漂白紙漿的制造方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】
[00011 本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2008年12月5日、申請(qǐng)?zhí)枮?00880121012.2、發(fā)明名稱(chēng)為"漂白 紙漿的制造方法"的申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及由木質(zhì)纖維素物質(zhì)制造漂白紙漿的方法。更詳細(xì)地，涉及漂白紙漿的 褪色性良好且二氧化氯的用量少的ECF(elemental chlorine free，無(wú)元素氯(漂白））漂白 紙漿的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 制紙用化學(xué)紙漿的漂白通過(guò)經(jīng)歷多段的漂白處理來(lái)實(shí)施。一直以來(lái)，在該多段漂 白中，使用氯系漂白化學(xué)試劑作為漂白劑。具體地，通過(guò)氯、次氯酸鹽、二氧化氯的組合，例 如通過(guò)C-E-H-D、C/D-E-H-E-D等序列（sequence)進(jìn)行漂白。
[0004] 這里，"C"表示氯處理段，"H"表示次氯酸鹽處理段，"D"表示二氧化氯處理段，"E" 表示堿處理段。此外，表示，在之前記載的處理段的工序之后進(jìn)行洗滌，之后，進(jìn)行 之后記載的處理段的工序。進(jìn)而，7"表示將7"之前和之后記載的化學(xué)試劑等組合使用 的處理段，例如，"C/D"表示將氯和二氧化氯組合使用的處理段。
[0005] 然而，這些氯系漂白化學(xué)試劑在漂白時(shí)會(huì)副產(chǎn)生對(duì)環(huán)境有害的有機(jī)氯化合物，包 含該有機(jī)氯化合物的漂白廢水的環(huán)境污染成為問(wèn)題。有機(jī)氯化合物通常通過(guò)AOX法，例如美 國(guó)環(huán)境廳(EPA; METH0D-9020號(hào))進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)。
[0006] 為了減少或防止有機(jī)氯化合物的副產(chǎn)生，降低氯系化學(xué)試劑的用量，甚至不使用 是最有效的，尤其是在初段不使用分子態(tài)氯是最有效的方法。通過(guò)該方法制造的紙漿被稱(chēng) 作ECF(elemental chlorine free，無(wú)元素氯(漂白））紙衆(zhòng)，進(jìn)而，完全不使用氯系化學(xué)試劑 而制造的紙衆(zhòng)被稱(chēng)作TCF(totally chlorine-free全無(wú)氯(漂白））紙衆(zhòng)。
[0007] 作為在初段對(duì)蒸煮-氧脫木質(zhì)素處理過(guò)的紙漿進(jìn)行的不使用分子態(tài)氯的漂白方 法，已知有下述漂白方法:在初段使用了二氧化氯處理段的D-Eo-D、D-Eop-D或D-Eo-D-D、D-Eop-D-D序列、D-Eo-P-D、D-Eop-P-D序列，或者，在初段使用了臭氧處理段的Z-Eop-D、Z-Eo_ P-D、ZD-Eop-D序列。
[0008] 這里，"Z"表示臭氧處理段，"P"表示過(guò)氧化氫處理段。此外，"p"表示過(guò)氧化氫，"〇" 表示氧。此外，"Eo"表示組合使用了氧的堿處理段，"Εορ"表示組合使用了氧、過(guò)氧化氫的堿 處理段。進(jìn)而，"ZD"表示在臭氧處理段(Z)與二氧化氯處理段(D)之間不進(jìn)行洗滌而是連續(xù) 進(jìn)行處理。其它如前面所述。
[0009] 然而，與以往使用的氯相比，二氧化氯、臭氧對(duì)己烯糖醛酸(有時(shí)稱(chēng)作"HexA"。）的 除去能力低，因此，漂白后的紙漿中殘存大量的HexA。該殘存的HexA成為ECF或TCF漂白紙漿 的褪色性惡化的原因。
[0010]己烯糖醛酸(HexA)是，通過(guò)使與存在于紙漿中的半纖維素即木聚糖鍵合的α-葡萄 糖醛酸在蒸煮工序中脫甲醇而生成的物質(zhì)。HexA對(duì)紙漿的白度的影響小，但由于其分子內(nèi) 具有雙鍵，其與高猛酸鉀反應(yīng)并作為K值或kappa值被計(jì)算，從而消耗二氧化氯、臭氧等漂白 劑。
[0011] 此外，作為制造紙的方法，有使用硫酸鋁的酸性抄紙和使用碳酸鈣的的中性抄紙。 中性紙也存在HexA含量的增大以及褪色性惡化的問(wèn)題，但其程度小，特別地，褪色性惡化的 紙是使用了硫酸鋁的酸性紙。對(duì)于酸性抄紙得到的酸性紙的褪色性惡化的原因，現(xiàn)在還不 清楚，但認(rèn)為HexA的存在、硫酸鋁的使用是其中的一個(gè)原因。
