轻化工程 造纸翻译

1、无氯元素赫法漂白制浆摘要赫法，针茅属植物，生长在非洲北部和西班牙南部地区。由于其短纤维长度，赫法纸拥有良好的匀度和印刷性. 在此课题中,用赫法来评估漂白浆产品. 在生产传统的牛皮纸过程中,将纤维分别通过两种化学成分处理. 一种是原始赫法材料处理,另一种是稀酸欲处理. 经过稀酸欲处理的浆通过DEPD 及DEDP的无氯漂白. 测出它们的得率, 卡伯值,亮度及纤维素. 结果表明通过预处理的浆料比原始的容易蒸煮.预处理后的赫法浆通过DEDP漂白后有较好的效果，亮度94.8%，得率93.6%，a-纤维素96.8%。而DEPD漂白后亮度83.2%，得率92.8%，a-纤维素95.1%。另一方面，浆料的物理

2、性质在蒸煮过程中并没有明显的降低，裂断长和撕裂度都是正常的。所以，这种赫法原料值得被选作为纤维原料。关键词: 赫法, 牛皮纸，纸浆，漂白，二氧化碳，水解简介 在过去的十年，世界纸消费量增加了50%，纸的产量增加要求通过技术发展生产新的等级纸，以应对生态压力。由于木材原料短缺，近些年没有足够诸如木材类的年生长植物作为制浆，造纸，制纤维等原料。事实上，在发展中国家，大约百分之六十的纤维原料来自非木材原料，诸如甘泽渣，麦草，竹子，芦苇，茅草，麻类等。 赫法属于草类中一种耐寒性多年生长植物，这是地中海西部的地方性决定的，它们生长在北非和西班牙南部半干燥地带。博迪估计这种茅草覆盖了阿尔及利亚450万公顷

3、，最新信息显示阿尔及利亚只有300万公顷，这种植物大多生长在与斯巴达交界的高原地区，被两地学者交替研究。用于生产赫法桌布的产量在4002000kg/ha。 赫法纤维壁厚但是短，通常不足3mm长，平均长1.5mm。纤维直径约0.005到0.015mm之间，平均约0.012mm，纤维长度直径比为125，提炼赫法纤维非常快速并且其强度低，而且保持挺度，透气度和不透明度。其粗纤维容易生产拥有较好平滑度和不透明度的纸张。这种浆料的特质是其拥有很好的纸张稳定性。这种纸浆的平滑度和光学性质使得它能够生产高级纸张。它能够生产尺寸稳定的墙壁纸。赫法纸浆还拥有低导电性被应用于电器方面。 赫法有时比木材原料更优由于

4、其有利的造纸性能。与棉浆和木浆相比赫法浆容易成纸因为其纤维长度均一且容易排水。赫法浆的另一个重要性质是纸浆在含水量变化过程中保持纸张尺寸稳定性。赫法原料含有65-70%综纤维素，18-25%木素，25-30%聚戊糖，4-5%矿物质，1-2%硅酸盐。 赫法中的木素在碱液中容易溶解，使得用苏打在较低的温度下经过适当条件容易蒸煮牛皮纸纸浆。 牛皮纸主要用于生产包装纸和高强度纸和纸板。然而为了印刷性能，复写性能和一些高级包装，浆料在蒸煮后残留的少量木素需要被漂白。在漂白过程中用氯元素漂白导致产生有毒化学物质，如二恶因，呋喃和卤化烃等在废水中。制浆厂特有的废水对人和设备的生命都有潜在的威胁。为此，无元素

5、氯漂白以二氧化氯为基础，与传统制浆厂相比，拥有很多优点。二氧化氯有很强的选择性，能够溶解木素和糖类物质而保留纤维素。另外，二氧化氯与氯相比，形成含氯的有机物或容易吸收的含氯有机物很少。无论如何，利用二氧化氯还是有些问题，蒸煮相同浆料所用的二氧化氯比氯昂贵很多。此外，氯酸盐和次氯酸盐的形成降低了氧化效率，增加了漂白成本。 在这提出这项研究的目的是为了比较以赫法制牛皮纸的纸浆在漂白前用水预处理和没有预处理的差别。其得率，卡伯值，成浆的粘度和纸张的强度用来验证哪个条件漂白效果更好。2 原料和方法2.1原料赫法由赛达造纸厂提供，在阿尔及利亚南部。为了制浆，将60-70cm的干冲洗干净并去除杂质，在太阳

6、下晒干后手工切成3-4cm长。这就是赫法原料。将样品在0.75%的稀硫酸溶液下预处理：固液比为1:5,120 摄氏度，压力6Pa下处理120分钟。反应后，分离固体残渣，用水洗至中性。这就是赫法预水解。其特性见表1。22硫酸盐制浆法 从OH与APH均可获得本色浆，对于硫酸盐制浆法反应，将大量的赫法和硫酸盐液填入5L不锈钢圆柱体密封容器中。将乙醇与赫法以5:1的比例，与18%的活性碱用于芯片（在氧化钠的基础上添加氢氧化钠和硫化钠）和24硫化度。达到最高145摄氏度的时间为90分钟，持续此温度时间为150分钟。然后蒸煮，通过过滤将浆与黑液分离，用蒸馏水于网眼为0.16mm的网筛上清洗，去除

