酸洗處理和螯合處理對(duì)以氫氧化鎂作堿源的高濃混合闊葉木化機(jī)漿過(guò)氧化氫漂白的影響
在造紙工業(yè)中,過(guò)氧化氫(H?O?)漂白是一種常用的漂白方法,用于提高紙漿的白度和改善其光學(xué)性能。氫氧化鎂(Mg(OH)?)作為一種堿性物質(zhì),常被用作漂白過(guò)程中的堿源。然而,紙漿中的某些金屬離子(如鐵、錳等)會(huì)催化過(guò)氧化氫的分解,從而降低漂白效率。為了提高漂白效果,通常需要對(duì)紙漿進(jìn)行預(yù)處理,以去除這些有害的金屬離子。酸洗處理和螯合處理是兩種常用的預(yù)處理方法。
研究目的
本研究旨在探討酸洗處理和螯合處理對(duì)以氫氧化鎂作堿源的高濃混合闊葉木化機(jī)漿(TMP)過(guò)氧化氫漂白的影響,并優(yōu)化漂白工藝條件,提高漂白效果。
實(shí)驗(yàn)原理
- 酸洗處理:
- 酸洗處理通常使用無(wú)機(jī)酸(如硫酸H?SO?)或有機(jī)酸(如檸檬酸C?H?O?)處理紙漿,通過(guò)酸性環(huán)境去除紙漿中的金屬離子。 Fe2++2H+→Fe3++H2Fe2++2H+→Fe3++H2
- 螯合處理:
- 螯合處理則是通過(guò)加入螯合劑(如乙二胺四乙酸EDTA或檸檬酸)與金屬離子形成穩(wěn)定的絡(luò)合物,從而去除這些離子。 Fe3++EDTA→[Fe(EDTA)]?Fe3++EDTA→[Fe(EDTA)]?
- 過(guò)氧化氫漂白:
- 在漂白過(guò)程中,過(guò)氧化氫在堿性條件下(如氫氧化鎂提供)分解生成自由基,這些自由基可以氧化紙漿中的色素物質(zhì),從而提高紙漿的白度。 H2O2+OH?→HO2?+H2OH2O2+OH?→HO2?+H2O
實(shí)驗(yàn)材料與方法
實(shí)驗(yàn)材料
- 高濃混合闊葉木化機(jī)漿(TMP):作為研究對(duì)象。
- 酸洗試劑:如硫酸(H?SO?)或檸檬酸(C?H?O?)。
- 螯合劑:如乙二胺四乙酸(EDTA)或檸檬酸。
- 氫氧化鎂(Mg(OH)?):作為堿源。
- 過(guò)氧化氫(H?O?):作為漂白劑。
- 其他試劑:如去離子水、pH調(diào)節(jié)劑等。
實(shí)驗(yàn)步驟
- 酸洗處理:
- 將紙漿與酸洗試劑混合,調(diào)節(jié)pH值至2-3,攪拌一定時(shí)間(如30分鐘),去除紙漿中的金屬離子。
- 通過(guò)過(guò)濾或離心分離紙漿,去除酸洗后的溶液。
- 用去離子水多次洗滌紙漿,去除殘留的酸根離子。
- 螯合處理:
- 將紙漿與螯合劑混合,攪拌一定時(shí)間(如30分鐘),使金屬離子與螯合劑形成穩(wěn)定的絡(luò)合物。
- 通過(guò)過(guò)濾或離心分離紙漿,去除螯合后的溶液。
- 用去離子水多次洗滌紙漿,去除殘留的螯合劑。
- 過(guò)氧化氫漂白:
- 將預(yù)處理后的紙漿與氫氧化鎂混合,調(diào)節(jié)pH值至10-11,加入適量的過(guò)氧化氫,攪拌一定時(shí)間(如1小時(shí)),進(jìn)行漂白。
- 漂白完成后,通過(guò)過(guò)濾或離心分離紙漿,去除漂白后的溶液。
- 用去離子水多次洗滌紙漿,去除殘留的過(guò)氧化氫和堿性物質(zhì)。
- 性能測(cè)試:
- 白度測(cè)試:使用白度計(jì)測(cè)定紙漿的白度。
- 強(qiáng)度測(cè)試:測(cè)試紙漿的物理性能,如抗張強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度等。
- 金屬離子含量測(cè)定:使用原子吸收光譜法(AAS)測(cè)定紙漿中殘留的金屬離子含量。
結(jié)果與討論
- 酸洗處理的影響:
- 酸洗處理可以有效去除紙漿中的金屬離子,特別是鐵離子(Fe3?)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,酸洗處理后紙漿的白度顯著提高,且強(qiáng)度損失較小。
- 通過(guò)調(diào)節(jié)酸洗條件(如pH值、處理時(shí)間等),可以進(jìn)一步優(yōu)化酸洗效果。
- 螯合處理的影響:
- 螯合處理同樣可以有效去除紙漿中的金屬離子,特別是那些難以通過(guò)酸洗去除的金屬離子。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,螯合處理后紙漿的白度也有顯著提高,且強(qiáng)度損失較小。
- 通過(guò)調(diào)節(jié)螯合劑種類(lèi)和濃度,可以進(jìn)一步優(yōu)化螯合效果。
- 漂白效果比較:
- 與未經(jīng)處理的紙漿相比,經(jīng)過(guò)酸洗處理和螯合處理后的紙漿漂白效果顯著提高,白度增加幅度更大,且強(qiáng)度損失相對(duì)較小。
- 酸洗處理和螯合處理都可以提高過(guò)氧化氫的穩(wěn)定性,減少其在漂白過(guò)程中的分解,從而提高漂白效率。
- 金屬離子含量測(cè)定:
- 通過(guò)AAS測(cè)定紙漿中殘留的金屬離子含量,結(jié)果顯示,酸洗處理和螯合處理均能有效降低紙漿中的金屬離子含量,尤其是鐵離子。
工藝優(yōu)化
- 酸洗條件:
- pH值:酸洗處理的最佳pH值為2-3,過(guò)低的pH值可能會(huì)對(duì)紙漿纖維造成損傷。
- 處理時(shí)間:酸洗處理的最佳時(shí)間為30分鐘,過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的處理可能會(huì)導(dǎo)致紙漿強(qiáng)度下降。
- 螯合條件:
- 螯合劑種類(lèi):EDTA和檸檬酸均是有效的螯合劑,可根據(jù)具體情況選擇。
- 處理時(shí)間:螯合處理的最佳時(shí)間為30分鐘,過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的處理可能會(huì)導(dǎo)致紙漿強(qiáng)度下降。
- 漂白條件:
- pH值:漂白過(guò)程中的pH值控制在10-11,可以提高過(guò)氧化氫的穩(wěn)定性,減少其分解。
- 過(guò)氧化氫濃度:適量的過(guò)氧化氫濃度可以提高漂白效果,過(guò)高濃度可能會(huì)導(dǎo)致紙漿強(qiáng)度下降。
通過(guò)酸洗處理和螯合處理可以有效去除高濃混合闊葉木化機(jī)漿中的金屬離子,提高以氫氧化鎂作堿源的過(guò)氧化氫漂白效果。酸洗處理和螯合處理均能顯著提高紙漿的白度,且強(qiáng)度損失較小。通過(guò)優(yōu)化酸洗條件和螯合條件,可以進(jìn)一步提高漂白效果。這一研究為提高紙漿漂白效率提供了新的思路和技術(shù)支持。