氧脱木素技术研究及应用进展

氧脱木素作为一种先进的、环保型的制浆漂白技术,在我国正逐渐受到造纸工作者的重视,并逐渐得到越来越广泛的应用。根据我国的实际情况,研究和推广草浆的氧脱木素,并进一步研究提高草浆氧脱木素程度和脱木素选择性的方法,对解决我国造纸工业废水污染严重,实现纸浆的少氯和无氯漂白具有重要的意义。

桉木硫酸盐浆氧脱木素段工艺流程的选择

对桉木硫酸盐浆的筛前氧脱木素(O)、筛前双塔氧脱木素(O/O)、筛后氧脱木素(O)、筛后双塔氧脱木素(O/O)四个流程进行了比较分析。结果表明:筛前双塔氧脱木素流程的效果最好,脱木素率最高,白度最高。筛前O/O流程木素脱除率高达52.7%,黏度为734.4ml/g,白度为51.2%ISO。纤维分析结果表明,筛前O/O浆的纤维平均长度为0.78mm,粗度为6.1mg/100m,长宽比为54.4,为下一步的漂白打下了良好的基础。

桉木常规KP浆和RDH浆的氧脱木素研究(Ⅱ)——预处理和强化对常规KP浆氧脱木素的改善效果

研究了预处理和强化对桉木常规KP浆氧脱木素效果的影响。结果表明 ,在氧脱木素时添加H2 O2 和甲醇进行强化 ,或在氧脱木素前采用KMnO4 对浆料进行预处理 ,对氧脱木素都有良好的改善效果。与单纯的氧脱木素相比 ,使用 0 8%H2 O2 、6 %甲醇 (对浆料总液量的体积百分比 )和 1 5%KMnO4 ,浆料脱木素程度分别增加了 5 7%、4 5%和 2 0 3% ,纸浆白度分别增加 6 8%ISO、5 1 %ISO和 1 2 6 %ISO ,而纸浆粘度仅分别多降低 2 35%、1 72 %和 2 8%。采用KMnO4 预处理与H2 O2 强化相结合 ,可以更有效地改善氧脱木素效率 。

桉木常规KP浆和RDH浆的氧脱木素研究(Ⅰ)——常规KP浆和RDH浆的氧脱木素效果

对桉木常规KP浆和RDH硫酸盐浆的氧脱木素进行了研究和对比 ,确定了氧脱木素的最佳条件。结果表明 ,常规KP浆和RDH硫酸盐浆在适宜的条件下经氧脱木素后 ,纸浆卡伯值分别降低 58 2 %和 42 2 5 % ,纸浆白度分别增加了 2 9 5%ISO和 2 2 4%ISO ,达到56 8%ISO和 63 0 %ISO ,而纸浆的粘度变化不大。综合而言 ,氧脱木素对常规KP浆和RDH浆的卡伯值、白度和脱木素选择性的影响规律类似 ,但由于RDH浆的初始卡伯值和粘度较低 ,因而氧脱木素时可以采用相对温和的反应条件 。

表面活性剂强化的氧脱木素的研究

氧脱木素是TCF漂白和大部分ECF漂白的重要组成部分。为了提高氧脱木素率 ,尝试在氧脱木素中加入 4种不同类型的表面活性剂 ,结果发现 :阴离子型表面活性剂和非离子 阴离子复合型表面活性剂能有效地提高木素脱除率 ,且纤维粘度的损失不大 ,而阳离子型表面活性剂对脱木素有负面作用。当阴离子表面活性剂用量为 1 %时 ,木素脱除率从 2 8 7%提高到 51 5% ,白度提高了 8 83%ISO。纤维的SEM观察表明 ,表面活性剂强化的氧脱木素浆的纤维更为柔软润胀 ,部分分丝 ,暴露出更多的S2 层。表面活性剂强化的氧脱木素和酶漂段、H2 O2 漂白结合的TCF漂白流程可将麦草烧碱 AQ浆漂到 80 %ISO以上的白度 。

苇浆双塔氧脱木素的生产实践

进行了苇浆两段氧脱木素的实验室小试,在小试基础上建设了150t/d的O/OHMP漂白生产线。生产实践表明,苇浆卡伯值平均下降50%以上,漂后白度85%ISO以上,纸浆裂断长达到4.0km以上,氧脱木素废水送碱回收系统,M段和P段废水可实现全循环回用,H段废水排放量仅为30m3左右。与CEH漂白相比,废水排放量和排放的污染负荷减少70%以上,废水中AOX量下降约80%。

