一種利用醇類溶劑制備竹材高白度漂白化機漿的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用醇類溶劑制備竹材高白度漂白化機漿的方法，包括以下步驟：(1)竹材原料熱水洗滌，擠壓脫水；(2)預汽蒸；(3)螺旋擠壓；(4)化學浸漬；(5)高濃常壓磨漿；(6)高濃堿性醇類溶劑相過氧化氫漂白；(7)消潛、洗滌、篩選，最后成漿。與現(xiàn)有水相漂白工藝相比，本發(fā)明采用的堿性醇類溶劑相漂白工藝可制備白度大于76％ISO的高白度紙漿，并且由于醇類溶劑可以蒸餾回收，該工藝可大幅度減少制漿漂白段的用水量，排出的廢液由于介質(zhì)為醇類溶劑，具有良好的可燃性和燃燒熱值，可以直接送鍋爐燃燒，大幅度減少制漿漂白段的COD排放，同時無有害氣體排出。
【專利說明】
一種利用醇類溶劑制備竹材高白度漂白化機漿的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及化學機械法制漿技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種利用醇類溶劑制備竹材高白度漂白化機漿的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國竹類資源最豐富，竹林面積達420萬公頃，占世界種植面積的四分之一。竹材纖維素含量高，強度好，是優(yōu)良的造紙原料。竹材非漂白高得率漿強度性能優(yōu)良，能夠滿足本色紙品的抄造需要。燒堿法和亞硫酸鈉法可以制取質(zhì)量性能優(yōu)良的竹材非漂白高得率漿，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
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[0003]但是由于竹材組分結(jié)構(gòu)特殊，發(fā)色基團化學組分結(jié)構(gòu)特殊，來源復雜。在眾多常規(guī)天然造紙原料中，竹材木質(zhì)素結(jié)構(gòu)的對羥苯基相對含量最高，同時含有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的紫丁香基苯丙燒結(jié)構(gòu)單元。文獻(Chengrong Qin etc,2011,16th Internat1nal symposium onwood,fiber and pulping chemistry.vol.1)的研究指出，原始白度高達55.6% ISO的竹材化機漿(APMP)經(jīng)單段過氧化氫、過氧乙酸漂白后，僅能達到69.9 % ISO和70.9 % ISO白度。專利(ZL200910184496.1)組合三段(H202活化、高濃漂白、脫色處理)漂白竹材化機漿白度在71 % ISO至73% ISO之間.文獻(T.K Roy，1985，ISWPC,Vancouver，BC，43-47)的研究也表明竹材化機漿強度優(yōu)良，但漂白性能差，使用氧化型(過氧化氫)漂白在竹漿中會產(chǎn)生次生羰基結(jié)構(gòu)，使得白度無法提高;使用還原型(連二亞硫酸鈉)漂白，對縮合的醌型和羰基結(jié)構(gòu)作用很小。近些年的多項研究表明，考慮經(jīng)濟因素的常規(guī)水相堿性過氧化氫漂白工藝(過氧化氫用量不超過8%)，竹材化機漿只能漂白到62%IS0。將過氧化氫用量提高至12%，即便漂白殘液中還有大量雙氧水殘留，紙漿白度也無法超過68%150。(梁芳敏，慈竹化機漿工藝技術(shù)及漂白機理的研究[D]，2011)
[0004]綜上所述，即便在不考慮經(jīng)濟可行性的情況下，傳統(tǒng)水相介質(zhì)的各種漂白手段無法制備白度大于73%IS0的竹材化機漿漿。竹材化機漿物理強度指標優(yōu)異，但是受制于光學性能不達標，無法應用于有高白度需求的高檔紙張產(chǎn)品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決竹材化機漿難漂白的技術(shù)難題，本發(fā)明提供了一種竹材化機漿高白度漂白的方法，可以得到白度超過76 % ISO的高白度竹材化機漿。
[0006]為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提出的利用醇類溶劑制備竹材高白度漂白化機漿的方法包括以下步驟:
[0007](I)原料的準備:先將竹材原料進行熱水洗滌，然后進行擠壓脫水；
[0008](2)預汽蒸；
[0009](3)螺旋擠壓:采用壓縮比為1:4的雙螺旋擠壓機對步驟(2)處理得到的物料進行擠壓脫水，優(yōu)選地，擠壓后物料干度為30 %~50%；
[0010](4)化學浸漬:用亞硫酸鈉藥液對步驟(3)處理得到的物料進行化學處理，處理條件為；