[0012] 通常，在制紙工廠，將從一連串漂白設(shè)備出來(lái)的無(wú)氯漂白紙漿通過(guò)多個(gè)抄紙機(jī)進(jìn) 行抄紙，分別抄造中性紙、酸性紙。因此，使用從同一漂白工序出來(lái)的相同的無(wú)氯漂白紙漿， 一邊抄造酸性紙，另一邊抄造中性紙。在該情況下，即便中性抄紙得到的中性紙的褪色性沒(méi) 有問(wèn)題，但酸性抄紙得到的酸性紙的褪色性存在問(wèn)題。
[0013] 作為改善該褪色性惡化的方法，有增加具有脫HexA能力的二氧化氯或臭氧的用量 以除去HexA的方法。但在該情況下，存在不必采取褪色對(duì)策的中性紙用紙漿也不得不被漂 白，導(dǎo)致中性紙的白度過(guò)于提高、漂白成本大幅增加的問(wèn)題。
[0014] 作為解決該問(wèn)題的方法，提出了以下那樣將單過(guò)硫酸(有時(shí)也稱(chēng)作"MPS"。）應(yīng)用于 漂白的方法。
[0015] 提出了，代替氯漂白處理或者代替組合了氯和二氧化氯的脫木質(zhì)素處理，通過(guò)單 過(guò)硫酸處理、接著進(jìn)行堿性過(guò)氧化氫處理來(lái)漂白未漂紙漿的TCF漂白法(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。 該方法雖然是與漂白工序的初段脫木質(zhì)素相關(guān)的方法，但關(guān)于本發(fā)明的在二氧化氯處理段 組合使用單過(guò)硫酸來(lái)進(jìn)行處理的方法，以及HexA除去、褪色性的改善、粘度降低抑制效果， 沒(méi)有任何記載。
[0016] 提出了，代替氯漂白處理或者代替組合了氯和二氧化氯的的脫木質(zhì)素處理，通過(guò) 組合使用酶和單過(guò)硫酸的處理來(lái)漂白未漂紙漿的方法(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)2)。該方法雖然是與 漂白工序的初段脫木質(zhì)素相關(guān)的方法，但關(guān)于本發(fā)明的在二氧化氯處理段組合使用單過(guò)硫 酸來(lái)進(jìn)行處理的方法，以及HexA除去、褪色性的改善、粘度降低抑制效果，沒(méi)有任何記載。
[0017] 提出了，代替氯漂白處理或者代替組合了氯和二氧化氯的脫木質(zhì)素處理，通過(guò)在 氧漂白后進(jìn)行螯合劑處理、堿性過(guò)氧化氫處理以及單過(guò)硫酸處理來(lái)漂白未漂紙漿的方法 (參照專(zhuān)利文獻(xiàn)3)。該方法雖然是與漂白工序的初段脫木質(zhì)素相關(guān)的方法，但關(guān)于本發(fā)明的 在二氧化氯處理段組合使用單過(guò)硫酸來(lái)進(jìn)行處理的方法，以及HexA除去、褪色性的改善、粘 度降低抑制效果，沒(méi)有任何記載。
[0018] 提出了，代替氯漂白處理或者代替組合了氯和二氧化氯的脫木質(zhì)素處理，通過(guò)組 合使用單過(guò)硫酸和臭氧的處理來(lái)漂白未漂紙漿的方法(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)4)。該方法雖然是與 漂白工序的初段脫木質(zhì)素相關(guān)的方法，但關(guān)于本發(fā)明的在二氧化氯處理段組合使用單過(guò)硫 酸來(lái)進(jìn)行處理的方法，以及HexA除去、褪色性的改善、粘度降低抑制效果，沒(méi)有任何記載。
[0019] 作為脫木質(zhì)素方法，提出了通過(guò)在螯合劑處理后進(jìn)行單過(guò)硫酸處理、接著進(jìn)行堿 性過(guò)氧化氫處理來(lái)漂白未漂紙漿的方法(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)5)。該方法雖然是與漂白工序的初 段脫木質(zhì)素相關(guān)的方法，但關(guān)于本發(fā)明的在二氧化氯處理段組合使用單過(guò)硫酸來(lái)進(jìn)行處理 的方法，以及HexA除去、褪色性的改善、粘度降低抑制效果，沒(méi)有任何記載。
[0020] 作為漂白未漂紙漿的方法，提出了在漂白的最終段用過(guò)酸和堿土金屬進(jìn)行處理的 方法(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)6)。本發(fā)明的單過(guò)硫酸雖然也是過(guò)酸，但本發(fā)明是在二氧化氯處理段組 合使用單過(guò)硫酸來(lái)進(jìn)行處理的方法，并且單過(guò)硫酸中沒(méi)有使用堿土金屬，其與本發(fā)明的方 法完全不同。此外，專(zhuān)利文獻(xiàn)6使用過(guò)醋酸作為過(guò)酸，該方法的主要目的是提高白度，關(guān)于 HexA除去、褪色性的改善、粘度降低抑制效果，沒(méi)有任何記載。
