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J O URN A L O F N O RT HW ES T IN S T I T UT E O F L I G HT I N DUS T RY
麦草碱法化学浆 H2 02漂白的研究
韦国海 陈中豪 ,
摘 要
本文研究 了麦草碱法化学浆的 H : O : 单段漂 , 次氯酸盐一 H Zo Z两 段漂 , 探讨 一 r
影响漂 自效果的主要因素 , 探讨了酸处理提高 H : 0 2漂 白效果的机理 。
实验结果 丧明 : H : 0 : 单段漂不能把烧碱蕙醒浆漂到实用的 白度 , 但能把 碱 性
亚钠浆白6 2 . 4 %的 白度 。
H A一 P漂程即次氯酸盐漂 白后经酸处理再用 H Zo Z漂 白 , 可 )! ]较少的漂剂 , 获
得白度高于80 %的漂自浆 , 物理强度超过了经 C一 E一 H三段漂的纸浆 。 次氛酸盐漂
自后的酸处理能显著提高 H Z O Z段的漂白效果 , 其原因并不仅仅是除去 了浆 , }, 的 金
属离子 。 在一定 条件下 , H : o : 能明显地去除木素使纸浆一 }; 伯位降低 。
1
、 引言
H : 0 2漂自的 重要特点是废水污染负荷低。 废水中不含氛离子 , 没有腐蚀性 , 可以完个川
于洗浆 , 而后送碱回收车间回收 。 H 2 0 2漂白后的溶解产物都是氧化了的化合物 , 很 容 易 , !毛
物降解 ; 而且废水的色泽浅 , 色度负荷几乎是微不足道的 ! 3 〕 。
H 2 0 2漂 自有很好的选择性 , 对纤维的损伤小 , 漂浆 白度稳定性好 。 H Zo Z漂 白可 利
用现有设备 , 在常少五、 中浓或低浓下进行 。
H Zo : 漂 白曾遇到的主要 问题是生产成本高。 在国内外普遍采用先进的葱醒法制造 H : 0 2
之后 , 成本降低 了一半 , 使其在经济上具有了与二氧化氯等漂白剂竞争的能力 。 址近 , 北京市
造纸研先所以空气阴极法生产H 2 0 : 的方法已研究成功 , 使 H Z o Z的生产成本进一步降低 , 为
H 2 0 : 漂白技术的工业化应用创造了条件。
H Zo Z在化学浆漂白方面的应用大体上可分为三种形式 : 一是 用于多段漂的中间段 或 末
段漂 ; 二是 H 2 0 2单段漂 , 这主要应用在亚硫酸盐化学浆的漂自方面 ; 二二是用 H Z o Z脱木素 ,
即把 H Z O Z用于多段漂的第一段代替氯化 , 碱处理作为脱木素剂 。
川 单段 H 2 0 2漂白亚硫酸盐化学浆 , H 2 0 2用量 1 . 5一 2% , 可使亚硫酸镁盐浆 白 度 达 到
7 0 %以 _ l: ’ 6 。
i
`亏呀教师
第三期 西北轻工业学院学报
用次氯酸盐一H Z o Z两段漂漂白亚硫酸盐浆 ,可使白度达到 80 % ( G . E ) 以上 〔 7 ’ 。 国内有
人用次氯酸盐一 H Z o Z两段漂漂 白蔗渣碱法半化学浆 , 次氯酸盐用量 7 % , H ZO Z用量 0 . 2% ,
最后再用 N a H s o 3 处理 , 可使 白度达到 7 6 % ` 。 ’ ( z B n ) 。
麦草浆是我国使用很广的造纸原料 , 对麦草浆H 2 0 2漂白的研究至今报道很少 。 本 研 究
主要是从减少污染 , 提高漂浆质量出发 , 把 H 2 0 2漂白的特性与传统漂 白方式的特点结 合 起
来 , 摸索一种流程简单 、 污染程度低 、 漂浆质量好 , 能适 用于国内广大中小型草浆厂的新的
漂白工艺。
2
. 试验方法
2
.
1 未漂浆的制备
原料选用咸阳麦草 , 在 1 5升电热蒸煮器蒸煮 , 烧碱蕙醒浆用碱量 n % ( N a o H ) , 慈 醒
0
.
05 %
, 液比 1 : 6 , 最高温度 15 5℃ , 升温 10 0分钟 , 保温 30 分钟。 未漂浆卡伯 f改2 0 . 0 , 自度
3 0
.
2%
。
碱性亚钠浆 : 总碱 15 ;石( N a o l l ) 其 `{ , N a 0 H 3 % , 亚钠 1 2% , 葱醒 0 . 0 5 % , 液比 1 : 6 ,丈女
高温度 16 o c , 升温 1 0 0分钟 , 保温 2 0 0分钟。
2
.
2 H Z O Z漂匕l方法
11 2 0 2漂 f勺用 10 克绝 干浆 , 在聚乙稀塑料袋迸行 。
2
.
3 测试方法 :
2
.
5
.
1 残留一1 2 0 : 二 H
Z O : 残留量
H : o : 加入量 x 10 0 %
2
.
3
.
2 漂 白效率
惊 1% 漂剂用量使漂浆 白度提高的值 。
2
.
3
.
3 自度 , 一扮伯值 , 平均聚合度 , Q一纤维素 ,
19 7 9年因标。
2
.
3
.
4 铜价: 按推荐国标 ’
2
.
3
.
5 返黄值 ( P c ) : 在 10 5℃烘箱中放置 4小时 , 进行老 化 , 然后测定 白度 。 山老化
前后的 I’ 1度 fl气按下式求 P C值 :
P
.
C =
( 1 一 R ) 2 ( l 一 R 。 ) 2
ZR ZR o
火 1 0 0
人 R 。 , R一老化前后的白度 。2 . 3 . 6 零距裂断长 : 按 T a p p i标准 T 2 3 1 o s一 7 0 。
2
.
3
.
7 物理强度测定按 19 7 9年国标 。
2
.
