一種提高馬尾松漂白熱磨機(jī)械漿松厚度并降低廢液污染負(fù)荷的漂白方法

權(quán)利要求書(shū)

1. 一種提高馬尾松漂白熱磨機(jī)械漿松厚度并降低廢液污染負(fù)荷的漂白方法， 其特征在于漂白方法的步驟是：

（1）以NaOH 計(jì)，將總用堿量為馬尾松TMP 漿料絕干質(zhì)量3.5%～4.0%的NaOH 和MgO 的混合物，與為馬尾松TMP 漿料絕干質(zhì)量0.1%～0.3%的二乙烯三胺五乙酸溶于去離子水中， 然后分散到馬尾松TMP 漿料中并攪拌均勻；

（2）隨后加入質(zhì)量為馬尾松TMP 漿料絕干質(zhì)量3.0%的Na2SiO3與4%的H2O2和需額外補(bǔ)加的去離子水的混合液， 使漂白體系中紙漿濃度為10%～20%，迅速攪拌漿料使其混合均勻，然后放入聚乙烯袋中密封；

（3）將聚乙烯袋置于65～75 °C 的恒溫水浴鍋中反應(yīng)140～160 min， 每隔8～15 min 通過(guò)揉搓聚乙烯袋使漂白反應(yīng)均勻；

（4）將漂白漿料置于布氏漏斗中，利用蒸餾水反復(fù)抽濾洗滌至濾液澄清；

（5）洗凈的漿料按照ISO 標(biāo)準(zhǔn)方法抄造手抄片，經(jīng)風(fēng)干和恒溫恒濕處理后，檢測(cè)漂白馬尾松TMP 漿料的物理性能指標(biāo)；

所述未漂馬尾松TMP 漿料的初始打漿度51°SR，ISO 白度38.1%，不透明度98.0%，光散射系數(shù)53.4 m2/kg，松厚度4.20 cm3/g，抗張指數(shù)14.5 N·m/g，撕裂指數(shù)4.4 mN·m2/g；

所述NaOH 和MgO 的混合物中，MgO 取代NaOH的摩爾比例為0～0.5。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于造紙領(lǐng)域，涉及機(jī)械制漿，特別涉及一種提高漂白熱磨機(jī)械漿（bleached thermomechanical pulp， BTMP）松厚度同時(shí)降低漂白廢液污染物負(fù)荷的高得率紙漿漂白方法。

背景技術(shù)

熱磨機(jī)械漿（thermomechanical pulp， TMP）是指木片先經(jīng)過(guò)洗滌和預(yù)汽蒸， 然后再經(jīng)盤(pán)磨機(jī)磨解成漿的機(jī)械制漿方法。 由于其制漿過(guò)程中不使用任何化學(xué)品， 使木片中的化學(xué)組分基本上得以保留在紙漿中，因而TMP 的制漿得率通常在95%以上。 為保證TMP 較高的紙漿強(qiáng)度， 生產(chǎn)TMP 的原料通常選用針葉材如馬尾松。 TMP 成紙具有不透明度高、吸墨性強(qiáng)、印刷適應(yīng)性好的優(yōu)點(diǎn)，此外，TMP 還具有生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單、得率高、成本低和對(duì)環(huán)境污染負(fù)荷低等特點(diǎn)，因而被廣泛用于新聞紙、雜志紙以及白度要求不高的紙板芯層等。

近年來(lái)， 隨著人們對(duì)紙張和紙板白度要求的提高以及紙張或紙板品種的不斷增多，相應(yīng)地對(duì)TMP的白度提出了更高的要求。 TMP 經(jīng)過(guò)漂白化學(xué)品在適當(dāng)?shù)钠诇囟群图垵{濃度條件下處理一定的時(shí)間后所得到的漂白紙漿， 即為漂白熱磨機(jī)械漿（BTMP）。 目前，BTMP 在新聞紙、 超級(jí)壓光紙（SC紙）、涂布原紙以及其他高級(jí)紙和紙板產(chǎn)品的生產(chǎn)中有著較廣泛的應(yīng)用。

