酸碱法制浆简介

制浆方法介绍

硫酸盐法（碱法）和亚硫酸盐法（酸法）是两个基本的化学制浆方法。硫酸盐法由于在化学品回收和纸浆强度方面的优点而居于统治地位。在20世纪40年代后期以前很普遍的亚硫酸盐法已是日落西山。尽管如此，亚硫酸盐法仍有其支持者，已提出对其工艺改进使其更具竞争力的建议。

1 硫酸盐法

硫酸盐法是指木片在NaOH和Na2S的溶液中进行蒸煮。碱液的侵袭使木素分子碎解成较小的组分，木素钠盐溶解于蒸煮液中。硫酸盐法制浆可制造强韧的纸产品；但其未漂浆呈深棕色。硫酸盐法有独特的臭味气体，主要是有机硫化物，它对环境有污染。

自从Carls.Dahl将硫酸钠引入蒸煮系统，硫酸盐法作为烧碱法（它只利用氢氧化钠作为活性化学品）的改进工艺，已历经百年以上。以后将蒸煮液中的硫酸钠改为硫化钠，使得蒸煮软木时的反应动力学和纸浆性能均大为改善。因为硫酸钠曾经时传统的补充化学品，所以称之为“硫酸盐法”。蒸煮碱液中硫化钠的存在对硬木制浆影响不大，有些硬木浆至今仍沿用烧碱法生产。

硫酸盐法制浆的化学原理

蒸煮液中的木素被氢氧离子和硫氢离子（SH－）化学裂解成碎片。然后木素碎片溶解成苯酚盐或碳氧化物离子。碳水化合物（主要是半纤维素和若干纤维素）也收到侵袭，并一定程度被溶解。在一个典型的可漂浆蒸煮中，约有80％的木素、50％的半纤维素和10％的纤维素被降解。

2 亚硫酸盐法

在亚硫酸盐法中，使用亚硫酸（H2SO3）和亚硫酸氢根（HSO3－）的混合物与木素起反应，并使其溶解。亚硫酸盐与木素形成木素磺酸盐而溶解于蒸煮液中，残留的木素化学结构基本上是完整的。亚硫酸盐的化学盐基可以是钙、镁、钠或铵离子。亚硫酸盐制浆可在很宽的pH范围内进行。“酸性亚硫酸盐”意味着以过量游离亚硫酸（pH 1－2）进行制浆，而“亚硫酸氢盐”蒸煮是在低酸度条件（pH3－5）下进行。

亚硫酸盐浆色泽比硫酸盐浆浅，漂白容易，但其纸页要比相应的硫酸盐法纸浆脆弱。亚硫酸盐法适用于云杉、冷杉和铁杉之类的软木和杨木、安木之类的硬木；但多树脂软木和含丹宁的硬木则很难处理。这种对材种的敏感性以及较低的强度，和化学品回收方面的较大困难，均是使亚硫酸盐制浆在与硫酸盐制浆竞争中败北的主要原因。由于亚硫酸盐法对树皮的布宽容性，向全树削片发展的趋向使它进一步处于劣势。

亚硫酸盐法制浆的化学原理

亚硫酸盐蒸煮期间发生的主要反应大致表述如下：

1、游离的亚硫酸与木素化合生产难溶的木素磺酸

2、在有盐基存在的情况下，形成易溶的木素磺酸盐

3、由于水解磺化，木素被裂解成更小更容易溶解的分子碎片

4、半纤维素被水解成糖类

以上反应都是希望发生的，除了半纤维素的水解造成半纤维素组分的损失而降低了得率之外。纤维素对亚硫酸盐药液的侵袭相对稳定。易于脱除半纤维素的特点，使得这种方法可用来制需较高纯度纤维素的溶解浆和特种不透明纸。

硫酸盐法和亚硫酸盐法制浆的相对优点

硫酸盐法的优点

生产出最高强度的纸浆

使用成熟的高效碱回收技术

适用于各种不同材种

在制浆过程中对树皮宽容

亚硫酸盐法的优点

生产出较高白度的未漂浆

纸浆易于漂至高白度

得率较高

纸浆易于磨浆