制浆的多段漂白工艺研究

http://www.paper.edu.cn - 1 - 纸浆的多段漂白工艺研究1 李建颖 1，邓 宇 2，赵彦巧 1，王文忠 1 1. 天津商业大学生物技术与食品科学学院 天津市食品生物技术重点实验室，天津 （300134） 2. 天津科技大学材料科学与化学工程学院，天津（300457） E-mail: ljying@tjcu.edu.cn 摘 要：采用正交试验的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 对纸浆多段漂白工艺中 NaOH用量、辐射功率、碱处理时 间及漂白工艺组合等因素进行了优化。结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明，多段漂白的最佳工艺条件是：一段 H2O2 漂白，微波辐射功率 240W，处理时间 2.5min，H2O2用量 5%，NaOH用量 4%；二段 NaOH 碱处理，微波辐射功率 200W，处理时间 1min，NaOH用量 3.5%；三段 NaClO漂白，微波 辐射功率 240W，处理时间 2.5min，NaClO用量 4.2%，NaOH用量 1%。在该工艺条件下， 纸浆白度达 78%ISO以上。 关键词：纸浆；多段漂白；优化；微波辐射；NaOH碱处理 中图分类号：TS745 文献标识码：A 纸浆漂白在造纸生产过程中占有重要的地位。漂白的主要目的是除去纤维内的有色物 质，获得具有一定白度和物理化学性能优异的纸浆【1】。目前在我国与许多发展中国家氯和 次氯酸盐仍是主要的漂白剂，化学浆仍多采用次氯酸盐单段漂，这是由于氯和次氯酸盐来源 丰富，漂白效率较高，漂白成本较低。但是，20世纪 80年代，随着含氯漂白废水中二噁英 和呋喃等有毒物质的发现，造纸工业的污染问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 才引起人们的重视，先后研究出包括氧漂、 臭氧漂白、过氧化氢漂白、连二亚硫酸钠漂白和生物漂白等无氯的漂白工艺。其中过氧化氢 是一种被普遍使用的无氯漂白工艺。 微波是一项能提高传质速率的高新技术，微波能使细胞内的温度先升高，并将热量从细 胞内传到细胞外，再扩散到溶剂中【2】。将微波技术应用于漂白工段，可改变纤维的漂白机 理，加速纤维素及有色物质结构的改变，从而缩短纤维的漂白历程，提高漂白效率，减少因 漂白时间过长而对纤维素的损伤，同时可减 少漂白剂及水的用量，实现漂白工段废水的全部循环利用，这对于水资源缺乏地区具有重要 的意义。 要得到高白度纸浆，若采用 H2O2漂白工艺，需继续增加 H2O2用量，而 H2O2价格昂贵； 若采用 NaClO漂白工艺，需继续增加 NaClO用量，而 NaClO对纸浆粘度影响较大。本研究 的目的是在 NaClO和 H2O2单段漂白的最佳工艺条件下，加上 NaOH碱处理对纸浆进行三段 漂白，从而得到高白度的纸浆。 1．实验部分 1.1实验工艺 ①纸浆预处理：初始麦草浆（碱法纸浆）由天津科技大学制浆造纸重点实验室提供，经 筛选处理，未漂浆白度 29.32%ISO、粘度 772.99 mL·g-1、KMnO4 值 7.76。本实验采取 EDTA0.05%（相对于绝干浆）在 60℃水浴中对纸浆预处理 1h。 H② 2O2漂白：浆浓 10%，微波辐射功率 240W，处理时间 2.5min，H2O2用量 5%，MgSO4 1天津市应用基础及前沿技术研究 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 重点项目“微波能生物质漂白工艺机理与方法研究” （07JCZDJC03700）资助。 http://www.paper.edu.cn - 2 - 用量 0.05%，Na2SiO4用量 3%，NaOH用量 4%（百分数都是相对于绝干浆的质量），进行漂 白。 NaClO③ 漂白：浆浓 7%，微波辐射功率 240W，处理时间 2.5min，NaClO用量 4.2%， NaOH用量 1%（百分数都是相对于绝干浆的质量），进行漂白。 NaOH④ 碱处理：浆浓 10%，NaOH用量 3～4%，处理时间 1～2min，辐射功率 200～ 240W。 1.2检测方法 纸浆白度用 WSD—Ⅲ全自动白度测试仪测定，粘度用铜乙二胺法测定，K 为高锰酸钾 值。 2．