麦草NaOH-AQ浆氧脱木素特性的研究

麦草浆氧脱木素可分为两个阶段 ,即快速脱木素阶段和缓慢脱木素阶段。麦草浆与木浆相比具有不同的氧脱木素特性。主要表现在 :麦草浆氧脱木素的选择性好 ,木素脱除率高 ,可实现深度氧脱木素 ;纤维素降解少 ,纸浆粘度高 ,可不加纤维素保护剂 ;纸浆无强度损失等。

过氧酸预处理对杨木硫酸盐浆氧脱木素的影响

在适宜的条件下，杨木硫酸盐浆经过氧酸Pxa预处理，氧漂后脱木素程度增加，浆的白度及脱木素的选择性提高，而对粘度的影响不大。混合过氧酸（Pxa）预处理的效果好于过氧乙酸。氧漂后的浆料经短程序无氯漂白，可制得高白度纸浆（经DEpP程序，ISO白度达85.7％），并对各种浆的物理性能进行了分析。

硫酸盐竹浆两段氧脱木素技术的研究

研究了硫酸盐竹浆两段氧脱木素的影响因素,并与单段氧脱木素效果进行了比较。结果表明,影响两段氧脱木素的因素有时间、温度、用碱量、氧压及浆浓。当第一段氧压0．9 MPa,NaOH用量2．0%,温度80℃,时间40 min,浆浓10%,MgSO_4用量0．5%,第二段氧压0．4 MPa,NaOH用量0．5%,温度100℃,时间60 min,浆浓10%,MgSO_4用量0．5%,段间不洗涤时,纸浆黏度降低不大而木素的脱除率较高,且两段氧脱木素浆的木素脱除率较单段氧脱木素浆高,因此有利于后续的生物酶处理、ClO_2漂白及H_2O_2加强氧碱抽提。同时两段氧脱木素漂后浆的强度性能比单段氧脱木素浆强度性能好。

单段氧脱木素特性的研究

研究了马尾松硫酸盐浆单段氧脱木素的特性 .研究结果表明 :影响马尾松硫酸盐浆氧脱木素的因素有 :时间 ,温度 ,用碱量 ,氧压 ,保护剂MgSO4 的用量及反应浆浓 .从纸浆中木素的脱出和纸浆的粘度出发 ,各因素都有一较合适的用量 .其中 ,氧压在 0 .5～0 .6MPa之间 ,时间 80min ,温度 10 0℃ ,NaOH用量 3%～ 5% ,MgSO4 用量 0 .5%～1.0 % ,浆浓 10 %～ 12 % ,在以上条件并保证纸浆粘度不致降低很大的条件下 ,纸浆的木素脱出率较大 .

中浓纸浆双塔氧脱木素及其管路布置

双塔氧脱木素不仅可以提高脱木素效率 ,还可以省去中间洗涤段 ,从而节省投资和运行成本。结合生产实际 ,对双塔氧脱木素的管路设计进行了较为详细的分析和计算 ,提出了工程设计中应予注意的问题。

木聚糖酶处理对麦草浆氧脱木素的影响

对木聚糖酶在麦草浆氧脱木素中的应用进行了研究。结果表明。木聚糖酶预处理和后处理都可以改善麦草浆氧脱木素的效果，当木聚糖酶后处理其用量为7．5-10U／g时，氧脱木素麦草浆的性质最好。同时，还研究了木聚糖酶处理对麦草浆OP漂白的影响，结果发现，木聚糖酶处理可以提高0P漂白浆的白度，改善漂白浆的物理强度。

中浓氧脱木素塔的设计与研究

结合中浓纸浆的流动特性及压力容器的特性 ,提出了氧脱木素塔各部分结构 (塔体、封头等 )的选择方法及氧脱木素塔的设计参数的确定方法 ,给出了中浓纸浆氧脱木素塔的设计基本过程 ,以便为氧脱木素塔的设计者提供理论及设计依据。

麦草浆过氧化氢强化氧脱木素的研究

对麦草浆H2O2强化中浓氧脱木素的主要影响因素进行了研究,得出了H2O2强化氧脱木素的优化工艺条件,并进行了OpQP全无氯漂白。结果表明,麦草浆H2O2强化氧脱木素具有较高的脱木素率和选择性。H2O2强化中浓氧脱木素的优化工艺条件是:氧压0.5 MPa,温度100℃,H2O2用量1.5%,NaOH用量4%,MgSO4用量0.5%,反应时间60 min,浆浓10%。麦草浆OQP/OpQP全无氯漂白对比研究得出,H2O2强化氧脱木素能够提高纸浆后续可漂性能并提高白度稳定性,而纸浆的物理强度略有降低。

