关于烧碱法麦草浆过氧化氢漂白中几个问题的探讨

2011-12-11史军伟陈嘉川杨桂花山东轻工业学院济南250353

湖南造纸 2011年3期

史军伟陈嘉川杨桂花山东轻工业学院济南（250353）

史军伟陈嘉川杨桂花山东轻工业学院济南（250353）

通过数据详细地阐述了麦草浆过氧化氢漂白与木材过氧化氢漂白的差异，说明了麦草浆过氧化氢漂白可以不添加硅酸钠、氢氧化钠的用量根据pH来确定、过氧化氢漂白的最佳温度以及麦草浆过氧化氢漂白与次氯酸盐漂白在成浆质量和成本方面的对比等几个问题，给予过氧化氢漂白应用到麦草原料上的厂家以启迪。

麦草浆；过氧化氢漂白；硅酸钠；氢氧化镁；成本

当前，环保要求越来越高，要求控制的项目越来越多，越来越全，指标要求不断提高。二英、AOX等含氯化合物是制浆行业中需要控制的重点，含元素氯漂白已经处于即将淘汰的境地。在这种形势下，各厂家都在想尽办法将含元素氯漂白转化为ECF或TCF漂白。其中，过氧化氢漂白得到了广泛的应用，无论在木材纤维和非木材纤维中。

因为国内研究与国外研究上的差距，大多数的技术都是来自于国外。但对于制浆行业来说，国外几乎全部原料都是木材，对非木材纤维制浆研究较少，而我国长期以非木材原料为主，因此将国外的木材制浆技术应用到国内非木材制浆上时，我们应当进一步的试验，检验其可行性，取其精华，去其糟粕。

当前，过氧化氢漂白已经在麦草制浆上广泛的得以应用。无数的试验证明，其是一种优良的漂白方法，例如有的公司将CEH简单的改造为CEP或CEPP，以降低漂白废水中含氯化合物的含量，尽量降低污染；有的公司则直接采用DP、DQP、ODQP等ECF漂白方法或 OQPP、OOQP、OPZP、XOPP 等 TCF 漂白方法，来彻底的杜绝漂白过程中含氯化合物的产生。

众所周知，过氧化氢漂白最大的问题就是过氧化氢不稳定，易于分解，尤其是在重金属离子含量高的情况下，因此在过氧化氢漂白中我们需要添加稳定剂和保护剂。

1 典型的木浆过氧化氢漂白工艺

过氧化氢用量：4%（对绝干浆）氢氧化钠用量：3%（对绝干浆），螯合剂用量：0.2%（对绝干浆）硅酸钠用量：3%（对绝干浆），硫酸镁用量：0.2～0.5%（对绝干浆），漂白浓度：10%，漂白温度：70～90℃，漂白时间：3h

2 麦草浆过氧化氢漂白

国内不少的厂家直接采取“拿来主义”，将国外木浆的过氧化氢漂白工艺，直接用在麦草浆漂白上，其结果并不理想，一是出现各种各样不曾预料到的问题，二是造成成本浪费。我们很有必要对麦草浆的过氧化氢漂白条件进行逐项的分析、研究。

2.1 是否添加硅酸钠

硅酸钠在国外木浆过氧化氢漂白中是必不可少的保护剂，其作用主要有以下三点[1]：①做过氧化氢的稳定剂。②做漂白pH值的缓冲剂。③做金属离子的螯合剂。

各种试验结果证实添加硅酸钠能够有效地提高木浆的漂后白度。为验证在麦草浆漂白中，硅酸钠是否同样能够有效提高浆料白度，我们进行对比试验（见表1）

表1 添加硅酸钠后的漂白对比试验

从上表中可以看出，在相同的条件下，添加硅酸钠后，麦草浆漂后白度并没有提高。原因分析是因为麦草本身含有较多的硅离子，不需要再添加硅酸钠。

表2 硅含量在麦草中与木材中的对比

另，黄方在《预处理和添加硅酸钠对草浆过氧化氢漂白的影响》一文中[3]，也指出了添加硅酸钠不能起到增加白度的作用。

通过以上试验得出，在麦草浆过氧化氢漂白中不需要添加硅酸钠。实际上在许多厂的麦草浆过氧化氢漂白中，都没有添加硅酸钠，因为硅酸钠粘度太大，容易造成管道结垢，且流动性很差，输送、计量都很困难。