用于TMP 漂白的化學(xué)品主要有過(guò)氧化氫（H2O2）、 連二亞硫酸鈉（Na2S2O4） 和甲脒亞磺酸鹽（FAS），在北美、北歐等木材資源豐富的國(guó)家，為提高TMP 漿的白度，滿足生產(chǎn)新聞紙的要求，較多地采用了連二亞硫酸鈉(Na2S2O4)作為漂白劑。 但是由于漂白廢液中含有硫化物， 增加了企業(yè)廢水處理的難度。此外，漂白漿BTMP 的松厚度和不透明度較未漂漿TMP 下降較多， 不利于高白度新聞紙和SC 紙等對(duì)松厚度和不透明度要求較高的紙或紙板的生產(chǎn)。 為了盡可能保留木片中的各種化學(xué)組分， 減少漂白過(guò)程中碳水化合物和木質(zhì)素的降解或溶出，高得率紙漿的漂白主要采用堿性過(guò)氧化氫（NaOH/H2O2）方法，如APMP（堿性過(guò)氧化氫機(jī)械漿）、BCTMP（漂白化學(xué)熱磨機(jī)械漿）、P-RC APMP（溫和預(yù)處理加盤(pán)磨化學(xué)處理的堿性過(guò)氧化氫機(jī)械漿）等，其漂白過(guò)程的堿性介質(zhì)均為氫氧化鈉（NaOH）。但是由于NaOH 的強(qiáng)堿性， 漂白過(guò)程中會(huì)有少量木素和碳水化合物溶出，導(dǎo)致紙漿的漂白得率降低，而且漂白廢液的化學(xué)耗氧量（COD）、陽(yáng)離子需求以及電導(dǎo)率較高，廢液處理難度相對(duì)增加。

近年來(lái)， 國(guó)內(nèi)外的技術(shù)研究和工業(yè)生產(chǎn)實(shí)例報(bào)道，利用堿性較弱的鎂堿（Mg(OH）2和MgO）部分取代鈉堿用于高得率漿的過(guò)氧化氫漂白。 采用鎂堿代替鈉堿的高得率漿H2O2漂白，漂后漿松厚度、不透明度和光散射系數(shù)增加，漂后紙漿的得率提高，漂白廢水中的COD（化學(xué)需氧量）、陰離子垃圾降低，對(duì)環(huán)境的影響減小，有利于廢水的達(dá)標(biāo)排放，同時(shí)也減少了對(duì)后續(xù)造紙生產(chǎn)造成的不良影響；此外，制漿過(guò)程中的草酸鹽沉積問(wèn)題可以得到解決， 從而為紙漿質(zhì)量以及紙機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定提供了必要的條件， 為我國(guó)紙業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來(lái)新的增長(zhǎng)點(diǎn)， 有利于實(shí)現(xiàn)造紙工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有以氫氧化鈉為堿源的堿性過(guò)氧化氫漂白技術(shù)中存在的不足， 提出一種可提高馬尾松漂白熱磨機(jī)械漿（BTMP）松厚度同時(shí)降低漂白廢液的COD 和陽(yáng)離子需求的漂白方法，該方法具有較高的松厚度、 較高的不透明度和光散射系數(shù)，同時(shí)具有較低的廢液污染負(fù)荷，如COD 和陽(yáng)離子需求量。

本發(fā)明的目的是一種提高馬尾松漂白熱磨機(jī)械漿松厚度并降低廢液污染負(fù)荷的漂白方法，步驟是：

（1）以NaOH 計(jì)，將總用堿量為馬尾松TMP 漿料絕干質(zhì)量3.5%～4.0%的NaOH 和MgO 的混合物，與為馬尾松TMP 漿料絕干質(zhì)量0.1%～0.3%的二乙烯三胺五乙酸溶于去離子水中， 然后分散到馬尾松TMP 漿料中并攪拌均勻；

