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纸浆过氧化氢漂白技术原理及发展
摘要：
简要叙述了纸浆过氧化氢漂白技术发展现状，
基本原理及对过氧化氢
漂白
技术发展进行展望。
关键字：
纸浆
过氧化氢
漂白
The Technique
Principle and department of Hydrogen Peroxide
Bleaching in Pulp
Li libo
China Sunshine Paper Holdings Co. Ltd.,
Changle, Shandong 262400
Abstract
：
The
develop and fundamental principle of
hydrogen peroxide bleaching in
pulp was introduced. The future of
hydrogen peroxide bleaching was looked into the
distance.
Key
words
：
pulp
hydrogen peroxide
bleaching
前言
在造纸业中，
< br>过氧化氢可用于纸和纸浆的漂白、
脱除纸浆中的木质素以及废
纸的脱墨再生，其中纸浆的漂白是其最主要的应用。用
H
2
O
2
漂白纸浆，漂白度
的稳定性好，
不易返黄漂白过程对纤维的损伤少、
收率
高工艺适应性强，
漂白废
水中含有机氯化合物易处理，
可实现漂白段废水的全部循环使用。
除机械制纸浆
生产需耗用大量过氧化氢外，
随着纸浆生产向着化学热机械制浆
（
CTMP
）
发展，
需用更多的过氧化氢漂白，以达到纸浆的白度。
CTMP
法综合了化学制浆和热机
械制浆
（
T
MP
）
的特点，
纸浆收率高，
木料的可被利用，
因而该法得到迅速普及。
<
/p>
国内造纸业传统上采用
“
氯漂
”
，
（
Cl
2
，
NaOCl
作漂白剂）
，对环境的污染十
分严重。
由于国家加强造纸废水治理工作及严
格的环保要求，
造纸业纷纷寻求逐
渐改用无元素氯漂白（
ECF
）及全无氯漂白（
TCF
）。一大批大型新闻纸制造企
业先后引进采用
H
2
O
2
漂白的
CTMP
，
BCTMP
，
APMP
制浆生产线和废纸脱墨浆生
产线
,
极大地促进了
H
2
O
2
在造纸业的使用。
过氧化氢在漂白的同时还具有消毒、
杀菌作用，
特别适合卫生用
纸、
医学上特殊用纸的生产。
我国报业彩印广告的发
展需要高白度新闻纸以增加色彩的对比度
,
将促
使各新闻纸厂采用
H
2
O
2
漂白。
为
节约木材，今后
将加强废纸的回收利用，也将增加
H
2
O
2
用量。目前除各种木浆
在用
H
2
O
2
漂白外，一些单位还在试验用
H
2
O
2
漂白草浆、苇浆和蔗渣浆等，一旦
这些技术在生产中推广使用，将会使
H
2
O
2
用量大大增加。
1.
纸浆漂白技术的发展现状
在制浆造纸
工业的大步向前的发展下，纸浆工业漂白技术也发生了巨大变
化，自从
< br>50
年代，实现了二氧化氯漂白工业化生产，又逐步开发出如
CEDEDH
或
CEHDED
等制
得高白度、
高强度纸浆的多段工艺漂白。
到
1970
年中浓氧漂投
产运行，
随
后又出现了中浓氧漂氧加强碱抽提和包括
EO
段在内的短程序三
段漂
白等新技术
[1]
。与此同时多段
漂白技术造成了环境被严重污染问题。研究学者在
漂白废水中发现含有大量的对人体有害
的有机氯化物，
包括某些强致癌物质如二
恶英、
三氯甲烷等。
这些有机氯化物主要来自氯化
—
碱处理段及次氯酸盐漂白段，
因此根本处理措施是少用氯或不用氯漂白。
无氯元素漂白（
ECF
）和全无氯漂白
（
TCF
）技术应运而生己成为漂白发展的必然趋势。
无元素氯漂白
(ECF)
是近年来研究的重大漂白技术。主要是为了解决制浆造
纸厂漂白废水的
AOX
，
二恶英污染而采取的对策。
元素氯氯化时会产生有机氯，
化物，
其中有十多种具有
致癌性致突变性，
且大部分溶于氯化废液和碱抽出的废
液中。次
氯酸盐漂白时，也会产生一种致癌的三氯甲烷，因此
ECF
漂白
就是用
全部的二氧化氯代替元素氯和次氯酸盐进行氯化和漂白。
虽然使用二氧化氯时仍
有机氯化物产生，但尚未发现有毒物产生。典型的无元素氯漂白程
序是
D(EO)D(ED)
其中
EO<
/p>
是在压力下进行的，
有时还加有过氧化氢
[2]
。
无元素氯漂白
已在世界许多纸
浆厂成功地取代了传统的含氯漂剂漂白。
1992
年有报告指出
，
已有
62
家工厂其中包括
52
家硫酸盐浆厂每年生产
1200
万
t ECF
浆，所有漂白
程序第一段都采用
ClO
2
，碱抽提段
用
O
2
和
(<
/p>
或
)
用
H
2
O
2
加强
(EO
