氧脱木素技术研究及应用进展

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料 出 口处 加入 氢 氧化 钠 和 镁 盐 保 护剂 , 碎浆 器 经
搅拌 混合 送到蒸 汽 混合 器 , 高浆 料 温 度 至 9 ℃ 提 0
4 2 一
氧 脱木 素技 术研 究及 应用 进展
以上 , 中浓浆 泵 输 送 通 过 氧化 学 混 合 器 进 人 升 用
流式的氧反应器 , 由下 而 上 停 留 6 ri 右 , 0 n左 a 经
钠和镁盐保 护剂 ( 硫酸镁或碳 酸镁) 用 螺旋 喂料器 , 把浆料送人 氧反 应器 , 通过 一个 起 绒 装置 , 然后 落
人浆床 , 控制 浆 的浓 度 在 2 ~2 , 5 8 防止 浆 床过
旋转 的纸 浆 中通 入 加 热 的 空 气 可 以增 强 漂 白效 果 , 过长 期研 究 , 1 6 经 到 9 1年 , 氧脱 木素 的带压 操 作及 碱性 条件 这两个 基本 要素 已经确 定 。 以后 氧
片) 。高剪 切混合 作 用与 纸浆 精磨 机相 似 , 部件 其
结 构精 密 , 子 快 速旋 转 与定 子 之 间 作 用 产生 高 转 剪切 力 , 使浆 料流 态化 , 通过 喷嘴 进入 转子 与定 氧
属管 ) 氧在 反应前 能成 为极 微小 的气 泡 , 是氧 使 这
子 间 的混合 区与浆 料 很好 地混 合 。
量 甲醇 , 设有 监测 易燃 气体 ( 氧 化碳 、 一 甲醇 ) 度 浓
仪表, 氧化碳应保持 在 1 以下 。
1 2 中浓氧脱 木素 流程 .
中浓 氧脱木 素 比高浓 工 艺 要 简便 , 为 从 洗 因 涤工段 经洗 浆机 出来 浆料 浓 度 已达 到 1 以上 , 0
图 1 单 段 氧 脱 木 素 工 艺 流 程 ( 西 贺达 纸业 ) 广
[ 关键词 ] 氧脱木 素 ; 高浓 ; 自由基 ; 强化氧 脱木 素 ; 两段 氧 脱木 素
所 谓氧脱 木 素 技术 , 是在 蒸 煮 器 和 粗浆 洗 就 涤 之 间引入一 段 氧 脱木 素 段 , 氧气 在 碱 性 介 质 中
来 自洗 选椒浆
产 生脱 木素作 用 , 除去 蒸煮后 残 留的木 素 , 以说 可 是 蒸煮 过 程 脱 木 素 的 继 续 , 称 为 氧 碱 “ ” 也 OE 漂
为 6 4 0 , 说 明 第 二 段 不 能 单 独 控 制 反 应 速 10 ) 这
度, 还应控 制 质量传 递 速度 。 当前 氧脱 木 素 的发 展趋 势是 两段 氧脱 木素得 到认 可 ( 两段 系统 的设 备 安 装 能力 占总 生 产 能力 的 1 %) 中浓氧 脱木 素 占主 要 地位 , 合 乎 两段 1 , 这 氧脱 木 素动力 学 的要求 。因 中浓 设备 可使 浆料 流 态化 , 及新 型 氧气分 配管 ( 径 为 5 / 的多 孔金 孔 /m  ̄
去洗选洗 浆机 稀 释水
注 :一 A 燕汽 混合 器; 一 B 化学 品混 合器 。
图 2 两 段 氧脱 木 累工 艺 流 程 ( 东 日照 森 博 ) 山
巾 瓶燕 掌 艇 气●
1 ) 5, 氧脱木 素 工艺 和高 浓 ( 5 ~ 3 ) 9 6 2 5/ 氧脱 木 9 6
脱木 素技 术有 了很 大 的发 展 , 各种 不 同类 型 氧 有
于 紧密 , 保证 与 氧气充 分接 触 , 浆料 进 反应 器 由上
而下 与氧气反应停 留时间约 3 mi, 0 n 在反 应 器底部 浆料 用氧化后 的滤 液稀 释 至 5 浓 度排 出到 喷放
碱处 理方 法 , 主要 区别是 氧反应 器 中浆料 的浓 度 , 如高 浓 ( 5 ~3 ) 艺 , 2 5 工 中浓 ( ~ 1 ) 艺 8 5 工
解 。特别 是具 有 强 氧 化 性 的 羟基 自由基 , 被认 为 是使 纤维 素糖 苷键 断 裂的 主要 因素 。Girr [ ee 等 6 ]
现象 随 p 值 的变 化 而 异 。正 因如 此 , 脱 木 素 H 其
作用 分 快 、 两 个 阶段 , 木素 速 率 方程 也 有 快 、 慢 脱 慢两 种类 型 , 般 为 温 度 、 浓 、 分 压 及 K 值 一 碱 氧 ( 素 含 量 ) 函 数 。Ol 及 T d r用 两 段 一 级 木 的 m ee 反 应方 程 预 测 , 脱 木 素 率 可 达 6 ~ 7 % , 其 0 0 这
量 , 可 达 到 脱 木 素 作 用 , 不 是 完 全 取 决 于 就 而 [ OH一] 子 浓 度 ; 二 段 脱 木 素 的 活 化 能 为 离 第
4 6 0 J mo ・ 比第 一段 2 2 0 J mo ・ 约 8 7 k / l K, 40 k/ l K
高一 倍 ( 叶材浆 第一 段 活化 能 为 3 6 0 第 二段 针 10 ,
2 氧脱木 素 动力 学研 究[ 2
脱木 素使 用氧 气 的关键 措 施 。在 日本 Oi 纸公 j造
司有 多套 两段 中浓 氧脱 木素设 备 , 、 针 阔叶材 浆脱 木素 率可分 别 达到 5 %与 4 。 5 5
3 氧脱木 素 过程 中 自由基 的分析

