专利名称：一种提高纸浆过氧化氢漂白效率的方法
技术领域：
本发明涉及一种纸浆漂白技术，具体是一种提高化学机械浆和废纸脱墨浆过氧化氢漂白效率的方法，属于制浆造纸技术领域。
背景技术：
化学机械浆等高得率浆由于得率高、生产成本低，并且具有高的不透明度、松厚度和挺度等优点，在纸张生产中使用越来越多。另外，为了节约原料，废纸脱墨浆的使用也越来越多。目前化学机械浆等高得率浆和脱墨浆漂白过程主要采用过氧化氢漂白，过氧化氢漂白过程中同时要加入氢氧化钠、硅酸钠等，使漂白在碱性条件下进行。在纸浆过氧化氢漂白过程中，要使纸浆达到较高的白度，则需要较高的过氧化氢用量，而且当纸浆的白度达到一定程度时，继续增加过氧化氢的用量对纸浆的白度的提高并不明显，导致过氧化氢的漂白效率低。在纸浆过氧化氢漂白过程中，许多研究者研究在漂白过程中加入化学助剂以提高过氧化氢的漂白效率。最早就是在过氧化氢漂白中加入乙二胺四乙酸(EDTA)、二乙基三胺五乙酸(DTPA)或三聚磷酸钠等螯合剂以减少重金属离子催化的过氧化氢的无效分解， 提高过氧化氢的漂白效率。另外，其他许多化学助剂作为过氧化氢漂白的活化剂也被用于改善过氧化氢的漂白效率。邓宇和冯建敏等将四乙酰乙二胺(TAED)用于麦草化学浆过氧化氢漂白过程中，结果表明，TAED能够活化过氧化氢，改善过氧化氢的漂白效果(参见邓宇、冯建敏，四乙酰乙二胺(TAED)对纸浆双氧水漂白的活化作用，西南造纸，34(1) 33 (2005))。崔宇等人将一种双核锰配合物用于化学浆的过氧化氢漂白中，发现双核锰配合物能够活化过氧化氢，改善过氧化氢的漂白效果(参见崔宇等人，Mn(IV)-Me4DTNE催化的硫酸盐-葸醌松木浆过氧化氢漂白动力学研究，木材研究，54 (4) 413, 2000 (Yu Cui, Pratuang Puthson, Chen-Loung Chen et al. , Kinetic Study on Delignification of Kraft-AQ Pine Pulp with Hydrogen Peroxide Catalyzed by Mn (IV)-Me4DTNE, Holzforschung,54(4) :413,2000))。赵建等人的研究表明，钼酸盐能够有效地提高桉木氧漂硫酸盐浆的酸性过氧化氢漂白效果，但是漂白后纸浆的粘度有所降低(参见赵建，石淑兰和胡惠仁等，钼酸盐对桉木KP浆H2O2漂白的改善效果，中国造纸，20(1) :18，2001)。梁富政等将双氰胺用于红麻全杆高得率浆的过氧化氢漂白中，结果表明，双氰胺能够购活化过氧化氢，提高纸浆过氧化氢漂白效果(参见梁富政等，几种助剂在红麻全秆高得率浆H2A漂白中的应用，黑龙江造纸，4:5，2007)。尿素作为工业上一种常见的化学药品，在制浆造纸过程中也有应用。如在化学浆蒸煮过程中，可以加入尿素来改善纸浆的性能。圣地亚哥等在桉木硫酸盐浆蒸煮过程中加入尿素，结果表明蒸煮中加入尿素能够提高纸浆的得率。(参见圣地亚哥等人，评价提高桉木硫酸盐制浆得率的潜在方法，化学与生物技术，82(5) :424,2007. (Santiago Α. S.， Pascoal Neto C. P.