專利名稱：一種制備高質量低污染竹材溶解漿的漂白方法
技術領域：
本發明涉及一種能提高溶解漿反應性能、強度、改善過濾性能及減少環境污染的高質量低污染竹材溶解漿的漂白方法，特別是涉及一種以竹材為原料，通過采用脫除雜細胞一氧化反應一強化的堿精制一二氧化氯漂白一高溫酸化處理來制備反應能力好、過濾性能高、環境污染少的制備高質量低污染竹材溶解漿的漂白方法，屬于纖維用漿柏制造工藝技術領域。
背景技術：
傳統的非棉纖維素溶解漿柏漂白方法，主要采用含氯高的CEH三段漂白方法，即氯化(C)、堿化(E)、次氯酸鹽(H)漂白。此傳統的含氯漂白產生因缺點及危害太大而逐漸被淘汰，因為氯是一種強氧化劑，反應無選擇性，在脫除木素的同時，與碳水化合物(纖維素) 發生反應，使纖維素受到破壞并降解，其缺陷主要有①成品白度低、強度低、脫除木素效果差，漿柏反應能力差；②制得的粘膠的過濾性能和可紡性差。
CEH三段漂白產生的廢水污染非常嚴重，除高負荷的B0D、C0D外，還有大量的有機氯化物(Α0Χ)，有的毒性極大，具有強致癌性，廢水難于處理，在生化處理中還有一大部分有機氯化物不能降解。漂白水耗高。因此，CHl三段漂白不符合提高質量、保護環境、節約能源、可持續發展的要求。
竹材溶解漿具在與棉、木溶解漿不同的獨特性能，采用目前較落后的設備與工藝， 產品質量差，環保也難于達標，在制備過程中其與棉、木等溶解漿的差異主要表現在纖維動力粘度不易控制，散差范圍大；可漂性差；反應能力低等。造成這一現象的主要原因有 ①漿料中殘余木素的存在；②金屬離子抽出物；④細小纖維及雜細胞；⑤竹材品種。
若仍采用常規的CEH漂白，而為了達到提高漿料白度和繼續脫除殘余木素的目的，只能是使用強氯進行氧化處理，造成的后果是纖維強度劇烈下降，動力粘度的散差范圍擴大，均度不能保證；反應性能、過濾性能惡化。 發明內容
本發明的目的在于解決現有技術存在的上述問題，而提供一種能提高溶解漿反應性能、強度、改善過濾性能及減少環境污染的制備高質量低污染竹材溶解漿的漂白方法。本發明針對竹材溶解漿在制備過程中自身的特性，通過采用脫除雜細胞一氧化反應一強化的堿精制一二氧化氯漂白一高溫酸化處理漂白方法來克服以上缺點和問題，制備出成漿色澤淺、強度高、反應能力好、過濾性能高、環境污染少的漂白溶解竹漿。
本發明所采用的技術方案是這種制備高質量低污染竹材溶解漿的漂白方法，其特點是包括有以下步驟。
1.脫除雜細胞。
采用篩除法或洗漿法進行雜細胞的脫除，其中篩除法篩漿濃度O. 7-2. 5%，篩板規格Φ0. 10-2. 5mm,出漿純度彡200kgC0D/adt ;或洗漿法上漿濃度O. 5-3. 0%，溫度50-90°C，出漿純度彡 200kgC0D/adt。
竹材中所含細胞主要有纖維細胞、薄壁細胞、導管、石細胞、表皮細胞等。竹漿纖維細胞約占總面積比的60 70%，低于針葉木高于一般草類。石細胞較多，約占總面積的20 30%，是竹的特征之一。薄壁細胞、導管、石細胞、表皮細胞及部分細小纖維以下統稱為雜細胞。經顯微鏡觀察，雜細胞的大小在5-110um間，雜細胞較多時漿料的濾水性能較差。經過對雜細胞化學成分的分析，其木素含量、灰份、鐵份極高，木素含量高達48. 6%。
雜細胞的存在破壞了成漿的強度，降低了成漿白度，制約的反應性能的提高，脫除雜細胞有利于提高反應性能，有利于改善纖維的可紡性，提高纖維強度和白度。
2.氧化反應。
(I)酸化預處理。
在脫除雜細胞的后漿料中加入預處理劑，處理劑可為無機酸，也可為有機酸。工藝要求為。
預處理反應PK 6。
預處理時間10-40分。
預處理溫度20-60 °C。
用酸量l-3kg/adt。
螯合劑用量1_2%。。
在制漿期過程，過渡金屬保留在紙漿中并導致在氧化反應段副反應發生，氧脫木素的選擇性受影響。為了避免有害的副反應，提高氧化反應段脫木素效率，得到低卡伯值高動力粘度的漿，過渡金屬化合物必須被去除，因此紙漿的預處理是十分必要的。
(2)氧脫木素。
將經過預處理的未漂竹材溶解漿與氧氣均勻混合后置于氧反應器中，使氧氣與漿料發生氧化、脫色反應，繼續脫除蒸煮后未漂漿料中的殘余木素，提高漿料純度，并使動力粘度略有下降。工藝要求為。