般认 为 , 脱 木素 是 氧 分 子 从 碱性 状 态 木 氧
反 应器 顶部 卸 料 机输 人 喷放 槽 , 由浆 泵 送 到 氧脱
动 力学 模式 是合 适 的 , 但他 们 以桉木 浆试 验证 明 , 针 、 叶材浆 因化 学成 分与 纤维 结构 的不 同 , 反 阔 其 应 方程应 分别 对 待 。他 们 利用非 线性 最小 二乘 法 技术 确 定 了桉 木 硫 酸 盐 浆 的方 程 参 数 特 性 , 试 其 验结 果所 发 现 的情 况 与 My r 及 E wad es d r s的 结 果是 相 似 的 : 一段 快 速 反 应 只要 维 持 一 定 艺 的 重 要 性 。My r es及 E — d
认 为控制 氧脱 木素 过程 中 0 。・一 H0 ・ 木素 和 与
的反 应是 提 高 氧脱 木 素 效 率 和 选 择 性 的关 键 所
在 。Re b r e i eg r等 认 为 氧 脱 木 素 过 程 是 由 t ]
oz・ 和 H0 ・相 互 作 用 所 控 制 的 , 脱 木 素 应 一 氧 该 在 比较 温和 的条 件 下 进 行 , 因此 必 须 探索 新 的
木 素 洗 浆 机 洗 涤 干 净 , 下 一 工 段 精 选 、 白使 供 漂
用。
中浓氧 脱木 素技 术是 通过 强 化混合 作用 使 氧
在 浆料 内更 好地 分 散 渗 入 纤 维 , 料 在 反 应 器 内 浆 按 规定 时 间 内停 留 , 氧脱 木素 反应 连续 进行 , 以 所 氧 混合器 是 中浓 氧脱 木 素 关 键 设备 , 混合 器 技 氧 术发展很快 , 世纪 7 上 0年 代 普 遍 应 用 静 态 混 合
等, 简述 如下 。
#l

罐 , 经洗浆机后送 去精选漂 白。高 浓工艺 通过 双 再 辊压 榨机 的浆 料 浓度 不 得 超 过 3 , 5 以免 太 高 浓
度 引起 自发分 解 导致 氧反 应器 着火 。氧 碱处 理 反
# 趣 空 2
应 时会产生有 机 酸 、 氧化 碳 、 量 一氧 化碳 及 微 二 少
氧脱 木 素要 取 得 良好 的作 用 和 效 果 , 除氧 与 浆混 合均 匀外 , 另一 个 重 要 因素 是 经 氧 反应 后 的 浆料 要洗 涤 干净 , 使进 入漂 白工 段 的溶解 物较 少 , 以便 洗涤 后 滤液 循 环 复 用 , 样 可 节 约化 学 品用 这 量并 减轻 环境 污染 , 高技术 经 济效 益 。 提
21 0 1年