3
.
8 p H值测定 : 使用 G 3 D 型酸度计 。
3
. 结果与讨论
3
.
1 H Zo Z单段漂与 H 2 0 2两段漂
为 一 r 一了解单用 H Z o : 漂 自的可能性 , 用不同的 H : 0 : 用量分别对烧 碱 葱 醒 麦 草 浆 进 行
H : 0 : 单段漂 , 对原浆自度较高的碱性亚钠桨进行 H 20 2单段漂和两段漂试验 。 漂 白条件是 :
麦草碱法化学装 H :0 2漂白的研完 第五 卷
N a 25 10 35 %
、
M g s o` 0
.
0 5 %
, 浆浓 1 0% , 温度 7 0℃ , 时 I’ed 2 小时 。 结果见表 1~ 2 , 图 l 。
表 1 H Z o Z单段漂的结果
雀 种 } {
2
0
2用价
( 书 )
PH值
始 ! 终
一户 伯 泣 Z月电艳度 { 白度提高仇 漂白效率 ! 老化后 白度
L 为 ) } ( 拓 )
晓碱葱泛昆浆
{ }
0
’
/
,
/ } 17
.
2 3 2
0
_
5 1 1 5 10
.
9
1 1
.
0
1 1
_
0
/
7
.
4 1 4
1 1
_
5 1 1
14
.
9
15 4
.工,`SQ夕`l`n10l
白咸性 亚金内浆 一 0 1 1 . 0
3 9
.
5
4 3 6
4 7
.
0
4 7
.
5
4 4
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6
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·州 10 · 9 … ’ · , ’ 6· ` 12 . 0 ’
2
.
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. . 1
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.
1 … 6· 8 “ ` · 8 1 7 . 2
3
·
0 { {
“ · 6 6 , · 4 ’… 1 7 . 8
, 一
山表 1 可见 , H 2 0 2单段漂能明显降低纸浆的卡伯值。 当H 2 0 2用址 0 . 5%时 , 可使 烧 碱
蕙醒浆卡伯值从 1 7 . 2降至 1 1 . 0 , 使碱性亚钠浆从 1 1 . 0降至 7 . 8 , 说明在漂 自条件 下 , 1 2 0 2
具有脱木素作用 。
表 2 碱性亚葫桨H Z O Z两段漂的结果
1 1: 0 2总用址 ( 拓 )
1 1 2 0
2在 1 / 2段中的分配
Z B D白度 ( 书 )
自度提高位
漂白效率
老化后白度 ( 多 )
1 1
.
2 1
`
4
6
;
0
.
5 /0
.
7 }0
.
6 / 0
“ . 6 63 . 9
}
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一
1
.
6 2
.
0
8 / 0
.
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.
9 / 1
6 6
.
4 6 7 2
2 2
.
6
1 1 3
6 7 0一
.0.7…14/62180
户
(拄à侧拍p目Z
0 ! 2 3 ” ,氏阳诬【盆)
图 1 1 1: 0 2单段漂 用量与白度的关 系
从数据可以看出 , 对于麦草碱法化学浆 ,
H Z o Z单段漂白的能力 是 很 有限 的 。 3 % 的
H 2 0 2用量只能把烧碱葱醒浆漂到 4 7 . 5 % 的 白
度 。 对于原浆白度较高 ( 嫂4 . 6 % ) 的 碱 性 亚
钠浆 , 2 %的 H Z o Z用量 , 可达到 6 1 . 8 % 的 自
度 。
与单段漂相比 , H Zo Z两段漂的效 果 好 ,
漂白效率 ; ;苍。 对于碱性亚钠浆 ,用 1 % 的 H 20 2
总用量 , 两段漂的 自 度 达 6 2 . 7 % , 超 过 一 J`
单段漂 !1寸r l : 0 2川址为 3 只乙的 一勺度 ( 6 2 . 1 !`石 ) ;
第三期 西北轻工业学院学报
当H 2 0 2 总用量为 1 . 4%时 , 可漂到 6 5 . 0 %的 白度 , 白度提高了20 . 4 ; 当总用量为 2 . 0 %时 , 白
度达 6 7 . 2 % , 白度提高了 2 . 6 。
H : 0
2两 段漂对于碱性亚钠浆所能达到的自度也只能满足 ·般文化用纸 的要求 。 若 要 继
续提高自度 , l!!玉使 {If增力f一I于 : 0 2 川脸也是很 i月难的。 所以 , 又一J二 l匀度要求 : , ,*{J l’( ,纸浆应考 虑 将
H : 0 : 漂 白结合共他漂自方式应川 。
3
.
2 H A一 P ( 次氯酸盐 /酸处理一 l一: o : ) 漂 j’ i
次氯酸盐有很强的氧化能力 , 能溶解纸浆 ,朴的木素。 与氛化 、 碱处理相比 ,次抓酸盐漂白
废水的毒性低 【“ 3 , 色度浅 , 污染负荷小 。 次氯酸盐漂剂的特点是选择性差 , 在除去浆 中 残
留木素的同时 , 会伴随着纤维素的缄化降解 。 但是 , 当未漂浆硬度较 .苛时 , 较 .佰的残留木素
含量可使纤维在一定程度上受到保护 , 因此 , 次氯酸盐适合作半漂浆的漂剂 。 若把次氯酸盐
与 H 2 0 2结合起来 , 发挥次氯酸盐较强的去除木素的能力和 H 2 0 2漂自后纸浆很好的 白度稳 定
性 , 取各 自所长 , 可望进一行降低次氯酸盐的用量 , 达到减少污染 , 提高漂浆质量的效果 。
次氯酸盐一 H 2 0 2两段漂的想法早有人提出 , 但试验中发现 , 次氯酸盐 段 后 直 接 进 行
H Zo Z漂 白 , 效果不理想 , 我们试验了对 H段后的半漂浆进行酸处理 , 观测它对 H Zo Z漂自 的
影响 。
3
.
2
.
