專利名稱：：竹材高得率漿高白度漂白方法
技術(shù)領域：
：本發(fā)明涉及制漿造紙領域，特別是涉及一種竹材高得率漿的漂白方法。
背景技術(shù)：
：我國是世界上竹類資源最豐富的國家之一，竹林面積達420萬公頃，占世界四分之一。竹材高得率漿發(fā)展需要克服以下方面的問題(1)預浸漬問題。竹材材質(zhì)堅硬，化學浸透困難，這點在竹化學漿的生產(chǎn)中已有充分體現(xiàn)。竹高得率槳的浸透和預處理技術(shù)是提高竹漿磨漿均勻性和降低能耗的關鍵；(2)難漂白問題。竹材高得率漿木質(zhì)素等發(fā)色化學組分的含量及在纖維細胞層中的分布特殊性，難以如楊木、桉木等闊葉木高得率漿那樣漂白至高白度。竹材本色高得率漿強度性能優(yōu)良，能夠滿足本色紙品的抄造需要。對慈竹材原料分別采用了燒堿法和堿性亞鈉法對慈竹進行高得率機械制漿研究，以慈竹為原料，可以制取質(zhì)量性能優(yōu)良的竹材高得率漿，成功配抄出性能指標完全達到牛皮掛面箱板紙技術(shù)指標(GB13024-91)B級以上標準的紙板產(chǎn)品。如果能夠把竹材高得率漿制成白度70XISO以上的漂白漿，就可以替代木漿使用，生產(chǎn)多種漂白紙產(chǎn)品，可以減少森林資源的砍伐量，有非常廣闊的市場應用前景。木材高得率漿特別是闊葉木高得率漿較易漂白，而竹材高得率漿漂白困難。竹漿高得率漿漂白性能存在差異的原因可能有a)木質(zhì)素結(jié)構(gòu)不同；b)發(fā)色物質(zhì)來源復雜，CTMP漿料原始白度較低。在諸多造紙原料中，竹材木質(zhì)素中對-羥苯基含量最高，甚至超過麥草，同時竹材含有一定比例的紫丁香基結(jié)構(gòu)單元；而針葉材和闊葉材木質(zhì)素對-羥苯基結(jié)構(gòu)單元的含量沒有或也很少。MitsuhikoTanahashi(WOODRESEARCH，1975，(58)，1-11)在研究竹材原料的木質(zhì)素結(jié)構(gòu)時也注意到了竹材木質(zhì)素結(jié)構(gòu)中可能含有更高比例的對-羥基木質(zhì)素結(jié)構(gòu)單元(木質(zhì)素縮合部分)。文獻(T.KRoy,1985,ISWPC，Vancouver,BC,43-47)表明，竹材高得率槳具有很好的強度，但是漂白性能差，使用氧化型(過氧化氫)漂白，竹漿會產(chǎn)生大量次生羰基結(jié)構(gòu)，紙漿黃度增加；使用還原型漂白(連二亞硫酸鈉)4對縮合的醌型和羰基結(jié)構(gòu)作用很小，效果也不好。文獻檢索，竹漿漂白方面的研究文獻有100余篇，研究對象主要是竹材化學漿或竹纖維(精制化學漿)，對竹材高得率漿漂白的研究，國內(nèi)只有幾家單位進行了嘗試性探索，且漂白結(jié)果也不理想。國內(nèi)外近幾年研究表明，竹材本色高得率漿一般白度為30X40XISO。對于高得率漿漂白，漂后白度與漿料的原始白度成正相關關系。在經(jīng)濟的漂白化學品用量下(8%以下)，竹材只能漂白到62MISO。即使增加過氧化氫用量到12%，也只能夠?qū)⒅癫母叩寐蕽{漂白至65-68XISO的白度。僅使用過氧化氫對竹材高得率漿進行漂白，難以實現(xiàn)高白度的漂白目標。竹材組織結(jié)構(gòu)緊密，表面富含硅細胞等雜細胞，液體浸透性能差，與漂白藥劑的反應效率低下。
