專利名稱：一種改善紙漿漂白性能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及造紙技術(shù)領(lǐng)域紙漿的處理方法，特別涉及一種改善紙漿漂白性能的方 法。
背景技術(shù)：
紙漿生產(chǎn)的基本流程是備料一蒸煮/磨漿一漂白，蒸煮或磨漿工段使纖維彼此分 散成漿。漂白是作用于纖維以提高其白度的化學(xué)過(guò)程。紙漿漂白在制漿造紙生產(chǎn)過(guò)程中占 有重要的地位，與紙漿和成紙的質(zhì)量、物料和能量消耗及對(duì)環(huán)境的影響有密切的關(guān)系。漂白的主要目的是提高紙漿的白度和白度穩(wěn)定性；改善紙漿的物理化學(xué)性質(zhì)，純 化紙漿，提高紙漿的潔凈度也是漂白的目的。漂白是通過(guò)化學(xué)品的作用除去漿中的木素或 者改變木素發(fā)色基團(tuán)的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的?；瘜W(xué)漿漂白過(guò)程中木素的去除可以看作是蒸煮的繼 續(xù)，因?yàn)檎糁筮^(guò)程不可能達(dá)到滿意的白度所要求的脫木素程度，否則紙漿的得率和強(qiáng)度會(huì) 大大下降。對(duì)某些特殊用途的紙漿，如溶解漿，漂白時(shí)必須除去半纖維素；對(duì)制吸收性產(chǎn)品 的紙漿，漂白時(shí)除去部分半纖維素也是有益的。漂白也須除去不需要的其他化合物。例如， 亞硫酸鹽漿漂白時(shí)，除去樹(shù)脂、脂肪酸、脂肪酸酯及其他抽出物。根據(jù)產(chǎn)品的質(zhì)量和用途的不同，紙漿漂白要達(dá)到的白度不同。生產(chǎn)新聞紙、凸版 紙、膠印書(shū)刊紙等一般文化用紙的用漿，白度要求是60-75%IS0 ；生產(chǎn)書(shū)寫(xiě)紙、膠版紙等高 級(jí)文化用紙及銅版原紙、照像原紙的用漿，白度要求為80-90%IS0 ；生產(chǎn)化學(xué)加工用的漿 粕，如人纖漿粕，不僅要求有較高的白度，同時(shí)要求具有較高的純度和化學(xué)反應(yīng)性能。紙漿的漂白可以是單段漂白，如次氯酸鹽漂白，但更多的是采用多段漂白流程。在 選擇漂白流程時(shí)，最主要是要考慮漂白成本、漂白選擇性及對(duì)環(huán)境的友好性。在合理的工藝 條件下，多段漂能提高紙漿白度，改善強(qiáng)度，節(jié)省漂白劑。與單段漂相比，其靈活性大，有利 于質(zhì)量的調(diào)節(jié)與控制，能將卡伯值高、難漂白的漿漂到高白度。隨著環(huán)境保護(hù)要求的日益嚴(yán) 格，含氯漂白廢水中含有的氯化有機(jī)物對(duì)環(huán)境的危害引起人們廣泛的關(guān)注，氯和次氯酸鹽 漂白正越來(lái)越受到限制，紙漿漂白正朝著無(wú)元素氯和全無(wú)氯漂白的方向發(fā)展。由于二氧化 氯漂白的紙漿白度高，強(qiáng)度好，廢水對(duì)環(huán)境的污染較小，因此含二氧化氯漂白的無(wú)元素氯漂 白仍將繼續(xù)發(fā)展。氧漂、過(guò)氧化氫漂和臭氧漂是全無(wú)氯漂白工藝的重要組成部分，必將穩(wěn)步 增長(zhǎng)。離子液體(Ionic liquids，ILs)是指在3(Tl00°C呈液態(tài)且由有機(jī)陽(yáng)離子和有機(jī)或 無(wú)機(jī)陰離子構(gòu)成的物質(zhì)，又稱室溫離子液體(Room temperature ionic liquids，RTILs)。 與分子溶劑相比，離子液體具有許多獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，如蒸汽壓低，不揮發(fā)，結(jié)構(gòu)可設(shè) 計(jì)性，不可燃，難氧化，熱容量大，電導(dǎo)率高，電化學(xué)窗口寬，溶解性好，萃取能力強(qiáng)，相、熱、 水、酸堿穩(wěn)定性好等。由于這些獨(dú)特性能，離子液體被廣泛應(yīng)用于有機(jī)物的萃取與分離、有 機(jī)合成及電化學(xué)等領(lǐng)域，被認(rèn)為是代替易揮發(fā)分子溶劑的綠色溶劑，其應(yīng)用研究在世界范 圍內(nèi)受到廣泛關(guān)注。