1 H A一 P漂程 ,卜酸处理的作用
酸处理方式采用次氯酸盐漂后不经洗涤直接加酸和洗涤后加酸两种形式 。 未漂浆为烧碱
葱醒浆 , 卡伯值 20 . 0 , 自度 3 0 . 2 % 。 固定漂白条件如下 :
H段 P段
漂剂用量 , % 4 0 . 6
M a s i O 3
, 早石 一 3 . 5
M g S O
` , 乡百 一 0 . 0 5
浆浓 , % 5 1 0
温度 , % 4 0 8 0
}!寸间 , 时 : 分 1 , 3 0 2 , 0 0
P H值
残氯 ,
始 10 . 0 1 1 . 0
终 8 . 2 1 0 . 4
g / l < 0
.
0 6 5
滩 酸处理对 H Z o Z琪〔 I的影响 , 如表 3 所示 。
、 结果表明 , 不论是洗涤后加酸或不经洗涤直接加酸 , 都能明显地提高 H : o : 的 漂 白 效
果 。 在次氛酸钠用量为 4 % , H 2 0 2用量为 0 . 6%的条件下 , 可以容易地把烧碱蕙醒麦草浆漂
到 78 %以上的 自度 。 与相 同用量 , 但未经酸处理的漂浆相比 ( 白度仅 7 3 . 。% ) , 白度差值高
达 5 。 说明在次氯酸盐一 H 20 2两段漂之间进行酸处理 , 对于提高H 2 0 2段的漂白效果 具有重
要意义 。
从表 3可见 ,直接加酸和洗后加酸两种处理方式 P段的 白度值 ,以前者的 白度更高 , 自度差
值为 0 . 5~ 1 . 。 。但老化后 , 自度降至相近的水平 。 这说明 ,直接加酸方式山于产生 了次氛酸的 ,票
麦草碱 法化学装 H ZO Z漂 白的研完 第五卷
白作用 , 虽然白度更高一些 , 但返黄也略有增加 。
表 8 酸处理对 H 20 2漂 白的影响
P段残留 P段白度 ( 拓 )
酸 处 理 方式 聚合度
V
。 0 2 P
.
C
漂后 }老化后
7 3
`
0 6 9 8 5 4
2 6
7 4 5
0
1枯JO产n,
`…RS,刃8ō矛,Jtl,口`l一IJ!…` Jl匀n一傀」
0
曰矛.声七. .二,`不 处 理
几 ! ,亏如胶
_
{工接旅酸
、 `汕劝日酸
直接 勺日酸
} 酸 处 理 条 件
}
1 1农度 } 。 L : 活 } 时间 }
{ , 口尹 、 l 尸 1 . lj 七 l , ~ : 一 、 !…一 ,行’ :一 `卫丫一少…
4 . ’ 侣 ” …
{
` 3 · , ` , …一 4 4 · 9 1 5 1
4
·
5
.
0 叉s }
酸处理后的 白 度
( 拓 )
66
.
3
68
.
9
67
.
2
68
.
5
6 7
.
4
16 3 1
1 6 2 9
巧 9 2
1 6 3 4
1 5 9 9
…” · 。 …” 月 ’ ` · , ……2 , · 3 …78 .9 7 4另 }
2 3
3 5
从纸 浆聚合度的数值可以看出 , 洗涤后加酸处理的纸浆聚合度与未经酸处理的纸浆聚合
度相同 , 但直接加酸处理的纸浆聚合度略有下降 , 但其下降的值几乎接近试验误差范 lj 。 这
是因为酸处理时产生的次氯酸浓度很小 , 且作用时间很短 。 l!J此说明次氮酸欲漂自后 , 不经
洗涤直接加酸处理 , 既能显著地提高 H Zo Z段的漂白效果 , 又不致对纤维造成 ! )jJ 城的损 伤 。
比较表中酸处理时不同p H值对 P段漂白效果的影响可以看到 , 不 沦是 直接加酸或洗涤 后
加酸 , p H 值从 3 . 8到 5 . 0 , 漂浆白度值都很接近 。 即酸处理的 p H值在 4一 5之问对 H : 0 : 漂 自
效果的影响是相同的。 从实际生产角度考虑 , 在直接加酸处理方式 「}, , 为 一 r 避免 抓 z 心的 逸
出 , 危害工人健康 , 酸处理的 pH值不宜过低 , p H值在 4~ 5已能获得满意的效果 。
直接加酸方式省去 了一道洗涤工序 , 操作简便 , 自度更高 , 且对纸浆强度影响很小 。 故
酸处理方式以直接加酸的形式为好 。 我们把次氯酸盐漂白后 , 不经洗涤直接加酸处理 , 然后
再用 H : 0 2漂 白的流程称作 H A一 P漂程 。
从表中残留 H 2 0 2的数据可以看到 ,经酸处理的纸浆 , 在 P段 , H Z o Z消耗显著降低 。 浅留
H Zo Z浓度高。 经过相同的漂白时间 ( 2 小时 ) 。 未经酸处理的纸浆中 , 残留的 H Z o Z量仅 占
加入量的 1 0 . 5 % , 而经酸处理的纸浆中 , 残留H 2 0 : 占加入量的 2 7 . 3 % , 说明酸处理 能 显 著
地高H Z o : 的稳定性。
D
.
