一种利用醇类溶剂制备竹材高白度漂白化机浆的方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用醇类溶剂制备竹材高白度漂白化机浆的方法，包括以下步骤：(1)竹材原料热水洗涤，挤压脱水；(2)预汽蒸；(3)螺旋挤压；(4)化学浸渍；(5)高浓常压磨浆；(6)高浓碱性醇类溶剂相过氧化氢漂白；(7)消潜、洗涤、筛选，最后成浆。与现有水相漂白工艺相比，本发明采用的碱性醇类溶剂相漂白工艺可制备白度大于76％ISO的高白度纸浆，并且由于醇类溶剂可以蒸馏回收，该工艺可大幅度减少制浆漂白段的用水量，排出的废液由于介质为醇类溶剂，具有良好的可燃性和燃烧热值，可以直接送锅炉燃烧，大幅度减少制浆漂白段的COD排放，同时无有害气体排出。
【专利说明】
一种利用醇类溶剂制备竹材高白度漂白化机浆的方法
技术领域
[0001]本发明涉及化学机械法制浆技术领域，具体地涉及一种利用醇类溶剂制备竹材高白度漂白化机浆的方法。
【背景技术】
[0002]我国竹类资源最丰富，竹林面积达420万公顷，占世界种植面积的四分之一。竹材纤维素含量高，强度好，是优良的造纸原料。竹材非漂白高得率浆强度性能优良，能够满足本色纸品的抄造需要。烧碱法和亚硫酸钠法可以制取质量性能优良的竹材非漂白高得率浆，配抄出性能指标完全达到牛皮挂面箱板纸技术指标(GB13024-91)B级以上标准的纸板
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[0003]但是由于竹材组分结构特殊，发色基团化学组分结构特殊，来源复杂。在众多常规天然造纸原料中，竹材木质素结构的对羟苯基相对含量最高，同时含有结构稳定的紫丁香基苯丙烧结构单元。文献(Chengrong Qin etc,2011,16th Internat1nal symposium onwood,fiber and pulping chemistry.vol.1)的研究指出，原始白度高达55.6% ISO的竹材化机浆(APMP)经单段过氧化氢、过氧乙酸漂白后，仅能达到69.9 % ISO和70.9 % ISO白度。专利(ZL200910184496.1)组合三段(H202活化、高浓漂白、脱色处理)漂白竹材化机浆白度在71 % ISO至73% ISO之间.文献(T.K Roy，1985，ISWPC,Vancouver，BC，43-47)的研究也表明竹材化机浆强度优良，但漂白性能差，使用氧化型(过氧化氢)漂白在竹浆中会产生次生羰基结构，使得白度无法提高;使用还原型(连二亚硫酸钠)漂白，对缩合的醌型和羰基结构作用很小。近些年的多项研究表明，考虑经济因素的常规水相碱性过氧化氢漂白工艺(过氧化氢用量不超过8%)，竹材化机浆只能漂白到62%IS0。将过氧化氢用量提高至12%，即便漂白残液中还有大量双氧水残留，纸浆白度也无法超过68%150。(梁芳敏，慈竹化机浆工艺技术及漂白机理的研究[D]，2011)
[0004]综上所述，即便在不考虑经济可行性的情况下，传统水相介质的各种漂白手段无法制备白度大于73%IS0的竹材化机浆浆。竹材化机浆物理强度指标优异，但是受制于光学性能不达标，无法应用于有高白度需求的高档纸张产品。
【发明内容】
[0005]为了解决竹材化机浆难漂白的技术难题，本发明提供了一种竹材化机浆高白度漂白的方法，可以得到白度超过76 % ISO的高白度竹材化机浆。
[0006]为实现上述技术目的，本发明提出的利用醇类溶剂制备竹材高白度漂白化机浆的方法包括以下步骤:
[0007](I)原料的准备:先将竹材原料进行热水洗涤，然后进行挤压脱水；
[0008](2)预汽蒸；
[0009](3)螺旋挤压:采用压缩比为1:4的双螺旋挤压机对步骤(2)处理得到的物料进行挤压脱水，优选地，挤压后物料干度为30 %~50%；
[0010](4)化学浸渍:用亚硫酸钠药液对步骤(3)处理得到的物料进行化学处理，处理条件为；
[0011](5)高浓常压磨浆:用高浓盘磨对步骤(4)处理后的物料进行高浓常压磨浆；
[0012](6)高浓碱性醇类溶剂相过氧化氢漂白:用碱性过氧化氢醇类溶剂相药液对步骤
(5)处理得到的物料进行若干次化学处理，每次处理条件为:过氧化氢用量为绝干物料质量的2?8%，氢氧化钠用量为绝干物料质量的I?10%，金属离子螯合剂用量为绝干质量的
