闊葉木溶解漿清潔漂白工藝

萬昊天　焦國棟　李躍進

（河南省輕工業(yè)科學研究所有限公司，河南　鄭州　450003）

闊葉木溶解漿清潔漂白工藝

萬昊天焦國棟李躍進

（河南省輕工業(yè)科學研究所有限公司，河南鄭州450003）

為了解溶解漿的主要用途和傳統(tǒng)漂白工藝的技術方法、生產(chǎn)原料，以我國豐富的闊葉木替代緊缺的棉花和針葉木原料，采用“單獨的二氧化氯清潔漂白工藝技術”漂白生產(chǎn)闊葉木溶解漿，開辟了溶解漿新的原料來源。與傳統(tǒng)的次氯酸鹽、過氧化氫漂白工藝方法相比，可大幅度減少污染物的產(chǎn)生與排放，提高清潔生產(chǎn)水平；工藝技術具有漂白得率高、白度穩(wěn)定、能耗水耗低、生產(chǎn)成本低等特點。

溶解漿；闊葉木；清潔漂白工藝

溶解漿是主要用于生產(chǎn)粘膠纖維、玻璃紙、醫(yī)藥行業(yè)滅菌過濾紙、醋酸纖維（卷煙過嘴棒原料）、硝化纖維、酸甲基纖維素、微晶纖維素和纖維素醚等產(chǎn)品的原料［1］。目前，國內(nèi)外生產(chǎn)溶解漿主要是以棉花、針葉木等為原料，采用傳統(tǒng)的“次氯酸鹽+過氧化氫”漂白工藝方法、“臭氧+氧+過氧化氫+二氧化氯”等漂劑組合方式漂白工藝方法，兩種工藝方法均存在污染物產(chǎn)生量較大、漿得率低、漂劑種類多和漂劑用量大、工藝復雜、生產(chǎn)成本高以及產(chǎn)品質量不易控制等缺點［2，3］。本文研究了全部利用我國豐富的闊葉木替代棉花、針葉木等原料，采用“單獨的二氧化氯清潔漂白工藝技術方法”生產(chǎn)漂白溶解漿，開辟了溶解漿新的原料來源。與傳統(tǒng)的“次氯酸鹽+過氧化氫”漂白工藝方法和“臭氧+氧+過氧化氫+二氧化氯”等漂劑組合方式漂白工藝方法相比，大幅度減少了污染物產(chǎn)生與排放，提高了清潔生產(chǎn)水平；工藝技術具有漂白得率高、白度穩(wěn)定、能耗水耗低、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點。

1　項目研究的背景和意義

隨著特種功能纖維素的需求量大增及能源價格暴漲，加劇了各類纖維原料的需求矛盾，特別是作為化纖原料的石油化工產(chǎn)品更是緊缺，價格的持續(xù)高漲，迫使人們重新開始植物纖維素的研究與大規(guī)模生產(chǎn)。在這種背景下，作為紡織行業(yè)和其他行業(yè)原料的溶解漿，為其發(fā)展帶來了極大機遇。國家十二五《造紙發(fā)展規(guī)劃產(chǎn)業(yè)政策》中指出：“重點研發(fā)低消耗、少污染、高質量、高效率制漿造紙技術”；在推廣清潔生產(chǎn)技術和防治污染篇章中，“鼓勵發(fā)展無元素氯和全無氯漂白技術”。

在原材料使用上，目前國內(nèi)外生產(chǎn)的溶解漿通常以棉花或棉短絨、優(yōu)質針葉木為原料，隨著我國棉花種植面積減少和棉花價格不斷攀升，生產(chǎn)溶解漿的棉花逐步被優(yōu)質針葉木材所替代。而我國森林資源特別是針葉木資源匱乏，大量使用優(yōu)質木材勢必增大寶貴森林的開采，給自然生態(tài)平衡帶來極大危害。本項目以我國豐富的闊葉木制成的未漂溶解漿為原料，生產(chǎn)高質量的闊葉木漂白溶解漿產(chǎn)品，替代部分棉花或針葉木材，對緩解我國寶貴的棉花和匱乏針葉木資源具有重要的促進作用［4-6］。