離子液體作為一種新型溶劑，對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的高聚物表現(xiàn)出很強(qiáng)的溶解能力，這為 包含纖維素、木質(zhì)纖維素等在內(nèi)的生物質(zhì)資源的高效降解、改性、分離和加工提供了一條新 的途徑；而且離子液體本身固有的不揮發(fā)、難氧化、不易燃等特性可實(shí)現(xiàn)離子液體反復(fù)回收 利用，綠色環(huán)保。作為纖維素溶劑的離子液體需具備能破壞大量纖維素分子內(nèi)和分子間氫 鍵的能力。結(jié)合有強(qiáng)氫鍵接受體的陰離子如Cl—的離子液體能夠溶解纖維素。例如，離子 液體[Bmim]Cl，Cl—與纖維素分子鏈上的羥基形成氫鍵而使纖維素分子間或分子內(nèi)的氫鍵 作用減弱，從而使纖維素溶解。目前，離子液體研究集中于纖維素的溶解及改性等方面。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決以上問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種可以節(jié)省漂白工序，并且可以明顯提高紙 張白度的改善紙漿漂白性能的方法。本發(fā)明是通過(guò)以下措施實(shí)現(xiàn)的
一種改善紙漿漂白性能的方法，將紙漿干燥濃縮，加入離子液體混合均勻得漿料，將漿 料加熱浸漬處理，洗滌漿料，漂白。 所述的離子液體為1- 丁基-3-甲基咪唑氯化物、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯化物或 1-乙基-3-甲基咪唑乙酸鹽，結(jié)構(gòu)式如下。 1- 丁基-3-甲基咪唑氯化物
1-乙基-3-甲基咪唑乙酸鹽 所述的離子液體加入量為2-6 L/kg紙漿，將漿料加熱至50-95°C處理20-60 min。將紙漿干燥濃縮至含水量為2-15%。所述紙漿為以植物纖維為原料經(jīng)化學(xué)、機(jī)械或 生物處理所制取的化學(xué)漿或機(jī)械漿。所述紙漿為經(jīng)過(guò)蒸煮或磨漿的紙漿。洗滌漿料的廢液 經(jīng)過(guò)除水濃縮，回收得離子液體，循環(huán)使用。漿料加熱可采用微波加熱或蒸汽間接加熱。紙漿經(jīng)離子液體浸漬后，氫鍵被部分破壞，纖維發(fā)生明顯潤(rùn)脹作用，部分木素被溶 出，紙漿結(jié)構(gòu)變得更加疏松多孔，這種變化有利于后續(xù)漂白藥劑的滲透、發(fā)色基團(tuán)的破壞和 反應(yīng)物的擴(kuò)散溶出，從而改善紙漿的白度；離子液體浸漬對(duì)聚糖結(jié)構(gòu)破壞能力小，相近白度 紙漿比較而言，成品紙張的物理強(qiáng)度有明顯改善。
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本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的方法可以改善紙張漂白性能，并且成品的物理強(qiáng) 度也會(huì)稍有改善；在漂白技術(shù)實(shí)施上，采用本發(fā)明方法在不降低成品紙張白度的前提下可 降低漂白化學(xué)品用量，減少常規(guī)化學(xué)漂白段數(shù)；離子液體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，零蒸汽壓，可反復(fù)回收 利用，綠色環(huán)保。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
