表2 堿比對馬占相思CTMP漿料H2O2漂白性能的影響堿比H2O2用量 %1234680.25 0.50 1.00 1.25 白度 %殘液H2O2 %殘液pH白度 %殘液H2O2 %殘液pH白度 %殘液H2O2 %殘液pH白度 %殘液H2O2 %殘液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:原漿白度38.1%ISO。 2.2 H2O2漂白條件優(yōu)化 2.2.1 用堿量對H2O2漂白白度的影響 在堿性條件下,H2O2的電離按式(1)達(dá)到平衡。一般認(rèn)為在高得率漿H2O2漂白過程中起漂白作用的是過氧氫根陰離子(OOH-),為了便于OOH-的生成,反應(yīng)須在堿性條件下進(jìn)行?! ≡趐H10.5,只有不到10%的H2O2以O(shè)OH-形式存在,較高的pH有利于平衡朝著OOH-生成的方向移動。當(dāng)反應(yīng)體系中OOH-高于0.03mmol/l時,H2O2的無效分解反應(yīng)即開始發(fā)生。隨著H2O2用量的增加,H2O2無效分解反應(yīng)發(fā)生的初始pH值降低。H2O2的分解反應(yīng)按式(2)進(jìn)行。因此高得率漿H2O2漂白過程中控制NaOH用量是必要的,以保證漂白過程中OOH-的需要濃度,同時盡量減少H2O2分解反應(yīng)的發(fā)生。不同H2O2用量水平下改變堿比,對馬占相思CTMP的漂白性能進(jìn)行研究(見表2),不難看出,不同H2O2用量達(dá)到最佳白度所對應(yīng)的用堿量不相同。H2O2用量低,堿比宜高;H2O2用量高,堿比宜低。對漂白白度與堿比的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行回歸分析,兩者的相關(guān)性良好,R2均在0.98~0.99范圍。如果以對應(yīng)最佳白度的堿比用量為函數(shù)值Y,以H2O2用量(%)為變量X,進(jìn)行回歸分析可得出適宜堿比與H2O2用量的關(guān)系式:Y=0.0347X2-0.5016X+2.068(R2為0.92,SD為0.16,式中X為H2O2用量百分?jǐn)?shù),Y為堿比)。 H2O2+OH-←→OOH-+H2O (1) H2O2+OOH-←→OH-+2H2O+O2 (2) 2.2.2 H2O2用量對馬占相思CTMP漂白白度的影響 圖2列出了不同H2O2用量下的最佳白度隨H2O2用量的關(guān)系曲線。H2O2用量較低時,白度增值大;H2O2用量大時,白度增加趨于緩慢,H2O2用量由4%增加到8%,白度僅增加4%~5%ISO。大量的H2O2被無效分解,未起到應(yīng)有的漂白作用。因而單段H2O2漂白,H2O2用量不宜過高,通過提高H2O2用量達(dá)到提高白度的目的,經(jīng)濟(jì)上不夠合理。圖2 紙漿白度與H2O2用量的關(guān)系 2.2.3 DTPA使用方式對H2O2漂白白度的影響 本研究就DTPA的不同用量和使用部位對H2O2漂白性能的影響進(jìn)行了比較,結(jié)果列于表3。在漂白過程使用DTPA,隨著DTPA用量的增加白度增加,同時漂白殘余H2O2增加。在漂前進(jìn)行螯合預(yù)處理的效果更好。DTPA用量為0.2%的漂前螯合比漂白過程螯合的效果好,白度增加1%ISO,殘余H2O2增加0.25%,也比DTPA用量為 0.5%的漂白過程螯合效果好。這種優(yōu)勢一直保持到二段漂白結(jié)束。這是因被螯合的金屬離子在漿料濃縮的過程中被脫去,避免了在漂白中對H2O2的分解作用?! ?.3 兩段H2O2漂白 馬占相思CTMP未漂漿料白度較低,僅38.1%ISO,比同樣條件的楊木CTMP約低10%~20%ISO。單段H2O2漂白,白度增幅雖近30%ISO,仍難以達(dá)到理想白度值。表3同時列出了馬占相思的兩段H2O2漂白結(jié)果。H2O2總用量5%,漿料白度可達(dá)71%ISO以上,比單段漂白最好白度高出近3%ISO。H2O2高白度漂白宜使用兩段漂白工藝,可以在提高終漂白度的同時節(jié)約漂白藥劑消耗?! ? 結(jié)論 3.1 馬占相思CTMP單段H2O2漂白過程中適宜堿比與H2O2用量之間存在較強(qiáng)的相關(guān)關(guān)系,高H2O2用量宜用低堿比,低H2O2用量宜用高堿比。適宜堿比與H2O2用量之間的相關(guān)關(guān)系式為:Y=0.0347X2-0.5016X+2.068(R2為0.92,SD為0.16,式中X為H2O2用量百分?jǐn)?shù),Y為堿比)?! ?.2 DTPA是H2O2漂白過程中有效的螯合劑,可以減少H2O2的分解,提高終漂白度。DTPA漂前預(yù)處理使用比漂白過程使用效果好,較低用量仍達(dá)到理想的螯合效果?! ”? 馬占相思兩段H2O2漂白工藝的漂白性能DTPA使用方式一段漂白加入漂前螯合處理總H2O2用量 %一段漂白藥品用量 DTPA %H2O2 %堿比 A/P殘余H2O2 %pH漿片白度 %ISO二段漂白藥品用量 H2O2 %堿比 A/P殘余H2O2 %pH終漂漿片白度 %ISO總殘余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:未漂漿白度:38.1%。漂前螯合處理條件:DTPA0.2%,溫度40℃,濃度3%,時間15min,pH5.0。兩段H2O2漂白條件:溫度70℃,濃度20%,時間:一段120min,二段60min,Na2SiO31.5%,MgSO40.05%,二段漂白不加DTPA?! ?.3 馬占相思CTMP原漿白度低,單段漂白難以達(dá)到較高白度,為追求高白度應(yīng)考慮使用兩段H2O2漂白工藝。兩段漂白工藝可以在節(jié)約漂白藥劑消耗的同時,提高終漂白度上限值,達(dá)到72%ISO。H2O2漂白可以適當(dāng)提高紙漿強(qiáng)度性能,不透明度略有下降。 3.4 制漿中試研究結(jié)果表明,馬占相思CTMP紙漿質(zhì)量可以滿足配抄一些紙品的需要。CTMP制漿生產(chǎn)時增加化學(xué)藥品用量可以降低磨漿能耗, 改進(jìn)紙漿質(zhì)量。
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