[0011](5)高濃常壓磨漿:用高濃盤磨對步驟(4)處理后的物料進行高濃常壓磨漿；
[0012](6)高濃堿性醇類溶劑相過氧化氫漂白:用堿性過氧化氫醇類溶劑相藥液對步驟
(5)處理得到的物料進行若干次化學處理，每次處理條件為:過氧化氫用量為絕干物料質(zhì)量的2?8%，氫氧化鈉用量為絕干物料質(zhì)量的I?10%，金屬離子螯合劑用量為絕干質(zhì)量的
0.1?0.3 %，過氧化氫穩(wěn)定劑為絕干物料質(zhì)量的0.1?1.0 %，浸漬濃度為5?35 %，浸漬溫度40?100°C，浸漬時間15?60分鐘，每次處理后物料經(jīng)水洗至濾液澄清透明；
[0013](7)經(jīng)步驟(6)多次處理后達到目標白度的漿料消潛、洗滌、篩選，最后成漿。
[0014]具體地，步驟(2)中，預汽蒸的條件為:對步驟(I)得到的處理的物料在I個大氣壓、100?105 °C下進行預汽蒸10?30分鐘。
[0015]步驟(2)中，化學浸漬的條件為:亞硫酸鈉用量為絕干物料質(zhì)量的I?4%，氫氧化鈉用量為絕干物料質(zhì)量的O?4%，金屬離子螯合劑用量為絕干質(zhì)量的0.1?0.3%，浸漬濃度為30?40% (S卩加入上述化學劑后，用余量的水來補充至該濃度)，浸漬溫度40?150°C，浸漬時間15?6 O分鐘。
[0016]所述的金屬離子螯合劑為二乙烯三胺五乙酸五鈉。
[0017]步驟(5)中，高濃常壓磨漿，磨漿濃度為25?35%。
[0018]步驟(6)中，所述的醇類溶劑為甲醇、乙醇、乙二醇、1-丙醇、2-丙醇、丙二醇和丙三醇中的任意一種或幾種的混合物。
[0019]過氧化氫穩(wěn)定劑為硅酸鈉或有機膦酸鹽，所述的有機膦酸鹽包括且不限于1-羥基乙叉-l.l-二膦酸即HEDPA，羥基乙叉二膦酸即HEDP，乙二胺二鄰苯基乙酸即EDDHA，二乙烯三胺五亞甲基膦酸即DETPMP。
[0020]步驟(6)中，用堿性過氧化氫醇類溶劑相藥液對步驟(5)處理得到的物料進行1-8次化學處理。
[0021]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
[0022](I)本發(fā)明使用醇類溶劑堿性過氧化氫漂白工藝，利用強堿性環(huán)境下醇分子電離產(chǎn)生的烷氧基的強親核作用，幫助過氧化氫進攻竹材原料中的頑固發(fā)色基團，將其氧化分解為可溶性的小分子物質(zhì)，經(jīng)后期洗滌從漿料中分離，有效的降低了竹材化機漿的漂白難度，提高了紙漿白度。
[0023](2)與現(xiàn)有水相漂白工藝相比，本方法的工藝流程簡單、溶劑可回收循環(huán)利用，有效提高了竹材化機漿的白度，本發(fā)明采用的堿性醇類溶劑相漂白工藝可制備白度大于76%ISO的高白度制漿，并且由于醇類溶劑可以蒸餾回收，該工藝可大幅度減少制漿漂白段的用水量，排出的廢液由于介質(zhì)為醇類溶劑，具有良好的可燃性和燃燒熱值，可以直接送鍋爐燃燒，大幅度減少制漿漂白段的COD排放，同時無有害氣體排出，同時實現(xiàn)了竹材原料在高檔紙產(chǎn)品領(lǐng)域的高值化利用。
【具體實施方式】
[0024]下面通過具體的實施例詳細說明本發(fā)明。
[0025]實施例1:
[0026]竹片首先經(jīng)熱水(溫度為60_70°C)洗滌，去除泥沙等重雜質(zhì)，洗滌后的竹片于100?105°C蒸汽進行常壓汽蒸，汽蒸時間為15min，汽蒸后的物料用雙螺旋擠壓機在1:4的壓縮比下擠壓濃縮至50 %以上濃度，盡可能地去除原料中的水溶性抽出物，然后加入亞硫酸鈉藥液進行化學浸漬，浸漬條件為:亞硫酸鈉用量2.0% (對絕干物料)，DTPA(二乙烯三胺五乙酸五鈉)用量0.2 % (對絕干物料)，浸漬漿濃(絕干物料重占濕物料總重)35 %，浸漬溫度135°C，浸漬時間10分鐘；浸漬后的物料送入高濃盤磨進行高濃常壓磨漿，成漿游離度控制350ml左右。將磨后漿料進行堿性過氧化氫乙醇相漂白，漂白段化學品添加量為:過氧化氫用量3.0 % (對絕干物料)，氫氧化鈉用量3.0 % (對絕干物料)，DTPA(二乙烯三胺五乙酸五鈉)用量0.5% (對絕干物料)，硅酸鈉用量1.5% (對絕干物料)，溶劑為乙醇，漂白濃度為10% (對絕干物料)反應溫度為90°C，在密閉耐壓容器中反應120分鐘。完成一次漂白后用去離子水將漿料洗滌至濾液澄清透明。然后繼續(xù)按上述漂白段藥品添加量和反應條件再進行三次漂白，每次漂白后將漿料洗滌至濾液澄清透明。完成總共四次漂白處理后的漿料消潛、洗滌、篩選，最后成漿。成漿質(zhì)量:白度76.5 % ISO，紙漿的松厚度為1.9cm3/g，抗張強度31.46N.m/g。而使用相同用藥條件下的水相漂白工藝所得制漿白度為68 % ISO，松厚度為1.910113/^，抗張強度30.281'1.111/^0
[0027]實施例2