常規(guī)麥草化學(xué)漿采用CEH (氯化_堿抽提_次氯酸鹽漂)三段漂白，漂白條件為總用氯 量為8%，其中C段用氯量為總用氯量的65%，H段用氯量為總用氯量的35%，C段漿濃3%，時(shí)間 60 min，室溫，漂初pH<2 ;E段用堿量3%，漿濃5%，時(shí)間60 min，溫度60 °C;H段漿濃6%，時(shí)間 90 min，40°C，漂初pH為11 12。漂白后紙漿白度78. 1 %IS0，耐破指數(shù)3. 76 KPaW， 裂斷長(zhǎng)5. 21 km，撕裂指數(shù)6. 41 mN·!!!2 1，耐折次數(shù)645次。采用本發(fā)明漂白麥草化學(xué)漿，濃縮紙漿至干度為15%，加入離子液體[Bmim]Cl (1-丁基-3-甲基咪唑氯化物)，浸漬條件為[Bmim]Cl用量6 L/kg漿，溫度70°C，時(shí)間 30 min，加熱方式為蒸汽間接加熱。浸漬后洗滌紙漿，采用CEH三段漂白，漂白工藝條件同 上。漂白后白度為87. 1%IS0。耐破指數(shù)3. 82 KPvn^g—1，裂斷長(zhǎng)5. 45 km，撕裂指數(shù)6. 58 mN·!!!2·^1，耐折次數(shù)684次。白度提高了 9.0%IS0，紙漿物理強(qiáng)度稍有增大。實(shí)施例2
常規(guī)楊木CTMP (化學(xué)熱磨機(jī)械漿)采用P (過(guò)氧化氫)單段漂白，漂白條件為NaOH用量
2.5%, H2O2 用量 3%, Na2SiO3 用量 4%, MgSO4 用量 0. 05%, EDTA 用量 0. 3%,漿濃 15%,時(shí)間 120 min，溫度70 0C0漂白后紙漿白度77. 2%IS0，耐破指數(shù)3. 47 KPEfn^g—1，裂斷長(zhǎng)4. 16 km, 撕裂指數(shù)5. 36 mN·!!!2 1，耐折次數(shù)16次。采用本發(fā)明漂白楊木化學(xué)熱磨機(jī)械漿，紙漿濃縮至干度為8%，加入離子液體 [AmimJCl (1_烯丙基_3_甲基咪唑氯化物)，浸漬條件為[Amim]Cl用量3L/kg漿，溫度 50 °C，時(shí)間40 min，加熱方式為微波加熱。浸漬后洗滌紙漿，采用P段(過(guò)氧化氫漂白)單 段漂白，漂白條件為NaOH用量2. 0%，H2O2用量2. 2%，Na2SiO3用量3%，MgSO4用量0. 05%, EDTA用量0.3%，漿濃15%，時(shí)間120 min，溫度70°C。漂白后紙漿白度77. 4%IS0，耐破指數(shù)
3.SeKPa.m^g—1，裂斷長(zhǎng)4. 35 km，撕裂指數(shù)5. 47 mN·!!!2 1，耐折次數(shù)19次。本發(fā)明在漂白 后紙漿白度接近的情況下，可大幅減少過(guò)氧化氫漂白段化學(xué)品用量，NaOH用量降低了 20%， H2O2用量降低了 26. 7%，Na2SiO3用量降低了 25%，漂白后紙漿的物理強(qiáng)度也得到明顯改善。實(shí)施例3
常規(guī)火炬松化學(xué)漿漂白采用OPZD流程(氧脫木素-過(guò)氧化氫漂白_臭氧漂白_ 二氧化 氯漂白)，具體漂白條件為0段NaOH用量2. 5%，MgSO4用量0. 5%，漿濃10%，氧壓0. 5 MPa, 溫度 100 "C，時(shí)間 60 min ；P 段=NaOH 用量 1. 8%, H2O2 用量 2. 0%, Na2SiO3 用量 2. 5%, MgSO4 用量0. 05%, EDTA用量0. 3%，漿濃18%，時(shí)間120 min，溫度70 °C ；Z段03用量0. 6%，漿濃 37%，pH 值 2. 2，溫度 20 °C ；D 段C102 用量 0. 4%，漿濃 8%，時(shí)間 150 min，溫度 70 °C，pH 值