aL hc
e
an l认为在常温下的酸处理主要是除去 了残留的重金属离子 。 在较高温度 ( 60 一
80 ℃ ) 下进行酸处理 , 可能使浆中木素发生了酸水解 , 部分残留醚键发生 了断裂 。
为 了了解这种常撇下进行的酸处理是否有残留木素溶出的可能 , 取洗涤后加酸处理的残
液 ( 酸处理时间延 一长至 30 分钟 ) , 测定其紫外吸收 , 以相同 p H 值的空白液作参比 。结果是在
20 0~ 8 0 0n m的范围内均 未发现任何能代表木素结构的特征吸收 。 证明常温下的酸处 理 , 没
有发生木素的溶 出 。
为了进一步说明酸处理的作用 , 接着测定了酸处理前后浆中金属离子含量的变 化 。 测
定方法采用原子吸收光谱法 , 酸处理方式为直接加酸 。 结果如表 4 所示。
从农 `卜数据 可以看出 : 纸浆加酸处理后 , M n 、 c u 的含量明显降低 , 但 eF 的含从变化很
小 。 金属离子含量的变化与纸浆灰份的下降是一致的 。 前人的研究结果已经 证 明 , M n 对
少
第三期 西北轻工业学院学报
H : 0 :的催化分解作用最强 , 酸处理提高 H 2 0 2稳定性的作用首先应归功于 M n离子含最 的 降
低 。 据土壤农化分析表明 〔 。 ’ M n 、 c u是小麦生长中必需的养份 。 发育正常的小麦中 , M n 的
含量在 1 9 . 0~ 1 9 o . o p p m , c u 的含量在 9 . 0 ~ 1 9 . OP pm 。 碱法蒸煮不能有效地除去 麦 草 ,卜的
贡金属离子 , 因此 , 在麦草碱法浆的 H 2 0 : 漂白中 , 用酸处理降低浆中M n 、 c u 竿金 属离 子
毕 . ,.I . 、 一 , _ , 、 , _川 、 、 , , 八 ` ; . , , , , . lL’ _ 。 一 , 八 , , 浦 ` 。甲 的含敬 , 以提高 H Z o Z的稳定性是十分必要的 。
表 4 酸处理前后浆中金属离子含 , 的变化
灰 份 金属离子含量 ( p p m )
酸处理前
酸处理后
(” ’ {一 11二一一一瓦万一万万 -
1 7 4
`
11 6
} 印
L
10 6
试验发现 ,在酸处理后再加入M n 1C 2和 c u s o ; , 使M n 、 c u离子的含量达到未经酸处 理 前
的水平 , 用 H Z O Z漂白时 , 残留H 2 0 2 的量下降至 7 . 8% , 与未经酸处理 的纸浆大体相 同 , 这
说明酸处理提高H 2 0 : 稳定性的原因是由于降低了M n 、 c u 离子的含量 。 但比较其自度位 时 ,
发现重新加入 M n 、 c u离子后 。 H Z o Z漂段漂浆的 白度达到 7 6 . 4 % , 仍 明显高于未经 酸 处 理
的浆样 , 只略低 于同样酸处理未重新加M n 、 c u离子的浆样 , 如表 5 所示 。
表 5 金属离子对 H Z o Z漂 白的影响
丫`
{ 残留 I诬: 0 2 ( 拓 ) } I : O : 漂后 I
,飞度 ( 形 )
6
. 。 …
{
匹屯处F }!后加入丁n , C u 7 . 8
酸处少: ( 子了不 如M n , C l l 2 .4一
注 : I {段用最 : 4拓 ; P段用J众: 0 . 6形
7 3
.
2
7 6
.
4
7 7 8
. . . . . . . . . . . . , . . . 月` .` . . . . . ` . .臼 . ` `州 . . 月 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 口. . . . . .
飞
另外 , 在 试验中还发现 , 经充分洗涤后的次氯酸盐漂白浆一经与加入的酸液接触 。 白度
瞬间发生明显的变化 , 白度位从 6 6 . 3%提高到 6 8 . 5 % , 这种现象仅仅归结 一 j几 l掀去 一 r 浆 , ! ,的金
诚离子 , 似乎也不能令人信服 。 有可能残留木素的结构在酸的作用下发生 了某收变化 , 部分
生色堪团变成非生色基团 , 使白度增加 。 也可能是残留在浆中的某些次氯酸 盐漂自的下化产
物在酸的作川下浓出。 这些变化改善了H 2 0 2漂白的效果 。
3
.
2
.
2 1
一
IA 一 P漂程中 , P段工艺条件对漂白的影响
( 1 ) p H位 、 温度和时间对漂白效果的影响
试验了不同初始 p H 条件下 白度 、 残留 H 2 0 2 ; p H值以及漂浆 自度的稳定性随漂白时间的
变化。 结果如 2 一 4 所示 。
由图 2 可见 , 初始 p H 高 , H Z o Z消耗快 , 白度增长快 , 白度高。 至少在 6 小 时 之前 ,
p H二 1 1 . 5的自度曲线总是高 J二 p [ I二 1 1 , 0的白度曲线 。
麦草碱 法化学浆H 2 0 2漂 白的研 完 第五卷
图 2 漂白过程 中, 白度 、 残留
I{ 2 0 2随时 J’q 的变化
注 : 1 . 初始 PH = 1 1 . 5的残留 H 2 0 : 曲线 ,
2
. 初始 PH 二 1 1 . 0的残留 H 2 0 2 曲线 ;
ǎ匕ō尽`汤一呼
3
。 初始 p H = 1 1 . 0的白度曲线 ;
4初 ·始 lP l = 1 1 . 5的白度曲 线 ;
产扣协偏爬护
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时曰 `小时 )— 宁一
图 3 漂 白过程中 p H值的变化 图 4 P . C值随时间的变化
;
I声布 ;
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加访拓
ǎJ护)侧司自灿勾
之一 P H . 一廿。
; 一 P H目 I口万
印 10 七 J 一 C
图 5 温度对漂 白效果的影响
从 P . C于广〔随时间的变化曲线来看 , 初始 pH
高的 , 多仁P . c 值总是低于初始 p H低的 。 说明 p H
高的白度的稳定性好 。 结合自度的变化特点 ,
不难看出初始 p H二 1 1 . 5的 条件 比 初 始 p H =
1 1
.
