阔叶木溶解浆清洁漂白工艺

万昊天　焦国栋　李跃进

（河南省轻工业科学研究所有限公司，河南　郑州　450003）

阔叶木溶解浆清洁漂白工艺

万昊天焦国栋李跃进

（河南省轻工业科学研究所有限公司，河南郑州450003）

为了解溶解浆的主要用途和传统漂白工艺的技术方法、生产原料，以我国丰富的阔叶木替代紧缺的棉花和针叶木原料，采用“单独的二氧化氯清洁漂白工艺技术”漂白生产阔叶木溶解浆，开辟了溶解浆新的原料来源。与传统的次氯酸盐、过氧化氢漂白工艺方法相比，可大幅度减少污染物的产生与排放，提高清洁生产水平；工艺技术具有漂白得率高、白度稳定、能耗水耗低、生产成本低等特点。

溶解浆；阔叶木；清洁漂白工艺

溶解浆是主要用于生产粘胶纤维、玻璃纸、医药行业灭菌过滤纸、醋酸纤维（卷烟过嘴棒原料）、硝化纤维、酸甲基纤维素、微晶纤维素和纤维素醚等产品的原料［1］。目前，国内外生产溶解浆主要是以棉花、针叶木等为原料，采用传统的“次氯酸盐+过氧化氢”漂白工艺方法、“臭氧+氧+过氧化氢+二氧化氯”等漂剂组合方式漂白工艺方法，两种工艺方法均存在污染物产生量较大、浆得率低、漂剂种类多和漂剂用量大、工艺复杂、生产成本高以及产品质量不易控制等缺点［2，3］。本文研究了全部利用我国丰富的阔叶木替代棉花、针叶木等原料，采用“单独的二氧化氯清洁漂白工艺技术方法”生产漂白溶解浆，开辟了溶解浆新的原料来源。与传统的“次氯酸盐+过氧化氢”漂白工艺方法和“臭氧+氧+过氧化氢+二氧化氯”等漂剂组合方式漂白工艺方法相比，大幅度减少了污染物产生与排放，提高了清洁生产水平；工艺技术具有漂白得率高、白度稳定、能耗水耗低、生产成本低等优点。

1　项目研究的背景和意义

随着特种功能纤维素的需求量大增及能源价格暴涨，加剧了各类纤维原料的需求矛盾，特别是作为化纤原料的石油化工产品更是紧缺，价格的持续高涨，迫使人们重新开始植物纤维素的研究与大规模生产。在这种背景下，作为纺织行业和其他行业原料的溶解浆，为其发展带来了极大机遇。国家十二五《造纸发展规划产业政策》中指出：“重点研发低消耗、少污染、高质量、高效率制浆造纸技术”；在推广清洁生产技术和防治污染篇章中，“鼓励发展无元素氯和全无氯漂白技术”。

在原材料使用上，目前国内外生产的溶解浆通常以棉花或棉短绒、优质针叶木为原料，随着我国棉花种植面积减少和棉花价格不断攀升，生产溶解浆的棉花逐步被优质针叶木材所替代。而我国森林资源特别是针叶木资源匮乏，大量使用优质木材势必增大宝贵森林的开采，给自然生态平衡带来极大危害。本项目以我国丰富的阔叶木制成的未漂溶解浆为原料，生产高质量的阔叶木漂白溶解浆产品，替代部分棉花或针叶木材，对缓解我国宝贵的棉花和匮乏针叶木资源具有重要的促进作用［4-6］。

本项目研究“阔叶木溶解浆清洁漂白工艺技术”，是河南省轻工业科学研究所有限公司承担的2014年度河南省转制科研机构研究开发专项资金项目（142104810022）。其是河南省轻工业科学研究所有限公司按照目前产品市场需求、漂白工艺技术发展趋势，通过对目前国内外漂白工艺技术方法的分析对比，以利用我国丰富的阔叶木制成的未漂溶解浆为原料，采用单独以二氧化氯为漂白剂，研究开发新的清洁漂白工艺技术方法，该漂白工艺技术先进、实用，生产成本低，大幅减少了污染物和有毒物质的产生与排放，对保护自然生态环境和人身健康具有十分积极的意义。

2　生产工艺技术

2.1原料质量要求

阔叶木未漂溶解浆质量优劣是保证阔叶木漂白溶解浆质量好坏的基础，依据漂白溶解浆国家质量标准规定要求，以及单独采用二氧化氯漂白工艺技术特点，对阔叶木未漂溶解浆质量要求如表1所示。

表1　阔叶木未漂溶解浆质量指标

2.2二氧化氯特点及漂白特性

二氧化氯是一种氧化性漂白剂，由于其电势较低，与其他漂白剂比较，具有以下2个特点，一是选择性除去木素，在对浆料进行漂白时对木素选择性较强，使木素醚键断裂、苯环开裂并苯环开环，继而溶解，对纤维素破坏较少，漂浆得率高，白度稳定性好；二是氧化能力强、漂白效率高，与次氯酸盐漂白剂比较，其氧化能力是其近3倍。

在浆料漂白过程，二氧化氯主要作用是氧化降解木素，使苯环开裂并进一步降解成各类羧酸产物。所以，形成氯化芳香化合物少，废水中污染物只是次氯酸盐漂白的10%～20%。因此，二氧化氯漂白是一种非常清洁的技术工艺。