实验结果与讨论 2.1正交试验 根据大量摸索实验，得到在各因素改变情况下漂白效果较好的一些因素条件，选择 NaOH用量、辐射功率、碱处理时间及漂白工艺为影响漂白效果的四因素，设计相应的四因 素三水平正交试验，如表 1所示。 表 1正交试验因素水平表 Table 1 Factors and levels of the optimal experiment 因素 水平 NaOH用量 /% NaOH碱处理时间 /min 辐射功率 /W 漂白工艺 ① 3 1 200 PH ② 3.5 1.5 220 EPH ③ 4 2 240 PEH 注：P-H2O2脱木素，E-NaOH碱处理， H-NaClO漂白 对于这些选出来的实验因素及其水平，设计相应的正交试验，实验结果见表 2。 表 2正交试验及数据 Table 2 Data of the optimal experiment 实验号 NaOH用量 /% NaOH碱处理时间 /min 辐射功率 /W 漂白工 艺 纸浆白度 /%ISO K 纸浆粘度 /mL·g-1 1 ① ① ① ① 75.5950 3.72 546.51 2 ① ② ② ② 75.4675 2.38 529.33 3 ① ③ ③ ③ 75.6150 3.14 545.11 4 ② ① ② ③ 77.0875 2.70 558.71 5 ② ② ③ ① 75.5950 3.72 546.51 6 ② ③ ① ② 75.8900 3.62 551.42 7 ③ ① ③ ② 76.3475 3.28 512.62 8 ③ ② ① ③ 77.0075 2.74 550.13 9 ③ ③ ② ① 75.5950 3.72 546.51 http://www.paper.edu.cn - 3 - 采用综合平衡法对正交试验结果进行极差分析，结果见表 3。按照 r值的大小来比较， 分析结果如下：Ⅰ、白度：D>A>B>C；Ⅱ、粘度：D>A>C>B；Ⅲ、KMnO4值：D>C>B>A （注：A、NaOH用量，B、时间，C、功率，D、漂白工艺。） 对纸浆白度，漂白工艺影响最大，PEH 漂白效果最好；其次是 NaOH 用量，随 NaOH 用量提高，纸浆白度升高；再次是碱处理时间，时间越短，纸浆白度达到最好；影响最小的 是微波辐射功率，辐射功率越小，白度越高。 对纸浆粘度，漂白工艺影响最大，PEH 漂白效果最好；其次是 NaOH 用量，在 NaOH 用量 3.5%时，纸浆粘度最大；再次是微波辐射功率，辐射功率越大，纸浆粘度降低；影响 最小的是处理时间，随时间延长，纸浆粘度降低。 对纸浆 K值，漂白工艺影响最大，PEH的 K值最小；其次是处理时间，时间 1.5min， 纸浆 K 值最低；再次是微波辐射功率，功率 220W，纸浆 K 值最低；影响最小的是 NaOH 用量，在 NaOH用量 3%时，K值最小。 综合考虑，以纸浆白度为主要目标，漂白工艺为 PEH，NaOH用量 3.5%与 4%时，纸浆 白度相差不大，但 NaOH用量 3.5%，纸浆粘度最大，所以 NaOH用量选择 3.5%，处理时间 1min，辐射功率 200W。 表 3正交试验极差分析数据表 Table 3 Data analysis of the optimal experiment 项目 因素 实验数据 K1 226.6775 229.0300 228.4925 226.7850 K2 228.5725 228.0700 228.1500 227.7050 K3 228.9500 227.1000 227.5575 229.7100 白度/%ISO r 2.2725 1.9300 0.9350 2.9250 K1 1620.95 1617.84 1648.06 1639.53 K2 1656.64 1625.97 1634.55 1593.37 K3 1609.26 1643.04 1604.24 1653.95 粘度/mg·L-1 r 47.38 25.20 43.82 60.58 K1 9.24 9.70 10.08 11.16 K2 10.04 8.84 8.80 9.28 K3 9.74 10.48 9.60 8.58 KMnO4值 r 0.80 1.64 2.00 2.68 2.2验证实验 在最佳条件下进行验证实验，结果如表 4。可以看出，实验是稳定可靠的。经过验证实 验，得到一个纸浆漂白的最佳工艺，实验最佳工艺见表 5。 