纸浆漂白及返黄机理

纸浆漂白和返黄机理

1、漂白的主要目的是提高纸浆的白度和白度的稳定性。改善纸浆的物理化学性质，纯化纸浆，提高纸浆的洁净度，也是漂白的目的。漂白是通过化学品的作用除去浆中的木素或者改变木素发色基团的结构来实现的。

2、纸浆漂白的方法可分为两大类。一类称“溶出木素式漂白”，通过化学品的作用溶解纸浆中的木素使其结构上的发色基团和其他有色物质受到彻底的破坏和溶出。此类溶出木质素的漂白方法常用氧化性的漂剂，如氯酸盐、二氧化氯、过氧化物、氧、臭氧等，这些化学品单独使用或相互结合，通过氧化作用实现除去木素的目的，常用于化学浆的漂白。另一类称“保留木素式漂白”，在不脱除木素的条件下，改变或破坏纸浆中属于醌结构、酚类、金属螯合物、羰基或碳碳双键等结构的发色基团，减少其吸光性，增加纸浆的反射能力。这类漂白仅使发色基团脱色而捕食溶出木素，漂白浆得率的损失很小，通常采用氧化性漂白剂过氧化氢和还原性漂白剂连二亚硫酸盐、亚硫酸盐和硼氢化物等。这类漂白方法常用于机械浆和化学机械浆的漂白。

3、纸浆漂白的基本原理：

由于木素大分子含有不同的发色基团以及发色基团与发色基团之间和发色基团与助色基团之间的各种可能的联合，构成复杂的发色体系，形成宽阔的吸收光带，因此，从理论上来说，有色物质的脱色或者说漂白是通过阻止发色基团间的共轭，改变发色基团的化学结构，消除助色基团或防止助色基团和发色基团之间的联合等途径来实现。目前纸浆的漂白，无论是使用氧化性漂白剂还是使用还原性漂白剂，都是以上述理论为基础的。

漂白的作用是从浆中除去木素或改变木素的结构。漂白化学反应可以分为亲电反应和亲核反应。亲电反应促使木素降解，亲电剂（阳离子和游离基）主要进攻木素中富含电子的酚和烯结构；亲核剂（阴离子少许游离基）则进攻羰基和共轭羰基结构，除还原反应外，也会发生木素降解。

4、纸浆的返黄和白度的稳定

纸浆在通常的环境或特定的条件下放置一段时间后，会逐渐变黄，白度会有一定程度的降低，这种现象叫做返黄或回色。纸浆返黄造成白度损失，直接影响到纸浆或纸张的使用价值。纸浆返黄的机理和影响因素。（一）返黄机理。纸浆的返黄都是由热和光的

诱导产生的。但是，由于机械浆和化学机械与化学浆的化学组成有较大的不同，其返黄机理和影响因素也有所不同，现分述如下：含高得率浆多的纸张在温暖潮湿的环境中贮存，会产生热诱导返黄，其可能的机理是纸浆木素中的邻苯二酚结构热氧化成为有色的苯醌结构。化学浆的返黄也是热和光的诈诱导产生的。但是，化学浆的光诱导返黄不如机械浆那样重要。漂白化学浆，特别是高纯度的漂白化学浆的返黄，木素的影响没有机械浆那么大。没有确切证据说明漂白化学浆残余木素能引起返黄，但又不能排除这种可能性。纤维素和半纤维素的氧化降解产物、浆料中所含的树脂及过渡金属离子等对纸浆的返黄有不良的影响。影响高纯度漂白化学浆返黄的原因，主要由于不恰当的生产工艺条件使纤维素和半纤维素受到氧化产生了各种形式的羰基和羧基造成的，其中羰基的影响最大。（二）高得率浆和化学浆返黄的影响因素。生产纸浆的原料和制浆方法、纸浆漂白的方法及其工艺、金属离子及其含量、干燥贮存的条件等，对纸浆返黄都有不同程度的影响。1、材种和材质。不同原料的化学组成不同，生产的机械浆的热稳定性不同。针叶木中，雪松机械浆的热稳定性最好，香脂冷杉和云杉次之，落叶松和短叶松最差。桦木和杨木机械浆的热稳定性相近。短叶松芯材机械浆的返黄比其边材严重。树皮的带入也会降低机械浆的白度稳定性。2、制浆方法。不同的制浆方法对返黄的影响不同。木素是导致机械浆返黄的主要因素，而机械浆基本保留了原料中的木素，因此，机械浆比化浆容易返黄。在室温下，TMP的返黄比SGW快。用亚硫酸钠预处理的CTMP比TMP