，Assessment of potential approaches to improve Eucalyptus globulus kraft pulping yield,Journal of Chemical Technology and Biotechnology,82(5) 424, 2007) ) 0唐凤华等在杨木硫酸盐浆氧漂前加入尿素预处理，发现可以提高纸浆的氧漂效果，而在过氧化氢漂白段中直接加入尿素时，并不能显著地强化过氧化氢的漂白效果(参见唐凤华，张运展，鲁国栋，新型的漂白助剂-尿素，国际造纸，22( 22, 2003) 0US 4274912(A)公开了一种硫酸盐浆高白度漂白的方法。主要包含步骤①对纸浆在35°C -50°C下用氯气进行氯化，氯化时加入相对于氯气用量0. 5-5%的尿素，氯化时间30秒-45分钟；②在次氯酸盐或过氧化氢等氧化剂存在下进行碱抽提，pH值8-12 ； ③60°C -90°C下用二氧化氯处理，pH5-9。第二步和/或第三步的废水循环用于纸浆的中间洗涤。该发明技术能够将纸浆漂至很高的白度，在不降低纸浆质量的前提下减少污染。目前过氧化氢被广泛用于纸浆的漂白中，但如果要使纸浆达到较高的白度，则过氧化氢的用量高，当纸浆白度达到一定程度后，增加过氧化氢的用量对白度的提高效果不明显，导致过氧化氢的漂白效率低。为提高纸浆过氧化氢的漂白效率，在漂白中可以加入 EDTA和DTPA等螯合剂以除去重金属离子，减少过氧化氢的无效分解。在硫酸盐浆漂白过程中，加入助剂如氰胺、钼酸盐等来活化过氧化氢，提高过氧化氢的漂白效果。在高得率浆和脱墨浆的漂白中，四乙酰乙二胺(TAED)可以用来提高过氧化氢的漂白效率，但是由于这些助剂的成本高，限制了它在实际生产中的应用。目前在高得率浆和脱墨浆的过氧化氢漂白过程中，还没有同时加入螯合剂和活化剂尿素来改善过氧化氢漂白效率、提高纸浆白度的方法。目前我国化学机械浆(如化学热磨机械浆(CTMP)和盘磨预处理碱性过氧化氢机械浆(PRC-APMP))和废纸脱墨浆的生产和使用量不断增加，而化学机械浆和脱墨浆的漂白主要采用保留木素式的过氧化氢漂白，因此，提高过氧化氢的漂白效率，对于改善纸浆的白度，降低生产成本具有重要的意义。
发明内容
本发明针对化学机械浆和废纸脱墨浆过氧化氢漂白效率低的问题，提供一种改善过氧化氢漂白效率、提高纸浆白度的新方法。在纸浆过氧化氢漂白时同时加入活化剂和螯合剂进行漂白，活化剂采用尿素，螯合剂指EDTA或DTPA或它们的组合。采用本发明能够提高过氧化氢的漂白效率，改善纸浆的漂白效果，提高纸浆的白度，同时保持纸浆的物理强度。本发明提高纸浆过氧化氢漂白效率的方法技术方案是在化学机械浆或废纸脱墨浆过氧化氢漂白过程中在加入螯合剂的同时加入活化剂尿素，尿素用量是2. 0 20kg/吨浆，螯合剂用量1 IOkg/吨浆，漂白时同时加入H2O2IO 80kg/吨浆，氢氧化钠10 40kg/ 吨浆，硅酸钠10 40kg/吨浆；所述纸浆浓度为8 35wt%，漂白温度为60 90°C，漂白时间1. 0 4h。所述的纸浆为针叶木、阔叶木化学机械浆或两者混合生产的化学机械浆和废纸脱墨浆，化学机械浆包括化学热磨机械浆(CTMP)和盘磨预处理碱性过氧化氢机械浆 (PRC-APMP)。化学热磨机械浆指第二段磨浆后的未漂CTMP ；盘磨预处理碱性过氧化氢机械浆指第一段磨浆后的未漂浆。废纸脱墨浆包括废新闻纸脱墨浆、办公废纸脱墨浆和混合办公废纸脱墨浆以及废新闻纸与杂志纸混合生产的脱墨浆。所述螯合剂指EDTA、DTPA或它们的组合。
