非木浆清洁漂白的理论与实验研究

【摘要】： 非木浆是我国主要的造纸原料,其中麦草浆、芦苇浆、蔗渣浆占非木浆总量的80%以上,国内多数非木浆厂仍采用传统的含氯漂白方法,漂白废水很难处理。2008年颁布的《制浆造纸工业水污染物排放标准》(GB3544-2008)已经开始执行,现有的非木浆厂和新建的非木浆厂必须进行技术改造和采用新技术,否则将很难适应。本论文对麦草、蔗渣原料的清洁制浆漂白特性和机理进行了深入研究,以期为麦草、蔗渣等非木纤维资源的有效利用提供理论和技术支持。 对麦草浆进行了HP短序漂白的研究。结果表明,kappa值较低的麦草浆、在HP漂白中表现出较好的可漂性,经4%～5%的次氯酸盐用量和3%～4% H2O2用量可漂至78%ISO以上,有些可达80%ISO以上,且漂后浆物理性能较好,HP漂白可取代传统的CEH漂白。 对(实验室蒸煮)麦草Soda-AQ浆的OQPo漂白进行了研究。结果表明,Q预处理段的pH值对后续的漂白影响很大,pH3.5时,Q预处理能够有效地控制浆中的金属离子分布并降低纸浆的卡伯值,为后续漂白提供有利条件。在压力H2O2漂白中,加压时间40min已经足够,纸浆的白度已达到81.59%ISO,此时纸浆的粘度为653.0mL/g。对(造纸企业提供)碱法麦草浆进行了OQPO漂白的研究,实验结果表明,优化实验得出氧脱木素段2%NaOH用量较好,适宜的氧气压力为0.5MPa,过氧化氢段4% H2O2用量已足够,终漂浆的物理性能较好。对Soda-AQ麦草浆采用D0EpD1漂白,4%的有效氯用量可将麦草浆漂至89.03%ISO,麦草终漂浆粘度为1006.5mL/g,粘度损失仅86.8 mL/g,D0EpD1漂白流程对麦草浆纤维的降解较小。 蔗渣浆的单段压力过氧化氢漂白过程中,漂白温度是第一影响因素,其次是漂白时间。对于压力过氧化氢漂白蔗渣浆,综合考虑蔗渣终漂浆的白度、得率、粘度等指标,选出适合压力过氧化氢漂白蔗渣浆的工艺条件为:浆浓10%,温度90℃,时间80min,压力0.6MPa, NaOH0.4%,EDTA0.1%,Na_2SiO_33%,MgSO_40.5%,NaOH0.4%;在此漂白条件下,蔗渣终漂浆的白度为83.2%ISO,得率93.57%,Kappa值4.23,粘度为879.4 mL/g。 研究了纸浆漂前螯合预处理的pH值、浆浓及EDTA的添加对金属离子去除的影响。结果表明,螯合预处理的pH值对过渡金属离子的脱除率存在着相应的定量关系,EDTA在酸性条件下添加有助于过渡金属离子的脱除,螯合预处理的浆浓对后续的压力H2O2漂白有一定的影响。 OQPO各段漂白废水GC-MS的检测结果说明, OQPO各段漂白废水中无AOX,漂白废水中的有机物大多数为纸浆中木素和碳水化合物的降解产物,还有一部分为麦草生长过程中本身所生成的有机物质的溶出,漂白废水中的有机物都为无毒物质。 OQPO各段漂白废水污染物的检测结果表明,O段和PO段废水中有机物的含量较Q段高,故其废水中的污染负荷比较大。由于氧脱木素段废水全部进入碱回收系统以及PO段废水的回用,只对Q段废水进行处理排放,Q段废水的污染负荷比较低,CODCr和BOD5分别为167mg/L和56mg/L,Q段的废水比较容易处理。 HP漂白、OHP漂白、D0EpD1(ECF)漂白和OQPO(TCF)漂白,其漂白化学药品成本差别不大,TCF漂白与ECF漂白最低综合成本差别不大,但TCF漂白和ECF漂白的最低综合成本均比传统CEH漂白高出约30元/t浆。非木浆清洁漂白技术中,少污染漂白(HP、OHP)、ECF漂白和TCF漂白各有其特点,HP、OHP漂白有效降低漂白废水中的COD,色度以及AOX;ECF漂白纸浆的质量高,废水比较容易处理,但是设备投资成本高,废水中仍有一定量的AOX;OQPO漂白流程是非木浆清漂白的最佳选择,流程简单灵活,漂后浆质量好,设备投资少,废水中无AOX,漂白废水易处理。 【关键词】：Soda-AQ麦草浆 蔗渣浆 金属离子 清洁漂白 漂白废水