（2）隨后加入為馬尾松TMP 漿料絕干質(zhì)量3.0%的Na2SiO3與4%的H2O2和需額外補(bǔ)加的去離子水的混合液，使漂白體系中紙漿濃度為10%～20%，迅速攪拌漿料使其混合均勻，然后放入聚乙烯袋中密封；

（3）將聚乙烯袋置于65～75 ℃的恒溫水浴鍋中反應(yīng)140～160 min， 每隔8～15 min 通過(guò)揉搓聚乙烯袋使漂白反應(yīng)均勻；

（4）將漂白漿料置于布氏漏斗中，利用蒸餾水反復(fù)抽濾洗滌至濾液澄清；

（5）洗凈的漿料按照ISO 標(biāo)準(zhǔn)方法抄造手抄片，經(jīng)風(fēng)干和恒溫恒濕處理后，檢測(cè)漂白馬尾松TMP 漿料的物理性能指標(biāo)。

而且，所述馬尾松TMP 漿料未漂漿的初始打漿度51 °SR，ISO 白度38.1%，不透明度98.0%，光散射系數(shù)53.4 m2/kg，松厚度4.20 cm3/g，抗張指數(shù)14.5 N·m/g，撕裂指數(shù)4.4 mN·m2/g。

而且， 所述NaOH 和MgO 的混合物中，MgO 取代NaOH 摩爾比例為0～0.5。

與以氫氧化鈉為堿源的馬尾松TMP 堿性過(guò)氧化氫漂白效果相比，本發(fā)明的有益效果是：本方法可在現(xiàn)有漂白技術(shù)的基礎(chǔ)上， 將馬尾松BTMP 的松厚度提高0.2～0.4 cm3/g，不透明度提高3%～8%，光散射系數(shù)有所提高，漂白廢液COD 降低19%～35%，陽(yáng)離子需求量降低30%～46%，漂白紙漿的ISO 白度保持在58%以上，抗張指數(shù)保持在17 N·m/g 以上。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明，下述實(shí)施例是說(shuō)明性的，不是限定性的，不能以下述實(shí)施例來(lái)限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1

一種提高馬尾松漂白熱磨機(jī)械漿(BTMP)松厚度并降低廢液污染負(fù)荷的漂白方法，步驟是：

材料準(zhǔn)備，所用未漂馬尾松TMP 的初始打漿度51 °SR；未漂漿的主要物理性能，ISO 白度38.1%，不透明度98.0%，光散射系數(shù)53.4 m2/kg，松厚度4.20 cm3/g，抗張指數(shù)14.5 N·m/g，撕裂指數(shù)4.4 mN·m2/g。

漂白過(guò)程在聚乙烯密封袋中進(jìn)行， 并利用恒溫水浴鍋加熱、保溫。 具體的漂白操作過(guò)程如下：

（1）取60 g 馬尾松TMP 漿料（絕干計(jì)），將總用堿量為3.5%的NaOH 和部分MgO 混合物（以NaOH計(jì)）（其中，MgO 取代NaOH 摩爾比例為0～0.5）和0.12% DTPA（二乙烯三胺五乙酸）溶于200 mL 去離子水中，然后分散到馬尾松TMP 漿料中并攪拌均勻；

（2）隨后加入3.0% Na2SiO3與4.0% H2O2和需額外補(bǔ)加的去離子水的混合液， 使漂白體系中紙漿濃度為10%，迅速攪拌漿料使其與漂白化學(xué)藥品混合均勻，然后放入聚乙烯袋中密封；

（3）將聚乙烯袋置于70 ℃的恒溫水浴鍋中反應(yīng)150 min， 每隔10 min 通過(guò)揉搓聚乙烯袋使漂白反應(yīng)均勻，待漂白反應(yīng)結(jié)束后，迅速擠出部分漂白殘液用于測(cè)定殘余過(guò)氧化氫、pH、電導(dǎo)率、COD 等指標(biāo)；