發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的竹材高得率漿難漂白的難題，本發(fā)明提供了一種竹材高得率漿高白度漂白的方法，可以得到高白度竹漿。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種竹材高得率漿高白度漂白方法，包括以下步驟第一步，使用擠壓機對經(jīng)過預處理的竹片進行強化機械處理，使竹片物料暴露出更多的比表面積，使竹片物料達到液體:物料=2.5~3.5:1的吸液比，具有高吸液性能；擠壓后慈竹物料使用相對于絕干物料質(zhì)量的0.050.3%的過渡金屬離子脫除劑、2X的NaOH、1.6%的Na2SCb或2^的&02進行化學浸漬處理，處理漿料濃度為2040Mwt，處理30分鐘，處理溫度為50。C;接著進行二次螺旋擠壓，然后使用磨漿機在磨漿漿料濃度2040。/。wt濃度下磨制成紙漿，磨漿壓力l大氣壓，然后進行消潛和篩選；強化機械處理也就是竹片擠壓、高濃度磨漿時同時使用金屬離子脫除劑，可同步實現(xiàn)竹材雜細胞的破碎與深色抽出物和過渡金屬離子的脫除，提高竹高得率槳的漂白效率。螺旋擠壓機的壓縮比為l:4。第二步，使用過氧化氫活化劑和過氧化氫對竹漿進行活化處理；過氧化氫用量為絕干漿料質(zhì)量的0.5~3%，過氧化氫活化劑用量為01.5%wt，過渡金屬離子脫除劑用量為0.1%wt，Na2Si03為2%wt，NaOH用量為0.2~4%wt，處理溫度60~90°C，時間3060分鐘，處理濃度為20^wt;在此步驟中，過氧化氫活化劑與過氧化物配伍使用，可以降低漂白溫度、縮短處理時間?？晒┗罨^氧化氫漂白的化合物有如下幾種a.酰胺基類化合物如四乙酰乙二胺(TAED)，屬親水性過氧化氫漂白活化劑；b.垸?；惢衔锿ㄊ綖镽-C(=0)-L。其代表性品種為壬酚基苯磺酸鈉(NOBS);c.N-?；褍?nèi)酰胺(N-Acylcaprolactam)類化合物，其主要品種有是N—(三乙基銨甲撐苯?；?己內(nèi)酰胺氯化物(TBCC)，TBCC為陽離子型過氧化氫漂白活化劑，和6-(N,N，N三甲基銨)已內(nèi)酰胺對甲苯磺酸(THCTS)等；d.氧氮雜奈類化合物，如2—苯基—2氫一l,3-氧氮雜萘。過氧化氫漂白液中添加活化劑，可直接生成過氧乙酸，克服了預先配制過氧乙酸造成的無效分解。過氧化氫活化劑與H202聯(lián)合使用可以提高藥劑與竹漿的反應性能，提高后續(xù)漂白藥劑的使用效率，同時提高漿料的漂白白度增限。第三步，使用無氯漂白藥劑H202對竹漿進行高濃停留漂白H202用量為絕干漿料質(zhì)量的4~9%，過渡金屬離子脫除劑用量為0.1%wt，Na2SiCb為13%wt，NaOH用量為36%wt，處理漿料濃度為10-30%,處理溫度60~90°C，時間60-180分鐘；第四步，使用脫色劑對竹漿進行脫色，脫除底色、調(diào)節(jié)色相、提高漂白漿白度脫色使用甲脒亞磺酸(FAS)，F(xiàn)AS使用量0.5~2.0%wt，NaOH用量為FAS用量的1/2，處理漿料濃度為10-30%，處理溫度70'C，處理時間60分鐘。FAS是一種脫色還原劑，通常主要用于紡織行業(yè)的脫色，在造紙業(yè)中一般用于廢紙脫墨槳的漂白，在此處用于提高竹材高得率紙漿白度的效果很好。