本項目研究“闊葉木溶解漿清潔漂白工藝技術”，是河南省輕工業(yè)科學研究所有限公司承擔的2014年度河南省轉制科研機構研究開發(fā)專項資金項目（142104810022）。其是河南省輕工業(yè)科學研究所有限公司按照目前產(chǎn)品市場需求、漂白工藝技術發(fā)展趨勢，通過對目前國內(nèi)外漂白工藝技術方法的分析對比，以利用我國豐富的闊葉木制成的未漂溶解漿為原料，采用單獨以二氧化氯為漂白劑，研究開發(fā)新的清潔漂白工藝技術方法，該漂白工藝技術先進、實用，生產(chǎn)成本低，大幅減少了污染物和有毒物質的產(chǎn)生與排放，對保護自然生態(tài)環(huán)境和人身健康具有十分積極的意義。

2　生產(chǎn)工藝技術

2.1原料質量要求

闊葉木未漂溶解漿質量優(yōu)劣是保證闊葉木漂白溶解漿質量好壞的基礎，依據(jù)漂白溶解漿國家質量標準規(guī)定要求，以及單獨采用二氧化氯漂白工藝技術特點，對闊葉木未漂溶解漿質量要求如表1所示。

表1　闊葉木未漂溶解漿質量指標

2.2二氧化氯特點及漂白特性

二氧化氯是一種氧化性漂白劑，由于其電勢較低，與其他漂白劑比較，具有以下2個特點，一是選擇性除去木素，在對漿料進行漂白時對木素選擇性較強，使木素醚鍵斷裂、苯環(huán)開裂并苯環(huán)開環(huán)，繼而溶解，對纖維素破壞較少，漂漿得率高，白度穩(wěn)定性好；二是氧化能力強、漂白效率高，與次氯酸鹽漂白劑比較，其氧化能力是其近3倍。

在漿料漂白過程，二氧化氯主要作用是氧化降解木素，使苯環(huán)開裂并進一步降解成各類羧酸產(chǎn)物。所以，形成氯化芳香化合物少，廢水中污染物只是次氯酸鹽漂白的10%～20%。因此，二氧化氯漂白是一種非常清潔的技術工藝。

與常規(guī)紙漿蒸煮比較，溶解漿在蒸煮過程增加了預水解預階段，水解是在酸性條件下進行的，半纖維素發(fā)生酸性水解而溶出，使原料中半纖維素（多戊糖）含量大大降低。此外，預水解時由于半纖維素的水解，破壞或消弱了碳水化合物與木素間的連接，也有部分木素被除去。因此，與普通未漂紙漿比較，未漂溶解漿白度較高、木素含量較少，在漂后達到同樣白度情況下，溶解漿更易漂白。

根據(jù)未漂溶解漿以上特點，結合二氧化氯特點與漂白特性，經(jīng)過研究試驗證明，單獨使用二氧化氯漂白溶解漿，與傳統(tǒng)的“次氯酸鹽+過氧化氫”漂白工藝方法和“臭氧+氧+過氧化氫+二氧化氯”等漂劑組合方式漂白工藝方法相比，省去了常規(guī)氯化、氧脫木素、堿化等工序，漂白工序由6段減少為4段（D0D1D2D3），簡化了生產(chǎn)工藝，降低了設備投資與運行費用，減少了能源消耗，取消了其他漂白劑的種類及其相應的制備、儲存等設施。產(chǎn)品經(jīng)過河南省造紙產(chǎn)品質量監(jiān)督檢驗中心檢測，完全符合漂白溶解漿國家質量標準要求。

2.3工藝流程

本研究以闊葉木楊木未漂溶解漿（濕漿）為原料，濕漿經(jīng)計量后首先進入漂白初段D0，由中濃漿泵把漿料送入D0段中濃混合器，與硫酸、蒸汽和二氧化氯混合后進入反應塔反應。反應完畢經(jīng)稀釋后送入D0段真空洗漿機洗滌和濃縮；濃縮后漿料進入D1段漂白工序。D1、D2工藝流程同D0。由D2段真空洗漿機來的漿料進入D3段中濃混合器，與蒸汽、氫氧化鈉、二氧化氯混合后漿料被送入D3段漂白塔漂白，漂白反應完成后漿料進入D3段真空洗漿機洗滌和濃縮，濃縮后漿料成為成品進入儲存池。D0～D3段漂白采用逆流洗滌，D0段廢水逆流到漿料黑液最后一道提取工段，最后送到堿回收處理。其他廢水經(jīng)處理后排放。其主要生產(chǎn)工藝如圖1所示（說明：D2、D3段漂白使用去離子的凈化水）。