氧反應時間30-90分。
反應溫度50-105O。
用氧量0·5-2. 0%。
動力粘度下降速率5_15%。
洗漿后純度彡100kgC0D/adt。
氧脫木素過程中，氧氣主要與木素結構中的酚陰離子發生反應，產生酚自由基，使木素產生脫甲基化，進而芳環開環降解為水溶性有機酸，達到脫除木素的作用。
氧脫木素的主要優點是改進漂白過程效率，允許較短的漂序；廢液中無氯離子， 可通過硫酸點回收系統處理；降低后續漂段的化學品消耗。
(3)臭氧漂白。
經過洗滌的漿料進入臭氧反應器，與臭氧發生反應。工藝要求為。
臭氧用量0·4-1. 0%。
反應時間1-10分。
溫度20-60O。
臭氧濃度1.5-3. 5 %。
洗漿后純度彡50kgC0D/adt。
臭氧漂白期間，體系中會產生大量的活性氧自由基，其氧化電勢很高，可以使多糖的配糖鍵斷裂，臭氧的主要作用是調整漿料動力粘度，使動力粘度控制在工藝要求范圍內， 漿料均度提高；其二，較強的活性氧作用于發色基團并與之反應，提高了漿料白度。
3、強化的堿精制。
堿精制介質為強堿氫氧化鈉，它是一個相對好的親核試劑，可使大部分有機結合氯被脫除，減少Α0Χ;并且中和部分并工段降解的酸性片段，得到的負離子形式增加了木素的可溶性。用氧(O)和/或過氧化氫(H2O2)強化堿精制，可以在無嚴重的纖維素降解的情況下，降低D段二氧化氯需用量和降低卡伯值。并且，氧氣(O)和過氧化氫(H2O2)可同時添加使用或只添加使用其中的一種。工藝要求為。
堿精制時間30-90分。
PH: 10. 5-14。
溫度60-90°C。
過氧化氫(H2O2)用量0·25-0. 75%。
氧氣(O)用量0.2-0. 6%。
洗后含堿量彡O. 06 g/1。
4、二氧化氯漂白。
針對竹材溶解漿的自身特性，堿精制后采用無元素氯漂白，漂白劑為二氧化氯。在漂白過程中，二氧化氯有選 擇性地同木素發生反應并去除木素；而纖維氧化降解少，細小纖維產生少，提高了纖維強度；白度穩定性好；廢水中COD負荷低，大幅度降低毒性大的有機氯化物含量。通過二氧化氯漂白竹材溶解漿，有效減少了纖維降解，降低了木素含量，使得漿柏活性得到進一步的提高，反應能力、過濾性能得到改善。二氧化氯漂白在中濃條件下進行，工藝要求為。
二氧化氯用量0· 8-1. 5%。
反應濃度8_14%。
反應溫度60-80°C。
反應時間80-160分。
反應酸度0·08-0. 20g/l。
洗后含酸量<O. 02 g/1。
5、高溫酸化處理。
用酸來處理漿料時，酸中的H+將纖維素上的Fe++、Mg++或Ca++交換掉，重新變成 COOH (羧基)，眾多的金屬離子被溶解在水中而洗去，從而降低了漿柏的灰份。使用強化的 (高溫高酸)處理工藝不僅可以降低灰份和鐵質，還可以去除溶解漿中的戊糖、已烯糖醛酸， 從而大大提高漿柏的反應能力，為黃化制膠提供優質漿柏。酸處理用鹽酸或硫酸來進行，工藝要求為。
反應濃度4_8%。
反應溫度50-80°C。
反應時間30-90分。
反應酸度0·8-1. 8g/l。
洗后含酸量<O. 02 g/1。
為更好地實現本發明的目的，所述二氧化氯漂白步驟也可分成兩段進行，稱為Dl 段與D2段，Dl段用氯量占總氯量的55-80% ；D2段用氯量占總氯量的20_45%。
本發明與現有技術相比，其有益效果是。
通過該工藝方法，對未漂竹溶解漿進行了深度的木素脫除處理，活化了纖維細胞的性能，有效調整了竹材溶解漿料的動力粘度范圍，使之更加的均一穩定，提高漿料的白度和強度，通過該技術方案制得的竹材溶解漿，動力粘度10-26mpa. s,甲種纖維素含量大于 95%，木素含量低于O. 6%，成品白度(ISO) ^ 86%。反應性能< 250秒，粘膠纖維干斷裂強度彡2. 4CN/dtex，濕斷裂強度彡1. 5CN/dtex，過濾KW值60_100ml。