0.1?0.3 %，过氧化氢稳定剂为绝干物料质量的0.1?1.0 %，浸渍浓度为5?35 %，浸渍温度40?100°C，浸渍时间15?60分钟，每次处理后物料经水洗至滤液澄清透明；
[0013](7)经步骤(6)多次处理后达到目标白度的浆料消潜、洗涤、筛选，最后成浆。
[0014]具体地，步骤(2)中，预汽蒸的条件为:对步骤(I)得到的处理的物料在I个大气压、100?105 °C下进行预汽蒸10?30分钟。
[0015]步骤(2)中，化学浸渍的条件为:亚硫酸钠用量为绝干物料质量的I?4%，氢氧化钠用量为绝干物料质量的O?4%，金属离子螯合剂用量为绝干质量的0.1?0.3%，浸渍浓度为30?40% (S卩加入上述化学剂后，用余量的水来补充至该浓度)，浸渍温度40?150°C，浸渍时间15?6 O分钟。
[0016]所述的金属离子螯合剂为二乙烯三胺五乙酸五钠。
[0017]步骤(5)中，高浓常压磨浆，磨浆浓度为25?35%。
[0018]步骤(6)中，所述的醇类溶剂为甲醇、乙醇、乙二醇、1-丙醇、2-丙醇、丙二醇和丙三醇中的任意一种或几种的混合物。
[0019]过氧化氢稳定剂为硅酸钠或有机膦酸盐，所述的有机膦酸盐包括且不限于1-羟基乙叉-l.l-二膦酸即HEDPA，羟基乙叉二膦酸即HEDP，乙二胺二邻苯基乙酸即EDDHA，二乙烯三胺五亚甲基膦酸即DETPMP。
[0020]步骤(6)中，用碱性过氧化氢醇类溶剂相药液对步骤(5)处理得到的物料进行1-8次化学处理。
[0021]有益效果:与现有技术相比，本发明具有如下优点:
[0022](I)本发明使用醇类溶剂碱性过氧化氢漂白工艺，利用强碱性环境下醇分子电离产生的烷氧基的强亲核作用，帮助过氧化氢进攻竹材原料中的顽固发色基团，将其氧化分解为可溶性的小分子物质，经后期洗涤从浆料中分离，有效的降低了竹材化机浆的漂白难度，提高了纸浆白度。
[0023](2)与现有水相漂白工艺相比，本方法的工艺流程简单、溶剂可回收循环利用，有效提高了竹材化机浆的白度，本发明采用的碱性醇类溶剂相漂白工艺可制备白度大于76%ISO的高白度制浆，并且由于醇类溶剂可以蒸馏回收，该工艺可大幅度减少制浆漂白段的用水量，排出的废液由于介质为醇类溶剂，具有良好的可燃性和燃烧热值，可以直接送锅炉燃烧，大幅度减少制浆漂白段的COD排放，同时无有害气体排出，同时实现了竹材原料在高档纸产品领域的高值化利用。
【具体实施方式】
[0024]下面通过具体的实施例详细说明本发明。
[0025]实施例1:
[0026]竹片首先经热水(温度为60_70°C)洗涤，去除泥沙等重杂质，洗涤后的竹片于100?105°C蒸汽进行常压汽蒸，汽蒸时间为15min，汽蒸后的物料用双螺旋挤压机在1:4的压缩比下挤压浓缩至50 %以上浓度，尽可能地去除原料中的水溶性抽出物，然后加入亚硫酸钠药液进行化学浸渍，浸渍条件为:亚硫酸钠用量2.0% (对绝干物料)，DTPA(二乙烯三胺五乙酸五钠)用量0.2 % (对绝干物料)，浸渍浆浓(绝干物料重占湿物料总重)35 %，浸渍温度135°C，浸渍时间10分钟；浸渍后的物料送入高浓盘磨进行高浓常压磨浆，成浆游离度控制350ml左右。将磨后浆料进行碱性过氧化氢乙醇相漂白，漂白段化学品添加量为:过氧化氢用量3.0 % (对绝干物料)，氢氧化钠用量3.0 % (对绝干物料)，DTPA(二乙烯三胺五乙酸五钠)用量0.5% (对绝干物料)，硅酸钠用量1.5% (对绝干物料)，溶剂为乙醇，漂白浓度为10% (对绝干物料)反应温度为90°C，在密闭耐压容器中反应120分钟。完成一次漂白后用去离子水将浆料洗涤至滤液澄清透明。然后继续按上述漂白段药品添加量和反应条件再进行三次漂白，每次漂白后将浆料洗涤至滤液澄清透明。完成总共四次漂白处理后的浆料消潜、洗涤、筛选，最后成浆。成浆质量:白度76.5 % ISO，纸浆的松厚度为1.9cm3/g，抗张强度31.46N.m/g。而使用相同用药条件下的水相漂白工艺所得制浆白度为68 % ISO，松厚度为1.910113/^，抗张强度30.281'1.111/^0
[0027]实施例2