圖1　單獨二氧化氯漂白工藝流程圖

2.4工藝技術參數(shù)

2.4.1原料。符合“闊葉木未漂溶解漿質量指標”二等品以上要求。

2.4.2漂白劑。二氧化氯溶液（90g/L）。

2.4.3D0段。漿濃10%～12%，二氧化氯1.5%，硫酸1.5%，溫度65～70℃，時間60min，終了pH為3.0±0.5。

表2　產(chǎn)品性能指標表

2.4.4D1段。漿濃10%～12%，二氧化氯0.8%，硫酸0.6%，溫度65～70℃，時間40min，終了pH為3.5～3.8。

2.4.5D2段。漿濃10%～12%，二氧化氯0.6%，硫酸0.4%，溫度65～70℃，時間30min，終了pH為3.5～3.8。

2.4.6D3段。漿濃10%～12%，二氧化氯0.4%，氫氧化鈉0.8%，溫度65～70℃，時間80min，終了pH為8.5～9.5，最終白度為85%～90%。

3　產(chǎn)品性能指標

產(chǎn)品經(jīng)河南省造紙產(chǎn)品質量監(jiān)督檢測中心檢測，各項性能指標均達到粘膠纖維用漿粕質量標準（FZ/ T51001-2009）一等品要求，也完全滿足用戶的質量要求。闊葉木漂白溶解漿主要性能指標見表2。

4　結論

①以我國豐富的闊葉木未漂漿為原料生產(chǎn)漂白溶解漿，替代棉花、針葉木等稀缺原料，開辟了新的原料來源，降低了原料成本。

②采用“單獨以二氧化氯為漂劑的清潔漂白工藝技術方法”生產(chǎn)闊葉木漂白溶解漿，與傳統(tǒng)的漂白工藝技術方法相比，省去了常規(guī)的氯化、氧脫木素、堿化、補充漂白等工序，簡化了漂白工藝流程，減少了生產(chǎn)單元，大幅度削減了污染物產(chǎn)生與排放（只是傳統(tǒng)漂白工藝的1/3），廢水可循環(huán)利用，提高了清潔生產(chǎn)水平。

③該漂白生產(chǎn)工藝技術具有產(chǎn)品得率高，漂劑種類和用量少，能耗水耗低，設備投資少，運行費用低，產(chǎn)品質量穩(wěn)定等特點。

④產(chǎn)品具有甲基纖維素含量高、雜質少、白度高，粘度易控制，生產(chǎn)成本低，市場競爭力強等特點，具有明顯的經(jīng)濟、環(huán)境和社會效益。

［1］周海東.溶解漿的生產(chǎn)工藝特點及項目技術改造［J］.中華紙業(yè)，2011（9）：50-53.

［2］侯書慶.生產(chǎn)溶解漿應注意的問題［J］.中華紙業(yè)，2011（9）：54.

［3］趙顏鳳.溶解漿制備的工藝研究［J］.紙和造紙，2011（7）：31-33.

［4］單連文.預水解硫酸鹽法溶解漿置換蒸煮技術［J］.中華紙業(yè)，2012（10）：77-82.

［5］呂衛(wèi)軍，張勇，陳彬.溶解漿的生產(chǎn)技術現(xiàn)狀與發(fā)展［J］.中國造紙，2012（1）：61-66.

［6］何亮.預水解硫酸鹽法置換蒸煮制備馬尾松溶解漿的工藝研究［J］.紙和造紙，2013（6）：6-8.

Clean Bleaching Technology of the Dissolving Pulp by Broadleaf Wood

Wan HaotianJiao GuodongLi Yuejin
（Henan Light Industry Scientific Research Institute Co.Ltd.，Zhengzhou Henan 450003）

In order to study the usage of dissolving pulp and the traditional bleaching technologies and their raw materials.Through the solo chlorine dioxide clean bleaching technology，this paper found new resources of pulp by replacing the scarce conventional raw materials like cotton and needlebush with abundant broadleaf wood.Compared with the traditional bleaching methods with hypochlorite and hydrogen peroxide，this new method could sharply reduce the discharge of waste and pollution and increase the CP level.This method has advantages like higher bleaching proportion，stable whiteness，lower energy and water consuming，and lower producing cost.

dissolving pulp；broadleaf wood；clean bleaching technology

TS74

A

1003-5168（2016）06-0149-03

2016-05-18

萬昊天（1990-），碩士，研究方向：化工材料、機械自動化及過程控制。