楊雪芳

（福建省漿紙質(zhì)量監(jiān)督檢驗站，福建 福州 350005）

漂白是溶解漿生產(chǎn)過程中必不可少的一個工序，它是借助化學藥品去除紙漿中的木素或者通過化學藥品的作用改變木素發(fā)色基團的結構，從而提高漿粕的白度和純度。紙漿的漂白方法主要分為“傳統(tǒng)的含氯漂白（CEH）”“全無氯漂白（TCF）”和“無元素氯漂白（ECF）”三大類，由于傳統(tǒng)的含氯漂白存在嚴重的環(huán)境污染問題而逐漸被和TCF和ECF漂白取代。ECF漂白后漿料性能好，對環(huán)境的影響與TCF漂白相近，而且其生產(chǎn)成本比TCF低，所以ECF漂白深受行業(yè)的青睞。

近來，ECF漂白在溶解漿生產(chǎn)線上的應用得到快速發(fā)展，但由于未漂漿料的性能各異，因此所采用的ECF漂白工藝也各不相同。本文就ECF漂白工藝對硫酸鹽竹漿性能的影響進行研究，通過分析不同漂白化學藥品用量下漿料性能指標的變化，優(yōu)選出最佳的漂白工藝。

1 材料與方法

1.1 材料

實驗所用漿料為未漂硫酸鹽竹漿，其性能指標為：卡伯值11.4，白度36.1%ISO，粘度1207mL/g，α-纖維素含量92.0%。

主要實驗試劑和儀器見表1和表2。

表1 主要實驗試劑

表2 主要實驗儀器

1.2 方法

1.2.1 ECF漂白

未漂硫酸鹽竹漿的ECF漂白采用D0EPD1三段漂。漂白漿濃設為10%，每段漂白具體操作步驟如下：

⑴ 未漂硫酸鹽竹漿第一段二氧化氯漂白（D0段）

在漂白前先根據(jù)文獻[1]的方法測定所使用二氧化氯水溶液中有效氯的含量，結果為22.4 g/L。

稱取20 g絕干未漂漿于加厚PE密封袋中，根據(jù)漿濃10%分別加入1.14%、1.52%、1.90%、2.28%的二氧化氯水溶液、蒸餾水于密封袋中，使用適當?shù)牧Χ却耆?，使之充分混合均勻；然后加? mol/L 氫氧化鈉調(diào)節(jié)漂初pH至4.0～4.5；混勻后使用封口機加固袋口以保證其氣密性，然后將其放入70 ℃恒溫水浴中反應120 min。

到達設定時間后，取出漿袋用冷水終止反應，待冷卻至室溫剪開袋口，濾出漂后廢液。借助真空抽濾裝置用蒸餾水洗滌漂后漿料至中性，裝入密封袋中平衡水分后用于檢測各種指標。

⑵ 經(jīng)第一段二氧化氯漂白竹漿的過氧化氫強化的堿處理（EP）

過氧化氫強化的堿處理漂白工段，用堿量為2.5%（氫氧化鈉濃度50 g/L），根據(jù)漿濃10%，將D0段漂白漿與10 mL氫氧化鈉、蒸餾水混合，搓勻后加入10 mL濃度為0.5%的乙二胺四乙酸二鈉（EDTA）溶液并混合均勻，最后分別加入0.25%、0.5%、0.75%、1%的過氧化氫（濃度24 g/L）搓勻，混勻后密封好袋口，將其放入70 ℃恒溫水浴中反應90 min。

到達設定時間后，冷卻至室溫，用剪刀剪開袋口，擠出漂后廢液用于檢測殘余過氧化氫含量。借助真空抽濾裝置用蒸餾水洗滌漂后漿料至中性，裝入密封袋中平衡水分后用于檢測各種指標。