4.2。漂白后紙漿白度為80. 4 %IS0，耐破指數(shù)2. 78 KPvn^g—1、抗張指數(shù)49.2 N · m/g，耐 折次數(shù)512次，撕裂指數(shù)6. 24 mN-m^g-1.采用本發(fā)明漂白火炬松化學(xué)漿，將漿料濃縮至干度為6%，加入離子液體[Emim]
5OAc (1-乙基-3-甲基咪唑乙酸鹽)，浸漬條件為[Emim]0Ac用量2 L/kg漿，溫度95 °C，時(shí) 間60 min，加熱方式為蒸汽間接加熱。漂白采用OPD流程，與常規(guī)技術(shù)相比，取消了 Z段(臭 氧漂白段)漂白，0、P和D段漂白具體工藝參數(shù)同上。漂白后紙漿白度為84.6 %IS0，耐破指 數(shù)2. SSKPMm2W1、抗張指數(shù)53. 1 N · m/g，耐折次數(shù)534次，撕裂指數(shù)6. 43 mN.ni.g—1。采 用本發(fā)明方法在減少一個(gè)化學(xué)漂白段(Z段)的基礎(chǔ)上，紙漿白度也明顯提高了 4. 2%IS0，紙 漿各強(qiáng)度指標(biāo)也有所改善。
實(shí)施例4
常規(guī)輻射松TMP (熱磨機(jī)械漿)采用P (過(guò)氧化氫)單段漂白，漂白條件為NaOH用量 2. 5%, H2O2 用量 3%, Na2SiO3 用量 4%, MgSO4 用量 0. 05%, EDTA 用量 0. 3%,漿濃 15%,時(shí)間 120 min，溫度70°C。漂白后紙漿白度55. 3%IS0，耐破指數(shù)1. 56 KPEfn^g—1，裂斷長(zhǎng)2. 54 km,撕 裂指數(shù) 3. 12 mN-m2-g^0采用本發(fā)明漂白輻射松熱磨機(jī)械漿，將漿料濃縮至干度為2%，加入回收的離 子液體[Bmim]Cl (1-丁基-3-甲基咪唑氯化物)，浸漬條件為[Bmim]Cl用量4 L/kg漿，溫 度80°C，時(shí)間20 min，加熱方式為微波加熱。漂白采用P (過(guò)氧化氫)單段漂白，漂白條件同 上述對(duì)照組條件相同。漂白后紙漿白度64. 5%IS0，耐破指數(shù)1. 62 KPvm^g—1，裂斷長(zhǎng)2. 71 km，撕裂指數(shù)3. 23 πιΝ·πι2·Ρ。采用本發(fā)明方法之后漂白輻射松TMP (熱磨機(jī)械漿)，紙漿白 度提高了 9. 2%IS0,同時(shí)紙漿的物理強(qiáng)度指標(biāo)也有所改善。實(shí)施例5
常規(guī)樺木化學(xué)漿漂白采用OD1ED2流程(氧脫木素_ 二氧化氯漂白_堿抽提_ 二氧化氯 漂白)，具體漂白條件為0段NaOH用量2. 2%，MgS04用量0. 5%，漿濃12%，氧壓0. 5 MPa，溫度 110 °C，時(shí)間 60 min 段=ClO2 用量 0. 6%，漿濃 8%，時(shí)間 150 min，溫度 70 °C，pH 值 4. 2 ； E 段用堿量 2. 8%，漿濃 4%，60 min, 60 "C ;D2 段=ClO2 用量 0. 4%，漿濃 8%，時(shí)間 120 min,溫 度70 1，？!1值4.2。漂白后紙漿白度為79. 5 %IS0，耐破指數(shù)2. 41 KPvr^g—1、抗張指數(shù) 45. 3N · m/g，耐折次數(shù)376次，撕裂指數(shù)5. 03 mNW。采用本發(fā)明漂白樺木化學(xué)漿，將紙漿濃縮至干度為10%，加入離子液體 [AmimJCl (1_烯丙基_3_甲基咪唑氯化物)，浸漬條件為[Amim]Cl用量5 L/kg漿，溫度 60°C，時(shí)間30 min，加熱方式為蒸汽間接加熱。浸漬后洗滌紙漿，采用OD1ED2流程，具體漂 白工藝參數(shù)同上述對(duì)照組。漂白后紙漿白度為87. 7 %130，耐破指數(shù)2.89 KPa*m2*g-l、抗 張指數(shù)54. 6N*m/g，耐折次數(shù)412次，撕裂指數(shù)5. 29 mN-m2·^1.,采用本發(fā)明漂白后的紙漿 白度提高了 8. 2%IS0，各物理強(qiáng)度指標(biāo)也得到了改善。