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TS745
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-17
• 第一章 绪论17-43
• 1.1 研究背景17-20
• 1.1.1 纤维原料问题18-19
• 1.1.2 我国利用非木纤维中存在问题19-20
• 1.2 国内外非木材制浆应用研究概况20-23
• 1.2.1 我国非木材制浆漂白的现状20-21
• 1.2.2 国外全无氯（TCF）漂白的现状21-23
• 1.3 清洁漂白技术23-38
• 1.3.1 中浓氧脱木素技术25-29
• 1.3.2 中浓过氧化氢漂白技术29-36
• 1.3.3 中浓二氧化氯漂白技术36-38
• 1.4 气质联用（GC-MS）技术38-39
• 1.5 本论文研究主要内容和目标39-43
• 第二章 麦草浆清洁漂白工艺的研究43-67
• 2.1 原料和实验方法43-46
• 2.1.1 实验原料43
• 2.1.2 Soda-AQ 法蒸煮.43-44
• 2.1.3 Soda-AQ 法麦草浆漂白44-45
• 2.1.4 Kajaani FS-200 纤维分析45
• 2.1.5 打浆与抄片45
• 2.1.6 检测与分析45-46
• 2.2 结果和讨论46-65
• 2.2.1 麦草浆HP 漂白.46-49
• 2.2.2 麦草浆OQPO 漂白49-59
• 2.2.3 Soda-AQ 麦草浆D_0EpD_1 漂白59-65
• 2.3 本章小结65-67
• 第三章 碱法蔗渣浆清洁漂白工艺的研究67-83
• 3.1 原料和实验方法68-69
• 3.1.1 实验原料68
• 3.1.2 预处理68
• 3.1.3 压力过氧化氢漂白（Po）68
• 3.1.4 检测与分析68-69
• 3.2 结果和讨论69-82
• 3.2.1 蔗渣浆清洁漂白实验（QP 流程）69-72
• 3.2.2 压力过氧化氢漂白实验72-82
• 3.3 本章小结82-83
• 第四章 螯合预处理条件对金属离子去除影响83-95
• 4.1 原料及实验方法84-86
• 4.1.1 原料84
• 4.1.2 蒸煮84-85
• 4.1.3 漂白85-86
• 4.1.4 分析测定86
• 4.2 结果与讨论86-94
• 4.2.1 氧脱木素86-87
• 4.2.2 螯合预处理（Q 预处理）87-92
• 4.2.3 EDTA 对金属离子去除的影响.92-93
• 4.2.4 预处理浆浓对金属离子去除及压力H202 漂白的影响93-94
• 4.3 结论94-95
• 第五章 清洁漂白废水特性和经济可行性分析95-124
• 5.1 原料及实验方法96-98
• 5.1.1 原料96
• 5.1.2 漂白96
• 5.1.3 分析测定96-98
• 5.2 结果与讨论98-122
• 5.2.1 漂白废水污染物检测98-100
• 5.2.2 漂白废水GC-MS 分析100-116
• 5.2.3 清洁漂白经济可行性分析116-119
• 5.2.4 非木浆清洁漂白技术的比较119-122
• 5.3 本章小结122-124
• 结论124-128
• 参考文献128-136
• 攻读博士学位期间取得的研究成果136-138
• 致谢138

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