与常规纸浆蒸煮比较，溶解浆在蒸煮过程增加了预水解预阶段，水解是在酸性条件下进行的，半纤维素发生酸性水解而溶出，使原料中半纤维素（多戊糖）含量大大降低。此外，预水解时由于半纤维素的水解，破坏或消弱了碳水化合物与木素间的连接，也有部分木素被除去。因此，与普通未漂纸浆比较，未漂溶解浆白度较高、木素含量较少，在漂后达到同样白度情况下，溶解浆更易漂白。

根据未漂溶解浆以上特点，结合二氧化氯特点与漂白特性，经过研究试验证明，单独使用二氧化氯漂白溶解浆，与传统的“次氯酸盐+过氧化氢”漂白工艺方法和“臭氧+氧+过氧化氢+二氧化氯”等漂剂组合方式漂白工艺方法相比，省去了常规氯化、氧脱木素、碱化等工序，漂白工序由6段减少为4段（D0D1D2D3），简化了生产工艺，降低了设备投资与运行费用，减少了能源消耗，取消了其他漂白剂的种类及其相应的制备、储存等设施。产品经过河南省造纸产品质量监督检验中心检测，完全符合漂白溶解浆国家质量标准要求。

2.3工艺流程

本研究以阔叶木杨木未漂溶解浆（湿浆）为原料，湿浆经计量后首先进入漂白初段D0，由中浓浆泵把浆料送入D0段中浓混合器，与硫酸、蒸汽和二氧化氯混合后进入反应塔反应。反应完毕经稀释后送入D0段真空洗浆机洗涤和浓缩；浓缩后浆料进入D1段漂白工序。D1、D2工艺流程同D0。由D2段真空洗浆机来的浆料进入D3段中浓混合器，与蒸汽、氢氧化钠、二氧化氯混合后浆料被送入D3段漂白塔漂白，漂白反应完成后浆料进入D3段真空洗浆机洗涤和浓缩，浓缩后浆料成为成品进入储存池。D0～D3段漂白采用逆流洗涤，D0段废水逆流到浆料黑液最后一道提取工段，最后送到碱回收处理。其他废水经处理后排放。其主要生产工艺如图1所示（说明：D2、D3段漂白使用去离子的净化水）。

图1　单独二氧化氯漂白工艺流程图

2.4工艺技术参数

2.4.1原料。符合“阔叶木未漂溶解浆质量指标”二等品以上要求。

2.4.2漂白剂。二氧化氯溶液（90g/L）。

2.4.3D0段。浆浓10%～12%，二氧化氯1.5%，硫酸1.5%，温度65～70℃，时间60min，终了pH为3.0±0.5。

表2　产品性能指标表

2.4.4D1段。浆浓10%～12%，二氧化氯0.8%，硫酸0.6%，温度65～70℃，时间40min，终了pH为3.5～3.8。

2.4.5D2段。浆浓10%～12%，二氧化氯0.6%，硫酸0.4%，温度65～70℃，时间30min，终了pH为3.5～3.8。

2.4.6D3段。浆浓10%～12%，二氧化氯0.4%，氢氧化钠0.8%，温度65～70℃，时间80min，终了pH为8.5～9.5，最终白度为85%～90%。

3　产品性能指标

产品经河南省造纸产品质量监督检测中心检测，各项性能指标均达到粘胶纤维用浆粕质量标准（FZ/ T51001-2009）一等品要求，也完全满足用户的质量要求。阔叶木漂白溶解浆主要性能指标见表2。

4　结论

①以我国丰富的阔叶木未漂浆为原料生产漂白溶解浆，替代棉花、针叶木等稀缺原料，开辟了新的原料来源，降低了原料成本。

②采用“单独以二氧化氯为漂剂的清洁漂白工艺技术方法”生产阔叶木漂白溶解浆，与传统的漂白工艺技术方法相比，省去了常规的氯化、氧脱木素、碱化、补充漂白等工序，简化了漂白工艺流程，减少了生产单元，大幅度削减了污染物产生与排放（只是传统漂白工艺的1/3），废水可循环利用，提高了清洁生产水平。

③该漂白生产工艺技术具有产品得率高，漂剂种类和用量少，能耗水耗低，设备投资少，运行费用低，产品质量稳定等特点。

④产品具有甲基纤维素含量高、杂质少、白度高，粘度易控制，生产成本低，市场竞争力强等特点，具有明显的经济、环境和社会效益。

［1］周海东.溶解浆的生产工艺特点及项目技术改造［J］.中华纸业，2011（9）：50-53.

［2］侯书庆.生产溶解浆应注意的问题［J］.中华纸业，2011（9）：54.

［3］赵颜凤.溶解浆制备的工艺研究［J］.纸和造纸，2011（7）：31-33.

［4］单连文.预水解硫酸盐法溶解浆置换蒸煮技术［J］.中华纸业，2012（10）：77-82.

［5］吕卫军，张勇，陈彬.溶解浆的生产技术现状与发展［J］.中国造纸，2012（1）：61-66.

［6］何亮.预水解硫酸盐法置换蒸煮制备马尾松溶解浆的工艺研究［J］.纸和造纸，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

万昊天（1990-），硕士，研究方向：化工材料、机械自动化及过程控制。