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造紙過程中無污染化學品你了解多少?
 
http://www.sbdailynews.com  2017-05-18 智橋科技

  近幾年,造紙工業(yè)中紙漿漂白引起的有機氯化物對環(huán)境的影響問題,促進了環(huán)境友好型漂白技術的發(fā)展。

  在全無氯漂白(TCF)和無元素氯漂白(ECF)中,過氧化氫是關鍵的化學藥品。

  多數(shù)H2O2漂白被用于機械漿或半化學機械漿保留木素式的漂白,其中H2O2被用來除去木素結構中的發(fā)色基團。

  2O2漂白系統(tǒng)中的主要反應為向H2O2中加入堿后過氧氫根陰離子的形成。紙漿的漂白效果很大程度上取決于過氧氫根陰離子。另外,H2O2的分解引起的其它反應也會影響漂白效果。

  由于在漂白化學助劑、過程水以及未漂漿中存在錳、鐵以及銅等過渡金屬離子,因此控制由過渡金屬離子引起的H2O2分解顯得尤為重要。在機械制漿中,為了達到漂白的目的以獲取最高濃度的過氧氫根離子而除去發(fā)色基團,需要減少過渡金屬離子的數(shù)量。在化學漿中,部分H2O2分解對于脫木素來說是必要的。

  除去發(fā)色基團的反應所消耗的H2O2只是所消耗的總的H2O2的一部分,大部分H2O2被過渡金屬離子無效分解了。傳統(tǒng)的漂白工藝采用溫和的堿性條件來控制H2O2的分解,利用加入鎂鹽和硅酸鹽來穩(wěn)定過氧化氫,或者通過預先進行酸洗或添加螯合劑來除去過渡金屬離子。由于不同的過渡金屬離子導致H2O2分解的機理不同,因此利用H2O2漂白時必須考慮過渡金屬離子的濃度。

  含有紙漿的H2O2溶液與不含有紙漿的H2O2溶液相比,其分解機理是不同的。過渡金屬離子與H2O2反應的方式很大程度上取決于所處的化學環(huán)境,而這環(huán)境可能會被穩(wěn)定劑以許多不同的方式所改變。一定情況下,穩(wěn)定劑能夠減緩或者阻止過渡金屬離子與H2O2的反應。但是,它們也能夠促進這種反應從而加速H2O2的分解。

  鎂鹽作為穩(wěn)定劑

  在H2O2溶液中,少量的鎂鹽就能幾乎完全阻止分解反應的進行。許多研究報道了鎂離子在過渡金屬離子引起的H2O2分解反應中所表現(xiàn)出的穩(wěn)定或失穩(wěn)機理。已經發(fā)現(xiàn),鎂離子能夠抑制鐵離子和銅離子的催化作用,但卻能激活錳離子的催化作用?墒牵擧2O2溶液中含有紙漿時,鎂離子甚至也能使錳離子失活。

  鎂離子通過捕獲過氧陰離子自由基來穩(wěn)定堿性H2O2溶液,進而來打斷自由基鏈的分解反應。鎂離子和過渡金屬離子一起,利用過氧自由基和Mg(II)結合形成的MgO2,通過干擾自由基來穩(wěn)定分解反應。

  由于鐵離子能夠產生自由基,因此上述理論適合鐵離子存在的情況下;鎂離子和金屬離子之間的直接作用是鎂離子起到穩(wěn)定H2O2的主要原因。最好的方法是在加入堿和H2O2之前向紙漿中加入鎂離子,這樣可以減少不具有穩(wěn)定劑作用的氫氧化鎂的形成。而具有活性的穩(wěn)定劑是一種鎂的有機金屬復合物。該復合物可以在鎂離子和漂白反應的有機副產物之間形成,鎂離子與紙漿或螯合物DTPA的復合物比氫氧化鎂更能有效降低H2O2分解速率。

  硅酸鹽作為穩(wěn)定劑

  在H2O2漂白中,硅酸鈉具有有益的影響。可是,它的具體作用和作用機理還不確定。硅酸鹽的主要作用是使得過渡金屬離子失活,從而降低它們對H2O2分解的催化活性。通過形成硅酸錳可以使錳離子失活。

  在pH<11時,鐵離子和錳離子存在的情況下,硅酸鈉作為穩(wěn)定劑具有很好的作用。但是,當銅離子存在時,卻起到催化分解的作用。H2O2漂白時,硅酸鹽也可以作為緩沖劑。鎂離子存在時,硅酸鹽以鎂、鐵(錳)的硅酸鹽形式作為穩(wěn)定劑存在。

  一般來說,從固態(tài)溶液的概念出發(fā)來解釋,固態(tài)硅酸鹽能夠快速地沉淀從而起到穩(wěn)定作用。當硅酸鹽與鈣離子和鎂離子接觸時就會發(fā)生沉淀。而硅酸鹽更易與鎂離子作用。當鎂離子的比例大于鈣離子的比例時,會產生少量的沉淀。這是由于鎂離子的沉淀不如鈣離子的沉淀更具有黏性。

  然而,在漂白過程中產生硅酸鹽沉淀仍然是一個問題。另一方面,在漂白過程中采用Mg(OH)2可以提高硅酸鹽作為穩(wěn)定劑的效果。

  

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