7、残留的碱，干燥并筛除以分离碎渣。从原始赫法材料中得到的制浆被称为OHP，而从预处理赫法中得到的制浆被称为APHP。所获得的制浆特性见表1。2.3 制浆漂白过程 在氧化脱木素的过程中去除赫法纸浆的碎片。这种漂白过程在二氧化氯（D），碱提取物（E）和过氧化物（P）的作用下逐步进行。2.3.1二氧化氯（D）的纸浆漂白步骤 准备纯ClO2水溶液前，将硫酸酸化的饱和NaClO2溶液与用纯凉水吸附的ClO2气体。ClO2的浓度为8.5g/L.筛选后的赫法浆放入耐热聚苯乙烯材料的袋中后来放置在一个恒温调节袋,浸泡时间为2 h，10的浓度，pH值= 3.5，温度等级分别为50，60，70和80摄氏度，二氧化氯

8、在实验中使用不同的浓度分别为0.5，1，1.5，2，2.5和3。 在D段漂白后，取出将并用蒸馏水冲洗。然后，用碱提取10的浆，条件为70摄氏度，抽提时间60分钟，PH>10，NaOH浓度分别为1.25，1.75，2，2.5，2.75，3.75和4来处理浆。2.3.2过氧化氢漂白段 将浆料放入耐热聚苯乙烯装置中，随后放入恒温池保持温度70摄氏度，浆浓仍然为10%，碱的浓度为1.8%，硅酸钠的加入量相当于绝干纤维重量的5%。过氧化氢的浓度在30分钟内到210分钟从1%增加到5%。2.4分析 经过上述步骤后，将制浆洗净，晒干进行分析。筛选后的绝干原料量决定制浆得率。水分含量由美国制浆与造纸协会

9、测试方法测出(T210cm-86)。用标准方法测出卡伯（PN70/P50093）有卡伯值得出浆料中木素的含量，转化指数定为0.15。a纤维素含量由浆料在17.5%氢氧化钠溶液中耐摩擦值的标准方法测出（T203om-88）。白度和亮度由TB 1c仪器测出。纤维强度由TS-100测试仪测出。漂白产生的废水中化学耗氧量由开放回流法测出。3.结果与讨论 在为生产高级纸处理浆料时主要目标是在不破坏纤维素结构的情况下有选择性的去除木素和半纤维素。木素影响纸的质量和亮度水平，所以木素应尽最大可能去除。另一方面，半纤维素对纸业质量的影响是相对的，半纤维素含量过高会导致纸业机械强度低和光学性质差。 赫法浆的化学

10、成分列于表1中。纤维素是主要成分，其次是半纤维素和木素。最少的成分是抽出物和灰分。硅酸盐占2.53%，其含量远高于木材原料中的含量。从化学成分的比较可以得出原本赫法浆与预处理赫法浆之间的不同。预处理赫法浆中纤维素，木素，硅酸盐和灰分的含量较高，对比分别为（60.57%vs47.63%），（22.85%vs17.71%），（3.56%vs2.53%），（6.63%vs5.12%）,而其半纤维素和抽出物相对较少(4.43%vs22.15%),(4.22%vs6.59%)。半纤维素比纤维素和木素更容易被酸溶解。相比于纤维素这可能是它的结构是网状的而且糖与糖之间的联结较弱。木素是空间网状结构，芳香型高

11、分子，结构坚硬。由于它的分子内的联结方式特殊导致其很难被化学试剂溶解。3.1蒸煮 选择两个样品进行蒸煮。分别为未预处理和预处理蒸煮。化学成分列于表2。纤维素含量分别为86.3%和93.3%。这个结果表明预处理后能够有效增加纤维素含量。作为纤维杂质的指标，半纤维素，木素，灰分的含量比不上没有预处理的浆。相同蒸煮条件下，未预处理浆的总得率为43.5%而处理后得率为36.7%。其高得率可能是由于浆内保留了大分子量的聚糖。这表明烯酸预处理后能够提高硫酸盐蒸煮浆料的纯度。在总得率和筛选和的得率之间，不容物的含量经过预处理后大大降低。这是因为碱液扩散到纸片中或是对纸业结构产生了强烈的作用。卡伯值也列入研究

12、浆料化学成分之内。预处理的浆经过硫酸盐蒸煮后的卡伯值为3.2%,相当于木素含量为1.34%。这样低的卡伯值决定了纸张拥有非常好的光学性质（41.3%的标准亮度）。在预处理后硫酸盐大大溶解了半纤维素（0.15%），而未处理的含量为（5.38%）。所以，稀酸预处理后硫酸盐蒸煮生产粘胶级纸是更好的方法。3.2. ECF漂白 漂白工艺调节通过文献资料和自身经验所确定。3.2.1.二氧化氯脱木素 不同的试剂有不同的漂白性质，经过稀酸预处理后的浆具有特有的性质。没有预处理的浆的卡伯值，亮度和a纤维素的含量都低于预处理后的浆（见表3）。预处理后浆的卡伯值（体现木素含量）低于未预处理浆。另一方面，其亮度和a纤