第 3期
《 黑



纸》
论文 与综述 ・
氧脱木 素技术研究及应用进展
崔 红 艳
( 山东 轻 工 业 学 院 山东 省 制 浆 造 纸 科 学 与 技 术 重 点 实 验 室 , 山东 济 南 2 0 5 ) 5 3 3
[ 摘
要 ] 氧脱木 素作 为一 种先进 的 、 环保 型 的制浆 漂 白技 术 , 在我 国正逐 渐 受到造 纸工作 者 的重
发 生 降解 。在反 应体 系 中氧 的负离 子 自由基可 以
转 化成 为一 系列 含 氧 活 性 反应 因子 , 它们 的存 在
是 提高 木素 脱 除的重 要 因素[ 。但是 在氧脱 木 素 3 ] 过程中, 氧气 对 木 素和 碳 水 化 合 物 的选 择 性 比较
差, 研究 表 明[ ] 在 氧 脱 木 素 过 程 中 , 产 生 各 4 : 能 种 含氧 自由基 , 氢 过 氧 自由基 ( O ・) 超 氧 如 HO 、
阴离子 自由基 ( ・一 和 羟基 自由基 ( O。 ) HO ・ 等 , )
木 素在较 高 p 值 时 可 溶 解 , 在 较 低 p 值 时 H 但 H
重 又 出现沉 淀而 截 留在 纤 维 细胞 壁上 , 种 可逆 这
可 降解 和脱 除木 素 分子 , 同时也 使 纤 维 素 发 生 降
素 的 酚氧 负离 子脱去 电子 , 产生 酚 氧 自由基 , 氧分 子 变 成负离 子 自由基 , 后进行 一 系列反 应 , 然 木素
氧脱木素是 在一个复杂 的体系 中, 气 ( 有 氧
气 ) 液( 、 碱溶液 ) 固( 及 纤维 ) 相参 加所 起 的反应 , 三 它有氧在碱 液 中的溶解 及氧 、 碱溶 液与木 素在 反应 之前 彼此 的传 递 问题 , 以彻底混合 是氧 脱木 素的 所 前提 , 它可提 高纤维均匀 分布程度 与增加 纤维 的 内 接触 表面 , 促进 氧气 的分 散并参 与反应 。 植 物纤 维 中 , 素含 有快 速反 应成 分 , 部 分 木 这
素工艺 。 1 传 统氧 脱木 素简 介Ⅲ 氧脱 木素研 究始 于 1 6 年 , 87 有人 发现 在搅拌
1轼 高浓氧脱 木 素流程 .他 向 液 1 高浓氧脱木 素的流程是 : 洗涤 干净 的浆 料先送
到双辊压 榨机脱水 , 提高浓 度 至 3 , 0 加入 氢 氧化
视 , 逐渐得 到越 来越 广泛 的应 用 。根 据我 国的 实际情 况 , 究和推 广 草 浆 的氧 脱木 素 , 进 一 步研 究 并 研 并
提 高草浆氧 脱木 素程度 和脱 木素 选择性 的 方法 , 对解 决我 国造 纸工业 废水 污 染严重 , 实现 纸浆 的 少氯和
无氯 漂 白具 有 重要 的 意义 。
收 稿 日期 : 0 1 0 — 2 21— 4 6 作者简介 : 红艳(95 )女, 浆造 纸 专业在读研 究 生; 崔 18 一 , 制 研 究 方 向 : 浆 造 纸 绿 色化 学 与 生 物 质 资 源化 利 用 。 纸

适合 中浓要 求 。其 流程是 先在 最后 一段洗 浆机 浆
器, 后来 开 发 的高剪 切混 合器 , 氧与浆 料在 中浓 使
工 艺 获 得 良好 的 混 合 。氧 化 学 混 合 器 ( y e Ox g n C e cl x r , 上 世 纪 8 h mi e) 是 a Mi O年 代 发 展 起 来 的 高剪 切 混合 器 , 体 由不 锈钢 浇铸 , 壳 装有 凹沟纹槽 子 面 的 3 6 不 锈 钢 转 子 ( 有 在 转 子 上 装 短 1L 也
白 。蒸 煮后 的浆料 一 般 经 1 2段 洗 涤 后 加入 氧 ~ 和碱 , 经 1 再 ~2 的洗 涤后 进人 漂 白工 段 。氧脱 段
木 素后 的洗 涤液 与 制 浆废 液一 起 送 至 碱 回收 , 进
行 蒸 发 和燃 烧 。按 浓 度划 分 , 分 为 中浓 ( ~ 可 8
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