（4）將漂白漿料置于布氏漏斗中，利用蒸餾水反復(fù)抽濾洗滌至濾液澄清；

（5）洗凈的漿料按照ISO 標(biāo)準(zhǔn)方法抄造手抄片，經(jīng)風(fēng)干和恒溫恒濕處理后，檢測(cè)漂白馬尾松TMP 漿料（BTMP）的物理性能指標(biāo)。

上述所有藥品用量均以絕干漿百分比計(jì)量。

結(jié)果：在3.5%的總用堿量下，當(dāng)MgO 取代比例從0 增加到0.5 時(shí)， 紙漿ISO 白度達(dá)到59.4%；比MgO 取代NaOH 比例為0 時(shí)的ISO 白度65.1%下降了5.7%， 而紙漿松厚度從3.45 cm3/g 增加到3.69 cm3/g，增加了0.24 cm3/g；不透明度從84.7%增加到89.1%，增加比例為5.2%；光散射系數(shù)從42.9 m2/kg增加到47.7 m2/kg， 增加了11%； 紙漿強(qiáng)度達(dá)到了18.9 N·m/g，比MgO 取代NaOH 比例為0 時(shí)的23.3 N·m/g 降低了18.9%； 漂白廢液的CODCr下降了22%，陽(yáng)離子需求量降低了31%。

由此可見(jiàn)，MgO 部分取代NaOH 作為馬尾松TMP 過(guò)氧化氫漂白堿源，使漂白漿的松厚度和不透明度有了明顯提高， 這可以實(shí)現(xiàn)在紙張產(chǎn)品松厚度和不透明度不變的條件下降低新聞紙或超級(jí)壓光紙等紙種的定量， 或者在紙張定量不變的條件下改善紙張的挺度和不透明度。

實(shí)施例2

一種提高馬尾松漂白熱磨機(jī)械漿（BTMP）松厚度并降低廢液污染負(fù)荷的漂白方法，步驟是：

材料準(zhǔn)備， 稱取相當(dāng)于絕干量60 g 的馬尾松TMP，其物理性能指標(biāo)同于實(shí)施例1。

漂白過(guò)程在聚乙烯密封袋中進(jìn)行， 并利用恒溫水浴鍋加熱、保溫。 具體的漂白操作過(guò)程如下：

（1）取60 g 馬尾松TMP 漿料（絕干計(jì)），將總用堿量為4.0%的NaOH 和部分MgO 混合物（以NaOH計(jì)）（其中，MgO 取代NaOH 摩爾比例為0～0.5）和0.12% DTPA（二乙烯三胺五乙酸）溶于200 mL 去離子水中，然后分散到馬尾松TMP 漿料中并攪拌均勻；

（2）隨后加入3.0% Na2SiO3與4.0% H2O2和需額外補(bǔ)加的去離子水的混合液， 使漂白體系中紙漿濃度為10%。 迅速攪拌漿料使其與漂白化學(xué)藥品混合均勻，然后放入聚乙烯袋中密封后

（3）將聚乙烯袋置于70℃的恒溫水浴鍋中反應(yīng)150 min， 每隔10 min 通過(guò)揉搓聚乙烯袋使漂白反應(yīng)均勻，待漂白反應(yīng)結(jié)束后，迅速擠出部分漂白殘液用于測(cè)定殘余過(guò)氧化氫、pH、電導(dǎo)率、COD 等指標(biāo)；