13、维素含量高于未预处理浆。可能是抽出物的存在影响了未预处理浆的漂白。这些抽出物由树脂，蜡，脂肪，树胶，淀粉，单宁，香精油和其他细胞质成分组成。它们必须在漂白之前去除避免在漂白过程中与木素形成凝聚物。 在相同浓度下，二氧化氯从不同温度开始氧化。结果表明温度刚超过70摄氏度时，OH和APH卡伯值分别为7.5和3.3。在此温度，亮度分别为63.6%和71.3%。这种情况下的二氧化氯的浓度为3%（相对于绝干纤维原料）。在相同温度下获得最高a纤维素含量时二氧化氯的含量在1.5%到2%。3.2.2碱处理 此阶段是用氢氧化钠去除残余木素，否则这些物质将在后面漂白过程中增加化学试剂的用量。这一步的目的是出去之前

14、漂白后留下的发色基团和被氧化的木素碎片。这样可以增加浆的亮度以及后段漂白后的亮度，不透明度和柔韧性。 实验所得糖类成分见表4.可以发现，在相同苏打水浓度下，与OP相比，APH的浆在碱处理后拥有最优的卡伯值，亮度和a纤维素含量。NaOH浓度在1%到2%之间时，卡伯值变化最明显，超过2%时，OP和APH分别稳定在1.8和0.8。另一方面，亮度和a纤维素含量随着碱浓增加而增加。结合卡伯值，亮度和a纤维素，OP浆的NaOH最佳处理浓度在2%。分别为1.9,68.5%和90.6%。而APH浆在此时的各组分分别为0.8,83.6%，94.6%。3.2.3漂白过程 选择DEPD和DEDP漂白APHP所得最后

15、产品列于表5和表6。通过文献和我们的实验，各个实验结果总结于表7.各段漂白得到不同的化学特性。DEDP段漂白浆的得率，a纤维素含量和亮度低于DEPD段漂白。上述两种漂白浆没有木素。可能是热酸预处理除去抽出物和半纤维素对漂白过程有影响。包括树脂，蜡，脂肪，树胶，淀粉，香精油以及其它细胞质组成部分。 两种漂白方法的不同在于DEDP漂白制浆得率较高，为93.6%。漂白失去的重量是由于木素的水解和低分子量纤维素的溶解。从废液中取出大量被药液溶解或水解的糖，其中DEPD为53%，而DEDP为58%。83.2%的亮度可以说是相当好了，相对于ECF漂白来说。田中用硫酸盐蒸煮油棕榈得到73-74%的亮度，漂白

16、最后四个阶段为氧漂，酸处理，臭氧和过氧化氢。DEDP段漂白浆亮度比DEPD段漂白浆高11.6%。 这些结果和法国学者研究的结果是一致的。他们认为漂白末端用过氧化氢会增加浆料的亮度。过氧化氢是融化奎宁最好的选择，奎宁的存在是纸浆变黄的主要原因。事实上二氧化氯除奎宁并不完全而且比较缓慢，甚至会有新的奎宁发色基团产生。所以，考虑到亮度指标，在漂白最后段选择二氧化氯不是最好的选择。 纤维交织在一起的基本条件是浆料中a纤维素含量要高。这也是达到所需物理性质的条件，像纸业强度和伸长性能。DEPD和DEDP漂白浆的最高a纤维素含量组成显示纤维素分子的链长增加了。由于DEDP漂白更有利于a纤维素得率，得率为9

17、6.8%，而DEPD得率为95.1%。3.3.纸浆的强度 裂断长和撕裂度有漂白和未漂白硫酸盐浆决定。漂白对纸浆任何强度性能都有所降低。而且，为漂白浆的伸长强度也比漂白浆的强。漂白浆和未漂浆的裂断长（图1）有相当大的差异在打浆度较低时（<10SR）。这种现象可以解释为由于少量半纤维素存在所起的作用。纤维没有充分的细纤维化并且没有遭到较大的破坏。未漂浆的裂断长迅速增加是因为打浆过程中纤维迅速粘结。 撕裂度（图2）并没有收到较大的作用在打浆度较高时。漂白浆的撕裂度在打浆度接近最高值时几乎不变，而未漂白浆的撕裂度在打浆度趋向最高值时呈曲线变化。纤维网状变形的加深增加纸业的撕裂度，由于压力的作用，大面积的纤维交织的更紧密。漂白后纸浆的耐破度（图3）增加而不受打浆度影响。然而未漂白浆的耐破度在打浆度10到30SR增加是也明显增加。最大值在6.5左右。 通过对漂白过程的研究，DEP