本方法中所述的過渡金屬離子脫除劑為二乙烯三胺五亞甲基膦酸(DTPMPA)、二乙烯三胺五乙酸(DTPA)。在第二、三、四步中還可以添加鎂鹽，如MgS04、MgC03、Mg(CH3COO)2、Mg(OH)2或Mg(N03)2中的任意一種，添加量為0.05。/。wt。添加鎂鹽可以起到穩(wěn)定過氧化氫、降低其分解效率的作用。本方法的竹片在第一步之前可以先進行預處理，將洗凈除雜后的竹片，在室溫下用水浸泡，汽蒸倉蒸汽壓力為1大氣壓下預汽蒸1015分鐘。通過使用該種強化處理、活化處理、高濃停留漂白和后期脫色，可以把竹材高得率漿漂白至提高至高白度，擴大竹高得率漿應用于漂白紙產(chǎn)品的生產(chǎn)，提高原料利用率。有益效果61.通過對竹片進行強化機械處理，磨漿與過渡金屬離子、深色抽出物的脫除、雜細胞破碎同步實現(xiàn)，大大節(jié)約了漂白藥劑用量，提高了漂白效率；2.使用活化過氧化物預處理，改善了過氧化氫停留漂白藥劑的使用效率，提高了竹材高得率漿的漂白白度增限；3.使用脫色劑對竹漿進行脫色，脫除底色、調(diào)節(jié)色相、提高漂白漿白度，可以把竹材高得率漿漂白至高白度(70%以上)，比己有漂白技術(shù)提高28個ISO白度百分點。漂白漿可以用作漂白紙產(chǎn)品的生產(chǎn)用纖維漿料，開拓了竹材原料的用途，提高了竹材原料利用價值。4.使用保留木質(zhì)素的漂白方法，漂白紙漿得率(對原料竹片)達到8085%，提高了原料的利用率，同時紙漿具有良好的強度性能和不透明度和松厚度；5.環(huán)境友善使用無氯漂白技術(shù)，無二噁英產(chǎn)生；廢水污染負荷大大降低，廢水容易治理。圖1是慈竹高得率漿制漿漂白流程圖。具體實施例方式下面結(jié)合工程實例，對本發(fā)明作進一步詳細闡述。實施例l具體漂白實施方法如下1.強化機械和化學處理慈竹取自廣西壯族自治區(qū)，切片、除雜后，在室溫下用水浸泡，汽蒸倉l大氣壓、溫度105°<:、時間1015min預汽蒸后，使用壓縮比l:4螺旋擠壓機擠壓，擠壓后慈竹物料使用相對于絕干物料質(zhì)量的2%NaOH、1.6。/。Na2SO3和0.2。/。DTPA進行化學浸漬處理，處理溫度5(TC，處理時間30min，處理漿濃30^wt，接著進行二次螺旋擠壓，然后使用高濃磨漿機進行磨漿，磨漿槳料濃度為30%wt，控制不同的磨漿能量輸入，調(diào)節(jié)紙漿游離度至260280mlCSF。本色竹高得率漿得率88.5%。磨后漿料進行消潛和篩選，消潛條件3%漿料濃度、9(fC消潛15分鐘；制漿漂白及抄片、檢測實施流程見圖1。2.本色竹漿使用活化過氧化氫預處理化學藥劑H202用量為2Xwt對絕7干物料，TAED用量為0.25%wt，NaOH用量為3^wt，Na2Si03用量為2%wt，DTPA用量為0.1%。處理溫度70。C，處理時間30min，處理漿濃20^wt。3.高濃過氧化氫停留漂白化學藥劑H202用量為絕干漿料質(zhì)量的8%，NaOH為3%wt,Na2Si03用量2%wt，DTPA用量0.1%wt。處理溫度80°C，處理時間120min，處理漿濃20%。4.紙漿脫色后處理漂白藥劑FAS用量為2X，NaOH用量為FAS用量(質(zhì)量分數(shù))的1/2，DTPA用量0.1%wt。