其余操作過(guò)程、步驟和要求同于實(shí)施例1。 所有藥品用量均以絕干漿百分比計(jì)量。

結(jié)果：在4.0%的用堿量下，當(dāng)MgO 取代比例從0 增加到0.5 時(shí)，紙漿ISO 白度達(dá)到60.4%，比MgO取代NaOH 比例為0 時(shí)的64.7%下降了4.3%，而紙漿松厚度從3.34 cm3/g 增加到3.66 cm3/g， 增加了0.32 cm3/g；不透明度從85.4%增加到88.2%，增加比例為3.3%； 光散射系數(shù)從44.8 m2/kg 增加到45.8 m2/kg，增加了2%；漂白廢液CODCr下降了19%，陽(yáng)離子需求量降低31%； 紙漿強(qiáng)度達(dá)到19.3 N·m/g，盡管比MgO 取代NaOH 比例為0 時(shí)的24.0 N·m/g降低了19.6%， 但此條件下紙漿強(qiáng)度的絕對(duì)值比用堿量3.5%時(shí)的18.9 N·m/g 有所提高。

實(shí)例1 與實(shí)例2 表明在MgO 取代NaOH 比例不變的條件下，將總用堿量從3.5%提高4.0%，紙漿松厚度和抗張強(qiáng)度之間的矛盾能夠得以適當(dāng)緩解，亦即紙漿松厚度兩者基本上保持不變， 但抗張強(qiáng)度和紙漿白度均略有所上升， 這對(duì)造紙生產(chǎn)企業(yè)兼顧紙漿松厚度的提高， 同時(shí)減少紙漿強(qiáng)度的下降是有利的。

實(shí)施例3

一種提高馬尾松漂白熱磨機(jī)械漿(BTMP)松厚度并降低廢液污染負(fù)荷的漂白方法，步驟是：

材料準(zhǔn)備， 稱取相當(dāng)于絕干量60 g 的馬尾松TMP，其物理性能指標(biāo)同實(shí)施例1。

漂白過(guò)程在聚乙烯密封袋中進(jìn)行， 并利用恒溫水浴鍋加熱、保溫。 具體的漂白操作過(guò)程如下：

（1）取60 g 馬尾松TMP 漿料（絕干計(jì)），將總用堿量為3.5%的NaOH 和部分MgO 混合物（以NaOH計(jì)， 其 中MgO 取 代NaOH 摩 爾 比 例 為0～0.5）和0.3% DTPA（二乙烯三胺五乙酸）溶于150 mL 去離子水中，然后分散到馬尾松TMP 漿料中攪拌均勻。

（2）隨后加入3.0% Na2SiO3與4.0% H2O2和需額外補(bǔ)加的去離子水的混合液， 使漂白體系中紙漿濃度為20%。 迅速攪拌漿料使其與漂白化學(xué)藥品混合均勻，然后放入聚乙烯袋中密封。

（3）將聚乙烯袋置于70 ℃的恒溫水浴鍋中反應(yīng)150 min， 每隔10 min 通過(guò)揉搓聚乙烯袋使漂白反應(yīng)均勻，待漂白反應(yīng)結(jié)束后，迅速擠出部分漂白殘液用于測(cè)定殘余過(guò)氧化氫、pH、電導(dǎo)率、COD 等指標(biāo)。

其余操作過(guò)程、步驟和要求同實(shí)施例1。 所有藥品用量均以絕干漿百分比計(jì)量。

結(jié)果：在3.5%的總用堿量下，當(dāng)MgO 取代NaOH比例從0 增加到0.5 時(shí)，紙漿ISO 白度達(dá)到59.9%，比MgO 取代NaOH 比例為0 時(shí)的ISO 白度64.5%下降了4.6%，而紙漿松厚度從3.49 cm3/g 增加到3.70 cm3/g，增加了0.21cm3/g； 不透明度從86.1%增加到88.4%，增加比例為3%； 光散射系數(shù)基本維持在43.5 m2/kg；紙漿強(qiáng)度達(dá)到了14.5 N·m/g， 比MgO 取代NaOH 比例為0 時(shí)的17.4 N·m/g 降低了20%；漂白廢液CODCr下降了26%，陽(yáng)離子需求量降低了46%。