權(quán)利要求
一種改善紙漿漂白性能的方法，其特征是將紙漿干燥濃縮，加入離子液體混合均勻得漿料，將漿料加熱浸漬處理，洗滌漿料，漂白。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的離子液體為1-丁基-3-甲基咪唑氯 化物、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯化物或1-乙基-3-甲基咪唑乙酸鹽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于將紙漿干燥濃縮后，加入離子液體的量為 2-6 L/kg紙漿，攪拌均勻得漿料，將漿料加熱至50-95°C浸漬處理20-60 min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于將紙漿干燥濃縮至含水量為 2-15%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述紙漿為以植物纖維為原料 經(jīng)化學(xué)、機(jī)械或生物處理所制取的化學(xué)漿或機(jī)械漿。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述紙漿為經(jīng)過(guò)蒸煮或磨漿的 紙漿。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于洗滌漿料的廢液經(jīng)過(guò)除水濃 縮，回收得離子液體，循環(huán)使用。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于漿料加熱可采用微波加熱或蒸 汽間接加熱。
全文摘要
本發(fā)明涉及造紙技術(shù)領(lǐng)域一種改善紙漿漂白性能的方法。將紙漿干燥濃縮，加入離子液體混合均勻得漿料，將漿料加熱后輸送至反應(yīng)倉(cāng)浸漬處理，洗滌漿料，漂白。離子液體為1-丁基-3-甲基咪唑氯化物、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯化物或1-乙基-3-甲基咪唑乙酸鹽。離子液體加入量為2-6L/kg紙漿，將漿料加熱至50-95℃，浸漬處理20-60min。經(jīng)離子液體浸漬后，氫鍵被部分破壞，纖維潤(rùn)脹，木素溶出，紙漿結(jié)構(gòu)變得疏松多孔，有利于提高漂白效果；對(duì)聚糖結(jié)構(gòu)破壞能力小，相近白度紙漿比較而言，強(qiáng)度的物理強(qiáng)度有明顯改善；可降低漂白化學(xué)品用量，減少常規(guī)化學(xué)漂白段數(shù)；離子液體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，零蒸汽壓，可反復(fù)回收利用，綠色環(huán)保。
文檔編號(hào)D21C9/10GK101967771SQ20101054393
公開(kāi)日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月15日
發(fā)明者劉玉, 龐志強(qiáng), 楊桂花, 王向強(qiáng), 董翠華, 陳嘉川 申請(qǐng)人:山東輕工業(yè)學(xué)院