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本发明尿素和螯合剂在纸浆过氧化氢漂白过程中加入。现有的纸浆过氧化氢漂白技术中，主要针对硫酸盐浆多段漂白中的过氧化氢漂白段加入助剂如双氰胺、四乙酰乙二胺(TAED)或尿素等活化过氧化氢以提高过氧化氢的漂白效率。而在高得率浆包括CTMP和 PRC-APMP和脱墨浆的过氧化氢漂白过程中，一般只采用螯合剂如EDTA或DTPA来螯合重金属离子以减少过氧化氢的无效分解，提高过氧化氢的漂白效率。当将纸浆漂至较高白度时， 需要过氧化氢用量高，过氧化氢的漂白效率低。与现有技术相比，本发明的优良效果如下现有的化学机械浆和脱墨浆碱性过氧化氢漂白过程中，未加入活化剂时，过氧化氢漂白效率较低。本发明是在纸浆碱性过氧化氢漂白过程中同时加入活化剂尿素和螯合剂，提高过氧化氢的漂白效率。螯合剂的加入可以减少过氧化氢的无效分解，而活化剂尿素的加入可以活化过氧化氢，生成有利于漂白的离子或基团，因此螯合剂和活化剂的协同作用显著地提高过氧化氢的漂白效率。采用本发明技术后纸浆过氧化氢的漂白效果提高，可以减少过氧化氢用量，降低生产成本，或者在相同过氧化氢用量下，获得白度更高的纸浆，同时保持纸浆的物理强度。另外，在漂白废水中残留的尿素可以作为废水生化处理的氮源，易生物降解，并能减少废水生化处理过程中氮源 (如尿素)的补充。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明做进一步的说明，但不限于此。实施例1 杨木PRC-APMP第一段磨浆后的未漂浆，白度ISO，在聚乙烯塑料袋中并放于水浴锅中进行过氧化氢漂白，加入的漂白药品如下尿素IOkg/吨浆，DTPA 1. 5kg/吨浆， H20250kg/吨浆，氢氧化钠25kg/吨浆，硅酸钠30kg/吨浆，纸浆浓度30wt %，漂白温度85 °C， 漂白时间2. 0h，漂白后纸浆白度82% ISO。当漂白过程中不加入尿素，其他药品都相同时， 所得漂白浆的白度为80% ISO。漂白中加入尿素后所得的漂白浆的物理强度与未加入尿素的对照浆基本相同。实施例2:杨木CTMP未漂浆，白度52% ISO，在聚乙烯塑料袋中并放于水浴锅中进行过氧化氢漂白，加入的漂白药品如下尿素Mkg/吨浆，EDTA 5kg/吨浆，H20240kg/吨浆，氢氧化钠20kg/吨浆，硅酸钠20kg/吨浆，纸浆浓度25wt %，漂白温度80°C，漂白时间2. 0h，漂白后纸浆白度79% ISO。当漂白过程中不加入尿素，其他药品都相同时，所得漂白浆的白度为 76. 8% ISO。漂白中加入尿素后所得的漂白浆的物理强度与未加入尿素的对照浆基本相同。实施例3:松木CTMP未漂浆，白度48% IS0，在聚乙烯塑料袋中并放于水浴锅中进行过氧化氢漂白，加入的漂白药品如下尿素Mkg/吨浆，EDTA 5kg/吨浆，H2&50kg/吨浆，氢氧化钠 24kg/吨浆，硅酸钠18kg/吨浆，纸浆浓度25wt%，漂白温度75°C，漂白时间2. Oh,漂白后纸浆白度75% ISO。