處理溫度70°C，處理時間60min，處理漿濃20Wwt。經(jīng)過漂白白度和慈竹本色未漂白漿料白度和強度指標見表1。漂白竹漿漿料的白度為72.9%ISO，得率為84.7%。表l慈竹髙得率漿漂白前后漿料物理指標<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>實施例2慈竹(取自廣西)，切片、除雜后，在室溫下用水浸泡，送入汽蒸倉，常壓預汽蒸1015分鐘，在螺旋擠壓機進行擠壓(壓縮比為1:4)。擠壓后慈竹物料使用相對于絕干物料2%NaOH、2%H202、0.2%DTPA用量進行化學處理，物料濃度30%，處理溫度50。C，處理時間30min。然后使用螺旋擠壓機擠壓后送入高濃常壓磨漿機進行磨漿，控制不同的磨漿能量輸入，調(diào)節(jié)紙漿游離度至260280mlCSF。本色竹高得率漿得率87.2%。磨后漿料進行消潛和篩選，消潛條件3%漿料濃度、90。C消潛15分鐘。竹材高得率漿供漂白使用。制漿漂白及抄片、檢測實施流程見圖1。本色竹漿使用H202和FAS進行預漂白一主漂白一補充漂白的組合漂白。經(jīng)過漂白白度為慈竹本色為漂白漿料白度和強度指標見表2。漂白竹漿的白度為71.2c/。ISO，得率為83.1%。表2慈竹高得率漿漂白前后漿料物理指標<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>具體漂白實施方法如下1.強化機械和化學處理慈竹經(jīng)切片、水浸漬、預期蒸后(溫度105°C、時間1015min)，使用高壓縮比擠壓機(壓縮比1:4)，進行2%NaOH、2%H202和0.2%DTPA化學浸漬處理，處理溫度50'C，處理時間30min，處理漿濃30%，接著使用螺旋擠壓(壓縮比1:4)后送入高濃磨漿機進行磨漿，磨后漿料進行消潛和篩選，消潛條件3%漿料濃度、90。C消潛15分鐘；2.活化過氧化氫預處理化學藥劑11202用量為2%，TAED0.25%，NaOH3%，Na2SK)3用量2X，DTPA用量0.P/。。處理溫度7(TC，處理時間60min，處理漿濃20%。3.高濃過氧化氫停留漂白化學藥劑&02用量為6%，NaOH為3%，Na2Si03用量2%，DTPA用量0.P/。。處理溫度80。C，處理時間120min，處理漿濃20%。4.紙漿脫色后處理漂白藥劑FAS用量為2X，NaOH用量為FAS用量(質(zhì)量分數(shù))的1/2，DTPA用量0.P/。。處理溫度7(TC，處理時間60min，處理漿濃20%。實施例3具體漂白實施方法如下1.強化機械和化學處理慈竹取自廣西壯族自治區(qū)，切片、除雜后，在室溫下用水浸泡，汽蒸倉l大氣壓、溫度105°<:、時間1015min預汽蒸后，使用壓縮比l:4螺旋擠壓機擠壓，使竹片物料達到液體:物料=2.5~3.5:1的吸液比，擠壓后慈竹物料使用相對于絕干物料質(zhì)量的2%NaOH、1.6%Na2S03和0.2。/。DTMPA進行化學浸漬處理，處理溫度5(TC，處理時間30min，處理漿濃20%wt，接著進行二次螺旋擠壓，然后使用高濃磨槳機進行磨漿，磨漿漿料濃度為20%wt，控制不同的磨漿能量輸入，調(diào)節(jié)紙槳游離度至260280mlCSF。磨后漿料進行消潛和篩選，消潛條件3%漿料濃度、90°C消潛15分鐘；制漿漂白及抄片、檢測。2.