[0021]作為漂白后的后處理方法，提出了在漂白處理工序與調(diào)制工序之間添加漂白劑的 方法(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)7)。該專(zhuān)利文獻(xiàn)7中，作為漂白劑，記載了臭氧、過(guò)氧化氫、過(guò)醋酸、過(guò)碳 酸、過(guò)硼酸、二氧化硫脲，但該方法的主要目的是提高白度，關(guān)于HexA除去、褪色性的改善， 沒(méi)有任何記載。
[0022]作為漂白后的后處理方法，本發(fā)明人等提出了在漂白處理工序與調(diào)制工序之間進(jìn) 行單過(guò)硫酸處理的方法(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)8)。該方法是對(duì)完成紙漿進(jìn)行單過(guò)硫酸處理，除去 HexA并改善褪色性的方法，對(duì)于本發(fā)明的在二氧化氯處理段組合使用單過(guò)硫酸來(lái)進(jìn)行處理 的方法以及紙漿的粘度降低抑制效果，沒(méi)有任何啟示。
[0023]作為在漂白的初段使用單過(guò)硫酸處理的方法，本發(fā)明人等提出了在用無(wú)機(jī)過(guò)氧酸 處理后，進(jìn)一步進(jìn)行從二氧化氯開(kāi)始的多段漂白處理的方法(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)9)。該方法是通 過(guò)在漂白的初段導(dǎo)入單過(guò)硫酸處理以除去HexA并改善褪色性的方法。但該方法存在由于單 過(guò)硫酸處理的導(dǎo)入導(dǎo)致的紙漿的粘度降低大、難以作為要求強(qiáng)度的紙的制造方法使用的問(wèn) 題。此外，該方法必須在現(xiàn)有的漂白設(shè)備前端設(shè)置新的單過(guò)硫酸處理塔才能夠?qū)嵤嬖谛?的設(shè)備費(fèi)的投資成本大的問(wèn)題。
[0024]另外，關(guān)于本發(fā)明的在二氧化氯處理段組合使用單過(guò)硫酸進(jìn)行處理的方法，專(zhuān)利 文獻(xiàn)9沒(méi)有任何啟示。
[0025] 專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特表平6-505063號(hào)公報(bào) [0026] 專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)平7-150493號(hào)公報(bào) [0027] 專(zhuān)利文獻(xiàn)3:日本特表平8-507332號(hào)公報(bào) [0028] 專(zhuān)利文獻(xiàn)4:日本特表平8-511308號(hào)公報(bào) [0029] 專(zhuān)利文獻(xiàn)5:日本特表平10-500178號(hào)公報(bào) [0030] 專(zhuān)利文獻(xiàn)6:日本特表2001-527168號(hào)公報(bào) [0031] 專(zhuān)利文獻(xiàn)7:日本特開(kāi)2004-169194號(hào)公報(bào) [0032] 專(zhuān)利文獻(xiàn)8:日本特開(kāi)2007-169831號(hào)公報(bào) [0033] 專(zhuān)利文獻(xiàn)9:國(guó)際公開(kāi)第2007/132836號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0034] 發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0035]本發(fā)明的目的在于，制紙用化學(xué)紙漿的制造中，在初段的不使用分子態(tài)氯的無(wú)氯 漂白中，削減漂白成本并維持紙漿粘度，并且改善無(wú)氯漂白紙漿的褪色性。進(jìn)而，提供削減 二氧化氯的用量、抑制有機(jī)氯化合物的生成、并對(duì)環(huán)境更友好的漂白方法。
[0036] 用于解決問(wèn)題的方案
[0037]本發(fā)明人等對(duì)蒸煮、氧堿漂白處理后的紙漿實(shí)施包括二氧化氯處理的無(wú)氯漂白處 理時(shí)，在實(shí)施該二氧化氯處理的至少一個(gè)二氧化氯處理段組合使用了單過(guò)硫酸的處理(有 時(shí)，稱(chēng)作"組合使用單過(guò)硫酸的二氧化氯處理"。）的情況進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，即使不進(jìn)行 螯合處理那樣的用于除去金屬離子的前處理，通過(guò)單過(guò)硫酸，也能夠抑制紙漿的粘度降低、 削減二氧化氯用量并除去HexA。進(jìn)而，通過(guò)在二氧化氯處理段組合使用單過(guò)硫酸，能夠削減 二氧化氯用量，并且能夠?qū)⑵缀蟮募垵{的HexA殘量抑制至沒(méi)有問(wèn)題的范圍內(nèi)，此外，還