容易返黄。硫酸盐浆比亚硫酸盐浆较易返黄。含半纤维素多的亚硫酸盐浆比含半纤维素少的亚硫酸盐浆容易返黄。3、漂白方法和漂白条件。4、金属离子和树脂。无论是机械浆还是化学浆，浆中都含有金属离子，其中铁、铜、锰等过渡金属离子，对漂白浆的返黄有严重的影响。纸浆中的树脂，在含氯漂白时生成氯化碳氢化合物，这些物质不稳定，在存放中会分解出碳氢化合物而变成深暗色的树脂产物。5、草浆中杂细胞含量。草浆中杂细胞含量对漂白浆的返黄有重要影响。这是因为杂细胞中木素和灰分含量均较高，其比表面积又大的缘故。6、纸浆的干燥和贮存。使用蒸汽烘缸干燥浆板时，会使白度损失，浆板外层比内层变黄更明显。浆板打包贮存时会产生热和光诱导返黄，特别是浆板在高温下打包进返黄现象更明显。由于温度和湿度的影响，在室温下放置3天后，风干浆捆外层白度下降2~3度，而里面能下降7度左右。贮存温度的高低，对返黄也有影响。7、纸浆水分含量。贮存的漂白浆水分越大，老化后越容易返黄。

5、稳定白度减轻返黄的方法。根据前面所述的纸浆返黄机理及其影响因素,可采取以下一些措施减轻返黄，提高白度稳定性。1、提高未漂纸浆的质量。（1）加强备料。草类

原料要尽量除去含杂细胞多的草叶、草穗、蔗髓和泥尘等；针叶木应有足够的贮存风化时间，以减少树脂含量。(2)掌握好蒸煮工艺和操作条件，稳定蒸煮质量，避免过煮，减少纤维素、半纤维素的氧化降解。（3）加强漂前的洗涤和筛选，减少蒸煮过程碳水化合物的降解产物进入漂白工段，造成漂后纸浆容易返黄。草浆在漂前用跳筛除去杂细胞，以减轻纸浆返黄。2、选用合适的漂白剂和漂白方法。选用氧化电势低的漂剂可以减少返黄，通常次氯酸盐和臭氧漂白返黄严重，二氧化氯和过氧化氢漂白返黄较小。在多段漂白的终漂段采用二氧化氯或过氧化氢漂白，均可显著减少漂白浆的返黄。化学浆尽量避免采用次氯酸盐单段漂，而采用多段漂白，段间加强洗涤，漂后纸浆用酸处理，以进一步除去浆中金属离子，提高白度稳定性。3、采用合理的漂白工艺。（1）氯化时应避免因用氯量过多，温度过高，时间过长或混合不均匀而产生的“过氯化”，以防纤维素和半纤维生成羰基。（2）纸浆用热碱处理，既可除去浆中的树脂、半纤维素、又可以破坏浆中的羰基，对纸浆减少返黄有显著的效果。（3）通常次氯酸盐漂白的浆容易返黄。次氯酸盐用量大，漂白温度高，时间长，更加剧返黄。PH值在7~11范围内，PH值愈高返黄愈轻。PH值9以上时，羰基能进一步氧化成对返黄影响较小的羧基，可以减少返黄。在中性或接近中性的条件下漂白，会产生西酮基使返黄加剧。（4）二氧化氯在酸性条件下漂白，不会在纤维素和半纤维素中引入醛基和酮基，因而返黄少。用足够量的ClO2，在适宜的PH值和70℃下漂白3h，浆的白稳定性好。（5）漂白终点时，浆中应剩有少量漂剂，漂后应充分洗涤，以利白度的稳定。4、掌握合理的浆板干燥和贮存条件，浆板干燥曲线要合理，出干燥部的浆板先经冷却再打包贮存。