0的漂自效果好 。
山于 rl : 0 2起漂 l` I作用的活性基因是 H : 0 2
的电离产物 H o Z 一 , 提高 p H值 , 促进 了 H : 0 2
的电离 , 增大 了H 0 2 一的浓度 , 囚而加 快 一 J’ 漂
白速度 , 获得好的漂白效果 。 从 图 4 可见 , 、场
初始 p H = 1 1 . 5时 , 漂白进行到 1 小时后 , p H值基本上稳定在 1 0 . 8左左 。
从图 2 还可着侄lJ , 初始 p H二 1 1 . 5的白度曲线在 2 小时左右 , 共上升的趋势逐渐 变 慢 ,
曲线变得平缓 。 而初始p H 二 1 1 . 0的曲线在 1 ~ 4 小时内大体上保持着均匀的上升趋 势 。 如
果仅仅从漂浆的白度来考虑 , 在初始p H = 1 1 . 5的条件下 , 漂白进行 2 小 时 即 接近 最 ; ;苍自
度 , 而对于初始 p H = 1 1 . 0的条件 , 漂 白时间达 4 小时才接近最高自度 。 从图 3 来石 , 两 种
条件下 , 漂白进行了 4 小时后 P . c 值才趋 于稳定 。 这就是说在H A一 P漂程中 , 11 2 0 : 稳 定 自
度的作用需要一定的反应时间 。 结合自度的变化趋势 , 为了获得 自度高 、 稳定性 也 好 的 纸
浆 , 漂 白时间选在 2 一 4 小时较为合适 。
图 5显示 了温度对漂浆白的影响 。 可以看到在 60 ~ 80 ℃温度范围内 , 初始p H高 , 自 度
高 , 自度曲线大体土按 p H值的高低依次平行排列。 这 一与前而的结论足一致的 。 从图 _卜还 可
第三期 西湘轻工业学院学报
石到 , 在三种条件下 , 温度从 6 0 ` c 上升到 70 ℃ , 白度的增长很明显 。 这一段曲线的斜率大 。
但温度由 70 ℃提高到 80 ℃ , 白度的增长则相对小一些 。 以初始 p H = 1 1 . 5的曲线更为 明 显 。
温度从 70 ℃提高到 80 ℃ 白度只增加 了0 . 2个单位 。
提高温度能够增加反应基团的活性 , 从而加快反应 , 提高漂 白效果 。 但过高的温度也会
促使 H : o : 分解 , 尤其是在 p H值较高的情况下 。 根据上述分析 , 在 H A一 P漂程中P段初始 p H
为 1 1 . 5 , 以温度 70 ℃ , 时间为 3 小时的条件比较合理 。
( 2 )H
2 0 : 用量对白度的影响
在 H A一 P漂程中 , H Z o Z主要是作为补充漂白手段 , 以进一步提高白度 和 自度的稳 定
性 , H Z o Z的用量不需很高。 本实验在 0 . 2一 1 . 0的用量范围内考察了H Z o Z川 谈对 白 度 的 影
响 。 试验结果如表 6 、 图 6 所示 。
从所列数据来看 , 在 0 . 2一 1 . 0 %的用量范围内 , 随着漂剂用量的增加 , 白度是增加的 ,
但漂白效率显著下降 。
从图 6 可以看 出 , 当 H Zo Z用量低 于 0 . 6 %时 , 白度 曲线的斜率大 , 自 度 增 长明 显 。
H 2 0 2用量超过 0 . 6 %以后 , 白度曲线逐渐趋于平缓。 这个事实进一步说明 , 11 2 0 2 ) I] 货 与 白
度并不成比例 。 当用量超过一定的范围 , 白度变化很小 。 与H : 0 2单段漂相比 , 这个特 点 是
相同的 , 但是 白度曲线出现转折所对 应的用量范围不同 。 在本实验条件下一单段 漂 中 出 现
在 2 %左右的用量范围 , 在 H A一 P漂程中出现在 0 . 6 %左右的用量范围 。
表 6 H 2 0 : 用 t 对漂 白效果的影响
残留H Z O :
( 万 )
P 1 1位
! 吮 0 2用最
Z B D白度 ( 拓 ) 效 率
终 { 漂后 , 老化后
2 0
.
0 1 1 5 10
.
8 7 4
.
4 7 1
.
0
2 4
·
0 一 1 1 . 5 10 . 9 7 7 . 5 7 3 . 6
2 9
.
: } 1 1
.
5 10
.
9 7 8
.
5 7 4
.
4
3 1
.
0 { 1 1
.
5 10
.
9 7 9
.
0 7 5
.
1
3 1
.
9 } 1 1
.
5 1 1
.
0 7 9
.
6 75
.
7
不1几: 1 1段
P段 :
:
N a CI O
: 4拓 , 酸处理条件 : p H : 4一 5 . 时间 : 1S 分钟 . 白度 : “ . 2
N a Z S I O
3 : 3
.
5拓 , M g S ( ) . : 0 . 0 5书 . 浓度 : 10拓 , 社左度 : 7 0℃ . 时h1 : 3小 l ]
ō次勺乞自舀飞
图 6 H Z O : 用量 与白度 的关 系
执 0a 网任 %`之
右一一一亩一一一贡一一- 命一一一
3
,
3
,
3 H A一 P漂程中 , 次氯酸钠用量对漂自效果的影响
麦草碱法化学桨 H 2 0 2漂白 的研 究 第五卷
试验结果如表 7 、 图 7 所示 :
表 7 次氮酸钠用盆对 P 段漂白效果的影响
漂段 漂剂用量
( 拓 )
1 1 毛气 浓度
( 书 )
l士」111 !
( 小时 )
2 111) f l度 ( 夕石 )
漂后 } 老 f匕后
一、ù n713,`
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ù凡七5S“69nù0ùUnUnùōU,l份J内」
溢度
( 拓 )
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2
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.
0
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.
7
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.
3
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.
8
7 9
.
0
68
.
5
7 7
.
4
6 4
.
7
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,
5
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.
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.
