白生產(chǎn)線，以滿足環(huán)保和生產(chǎn)成本的雙重高要求.由于未漂漿的性質(zhì)、各段化學(xué)藥品的用量和漂白條件等對(duì)漂后漿的白度、強(qiáng)度及化學(xué)藥品總的消耗量有較大的影響，因而各漿廠的生產(chǎn)成本和生產(chǎn)出來(lái)的漿料也有較大的差異.本文就硫酸鹽桉木漿D0-Eop-D1三段漂獲得全漂漿(90% ISO)工藝，研究了D0段二氧化氯用量對(duì)紙漿性質(zhì)和化學(xué)藥品的消耗量，以期為工廠在制定ECF漂白工藝時(shí)提供參考.

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 原料

本研究采用的原料為硫酸鹽桉木漿，氧脫木素后卡伯值為13.0(ISO 302)；粘度為754 mL/g(ISO 5351).

1.2 漂白

1.2.1 漂白設(shè)備

D0段漂白在KEMU IV漂白反應(yīng)器中進(jìn)行，Eop段在CRS 1065 實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)器中進(jìn)行，D1段采用聚乙烯塑料袋在恒溫水浴鍋中進(jìn)行.

1.2.2 漂白工藝

為了比較D0段中二氧化氯用量對(duì)后續(xù)漂白漿料質(zhì)量和最終化學(xué)藥品消耗量的影響，實(shí)驗(yàn)者將D0段卡伯因子定為3個(gè)水平：0.18、0.22和0.26，而其它漂白參數(shù)固定如下：

Eop段：氫氧化鈉用量1.2%(對(duì)絕干漿)，過(guò)氧化氫用量0.5%(對(duì)絕干漿)，氧壓4 bar，抽提溫度75 ℃，抽提時(shí)間90 min，漿濃10%.

D1段：漂白溫度65 ℃，漂白時(shí)間180 min，漂白漿濃10%，二氧化氯用量和氫氧化鈉用量根據(jù)Eop段洗后漿的白度加以調(diào)整，使D1段漂白終點(diǎn)pH值控制在3.5～4.5之間，白度控制在90±0.2% ISO.

各段漂后檢測(cè)濾液pH值、殘余過(guò)氧化氫和殘氯量.每段漂白之后用蒸餾水將漿料濃度稀釋至5%，充分?jǐn)嚢韬螅儆门c真空泵相連的布氏漏斗抽濾，在不攪拌濾餅的前提下將濾液重新過(guò)濾兩次，以回收隨濾液流失的纖維，然后再用與濃度為5%漿料同體積的蒸餾水抽濾、洗滌濾餅.最后用離心機(jī)脫去漿料中過(guò)多的水分，分散漿料，平衡水分，測(cè)定漿料的卡伯值(ISO 302)、粘度(ISO 5351)和白度(ISO 2470).

1.3 成紙性能分析

漂白后，將獲得目標(biāo)白度的漿料(白度90±0.2%)進(jìn)行打漿抄片試驗(yàn).根據(jù)ISO 5264/2標(biāo)準(zhǔn)，漿料采用PFI磨分別磨2 000 轉(zhuǎn)、4 000 轉(zhuǎn)和6 000 轉(zhuǎn)，并根據(jù)ISO 5267/2標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定其相應(yīng)的加拿大游離度.實(shí)驗(yàn)室手抄片根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ISO 5269/1抄取，紙張的定量(ISO 536)、厚度(ISO 534)、抗張強(qiáng)度(ISO 1924/1)和撕裂強(qiáng)度(ISO 1974)根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè).

2 結(jié)果與討論

圖1 Eop漂后漿料性能與D0段卡伯因子的關(guān)系

由于D0段采用二氧化氯對(duì)硫酸鹽桉木漿預(yù)漂后，部分氯化木素需在堿性條件下才能溶出， D0段漂后漿料的卡伯值、白度并不能完全反應(yīng)D0段漂白的效果，故本實(shí)驗(yàn)中未對(duì)D0段漂后漿料的性質(zhì)進(jìn)行分析，僅檢測(cè)殘氯量和終點(diǎn)pH，其結(jié)果如表1所示.殘氯量隨卡伯因子的增加而增加，另外由于二氧化氯溶液本身呈酸性，因此終點(diǎn)pH隨二氧化氯用量的增加而降低.