⑶ 過氧化氫強化堿處理后的第二段二氧化氯漂白（D1段）

D1段漂白方法參照⑴D0段漂白，D1段二氧化氯用量分別為0.19%、0.38%、0.76%、1.14%。

1.2.2 漂后漿料性能檢測

圖1 D0段漂白漿卡伯值隨著不同二氧化氯用量的變化

白度指標按照GB/T 7974—2013《紙、紙板和紙漿 藍光漫反射因數(shù)D65亮度的測定（漫射/垂直法，室外日光條件）》進行檢測；粘度指標按照GB/T 1548—2016《紙漿 銅乙二胺（CED）溶液中特性粘度值的測定》進行檢測；卡伯值按照標準GB/T 1546—2018《紙漿 卡伯值的測定》進行檢測；α-纖維素含量按照標準GB/T 744—2004《紙漿 抗堿性的測定》進行檢測。

2 結果與分析

2.1 D0段二氧化氯用量對漿料卡伯值和白度的影響

二氧化氯漂白是ECF漂白的重要漂序之一，由于氯漂和次氯酸鹽漂白對環(huán)境造成很大的影響，這兩者的使用均受到限制，因而二氧化氯漂白已逐步取代氯漂和次氯酸鹽漂白[2]。二氧化氯具有很強的氧化能力，容易攻擊木素的酚羥基使之成為游離基，因此二氧化氯漂白的選擇性好，它能夠選擇性地氧化木素和色素，而對碳水化合物幾乎沒有損傷。二氧化氯是一種高效漂白劑，漂后紙漿的白度高、返黃值低，并且紙漿的強度好[3]。

圖1為D0段漂后漿的卡伯值隨著不同二氧化氯用量的變化，從圖1可知二氧化氯用量對紙漿卡伯值的影響非常顯著，并且卡伯值隨著二氧化氯用量的增大逐漸降低。未漂漿的卡伯值為11.4，當二氧化氯用量為1.14%時，紙漿卡伯值為3.6，與原漿相比，降低了68%；當二氧化氯用量提高至2.28%，此時紙漿卡伯值降至1.8，降低了84%。

圖2 D0段漂白漿白度隨著不同二氧化氯用量的變化

圖2是D0段漂白漿白度隨著不同二氧化氯用量的變化，由圖2可見未漂紙漿白度為36.1% ISO，經(jīng)過1.14%～2.28%用量的二氧化氯漂白后，其白度上升至68.9%ISO，效果非常明顯。

2.2 EP段過氧化氫用量對漿料卡伯值和白度的影響

二氧化氯漂白后只有一部分氯化木素能溶于氯化時形成的酸性溶液，而后被洗滌出去，還有一部分氯化木素在酸性溶液中無法溶解，需在熱堿液中被溶解。因此在二氧化氯漂白后緊接著進行堿處理有利于進一步除去木素和有色物質(zhì)，并把一部分樹脂溶解出來。過氧化氫是一種弱氧化劑，它主要通過與木素側鏈上的羰基和雙鍵反應使之氧化，進而改變其結構或?qū)孺溗榻狻Ｔ趬A處理的同時，以過氧化氫輔助漂白，不僅能消除木素的有色基團或?qū)⑵渌榻馊艹?，而且還能去除半纖維素，提高α-纖維素含量和平均分子量[3]。

圖3 Ep段漂白漿卡伯值隨著不同過氧化氫用量的變化

圖4 Ep段漂白漿白度隨著不同過氧化氫用量的變化

圖5 Ep段漂白廢液殘余過氧化氫濃度的變化

由于未經(jīng)氧脫木素直接進行二氧化氯漂白，需把D0段二氧化氯用量提高，才能使得后續(xù)紙漿白度達到溶解漿要求。通過對D0段漂后紙漿卡伯值和白度指標的綜合分析，D0段采用1.90%用量的二氧化氯進行漂白，漂后接著進行EP處理。

圖3為Ep段漂白漿卡伯值隨著不同過氧化氫用量的變化。從圖3可知，經(jīng)過氧化氫強化的堿處理，在過氧化氫用量＜0.5%時，紙漿卡伯值隨其用量的增加下降速度快，當過氧化氫用量高于0.5%時，卡伯值降低不明顯。