本色竹漿使用活化過氧化氫預處理化學藥劑11202用量為1Xwt對絕干物料，TBCC用量為0.25%wt，NaOH用量為1.2%wt，Na2Si03用量為2%wt，DTMPA用量為0.P/。，MgS04添加量為0.05。/。wt。處理溫度70°C，處理時間60min，處理漿濃20%wt。3.高濃過氧化氫停留漂白化學藥劑H202用量為絕干漿料質(zhì)量的9%，NaOH為4%wt，Na2Si03用量3%wt，DTMPA用量0.1%wt,MgSO4添加量為0.05%wt。處理溫度90。C，處理時間60min，處理槳濃20%。4.紙漿脫色后處理漂白藥劑FAS用量為1.2X，NaOH用量為FAS用量(質(zhì)量分數(shù))的1/2，DTMPA用量0.1%wt,MgS04添加量為0.05%wt。處理溫度70'C，處理時間60min，處理漿濃30%wt。漂白竹漿漿料的白度為71.8%ISO，得率為83.6%。實施例4具體漂白實施方法如下1.強化機械和化學處理慈竹取自廣西壯族自治區(qū)，切片、除雜后，在室溫下用水浸泡，汽蒸倉l大氣壓、溫度105。C、時間1015min預汽蒸后，使用壓縮比1:4螺旋擠壓機擠壓，擠壓后慈竹物料使用相對于絕干物料質(zhì)量的2%NaOH、2。/。H2O2和0.2。/c)DTPMPA進行化學浸漬處理，處理溫度50。C，處理時間30min，處理漿濃30^wt,接著進行二次螺旋擠壓，然后使用高濃磨漿機進行磨漿，磨漿漿料濃度為30%wt，控制不同的磨漿能量輸入，調(diào)節(jié)紙漿游離度至260280mlCSF。磨后漿料進行消潛和篩選，消潛條件3%漿料濃度、90°C消潛15分鐘；制漿漂白及抄片、檢測。2.本色竹漿使用活化過氧化氫預處理化學藥劑H202用量為2^wt對絕干物料，TBCC用量為0.5%wt，NaOH用量為2%wt，Na2SiCh用量為2%wt，DTMPA用量為0.1。/。，MgC03添加量為0.05。/。wt。處理溫度70°C，處理時間60min，處理漿濃20%wt。3.高濃過氧化氫停留漂白化學藥劑H202用量為絕干漿料質(zhì)量的8%，NaOH為3%wt，Na2Si03用量2%wt，DTMPA用量0.1%wt,MgC03添加量為0.05%wt。處理溫度60。C,處理時間180min，處理漿濃20%。104.紙漿脫色后處理漂白藥劑FAS用量為2X，NaOH用量為FAS用量(質(zhì)量分數(shù))的1/2，DTMPA用量0.1%wt,MgCCb添加量為0.05%wt。處理溫度70°C，處理時間60min，處理漿濃20^wt。漂白竹漿漿料的白度為72.3%ISO，得率為82.7%。權(quán)利要求1.一種竹材高得率漿高白度漂白方法，其特征在于，包括以下步驟第一步，使用擠壓機對經(jīng)過預處理的竹片進行強化機械處理，使竹片物料達到液體∶物料＝2.5～3.5∶1的吸液比，擠壓后慈竹物料使用相對于絕干物料質(zhì)量的0.05～0.3％的過渡金屬離子脫除劑、2％的NaOH、1.6％的Na2SO3或2％H2O2進行化學浸漬處理，處理漿料濃度為20～40％wt，處理30分鐘，處理溫度為50℃；接著進行二次螺旋擠壓，然后使用磨漿機在磨漿漿料濃度20～40％wt濃度下磨制成紙漿，磨漿壓力1大氣壓，然后進行消潛和篩選；第二步，使用過氧化氫活化劑和過氧化氫對竹漿進行活化處