表1 D0段殘氯量及終點(diǎn)pH

2.1 D0段二氧化氯用量對(duì)Eop漂后漿質(zhì)量的影響

由圖1可以看出，隨著D0段卡伯因子的增加，即二氧化氯用量的提高，紙漿卡伯值和粘度的下降近乎線性，而白度的提高則趨于平緩.

2.2 D0段二氧化氯用量對(duì)最終化學(xué)藥品消耗和全漂漿質(zhì)量的影響

為了達(dá)到相同的全漂漿白度(90±0.2%ISO)，在D1段對(duì)二氧化氯和氫氧化鈉用量進(jìn)行了調(diào)整，具體參數(shù)和相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示.

表2 D1段二氧化氯用量及其相應(yīng)的漂白結(jié)果

圖2 D0段采用不同卡伯因子獲得目標(biāo)白度漿料與二氧化氯總用量的關(guān)系

圖3 D0段卡伯因子vs二氧化氯總用量

由表2可以看出，為了獲得90% ISO的白度，D0段采用3個(gè)不同卡伯因子漂白的紙漿在D1段耗用的二氧化氯差別較大，D0段二氧化氯用量少的漿料在D1段耗用的二氧化氯多，但D0和D1段二氧化氯的總耗用量并不接近.圖2表明D0段采用卡伯因子為0.18的紙漿每噸需消耗約19 kg二氧化氯，而卡伯因子為0.22和0.26的紙漿每噸只需消耗約15.3 kg和15.8 kg的二氧化氯，分別節(jié)約二氧化氯19.5%和16.8%.因此隨著D0段二氧化氯用量的增加，其總的二氧化氯耗用量先是迅速下降，后略有上升(如圖3所示).另外，在D0段漂白時(shí)通常不加酸或堿調(diào)節(jié)就能達(dá)到漂白要求的pH，而在D1段漂白時(shí)，必須加堿使終點(diǎn)pH滿足3.5～4.5的范圍才能獲得滿意的漂白效果，由于二氧化氯溶液的pH較低，因此堿的用量隨D1段二氧化氯用量的增加而增加.由此分析可知，卡伯因子為0.22和0.26的漿料除了能節(jié)約二氧化氯外，還能節(jié)約氫氧化鈉用量.

圖4 白度vs粘度

D0段采用不同卡伯因子獲得的目標(biāo)白度與粘度的關(guān)系圖(如圖4所示)表明，在D0段采用不同的卡伯因子對(duì)漿料的最終粘度也有影響.D0段采用較低的二氧化氯用量雖然經(jīng)堿抽提后，其粘度較高，但由于在D1段采用了較高的二氧化氯用量，纖維降解更明顯，因而最終的纖維粘度反而低.因此，在D0段合理地制定二氧化氯用量，有利于節(jié)約漂劑的耗用量和提高漿料的質(zhì)量，相應(yīng)地減少?gòu)U水的負(fù)荷.

圖5 PFI磨轉(zhuǎn)數(shù)vs游離度

圖6 游離度vs抗張指數(shù)

從D0段采用不同卡伯因子的3組漿樣中，選取白度最接近90% ISO的3#、5#和8#3個(gè)漿樣進(jìn)行打漿、抄片, 其中3者的粘度分別為505 mL/g、518 mL/g和536 mL/g.檢測(cè)結(jié)果表明，3個(gè)漿樣在相同的PFI磨轉(zhuǎn)數(shù)下打漿獲得的游離度略有差異，其中卡伯因子為0.26的漿料游離度最高，卡伯因子為0.18的漿料游離度基本最低，這與3者的粘度基本一致(如圖5所示).另外在相同的游離度下，3者的抗張強(qiáng)度性能比較接近，其中卡因子為0.22的漿樣的抗張指數(shù)略高(如圖6所示)，但撕裂指數(shù)低于其它兩個(gè)漿樣(如圖7所示).

圖7 抗張指數(shù)vs撕裂指數(shù)

3 結(jié)束語(yǔ)

在D0段采用不同二氧化氯用量對(duì)漂白的化學(xué)品耗用量有明顯的影響.在達(dá)到相同90% ISO白度的前提下，隨著D0段二氧化氯用量的增加，總二氧化氯用量先是明顯下降，后略有回升.D0段卡伯因子應(yīng)控制在0.22～0.26為宜，此區(qū)間總的化學(xué)藥品耗用量較少，且漿料的粘度值高，在相同的游離度下，其抗張強(qiáng)度也較高.

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