圖4為Ep段漂白漿白度隨著不同過氧化氫用量的變化，從圖4看出隨著過氧化氫用量的提高，紙漿白度先快速上升，后速度變緩。在過氧化氫用量低于0.5%時，白度上升很快；當過氧化氫用量高于0.5%時，白度上升很緩慢，說明此時再提高過氧化氫用量已對白度沒有太大的貢獻了，反而會浪費藥品。這也可從圖5 Ep段漂白廢液殘余過氧化氫濃度的變化可以看出，當過氧化氫用量大于0.5%時，漂白廢液中殘余過氧化氫濃度上升速度很快，說明此時過氧化氫加入已經(jīng)足夠量了。

綜上所述，在過氧化氫強化的堿處理工段，過氧化氫用量應控制在0.5%為宜。

2.3 D1段二氧化氯用量對漿料白度的影響

圖6為D1段漂白漿白度隨著不同二氧化氯用量的變化，從圖6可以看出D1段漂后漿白度隨著二氧化氯用量的增大先快速升高，而后趨于平緩。當二氧化氯用量低于0.38%時，漂后漿白度上升速率比較快；二氧化氯用量超過0.38%時，白度上升很慢。二氧化氯用量為0.38%時，紙漿白度為89.5%ISO，已達到溶解漿白度要求。因此，D1段漂白二氧化氯用量應控制在0.38%。

圖6 D1段漂白漿白度隨著不同二氧化氯用量的變化

2.4 ECF漂白對硫酸鹽竹漿粘度的影響

粘度是溶解漿的一個重要性能指標。ECF漂白過程中每個漂段在優(yōu)化條件下，紙漿粘度分別為：D0（1.90%）段1144 mL/g，EP（0.5%）段1085 mL/g，D1（0.38%）段987 mL/g。從中可知，紙漿粘度隨著漂段的增加逐漸減小，但是降低的比例比較少，間接的反應了所采用的ECF漂白比較溫和，對纖維的降解比較少。

圖7 Ep段漂白漿粘度隨著不同過氧化氫用量的變化

圖7是Ep段漂白漿的粘度隨著不同過氧化氫用量的變化，由圖可知，隨著過氧化氫用量的增加，紙漿粘度呈現(xiàn)先下降后幾乎趨于平穩(wěn)的趨勢。當過氧化氫用量≥0.5%時，紙漿粘度幾乎不再降低。

圖8為D1段漂白漿的粘度隨著不同二氧化氯用量的變化，從圖8可看出，隨著二氧化氯用量的增加，紙漿粘度近似直線下降。

2.5 ECF漂白對硫酸鹽竹漿α-纖維素含量的影響

ECF漂白不僅提高了漿料白度，而且也是漿料純化的過程，α-纖維素含量是表示溶解漿純度的重要性能指標。ECF漂白過程中每個漂段優(yōu)化條件下，紙漿α-纖維素含量分別為：D0（1.90%）段91.6%，EP（0.5%）段95.0%，D1（0.38%）段96.9%。紙漿的α-纖維素含量從未漂漿的92.0%升至96.9%，達到粘膠纖維用竹漿粕一等品（α-纖維素含量≥95.0%）的指標[4]。

圖8 D1段漂白漿粘度隨著不同二氧化氯用量的變化

3 結論

本文采用D0EPD1漂序?qū)α蛩猁}竹漿進行ECF漂白，并探討了每個漂段化學藥品用量對紙漿卡伯值、白度、粘度以及α-纖維素的影響。綜合考慮二氧化氯用量對紙漿卡伯值和白度的影響，D0段漂白的二氧化氯用量應控制1.90%；對于EP段處理，當過氧化氫用量超過0.5%時紙漿的白度和卡伯值變化不再顯著，據(jù)此將過氧化氫用量選定為0.5%；同理，對于D1段漂白二氧化氯的用量選定為0.38%。

此外，經(jīng)過優(yōu)化后的D0EPD1漂白，最終所得漿料的主要性能指標為：α-纖維素含量96.9%，白度89.5%ISO，粘度987 mL/g。