表2 碱比对马占相思CTMP浆料H2O2漂白性能的影响碱比H2O2用量 %1234680.25 0.50 1.00 1.25 白度 %残液H2O2 %残液pH白度 %残液H2O2 %残液pH白度 %残液H2O2 %残液pH白度 %残液H2O2 %残液pH52.10.079.753.10.1210.254.40.0410.455.60.0810.158.30.309.858.60.1910.559.60.1211.260.70.0710.561.10.549.762.10.2410.761.70.6812.061.4微量11.764.00.829.664.10.8410.963.30.0812.462.4微量12.466.61.1510.066.80.4911.064.30.1212.763.7微量12.869.21.5010.268.50.3111.866.9微量13.064.7微量13.0 注:原浆白度38.1%ISO。 2.2 H2O2漂白条件优化 2.2.1 用碱量对H2O2漂白白度的影响 在碱性条件下,H2O2的电离按式(1)达到平衡。一般认为在高得率浆H2O2漂白过程中起漂白作用的是过氧氢根阴离子(OOH-),为了便于OOH-的生成,反应须在碱性条件下进行。 在pH10.5,只有不到10%的H2O2以OOH-形式存在,较高的pH有利于平衡朝着OOH-生成的方向移动。当反应体系中OOH-高于0.03mmol/l时,H2O2的无效分解反应即开始发生。随着H2O2用量的增加,H2O2无效分解反应发生的初始pH值降低。H2O2的分解反应按式(2)进行。因此高得率浆H2O2漂白过程中控制NaOH用量是必要的,以保证漂白过程中OOH-的需要浓度,同时尽量减少H2O2分解反应的发生。不同H2O2用量水平下改变碱比,对马占相思CTMP的漂白性能进行研究(见表2),不难看出,不同H2O2用量达到最佳白度所对应的用碱量不相同。H2O2用量低,碱比宜高;H2O2用量高,碱比宜低。对漂白白度与碱比的相关关系进行回归分析,两者的相关性良好,R2均在0.98~0.99范围。如果以对应最佳白度的碱比用量为函数值Y,以H2O2用量(%)为变量X,进行回归分析可得出适宜碱比与H2O2用量的关系式:Y=0.0347X2-0.5016X+2.068(R2为0.92,SD为0.16,式中X为H2O2用量百分数,Y为碱比)。 H2O2+OH-←→OOH-+H2O (1) H2O2+OOH-←→OH-+2H2O+O2 (2) 2.2.2 H2O2用量对马占相思CTMP漂白白度的影响 图2列出了不同H2O2用量下的最佳白度随H2O2用量的关系曲线。H2O2用量较低时,白度增值大;H2O2用量大时,白度增加趋于缓慢,H2O2用量由4%增加到8%,白度仅增加4%~5%ISO。大量的H2O2被无效分解,未起到应有的漂白作用。因而单段H2O2漂白,H2O2用量不宜过高,通过提高H2O2用量达到提高白度的目的,经济上不够合理。图2 纸浆白度与H2O2用量的关系 2.2.3 DTPA使用方式对H2O2漂白白度的影响 本研究就DTPA的不同用量和使用部位对H2O2漂白性能的影响进行了比较,结果列于表3。在漂白过程使用DTPA,随着DTPA用量的增加白度增加,同时漂白残余H2O2增加。在漂前进行螯合预处理的效果更好。DTPA用量为0.2%的漂前螯合比漂白过程螯合的效果好,白度增加1%ISO,残余H2O2增加0.25%,也比DTPA用量为 0.5%的漂白过程螯合效果好。这种优势一直保持到二段漂白结束。这是因被螯合的金属离子在浆料浓缩的过程中被脱去,避免了在漂白中对H2O2的分解作用。 2.3 两段H2O2漂白 马占相思CTMP未漂浆料白度较低,仅38.1%ISO,比同样条件的杨木CTMP约低10%~20%ISO。单段H2O2漂白,白度增幅虽近30%ISO,仍难以达到理想白度值。表3同时列出了马占相思的两段H2O2漂白结果。H2O2总用量5%,浆料白度可达71%ISO以上,比单段漂白最好白度高出近3%ISO。H2O2高白度漂白宜使用两段漂白工艺,可以在提高终漂白度的同时节约漂白药剂消耗。 3 结论 3.1 马占相思CTMP单段H2O2漂白过程中适宜碱比与H2O2用量之间存在较强的相关关系,高H2O2用量宜用低碱比,低H2O2用量宜用高碱比。适宜碱比与H2O2用量之间的相关关系式为:Y=0.0347X2-0.5016X+2.068(R2为0.92,SD为0.16,式中X为H2O2用量百分数,Y为碱比)。 3.2 DTPA是H2O2漂白过程中有效的螯合剂,可以减少H2O2的分解,提高终漂白度。DTPA漂前预处理使用比漂白过程使用效果好,较低用量仍达到理想的螯合效果。 表3 马占相思两段H2O2漂白工艺的漂白性能DTPA使用方式一段漂白加入漂前螯合处理总H2O2用量 %一段漂白药品用量 DTPA %H2O2 %碱比 A/P残余H2O2 %pH浆片白度 %ISO二段漂白药品用量 H2O2 %碱比 A/P残余H2O2 %pH终漂浆片白度 %ISO总残余H2O2 %5 0.130.50.8010.265.7 20.50.3011.670.71.105 0.230.50.9210.266.5 20.5-11.671.0-5 0.530.50.9510.367.1 20.50.2811.671.71.235 0.2*30.51.1710.167.5 20.50.2211.772.01.39 注:未漂浆白度:38.1%。漂前螯合处理条件:DTPA0.2%,温度40℃,浓度3%,时间15min,pH5.0。两段H2O2漂白条件:温度70℃,浓度20%,时间:一段120min,二段60min,Na2SiO31.5%,MgSO40.05%,二段漂白不加DTPA。 3.3 马占相思CTMP原浆白度低,单段漂白难以达到较高白度,为追求高白度应考虑使用两段H2O2漂白工艺。两段漂白工艺可以在节约漂白药剂消耗的同时,提高终漂白度上限值,达到72%ISO。H2O2漂白可以适当提高纸浆强度性能,不透明度略有下降。 3.4 制浆中试研究结果表明,马占相思CTMP纸浆质量可以满足配抄一些纸品的需要。CTMP制浆生产时增加化学药品用量可以降低磨浆能耗, 改进纸浆质量。
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