[0028]竹片首先经热水(温度为60_70°C)洗涤，去除泥沙等重杂质，洗涤后的竹片于100?105°C蒸汽进行常压汽蒸，汽蒸时间为15min，汽蒸后的物料用双螺旋挤压机在1:4的压缩比下挤压浓缩至50 %以上浓度，尽可能地去除原料中的水溶性抽出物，然后加入亚硫酸钠药液进行化学浸渍，浸渍条件为:亚硫酸钠用量2.0 % (对绝干物料)，氢氧化钠用量2.0%,DTPA用量0.2% (对绝干物料)，浸渍浆浓(绝干物料重占湿物料总重)35%，浸渍温度135°C，浸渍时间10分钟;浸渍后的物料送入高浓盘磨进行高浓常压磨浆，成浆游离度控制350ml左右。分别将磨后浆料进行碱性过氧化氢水相，乙二醇相，乙醇相，正丙醇相漂白，漂白段化学品添加量为:过氧化氢用量9% (对绝干物料)，氢氧化钠用量10.0% (对绝干物料)，DTPA用量0.5 % (对绝干物料)，混合有机磷酸盐稳定剂(30 %HEDP，40 %EDDHA，30 %DEIPMP)用量
0.5%(对绝干物料)，漂白浓度为1 % (对绝干物料)反应温度为90 °C，在密闭容器中停留反应120分钟。漂白处理后的浆料消潜、洗涤、筛选，最后成浆。纸浆白度为:水相体系66.4 %IS0，乙二醇相白度73.6% ISO乙醇相白度76.4% IS0，丙醇相白度76.8% ISO。
【主权项】
1.一种利用醇类溶剂制备竹材高白度漂白化机浆的方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)原料的准备:先将竹材原料进行热水洗涤，然后进行挤压脱水； (2)预汽蒸; (3)螺旋挤压:采用压缩比为1:4的双螺旋挤压机对步骤(2)处理得到的物料进行挤压脱水； (4)化学浸渍:用亚硫酸钠药液对步骤(3)处理得到的物料进行化学处理，处理条件为； (5)高浓常压磨浆:用高浓盘磨对步骤(4)处理后的物料进行高浓常压磨浆； (6)高浓碱性醇类溶剂相过氧化氢漂白:用碱性过氧化氢醇类溶剂相药液对步骤(5)处理得到的物料进行若干次化学处理，每次处理条件为:过氧化氢用量为绝干物料质量的2?8%，氢氧化钠用量为绝干物料质量的I?10%，金属离子螯合剂用量为绝干质量的0.1?0.3%，过氧化氢稳定剂为绝干物料质量的0.1?1.0%，浸渍浓度为5?35%，浸渍温度40?100C，浸渍时间15?60分钟，每次处理后物料经水洗至滤液澄清透明； (7)经步骤(6)多次处理后达到目标白度的浆料消潜、洗涤、筛选，最后成浆。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(I)中，热水洗涤的条件为在40-100摄氏度下洗涤，然后进行挤压脱水，挤压后物料干度为30%-50%。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，预汽蒸的条件为:对步骤(I)得到的处理的物料在I个大气压、100?105°C下进行预汽蒸10?30分钟。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中化学浸渍的条件为:亚硫酸钠用量为绝干物料质量的I?4%，氢氧化钠用量为绝干物料质量的O?4%，金属离子螯合剂用量为绝干质量的0.1?0.3 %，浸渍浓度为30?40 %，浸渍温度40?150 °C，浸渍时间15?60分钟。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的金属离子螯合剂二乙烯三胺五乙酸五钠。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)中，高浓常压磨浆，的磨浆浓度为25 ?35%。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(6)中，所述的醇类溶剂为甲醇、乙醇、乙二醇、1-丙醇、2-丙醇、丙二醇和丙三醇中的任意一种或几种的混合物。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，过氧化氢稳定剂为硅酸钠或有机膦酸盐。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(6)中，用碱性过氧化氢醇类溶剂相药液对步骤(5)处理得到的物料进行1-8次化学处理。
【文档编号】D21B1/30GK106012627SQ201610348522
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月24日
【发明人】房桂干, 焦健, 梁芳敏, 邓拥军, 韩善明, 李红斌, 沈葵忠, 丁来保, 盘爱享, 张华兰, 林艳, 梁龙, 田庆文, 施英乔, 李萍, 庄国俊, 冉淼, 李漫, 周静
【申请人】中国林业科学研究院林产化学工业研究所