在漂白過程中，使用臭氧和二氧化氯作用反應藥劑，臭氧漂白適應性強，溫度低， 漂白后的溶解物僅為木素和碳水化合物的降解產物，二氧化氯有選擇性地同木素發生反應并去除 木素；而纖維氧化降解少，細小纖維產生少，大幅度降低毒性大的有機氯化物含量。 因而大大減輕了漂白廢液所造成的污染，漂白廢水COD < 30kg/t風干漿，AOX < O. 08kg/t 風干漿。
通過以上的技術方案，有針對性地對未漂竹材溶解漿進行了分步的脫木素、動力粘度調整、提高白度、減少細小纖維產生、活化了反應能力，在提高纖維強度、白度、過濾性能等質量的基礎上，降低了漂白廢水的污染負荷，制得了產品質量高、環境污染低的竹材溶解漿，為粘膠纖維生產提供了高質量的原料。
通過以上技術方案制得的漂白竹材溶解漿、粘膠纖維、漂白廢水，與常規CEH漂白質量對比如下
權利要求
1.一種制備高質量低污染竹材溶解漿的漂白方法，其特征在于包括有以下步驟(1)脫除雜細胞采用篩除法或洗漿法進行雜細胞的脫除，其中篩除法篩漿濃度O. 7-2. 5%，篩板規格Φ0. 10-2. 5mm,出漿純度< 200kgC0D/adt ;或洗漿法上漿濃度O. 5-3. 0%，溫度50-90°C，出漿純度< 200kgC0D/adt ；(2)氧化反應1)酸化預處理在脫除雜細胞的后漿料中加入預處理劑，預處理劑為無機酸或有機酸，工藝參數為 預處理反應PK 6，預處理時間10-40分，預處理溫度20-60°C 用酸量 1-3 kg/adt,螯合劑用量1-2 %。；2)氧脫木素將經過預處理的未漂竹材溶解漿與氧氣均勻混合后置于氧反應器中，使氧氣與漿料發生氧化、脫色反應，繼續脫除蒸煮后未漂漿料中的殘余木素，提高漿料純度，并使動力粘度下降，工藝參數為氧反應時間30-90分，反應溫度50-105 °C，用氧量0. 5-2. 0%動力粘度下降速率5-15%洗漿后純度100kgC0D/adt ；3)臭氧漂白經過洗滌的漿料進入臭氧反應器，與臭氧發生反應，工藝參數為臭氧用量0. 4-1.0%,反應時間1-10分；溫度20-60°C，臭氧濃度1. 5-3. 5%,洗漿后純度50kgC0D/adt ；(3)強化的堿精制堿精制介質為強堿氫氧化鈉，用氧(O)和/或過氧化氫(H2O2)強化堿精制，工藝參數為堿精制時間=30-90分，PH 10.5-14,溫度60-90°C，過氧化氫(H2O2)用量0. 25-0. 75%，氧氣(O)用量0. 2-0. 6%，洗后含堿量0.06 g/Ι ；(4)二氧化氯漂白堿精制后采用無元素氯漂白，漂白劑為二氧化氯，二氧化氯漂白在中濃條件下進行，工藝要求為二氧化氯用量0. 8-1. 5%,反應濃度8-14%反應溫度60-80°C，反應時間:80-160分；反應酸度0. 08-0. 20g/l,洗后含fe量< O. 02 g/Ι ；(5)高溫酸化處理用鹽酸或硫酸來處理漿料，工藝參數為反應濃度4_8%反應溫度50-80°C，反應時間30-90分，反應酸度0. 8-1.8g/l,洗后含酸量O. 02 g/1。
2.根據權利要求1所述制備高質量低污染竹材溶解漿的漂白方法，其特征在于所述二氧化氯漂白步驟分成兩段進行，稱為Dl段與D2段，Dl段用氯量占總氯量的55-80% ；D2段用氯量占總氯量的20_45%。
全文摘要
一種制備高質量低污染竹材溶解漿的漂白方法，其特點是包括有以下步驟1.脫除雜細胞，采用篩除法或洗漿法進行雜細胞的脫除；2.氧化反應，除去過渡金屬化合物，脫除蒸煮后未漂漿料中的殘余木素，經過洗滌的漿料進行臭氧漂白；3.強化的堿精制；4.二氧化氯漂白；5.高溫酸化處理.本發明有針對性地對未漂竹材溶解漿進行了分步的脫木素、動力粘度調整、提高白度、減少細小纖維產生、活化了反應能力，在提高纖維強度、白度、過濾性能等質量的基礎上，降低了漂白廢水的污染負荷，制得了產品質量高、環境污染低的竹材溶解漿，為粘膠纖維生產提供了高質量的原料。
文檔編號D21C9/153GK102995478SQ201110267128
公開日2013年3月27日 申請日期2011年9月9日 優先權日2011年9月9日
發明者王進軍, 叢之敏, 趙建芬, 張佰豐, 薛振軍 申請人:吉林化纖集團有限責任公司