理過氧化氫用量為絕干漿料質(zhì)量的0.5～3％，過氧化氫活化劑用量為0～1.5％wt，過渡金屬離子脫除劑用量為0.1％wt，Na2SiO3為2％wt，NaOH用量為0.2～4％wt，處理溫度60～90℃，時間30～60分鐘，處理漿濃20％wt；第三步，使用無氯漂白藥劑H2O2對竹漿進行高濃停留漂白H2O2用量為絕干漿料質(zhì)量的4～9％，過渡金屬離子脫除劑用量為0.1％wt，Na2SiO3為1～3％wt，NaOH用量為3～6％wt，處理漿料濃度為10-30％wt，處理溫度60～90℃，時間60-180分鐘；第四步，使用脫色劑對竹漿進行脫色，脫除底色、調(diào)節(jié)色相、提高漂白漿白度脫色使用甲脒亞磺酸，甲脒亞磺酸使用量0.5～2.0％wt，NaOH用量為甲脒亞磺酸用量的1/2，處理漿料濃度為10-30％，處理溫度70℃，處理時間60分鐘。2.如權(quán)利要求1所述的竹材高得率漿高白度漂白方法，其特征在于，所述的擠壓機的壓縮比為1:4。3.如權(quán)利要求1所述的竹材高得率漿高白度漂白方法，其特征在于，所述的過渡金屬離子脫除劑為二乙烯三胺五亞甲基膦酸、二乙烯三胺五乙酸。4.如權(quán)利要求1所述的竹材高得率漿高白度漂白方法，其特征在于，所述的過氧化氫活化劑為酰胺基類化合物、垸?；惢衔?、N-酰基已內(nèi)酰胺類化合物、氧氮雜奈類化合物。5.如權(quán)利要求1所述的竹材高得率漿高白度漂白方法，其特征在于，所述的過氧化氫活化劑為四乙酰乙二胺、壬酚基苯磺酸鈉、N—(三乙基銨甲撐苯酰基)(TBCC)、苯?；簝?nèi)酰胺(THCTS)、6-(N，N,N三甲基銨)已內(nèi)酰胺對甲苯磺酸、2—苯基一2氫一l,3-氧氮雜萘中的任意一種。6.如權(quán)利要求l所述的竹材高得率漿高白度漂白方法，其特征在于，第二、三、四步中添加鎂鹽。7.如權(quán)利要求1所述的竹材高得率漿高白度漂白方法，其特征在于，所述的鎂鹽是MgS04、MgC03、Mg(CH3COO)2、Mg(OH)2或Mg(N03)2中的任意一種，添加量為0.05。/。wt。全文摘要本發(fā)明公開了一種竹材高得率漿高白度漂白方法，包括以下步驟第一步，使用擠壓機對經(jīng)過預處理的竹片進行強化機械處理，擠壓后慈竹物料使用過渡金屬離子脫除劑等進行化學浸漬處理；接著進行二次螺旋擠壓，然后磨漿，消潛和篩選；第二步，使用過氧化氫活化劑和過氧化氫對竹漿進行活化處理處理溫度60～90℃，時間30～60分鐘，處理漿濃20％wt；第三步，使用無氯漂白藥劑H₂O₂對竹漿進行高濃停留漂白處理漿料濃度為10-30％wt，處理溫度60～90℃，時間60-180分鐘；使用脫色劑甲脒亞磺酸對竹漿進行脫色，脫除底色、調(diào)節(jié)色相、提高漂白漿白度。通過對竹片進行強化機械處理，磨漿與過渡金屬離子、深色抽出物的脫除、雜細胞破碎同步實現(xiàn)，節(jié)約了漂白藥劑用量，提高了漂白效率。文檔編號D21C9/16GK101638859SQ20091018449公開日2010年2月3日申請日期2009年8月17日優(yōu)先權(quán)日2009年8月17日發(fā)明者丁來保,房桂干,施英喬,萍李,梁芳敏,沈葵忠,健焦,胡劍民,鄧擁軍,韓善明申請人:中國林業(yè)科學研究院林產(chǎn)化學工業(yè)研究所