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“ 卜- 一轰
H . 0’ 用皿lp
一 -气细~
注 : l一N a C 10 用量 : 3% , 2一 N a C 10 用量 : 4 %
3一 N a C 10 用量 : 5 %
图 7 H A 一 P漂程 中漂 剂用量时 白度的影响
从所列数据及图 7 可以看出 , 随若 H 段次
氯酸钠用量的增加 , P段的 白度增加 。 次氯 酸
钠用量为 4 %和 5 % 的白度曲线远高 于 用 量 为
3 %的曲线 , 在H Z o : 用量为 0 . 6 %的条件 下 ,
H段次氯酸钠用量从 3 %增加到 4% , P 段自度山
7 2
.
1 %提高到 7 9 . 0 % , 白度提高位达 6 . 9 。 但
次氯酸钠用量从 4% 增加到 5% , P段 自 度 提高
值只有 2 ( 从 7 9 . 0 %提高到 81 . 0 % ) 。
从图 7 还可着出 , 在不同的次抓酸钠 用业
水平下 , I’ l度一}jl线大体上是平行的 , ` ,i H : o : 少「J
量超过 0 . 6% 以后 , 曲线趋 1二平缓 , 这 与前而
的试验结果是一致的。
从表 7 P . C位一栏的数据可见 , 随着 H 段次氯酸盐用量的增加 , P . c 位也有所增加 。 说
明在 H段产生的加剧返黄的因素在H Z o Z漂白后仍然在一定程度上发挥若 作 川 。 也 就 是 说
H Z o Z漂白并不能清除前一段漂白对返黄造成的影响 。 因此 , 在 H A一 P漂程 ,卜, 为了捉高纸
浆最终的白度稳定性 , H 段次氯酸钠 用 .坡不能太高。 从上述分析可以看出 , 在 H A 一 P 漂 程
中 , H 段次氯酸盐的用量存在一个最适宜的范围 , 它应根据未漂浆的硬度 , 所要 达 到 的 自
度 , 通过试验来确定 。
.卜 ” A 一 p 漂程 与传统漂程所得纸浆特性的比较
第三 期 西北轻工业学院学报
考察H A一 P漂程所得纸浆的化学性质和物理强度性质 , 并将其与传统漂白方式所得纸浆
的性质进行比较 , 对 于正确评估 H A一 P漂 白流程的价值是很有意义的 。
比较的前提应是相 同的自度 , 定为 80 % z B D 白度 。 但是 , 对 于次氮酸盐单段漂 , 要达到
这样高的自度是不行的 。 如果增加漂剂 用最 , 强化漂白条件 , 即使达到了这 样的白度 , 但纤
如 维损伤太大 , 强度很低 , 也就失去了比较的意义 。 为此 , 次氯酸盐单段漂的有效氯用量定为
8 %
。
实验结果 如表 8 所示 。
从表 8 可见 , H A 一 P漂程次氯酸钠用量 4 . 5 % , H Zo : 用量 0 . 5%可使烧碱蕙醒浆的白度达
至118 0 . 3 % 。
表 8 不同漂程漂 白桨特性的比较
{ 洒 天`只伯之 门工
测 试 项 日 { - 一 . — 一—} 来 漂 浆 H A一” } C一 E一 H { ’ `
、, J、 !。度 _ ( % ) …3。一 …8。一 1 80 一 … 7 6一
_昌化后 白度 ` ” ’ … 」 ’ ` · 0 … ” · 。 { ` , · ,
l” ` 一 ,`’ 1 _ 一 … ’ · 3 , I ’ · 。 6 { ’ · , 0“ ’ J `介 … I ” · , , … “ · 3, … ’ · , ,
卜均 聚合度 _ … { ” , 。 J ` 60 5 … 9 9 ,“ 一纤维素 % … …” · , 6 … ’ 4 · 0 6 … ” · 8 ,零 “巨“ `即「“几 k m … ” · ` … ’ 6 · , 1 ’ 6 · ` , ” · ,一裂脚「长 k m } ’ · 9“ … ’ · 7 , } ’ · 5 , ’ · 4“耐破少行数 ( k ” ’ a ’ m Z` g ) l ` · 5` 一 6 · , 3 一 6 · , ` … s · 8 ,
护专`裂 `卜数 ( ’ n N ` m Z , g ’ 「 6 · 。 0 … ` · , , . 6 · , , . ` · 9 5
而寸打! 一 ,毯 ( `大 ’ , } ’ 8 , } 9 “ “
·
4 8
飞
比较三种漂程漂白浆的 白度稳定性以 H A一 P漂程为最好 , 次氯酸盐单段漂最差 。 浆的平
均聚合度和 。一纤维素 、 H A一 P漂程和 C一 E一 H漂程接近 , 而远高于次氛酸盐单段漂 。 零 距
裂断长可以作为衡量纤维本身弧度的一种指标 。 数据表明 : H A一 P漂程的零距裂 断 一长也 和
c 一 E一 H漂程相近而远高于次氛酸盐单段漂 。从浆的平均聚合度 、 。一纤维素含量和零距裂断
长三项指标来看 , H A一 P漂程中的次氯酸盐漂 , 对纤维的氧化降解作用仍然是存在的 。 但山
于次氯酸盐用量低 , 原浆木素含量较高 , 这种对纤维的损伤作用已被减小到很低 的程度 。 实际
_ _
[
, 就纸张弧度而 言 , H A一 P漂程的各项指标均高于 C一 E一 H三段漂 , 更胜于次氯酸盐 单段
漂。 山此可见 , H A一 P漂程可以获得品质优良的漂白纸浆 。
一`沁一 E一 H三段漂相比 , H A一 P漂程减少 了一段漂白程序 , 流程简 一单 , 操作方 便 。 加
上 P段漂 白废水完全可以回收用于洗浆 , 因而可以大大降低漂白工段的用水量 , 减少纤维 的
流失。
H A一 P漂程不仅适 用于硬度低 的化学浆 , 更适合于硬度较高的化学浆 。 实际上 , 对 于
麦草碱 法化学浆 HZ O Z漂白的研 究 第五卷
滤水性较差的麦草浆而言 , 适当提高蒸煮后纸浆的硬度不仅能提高原浆强度 , 提高得率 , 而
且纸浆易洗 , 易于抄造 。 次氯酸盐单段漂难以将硬度较高的麦草浆漂到较高的白度 , 而 H A
一 P漂程则完全可以办到。
4
. 结论
( 1) 用 H Z O Z单段漂不能把烧碱葱醒麦草浆漂到实用的白度 ( > 60 % ) 。 当用量为 2%时能使
卡伯值为1 的碱性亚钠浆达到6 1 . 8%的自度。 H : O : 漂能明显降低纸浆卡伯值 , 当H Z o : 用量
0
.