桉木常规KP浆和RDH浆的氧脱木素研究(Ⅲ)——HNO_3/NaNO_3预处理对常规KP浆氧脱木素的影响

研究了HNO_3/NaNO_3预处理对桉木常规KP浆氧脱术素的改善效果。研究表明,在氧脱术素前,用HNO_3/WaNO_3对浆料进行预处理,可以有效改善后续氧脱木素段的脱木素效率,提高氧脱术素的选择性。但HNO_3/NaNO_3用量有一最佳值,且宜采用短时间高温预处理的方式进行。若将HNO_3/NaNO_3预处理与H_2O_2强化氧脱术素相结合,可取得进一步降低氧脱木素浆卡伯值、提高纸浆白度和保持较高纸浆粘度的良好效果。

深度脱木素竹浆氧脱木素工艺的优化

对深度脱木素竹浆氧脱木素的影响因素进行了研究。结果表明,影响深度脱木素竹浆氧脱木素的工艺参数有用碱量、温度、反应时间、氧气压力和MgSO4用量。从氧脱木素后竹浆卡伯值和黏度的变化考虑,深度脱木素竹浆氧脱木素的最佳工艺条件为:用碱量3%,温度90℃,反应时间80 min,氧压0.5 MPa,MgSO4用量0.5%。在此最佳工艺条件下进行氧脱木素,漂后竹浆具有较低的卡伯值和较高的黏度。研究结果也表明,深度脱木素竹浆氧脱木素,木素脱除率和黏度降低率都随着原浆卡伯值的降低逐渐减小。对于深度脱木素竹浆而言,应先以最佳蒸煮工艺条件蒸煮得到较低卡伯值竹浆,再进行氧脱木素漂白较适宜。与常规硫酸盐法竹浆相比,深度脱木素竹浆具有更好的氧脱木素效果,氧脱木素选择性更高。

兰桉硫酸盐浆TCF漂白的氧脱木素和预处理研究

对兰桉硫酸盐浆ＴＣＦ漂白时的氧脱木素和螯合或酸处理进行了研究。在实验室条件下氧脱木素的优化条件为：氧压０．６ＭＰａ，ＮａＯＨ用量１．５％，反应温度（１００±５）℃，反应时间６０ｍｉｎ，浆浓１５％，ＭｇＳＯ４１％。螯合反应和酸处理都能在漂白前除去能催化分解Ｈ２Ｏ２的过渡金属离子，酸处理能代替螯合，只要选择条件合适，不会引起浆白度和粘度的损伤，为节约Ｈ２Ｏ２用量，ＴＣＦｐ漂白时以采用ＯＱＰ或ＯＡＰ程序为宜。

马尾松预水解硫酸盐浆氧脱木素研究

研究了马尾松预水解硫酸盐(KP)浆氧脱木素工艺,并对马尾松预水解KP浆氧脱木素与马尾松KP浆氧脱木素进行了比较,对马尾松预水解KP浆氧脱木素的机理进行了初步探讨。得出马尾松预水解KP浆氧脱木素最优工艺条件为:用碱量3%,温度100℃,时间60 min,氧压0.5～0.6MPa,MgSO4用量0.2%;马尾松预水解KP浆氧脱木素率与预水解保温时间呈线性增长关系,其氧脱木素率高于马尾松KP浆,黏度降低率低于马尾松KP浆;经过红外光谱图分析,得出氧脱木素时马尾松预水解KP浆愈疮木基脱除量大于马尾松KP浆,马尾松预水解KP浆氧脱木素前后碳水化合物吸收峰相对强度减弱程度较马尾松KP浆小。

氧脱木素桦木硫酸盐浆的臭氧漂白ESCA分析

用ESCA分析了氧脱木素桦木硫酸盐浆臭氧漂白期间纸浆纤维表面特性的变化。结果表明 ,氧脱木素桦木硫酸盐浆臭氧漂白期间氧碳比逐渐增加 ,碳价态发生了显著变化。C3和C4的增加表明羰基和羧基含量的增加。

氧脱木素效率的改善途径

氧脱木素被认为是除了硫酸盐蒸煮脱木素外,成本最低且最简单的脱木素方法,所以氧漂可以把制浆与漂白结合起来。且氧脱木素技术具有环境污染小、漂后纸浆质量高等优点,现已成为ECF和TCF漂白的主体工艺。氧脱木素是以分子氧为漂白剂,酚型木质素与O2反应从而消除侧链,打开苯环,脱甲基化而被氧化降解。该过程受到用碱量、反应温度、时间、氧压、浆浓等许多工艺参数的影响。为改善氧脱木素效果,研究者提出了多种方法,如两段氧脱木素、助剂强化氧脱木素及氧脱木素前预处理等。氧脱木素在我国的应用前景是很广阔的,而且环境保护法规的日益严格对实施氧脱木素技术也十分有利,因此对于氧脱木素的研究还需继续。