2.2 氢氧化钠用量的确定

过氧化氢漂白时会发生如下反应：

从上式看出，过氧化氢漂白起作用的是OOH-离子，OOH-离子需要在碱性条件下生成，因此我们需要加入适量的NaOH，以提供OH-离子。

但是如果NaOH加入过量，便会造成碳水化合物的大量降低，同时过度的碱性环境也导致碱性感应使浆变暗（见表3）。

表3 NaOH对漂白的影响

从表3中我们可以看出，当NaOH用量为1%时，浆料取得最高白度。在这次试验中，NaOH的最佳用量为1%。

实质上，真正影响过氧化氢漂白的并不是NaOH的用量，而是pH值。经过一系列试验，我们得出烧碱法麦草浆氢氧化钠-过氧化氢漂白的最佳pH值为10.5。因此，在实际生产中，我们往往根据浆料的pH值来调整氢氧化钠的用量。

从上面结果也可以看出，麦草浆过氧化氢漂白中，氢氧化钠的用量要远小于木浆。

2.3 漂白温度的确定

当前过氧化氢漂白主要采用三种温度：70℃、90℃和120℃。70℃算是低温漂白，120℃多用于高温高压的PO漂白。考虑温度首先应当考虑反应时间，反应时间一般通过控制漂白塔的液位来控制。如果漂白塔的液位可以控制得很高，漂白时间很长，温度可以低一些，如果时间要求很紧，在2h之内，那么温度必须控制得高一些。对于麦草浆漂白来说，因麦草内部结构疏散，与木浆相比易于漂白，因此一般不需要120℃的高温，而70℃时，反应时间又太长，一般在3h以上，影响产量，因此麦草过氧化氢漂白最好采用90℃的漂白温度。

2.4 氢氧化镁替代氢氧化钠作漂白的碱源

在过氧化氢漂白中，用氢氧化镁替代氢氧化钠、硫酸镁和硅酸钠已经在国外投入实际生产[4]。在麦草浆过氧化氢漂白中添加氢氧化镁同样具有较好的效果。

表4 同一浆料添加不同用量的氢氧化镁漂白的结果

从表4中看出，Mg（OH）2用量在1.0%时，白度达到最大值。需要注意的是，氢氧化镁固体难以溶解，需要使用料浆状的。固体氢氧化镁加入后，往往成白色粉末附着在浆料上，很难溶解，难以起到作用。

另外，不同制浆方法和不同漂白流程产生的浆料，氢氧化镁的效果和最佳用量也是不相同的，需要对不同的浆料进行相关试验确定。且加入过量的氢氧化镁会造成负面影响。

2.5 麦草浆过氧化氢漂白与CEH三段漂的成浆质量对比

过氧化氢漂白主要破坏木素的支链，与次氯酸盐漂白相比，作用较为缓和，对碳水化合物的破坏也较少。在相同白度条件下，主要成浆指标对比见表5。

表5 成浆质量对比

从表5可以看出，过氧化氢漂白浆的各项强度指标均明显优于次氯酸盐漂白浆，尤其是耐折度，而松厚度两者相差不大。

过氧化氢漂白浆的灰分与次氯酸盐漂白浆相比，要低2%-3%，这或许是过氧化氢漂白强度指标要优于次氯酸盐漂白的原因。因为次氯酸盐漂白漂液的主要成分为次氯酸钙，添加了钙离子，提高了灰分。

2.6 麦草浆过氧化氢漂白与CEH三段漂的成浆成本对比

试验证明，达到相同的白度要求，使用过氧化氢和次氯酸钙需要的漂率基本相同，但因过氧化氢价格较高，因此使用过氧化氢漂白成本要高于次氯酸盐，更重要的是过氧化氢漂白需要较高的温度，一般为90℃，需要消耗更多蒸汽，而次氯酸盐漂白通常温度只控制在40℃左右，相对来说消耗蒸汽较少。再加上过氧化氢漂白需要添加螯合剂和稳定剂，这都是非常明显的成本增加。

另外，过氧化氢漂白与次氯酸盐漂白相比，其得率要低2%-3%，这正好与灰分降低的数值差不多。过氧化氢漂白漂出的浆料中纤维和碳水化合物等成分的数量与次氯酸盐漂白差不多，或许还应当稍多，但因为其灰分降低，导致产出的浆的重量下降，从而影响了出浆量。