[0028]竹片首先經(jīng)熱水(溫度為60_70°C)洗滌，去除泥沙等重雜質(zhì)，洗滌后的竹片于100?105°C蒸汽進行常壓汽蒸，汽蒸時間為15min，汽蒸后的物料用雙螺旋擠壓機在1:4的壓縮比下擠壓濃縮至50 %以上濃度，盡可能地去除原料中的水溶性抽出物，然后加入亞硫酸鈉藥液進行化學浸漬，浸漬條件為:亞硫酸鈉用量2.0 % (對絕干物料)，氫氧化鈉用量2.0%,DTPA用量0.2% (對絕干物料)，浸漬漿濃(絕干物料重占濕物料總重)35%，浸漬溫度135°C，浸漬時間10分鐘;浸漬后的物料送入高濃盤磨進行高濃常壓磨漿，成漿游離度控制350ml左右。分別將磨后漿料進行堿性過氧化氫水相，乙二醇相，乙醇相，正丙醇相漂白，漂白段化學品添加量為:過氧化氫用量9% (對絕干物料)，氫氧化鈉用量10.0% (對絕干物料)，DTPA用量0.5 % (對絕干物料)，混合有機磷酸鹽穩(wěn)定劑(30 %HEDP，40 %EDDHA，30 %DEIPMP)用量
0.5%(對絕干物料)，漂白濃度為1 % (對絕干物料)反應溫度為90 °C，在密閉容器中停留反應120分鐘。漂白處理后的漿料消潛、洗滌、篩選，最后成漿。紙漿白度為:水相體系66.4 %IS0，乙二醇相白度73.6% ISO乙醇相白度76.4% IS0，丙醇相白度76.8% ISO。
【主權(quán)項】
1.一種利用醇類溶劑制備竹材高白度漂白化機漿的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)原料的準備:先將竹材原料進行熱水洗滌，然后進行擠壓脫水； (2)預汽蒸; (3)螺旋擠壓:采用壓縮比為1:4的雙螺旋擠壓機對步驟(2)處理得到的物料進行擠壓脫水； (4)化學浸漬:用亞硫酸鈉藥液對步驟(3)處理得到的物料進行化學處理，處理條件為； (5)高濃常壓磨漿:用高濃盤磨對步驟(4)處理后的物料進行高濃常壓磨漿； (6)高濃堿性醇類溶劑相過氧化氫漂白:用堿性過氧化氫醇類溶劑相藥液對步驟(5)處理得到的物料進行若干次化學處理，每次處理條件為:過氧化氫用量為絕干物料質(zhì)量的2?8%，氫氧化鈉用量為絕干物料質(zhì)量的I?10%，金屬離子螯合劑用量為絕干質(zhì)量的0.1?0.3%，過氧化氫穩(wěn)定劑為絕干物料質(zhì)量的0.1?1.0%，浸漬濃度為5?35%，浸漬溫度40?100C，浸漬時間15?60分鐘，每次處理后物料經(jīng)水洗至濾液澄清透明； (7)經(jīng)步驟(6)多次處理后達到目標白度的漿料消潛、洗滌、篩選，最后成漿。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(I)中，熱水洗滌的條件為在40-100攝氏度下洗滌，然后進行擠壓脫水，擠壓后物料干度為30%-50%。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)中，預汽蒸的條件為:對步驟(I)得到的處理的物料在I個大氣壓、100?105°C下進行預汽蒸10?30分鐘。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)中化學浸漬的條件為:亞硫酸鈉用量為絕干物料質(zhì)量的I?4%，氫氧化鈉用量為絕干物料質(zhì)量的O?4%，金屬離子螯合劑用量為絕干質(zhì)量的0.1?0.3 %，浸漬濃度為30?40 %，浸漬溫度40?150 °C，浸漬時間15?60分鐘。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述的金屬離子螯合劑二乙烯三胺五乙酸五鈉。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(5)中，高濃常壓磨漿，的磨漿濃度為25 ?35%。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(6)中，所述的醇類溶劑為甲醇、乙醇、乙二醇、1-丙醇、2-丙醇、丙二醇和丙三醇中的任意一種或幾種的混合物。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，過氧化氫穩(wěn)定劑為硅酸鈉或有機膦酸鹽。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(6)中，用堿性過氧化氫醇類溶劑相藥液對步驟(5)處理得到的物料進行1-8次化學處理。
【文檔編號】D21B1/30GK106012627SQ201610348522
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月24日
【發(fā)明人】房桂干, 焦健, 梁芳敏, 鄧擁軍, 韓善明, 李紅斌, 沈葵忠, 丁來保, 盤愛享, 張華蘭, 林艷, 梁龍, 田慶文, 施英喬, 李萍, 莊國俊, 冉淼, 李漫, 周靜
【申請人】中國林業(yè)科學研究院林產(chǎn)化學工業(yè)研究所