、
EP
或
EOP)
，
漂白段用
D
或
P
[3]
。
在
ECF
的基础上，
人们进一步开发出了全无氯漂白
(TCF)
技术。
TCF
高白度
漂
白一般是氧脱木素过的纸浆，采用过氧化氢和臭氧进行漂白。其基本流程是
AQZQP<
/p>
或
AQZQ(PO)
。
< br>式中
A
为纸浆的酸化处理，
Q<
/p>
为鳌合剂处理。
氧脱木素、
臭氧、过氧化
氢漂白，现在都是在中浓条件进行的。因为不用氯和次氯酸盐，也
不用二氧化氯，
废液中无氯离子存在。
这样漂白废液经浓缩后或与黑夜一起浓缩
后，进入碱回收系统后，这就实现了无漂白废液排放即清洁生产的愿望
[4]
。
由于市场的迫切需要，
特别是不含磨木浆印刷纸和书写纸及各种食品包装如
茶叶袋纸、咖啡
过滤纸、卷烟纸等的特殊需要，
TCF
漂白浆发展很快。据统计
，
全世界已有
60
多家工厂其中包括<
/p>
28
家硫酸盐浆厂生产
TCF
浆，
使用
03
漂白的
TCF
浆厂有
7
家
，最大产量是
1450t/d
，最小是
200t/d
。预计到
1996
年，<
/p>
TCF
浆
的产量将超过
< br>500
万
t
。
< br>
ECF
、
TCF
漂白技术的不断完善得益于无氯漂剂及其漂白技术研究方面的快
速进展，现在
比较常用的取代含氯漂白剂的方法有
H
2
O
2
漂白、臭氧漂白、氧漂
漂白、过
氧酸漂白
[5,6]
。此外生物漂白、光化学漂白等也极具发展
潜力。
在
H
2
O
2
漂白中，过氧化氢破坏木素中的
发色基团，因而很少降解和溶出木
素，因此过去几十年内
H
2
O
2
主要被应用
于高得率浆的漂白。随着国际社会对环
保问题的日益关注，
90
年代以来化学浆的含氧漂白得到了迅速发展，因此过氧
化氢用于
化学浆漂白已成为纸浆漂白技术发展的必然趋势。技术上由于预处理，
高浓、高温
/
压力过氧化氢等措施的采用，它的脱木素、漂白效率己大幅度提高。
过氧化氢已广泛用于
Ep
、
Zop
、
Op
、
PO
各段漂白及其它漂程补漂。近年来推广
高浓
HZOZ
漂白之后，
H
2
O
2
的消耗减少，漂白的成
本降低，真正满足了环保，
经济和质量三方面的要求
[7]
。
随着杜邦新工艺的出现，
H
2
O
2
价格大幅度下降，<
/p>
用
于纸浆漂白的量，
H
< br>2
O
2
以每年
< br>9%
速度增加，在无氯漂白剂中，
H
2
O
2
作为主力
< br>军的地位越来越重要。目前
H
2
O
2
漂白技术的研究主要集中于预处理，过渡金属
离子与碱土金属离子的影响，高浓、高温
/
压力
H
2
O
2
技术的开发等方面
[8,9]
。
2.
纸浆的过氧化氢漂白及存在问题
2.1
过氧化氢简介
过氧化氢
(hydrogen peroxide)
，俗名双氧水，强氧化性的漂白剂。可由硫酸
作用于过氧化钡或由电解氧化
硫酸成为过硫酸，然后再用蒸汽水解而得；或由
2-
乙基蒽醌经
氢化，再经氧化而得。纯的过氧化氢是无色的液体。市售的有各种
浓度，一般为
30%
的水溶液。无水过氧化氢相对密度为
1.
46
，熔点为
-2
℃，沸点
为
158
℃，能与水和乙醇以任何比例混合，稳定
性差。纯的过氧化氢会自行缓慢
分解，当含有金属杂质存在时，会加速分解成为水和氧。
2.2
过氧化氢漂白的应用及特点
过氧化氢
漂白的效果和稳定性好，不会使织物发黄，而且无毒、无嗅，对环
境无污染，
由于其适用于各种纤维织物的漂白，
故为很有发展前途的漂白剂
[10,11]
。
过氧化氢
(H
2
O
2
)
用于漂白纸浆有许多优点：工艺适应性强，可漂白高得率浆、化
学浆、废纸浆等各类纸浆；经
H
2
O
2
漂后的浆料白度稳定性好，返黄轻；漂白的
< br>废水中不存在毒性的氯化物且减轻腐蚀性；
可以回收药品和热能，
彻底的解决废
水污染的问题。在发展无氯漂白的新工艺中，
H
2
O
2
已成为主要的漂白剂
[12]
。
3.
现有纸浆过氧化氢漂白过程强化方法
3.1
稳定剂强化过氧化氢漂白
过氧化氢漂
白中加入的稳定剂，
在于控制金属离子的催化作用，
比如氢氧化
钠和
α—
羟基丙烯酸聚合物、碱金属氢
氧化物和磷酸酯齐聚物、氧化镁或可溶性
镁盐、柠檬酸及其盐、乙酸镁、磷酸衍生物或取
代磷酸、二皮考林酸等
[13]
。目
前
比较常用的是硅酸钠和硫酸镁。
钱学仁等
[14]
对层状结晶二硅酸钠
(
以
下简称层硅
)
的稳定性能进行了研究。
文
章表明层硅替代硅酸钠作为纸浆过氧化氢漂白稳定剂是可行的，在相同用量下，
麦草浆白度可提高
1.5%
—
2.0%ISO
，脱墨浆可提高
0.5%
—
1.0% ISO
。在相同白
度下，稳定剂用量可节约
1%
。
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