5 %时 , 可使烧碱蕙醒浆卡伯位从 1 7 . 2降至 1 1 . 0 , 使碱性亚钠浆从 1 1 . 0降至 7 . 8 , 说 明 在
漂 白条件下 , H 2 0 2具有脱木索作用 。
( 2) 用 H Z O Z两段漂 , 总用量 1 . 4 %能达到 65 %的 自度 , 白度稳定性非常好 。
( 3 ) H A一 P漂在次氯酸钠用量 4 . 5% , 酸处理后用 H : 0 2 0 . 5%的条件下能把卡伯 位 为 20
的烧碱蕙醒浆漂到 8 0 . 3 %的 白度。 与 c 一 E 一H三段漂相比 , H A一 P漂白度的稳定性好 , 物 理
强度高 , 漂白废水的污染大大降低 。
( 4 )H A一 P漂中 , 酸处理可以有效地降低麦草浆中的M n 、 c u 离子含量 , 提高 H Zo Z的稳
定性 , 使漂 白效果明显 改善。 但酸处理 提高 H 2 0 2漂白效果的原因不仅仅是降低金属离子 的
含量 。
( 5 ) H 2 0 : 的用员与自度的增长并不成比例 , 在 H A一 P漂中 , P段 H Z o : 用 量 不 宜 超 过
0
.
6%
。
P段漂 自条件以初始 p H = 1 1 . 5 , 温度 70 ℃为佳 。
参 考 文 献
〔1〕 M . R u h a n e n , T a p p i J o u r n a l 沁 9 , 19 8 2 , P 1 0 7~ 1 10
〔Z j 解天民 , u 中国造纸 ), , 1 9 8 5 ( 2 ) , P 5 4一 5 8
[ 3〕 D . L a e h e n a l , T a p p i 6 3 ( 4 ) , 19 8 0 , P l l 9一 1 2 2
〔4〕 H . K r Q g e r , P P I一 J u n e , 19 8 2 , P 6 0一 6 2
〔5〕 N . J . P e n n i n g t o n , T a P p三 6 2 ( 9 ) , 19 7 9 , P 6 7一 7 0
〔6〕 D . L a e h e n a l , I n t e r n a t i o n a l P u l P B l e a e h i n g C o n f e r n e e , 19 8 2 , P 1 4 5 一 1 5 1
〔7〕 N . H a r t l e r , T a p p i 4 3 ( 1 0 ) 19 6 0 , P 8 0 6一 8 1 3
〔s〕 窦正远 , 《 中国造纸 》 , 2 9 8 3 ( 3 ) , P 2 6~ 3 2
〔9〕 雷金选等 , 《 中国造纸 》 , 1 9 8 4 ( 4 ) , P 16一 2 2 。
第三期 西名轻工 业 学院学报 0 19
C H A R A C T E R I S T I C S O F F R A C T I O N S F R O M WH E A T S T R A W
P U LP A N D T H E I R E F F E C T S O N T H E P R O P E R T I E S
O F H A N D S H E E T
广 L in S h u 一m in g , C a o G u a n g一 r u e , L a o J i a 一 b a o
A B S T R A C T
丫
T h e e h a r a e t e r s t i e s o f f r a e t i o n s f r o m u n b l e a e h o d e h e m i e a l w h e a t s t r a w
P u 1P a n d t h e e f f e e t s o f f i n e s o n t h e P r o P e r t i e s P u 1P h a v e b e e n S t u d i e d i n
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.
1 t 15 5卜。 、 v n t h a t e c a r s e f i b r e s d i f f e r f r o m f三n e s n o t o n l y i n s h a P e 一 b u t a l s o
i n m o l e e u ! a r l e v e l
.
T h e f i n e s f r a e t i o n
, l a r g e l y p a r e n e h y m a c e l l s
, w h i c h c a n
p a s s t h r o u g h a 1 0 0一 m e s h s e r e e n o f a B a u e r 一M e n e t t a p p a r a t u s , h a s m u c h h i -
g h e r a s h
, l i g n i n , r e s i n x y l a n e o n t e n t s , h i g h e r w a t e r s w e l i a b i l i t y
, l o w e r
e r y s t a l l i n i t y i n d e x a m d l o w e r d e g r e e o f P o l y m e r i z a t i o n ( D P ) e o m p a r e d w i t h
e o a r s e f i b r e f r a e t i o n s
.
S h e e t s m a d e f r o m l o n g f i b r e s a r e h i g h e r i n P h y s i e a l
s t r e n g t h a n d t h e P r o P e r t i e s d e e r e a s e 、 v i t h m e s h s i z e .
T h e P r e s e n e e o f f i n e s i n t h e P u 1P 15 d e t e r m i n e d b o t h t o w h o l e P u l P f ib r e
s t r e n g t h a n d t o f ib r e 一 t o 一 f i b r e b o n d i n g . I n a d d i t i o n , t h e s u r f a e e . s t r e n g t h
o f p a p e r e a n b e e n h a n e e d b y r e m o v a l o f f i n e s
, a n l d t h e P i e k i n g P r o b l e m s
d i m i n i s h e d
。
K E Y W O R D S
: c l a s s i f i e a t i o n
, f i b r e s f r a e t i o n
, f i n e s f r a e t i c n , S t r e n g t h
P r o P e r t i e s
, 。 h e m i e a l P r o P e r t i e s
.