当漂白过程中不加入尿素，其他药品都相同时，所得漂白浆的白度为73% ISO。漂白中加入尿素后所得的漂白浆的物理强度与未加入尿素的对照浆基本相同。实施例4 废新闻纸脱墨浆，白度ISO，在聚乙烯塑料袋中并放于水浴锅中进行过氧化氢漂白，加入的漂白药品如下尿素^g/吨浆，DTPA 1. 5kg/吨浆，H20220kg/吨浆，氢氧化钠15kg/吨浆，硅酸钠20kg/吨浆，纸浆浓度15wt%，漂白温度70°C，漂白时间1.5h，漂白后纸浆白度59% ISO。当漂白过程中不加入尿素，其他药品都相同时，所得漂白浆的白度为 57. 4% ISO。漂白中加入尿素后所得的漂白浆的物理强度与未加入尿素的对照浆基本相同。实施例5 如实施例1，所不同的是采用的纸浆为桉木PRC-APMP第一段磨浆后的未漂浆。实施例6 如实施例2，所不同的是采用的纸浆是桉木CTMP未漂浆。实施例7:如实施例1，所不同的是漂白时加入的螯合剂为EDTA3. Okg/吨浆和 DTPA1. Okg/ 吨浆。实施例8 如实施例2，所不同的是漂白时加入的尿素为IOkg/吨浆。实施例9 如实施例1，所不同的是采用的纸浆为80%杨木与20%松木混合生产的 PRC-APMP第一段磨浆后的未漂浆。实施例10 如实施例3，所不同的是采用的纸浆为混合办公废纸脱墨浆。
权利要求
1.一种提高纸浆过氧化氢漂白效率的方法，其特征是，在化学机械浆或废纸脱墨浆过氧化氢漂白过程中在加入螯合剂的同时加入活化剂尿素，尿素用量是2. 0 20kg/吨浆，螯合剂用量1 IOkg/吨浆，漂白时同时加入H2O2IO 80kg/吨浆，氢氧化钠10 40kg/吨浆，硅酸钠10 40kg/吨浆；所述纸浆浓度为8 35wt%，漂白温度为60 90°C，漂白时间为1. 0 4h。
2.如权利要求1所述的一种提高纸浆过氧化氢漂白效率的方法，其特征是，所述化学机械浆为针叶木化学机械浆、阔叶木化学机械浆或两者混合生产的化学机械浆；所述废纸脱墨浆为废新闻纸脱墨浆、办公废纸脱墨浆、混合办公废纸脱墨浆或者废新闻纸与杂志纸混合生产的脱墨浆；所述螯合剂为EDTA、DTPA或它们的组合。
3.如权利要求1或2所述的一种提高纸浆过氧化氢漂白效率的方法，其特征是，所述化学机械浆为化学热磨机械浆或者盘磨预处理碱性过氧化氢机械浆。
全文摘要
本发明公开了一种提高纸浆过氧化氢漂白效率的方法，属于制浆造纸技术领域。本发明是在化学机械浆或废纸脱墨浆碱性过氧化氢漂白过程中同时加入活化剂尿素和螯合剂，尿素用量为2.0～20kg/吨浆，螯合剂EDTA或DTPA 1～10kg/吨浆，漂白时同时加入过氧化氢、氢氧化钠和硅酸钠。本发明在纸浆碱性过氧化氢漂白过程中，在加入螯合剂的同时，加入尿素作为活化剂，能够提高过氧化氢的漂白效率。与漂白时未加入活化剂尿素相比，漂白时加入尿素后，漂白浆的白度明显提高，同时漂白浆的物理强度与未加入尿素时基本相同。
文档编号D21H11/02GK102363929SQ2011103883
公开日2012年2月29日 申请日期2011年11月30日 优先权日2011年11月30日
发明者张小丽, 曾金枝, 李宗全, 李翠, 田中粟, 耿金亮, 胡惠仁, 闫成珉 申请人:中冶纸业银河有限公司