表 4验证实验结果 Table 4 Results of the validating experiment 实验号 白度/%ISO 粘度/mL·g-1 K 1 77.9653 551.23 2.65 2 78.0250 552.03 2.69 3 78.0310 550.26 2.71 http://www.paper.edu.cn - 4 - 表 5实验最佳工艺 Table 5 Best technology of the experiment 处理工艺 PEH 漂白方式 项目 实验数据 辐射功率/W 240W 处理时间/min 2.5min H2O2用量/% 5% H2O2漂白 NaOH用量/% 4% 辐射功率/W 200W 处理时间/min 1min NaOH碱处理 NaOH用量/% 3.5% 辐射功率/W 240W 处理时间/min 2.5min NaClO用量/% 4.2% NaClO漂白 NaOH用量/% 1% 注：P-H2O2脱木素，E-NaOH碱处理， H-NaClO漂白。 3．结论 采用多段漂白工艺对纸浆进行漂白，最佳的工艺条件是：一段 H2O2漂白，微波辐射功 率 240W，处理时间 2.5min，H2O2用量 5%，NaOH 用量 4%；二段 NaOH 碱处理，微波辐 射功率 200W，处理时间 1min，NaOH用量 3.5%；三段 NaClO漂白，微波辐射功率 240W， 处理时间 2.5min，NaClO用量 4.2%，NaOH用量 1%。在该工艺条件下，纸浆白度达 78%ISO 以上。 参考文献 [1] 谢来苏，詹怀宇. 制浆原理与工程[M]. 第二版. 北京：中国轻工业出版社. 2001 [2] 金欣汉. 微波化学[M]. 北京：科学出版社，1999. Study on Multiprocessing Bleaching of Paper Pulp LI Jian-ying1*，DENG Yu2，ZHAO Yan-qiao1，WANG Wen-zhong1 1.College of Biotechnology and Food Science，Tianjin University of Commerce，Tianjin（300134） 2. College of Material Science and Chemical Engineering, Tianjin University of Science and Technology, Tianjin（300457） Abstract The experiment conditions such as NaOH dosage, microwave power, process time and bleaching processes assembling in multiprocessing bleaching of paper pulp were optimized by using the method of optimal experiment. The best conditions for multiprocessing bleaching of paper pulp could be: firstly, H2O2 bleaching, microwave power was 240W, process time was 2.5min, H2O2 dosage was 5%, NaOH dosage was 4%; secondly, NaOH processing, microwave power was 200W, process time was 1min, http://www.paper.edu.cn - 5 - NaOH dosage was 3.5%; thirdly, NaClO bleaching, microwave power was 240W, process time was 2.5min, NaClO dosage was 4.2%, NaOH dosage was 1%. In optimal process, the brightness of paper pulp could reach more than 78%ISO. Keywords: paper pulp; multiprocessing bleaching; optimization; microwave radiation; NaOH processing 作者简介：李建颖，女，1961年 3月生人，1983年毕业于天津大学高分子化工专业，目前 就职于天津商业大学生物技术与食品科学学院，教授；研究方向：天然产物提取及改性，生 物医用材料制备及改性等。