卞 勇

(山東山大華特科技股份有限公司，山東濟(jì)南，250101)

目前，堿法制漿造紙企業(yè)大都已投資建設(shè)了堿回收裝置，堿回收白泥經(jīng)精制可以制備輕質(zhì)碳酸鈣(PCC)，用作造紙?zhí)盍希?］。這不僅具有較大的環(huán)保效益和社會效益，而且還具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

白泥的生成過程為，燃燒工段來的綠液 (主要成分為Na2CO3和水)與生石灰進(jìn)行消化、苛化反應(yīng)，再經(jīng)沉降澄清后，上部堿液循環(huán)利用，底部沉淀即為白泥。

堿回收白泥的生成原理見反應(yīng)式 (1)和式 (2)所示。

由此可以看出，白泥的主要成分為碳酸鈣，但因白泥中含有雜質(zhì)，通常顯灰白色，白度一般在75%左右，達(dá)不到造紙加填所用碳酸鈣的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，可通過有效的化學(xué)及物理方法去除雜質(zhì)，以獲得純度較高的PCC。

堿法木漿堿回收白泥可采用煅燒方法，循環(huán)利用生石灰，而堿法草漿堿回收白泥中因二氧化硅含量較高，采用煅燒白泥制備的生石灰無法進(jìn)行循環(huán)利用。在2007年，王桂林就已提出了堿回收白泥精制碳酸鈣在造紙生產(chǎn)中的應(yīng)用［2］。利用堿回收白泥制備PCC工藝的報(bào)道［3-7］較多，也有關(guān)于堿回收白泥制備PCC專用設(shè)備的報(bào)道［8-9］，以上各方法對于硫酸鹽法制漿得到的白泥處理效果均存在不足，主要是制備的PCC的白度達(dá)不到造紙加填的要求。

堿法制漿中燒堿法與硫酸鹽法制漿堿回收產(chǎn)生的白泥其顏色具有較大差異，燒堿法制漿產(chǎn)生的白泥由于含雜質(zhì)而顯灰白色，利用傳統(tǒng)報(bào)道的方法可制得白度在85%以上的PCC。硫酸鹽法制漿產(chǎn)生的白泥顏色顯綠色，采用已報(bào)道的方法精制白泥，制備的PCC仍顯綠色，白度到不到造紙加填的要求。

徐春等人［10］提出白泥發(fā)綠是由于 Fe2+、S2－、SO24－的協(xié)同作用所產(chǎn)生的結(jié)果，其中，隨著系統(tǒng)中Fe2+含量的增加，苛化后白泥顏色發(fā)綠的程度亦隨之加深。分析其發(fā)綠的原因?yàn)?，燒堿法堿回收系統(tǒng)中鐵離子主要以三價(jià)態(tài)鐵離子存在，二價(jià)態(tài)鐵離子僅占一小部分。而硫酸鹽法制漿為保證一定的硫化度，堿回收系統(tǒng)中S2－的濃度增加，由于S2－具有強(qiáng)還原性，所以系統(tǒng)中的鐵離子主要以二價(jià)態(tài)存在，二價(jià)態(tài)鐵離子與系統(tǒng)中的陰離子形成的化合沉淀物顯綠色，導(dǎo)致白泥最終顯綠色。針對此問題，本實(shí)驗(yàn)通過利用鐵離子螯合劑，去除二價(jià)鐵離子，從而提高硫酸鹽法制漿堿回收白泥精制PCC的白度。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要儀器與試劑

pH計(jì);白度測定儀。

二乙撐三胺五亞甲基膦酸 (DTPMP);經(jīng)脫堿及除雜等粗處理的硫酸鹽法草漿堿回收白泥。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)確定本實(shí)驗(yàn)所用螯合劑為DTPMP，參考此螯合劑螯合鐵離子實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中堿回收白泥用量為固含量20%的白泥漿液50 mL，DTPMP溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論

2.1 正交實(shí)驗(yàn)

利用正交實(shí)驗(yàn)，對影響硫酸鹽法草漿堿回收白泥精制PCC白度的螯合劑用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)pH值3個(gè)主要因素進(jìn)行研究，每個(gè)因素取3個(gè)水平，因素水平表見表1。用L9(33)正交設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表，以硫酸鹽法草漿堿回收白泥精制PCC白度為考察指標(biāo)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2，極差分析結(jié)果見表3。

由表3可知，以硫酸鹽法草漿堿回收白泥精制PCC的白度為考察指標(biāo)時(shí)各因素對PCC白度的影響排序依次為A(螯合劑用量) ＞C(反應(yīng)pH值) ＞B(反應(yīng)溫度);根據(jù)各因素水平實(shí)驗(yàn)指標(biāo)的平均值(k值)，可以判斷硫酸鹽法草漿堿回收白泥精制PCC實(shí)驗(yàn)的最優(yōu)水平組合為A1B3C3，即在反應(yīng)溫度35℃、反應(yīng)pH值9.5的條件下，加入1 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%的螯合劑DTPMP，硫酸鹽法草漿堿回收白泥精制PCC的白度最高，達(dá)到90.0%。

2.2 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

量取經(jīng)過粗處理的硫酸鹽法草漿堿回收白泥漿液50 mL(固含量20%)，按正交實(shí)驗(yàn)確定的最優(yōu)水平組合A1B3C3進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在反應(yīng)溫度35℃、反應(yīng)pH值9.5的條件下，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)1% 的DTPMP溶液1 mL，攪拌20 min，反應(yīng)完畢后，過濾，洗滌，烘干，壓片，經(jīng)白度測定儀檢測白度。進(jìn)行3次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。

表1 硫酸鹽法草漿堿回收白泥精制PCC實(shí)驗(yàn)因素水平表

表2 硫酸鹽法草漿堿回收白泥精制PCC實(shí)驗(yàn)方案及實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表3 硫酸鹽法草漿堿回收白泥精制PCC實(shí)驗(yàn)極差分析結(jié)果

表4 硫酸鹽法草漿堿回收白泥精制PCC實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果

表4的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下，進(jìn)行硫酸鹽法草漿堿回收白泥精制PCC，制得的PCC白度達(dá)到90%。

3 結(jié)論

利用螯合劑二乙撐三胺五亞甲基膦酸 (DTPMP)與硫酸鹽法草漿堿回收白泥中的鐵離子螯合形成無色易溶于水的螯合物，可有效地去除有色鐵化合物對硫酸鹽法草漿堿回收白泥精制輕質(zhì)碳酸鈣 (PCC)顏色的影響。通過正交實(shí)驗(yàn)，確定了硫酸鹽法草漿堿回收白泥精制PCC的最佳反應(yīng)條件，即在反應(yīng)溫度35℃、反應(yīng)pH值9.5的條件下，加入1 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的螯合劑 DTPMP，精制 PCC的白度達(dá)到90.0%以上。

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