健`峨
S T U D Y O N T H E B L E A C H IN G O F W H E A T S T R A W
A L K A L IN G P U L P W I T H H
2 0 2
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A B S T R A C T
口 B l
e a e h i n g o f w h e a t s t r a w a l k a l i n e P u l P w i t h a s i n g l e H 20 2 s t a g e a m d t h e
t w o 一 s t a g e h y P o e h lo r i t e 一 P e r o x i de h a s b e e n s t u d i e d . s o m e i m P o r t a n t fa e t o r s a f f e c t -
i n g b l e a e h r e 5 P o n s e a r e i n v e s t i g a t e d
。
In e e a u s e s t h a t a e id t r e a t m e n t i m P r o v e s
t h e P e r o x i d e b l e a e h r e s P o n s e a r e P r e一 S e n t e d 。
T h e r e s u l t s s h o w s i n g l e s t a g e o f H 2 0 2 b l e a e h i n g o f s o d a 一 A Q P u 1P e a n
n o t a c h i e v e a p r a c t i e a b l e b r i g h t n e s s
,
h o w e v e r
, a b r i s h t n e s s
, 6 2
.
4%
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l i n e s u l f i t e p u l p 15 o b t a i n e d
.
w i t h t h e H A一 P s e P u e n e e , i . e . , a f t e r h y P o e h l o -
r衷t e s t a g e , t h e p u l p 15 t r e a t e d w i t h a c i d , t h e n b l e a c h e d w i t h H 2 0 2 , a b r i g h t n e s。
1 1 0 西北轻工业学院学报 第五卷
月孟
o v e r 80 % 1
5 e a 、 yt o r e a e h , a n d l e s s b l e a e h i n g a罗 n t r e q u i r e d . T h e Ph y o i e a l
s t r e n g t h P r o P e r t i e s o f t h e b l e a e h e d P u lP a r e b e t t e r t h a n t h o s e o f t h e b l e a e h e d
P u l P w i t h C 一 E一 H s e q u e n e e . T h e b l e a e h r e 5 Po n s e o f t h e H 2 0 2 e a n b e i m P r o v e d
e o s i d e r a b l y b y m e a n s o f a n a e i d t r e a tm e n t a f t e r h y P o e h l o r i t e s t a g e
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U n d e r
c e r t a i n c o n d t i o n s
,
H Z O z 15 a b l e t o d e l i g n i f y a n d h a v e t h e r e d u e t i o n i n K a P P a
n u m b e r
。
S T U D Y O N T H E B R I T T L E N E S S C H A N G E O F U N B L E A C H E D
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a n g Z h i一 j i e , C h e n Z h o n g一 h a o , Y a n g S h u 一 h u i
A B S T R A C T
T h e e h a n g e i n b r i t t l e n e s s o f u n b l e a e h e d w h e a t s t r a w P u l P a v d t h e r e a s o n s
d u r i n g b e a t i n g i n a P F I m i l l a r e i n v e s t i g a t e d i n t h i s w o r k
.
I t 15 f o u n d t h a t
t h e b r i t t l e n e s s o f P u l P f e l l t o a m i n im u m
, a n d t h e n i n e r e a s e d w i t h b e a t i n g
P r o e e S S i n g
。
T h e b a s i e e a u s e r e s u l t i n g i n t h i s e h a n g e 15 t h e t h r e e m a i n e f f e e t 6
o f b e a t i n g
,
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. e . , S h o r t e n i n g
, i n t e r n a l a n d e X t e r n a l f i b r i l l a t i o n
. 丫
C O M P A R I S IO N S O F W H E A T S T R A W G R E A SY P U L P S
B E A T E D W I T H T H E R M O P L A S T I C S A N D B A S A L T
X u J i a n 一 y i n g N i e X u n一 Z a i
A B S T R A C T
T h i s P a P e r r e l a t e s t o t h e b e a t i n g g r e a s y P u l P o f u n b l e a e h e d w h e a t s t r a w
p u l P b y t h e r m o P l a s t i e m a t e r i a l P l a t e s i n 小3 3 0 d i s e r e f i n e r a n d i n e o m P a r i s o n
w i t h t h e b e a t i n g o f t h e s a m e P u lP b y b a s a l t m a t e r i a l P l a t e s
.
T h e e x p e r im e n t a l w h i e h h a s a P P l i e d I R
, s p e e t r a , E M S a n d o t h e r m o d e r n
s e i e n t i f i e i n s t r u m e n t s 15 d e m o n s t r a t e d b y m e a n s o f g r a P h s a n d t a b l e s
。
T h e r e -
s u l t s s h o w t h a t t h e i n t r i n s i e f i b e r s t r e n g t h a n d f ib e r l e n g t h e a n b e P r o t e e t e d
r e l a t i v e e o m P l e t e l y b y t h e rm o P l a s t i e m a t e r i a l P l a t e s b e a t i n g
.
A t t h e s a nr e t im e
,
t h e o b v i o u s i n t e r n a l a n d e x t e r n a l f ib r i l l a t i o n a r e p r e s e n t e d
.
I n a d d i t i o n
, t h e
e n e r g e e o n s u m P t i o n o f b e a t i n g b y t h e r m o P l a s t i e m a t e r i a l P l a t e s e a n b e g r e a t l y
r e d u e e d a n d t h e e f f i e i e n e y o f t h e b e a t i n g e a n b e i m P r o v e d
.
T h e t h e r m o P l a s t i e
m a t e r i a l P l a t e s d o n
,
t e x h i b i t t h e e h a r a e t e r i s t i e n o i s e o f b a s a l t m a t e r i a l P l a t e s
r e f i n i n g
。
T h e r m o P l a s t i e m a t e r i a l P l a t e 15 a k i n d o f m o r e s u i t a b l e e q u iPm e n t f o r
b e a t i n g l o n g一 f i b e r g r e a s y P u l P t h a n b a s a l t m a t e r i a l P l a t e .
K E Y W O R D s
: n o n w o o d f ib e r s
,
w h e a t s t r a w P u l P
, r e f i n i n g
, P l a s t i c
m a t e r i a l P l a t e