阅读说明：本技术 一种杨木kp浆tcf漂白生产溶解浆的工艺 (Process for producing dissolving pulp by TCF bleaching of poplar KP pulp ) 是由 吉兴香 田中建 杨桂花 吕高金 魏玮 陈嘉川 于 2019-08-27 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种杨木KP浆TCF漂白生产溶解浆的工艺,包括：以杨木为原料,采用预水解硫酸盐法制备杨木KP浆；所述杨木KP浆进行OZQP漂白,得到溶解浆；其中,O-氧脱木素,Z-臭氧漂白,Q-螯合处理,P-过氧化氢漂白。所制备溶解浆各项指标均优于溶解浆行业标准(QB/T 4898-2015)中优等品要求,且大部分指标远超优等品指标,可完全替代进口溶解浆。(The invention relates to a process for producing dissolving pulp by TCF bleaching of poplar KP pulp, which comprises the following steps: preparing poplar KP pulp by using poplar as a raw material by adopting a prehydrolysis sulfate method; carrying out OZQP bleaching on the poplar KP pulp to obtain dissolving pulp; wherein, O-oxygen delignification, Z-ozone bleaching, Q-chelation treatment and P-hydrogen peroxide bleaching. All indexes of the prepared dissolving pulp are superior to the high-grade product requirements in the industry standard of the dissolving pulp (QB/T4898-.)

一种杨木KP浆TCF漂白生产溶解浆的工艺

技术领域

本发明属于造纸技术与新材料领域，具体涉及一种杨木硫酸盐(KP)浆漂白制备溶解浆的工艺。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

溶解浆是经过滤后较纯净的绒毛浆，是粘胶纤维最主要的原料来源。在纤维工业中，粘胶纤维和合成纤维是棉花的主要替代品。相较于合成纤维，粘胶纤维具有明显优势，一是其原料为植物纤维，资源丰富且可再生；二是粘胶纤维的质地与棉纤维更接近，舒适性、透气性、环保生态性等各方面较合成纤维优越。粘胶纤维生产原料主要为棉溶解浆、木溶解浆、竹溶解浆和蔗渣溶解浆。根据相关预测，全球纤维生产和需求会持续增加，到2025年之前全球每年纤维消耗量会增加2000万吨，而在中国和印度，人均纤维需求量增速远超过欧盟、日本以及美国等发达经济体。在我国来源于棉花的纤维远不能满足这一需求，近年来，因棉花减产，棉绒生产量萎缩，木溶解浆已成为粘胶纤维的主要增量来源。2010-2016年，我国溶解浆消耗量年均增速约为19％。2016年我国溶解浆的整体需求为400万吨，进口规模约在225万吨，国内溶解浆的供给量为100万吨，市场潜力巨大。2017年后，受到史上最严环保政策的影响，部分对环境影响大的溶解浆企业被停产，造成溶解浆市场供应更加紧张。

与草类原料相比较，木材原料纸浆的可漂性较差，漂白难度较大。目前TCF漂白研究和应用主要集中在草类原料中，其主要原因就在于木材原料TCF很难获得高白度，虽然有文献报道称通过TCF获得90％以上的高白度，但是达到此白度，纤维和溶解浆得率会大幅下降，溶解浆得率一般低于30％。

发明内容

为了克服上述问题，本发明以杨木硫酸盐(KP)浆为原料，采用一种新的绿色环保的全无氯漂白(TCF)OZQP方法，漂白产生的废水完全不含二噁英和AOX等有害物质，废水COD含量大幅降低，并能实现洗涤和漂白废水循环使用，“零”排放；利用该技术生产的高品质溶解浆，无有毒物质残留，各项指标均达到溶解浆行业标准(QB/T 4898-2015)中优等品要求，且大部分指标远超优等品指标，可完全替代进口溶解浆，在很大程度上解决溶解浆生产污染大和粘胶纤维原料短缺的问题。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种杨木KP浆TCF漂白生产溶解浆的工艺，包括：

以杨木为原料，采用预水解硫酸盐法制备杨木KP浆；

所述杨木KP浆进行OZQP漂白，得到溶解浆；

其中，O-氧脱木素，Z-臭氧漂白，Q-螯合处理，P-过氧化氢漂白。

本发明研究发现：用于以杨木为原料经热水预水解的硫酸盐浆漂白(OZQP)，在获得较高白度的同时，可以保持35％左右的溶解浆得率，且其它各项指标均达到溶解浆行业标准(QB/T 4898-2015)中优等品要求，且大部分指标远超优等品指标，可完全替代进口溶解浆，在很大程度上解决溶解浆生产污染大和粘胶纤维原料短缺的问题。

在一些实施例中，所述杨木为速生阔叶材杨木，规格为长3-6cm、厚2-5mm，提高水对木材的浸润效果和预处理效率。

在一些实施例中，所述预水解硫酸盐法包括：热水预处理和硫酸盐法蒸煮，采用该处理后的制备的杨木溶解浆质量提高，环境污染小。

在一些实施例中，所述热水预处理的具体步骤为：按照液比1:4-1:7，将木片和水混合，升温至150-170℃，保温60-90min。提高了浆料中α-纤维素含量和反应能力。

在一些实施例中，所述硫酸盐法蒸煮的具体步骤为：液比1:4-1:6，保温温度150-180℃，用碱量(以Na₂O计)18-25％，硫化度18-25％，蒸煮时间60-120min。生产的溶解浆α-纤维素含量高，且聚合度分布均匀。

在一些实施例中，O段的具体步骤为：取杨木KP浆料置于氧漂罐中，通入氧气至氧压为0.4-0.8Mpa，NaOH用量为1.5-3.5％，MgCO₃用量为0.3-0.8％，浆浓为8-15％，在85-100℃的氧漂罐中反应25-50min，漂白结束后，将浆料用水洗涤至中性，并浓缩至浆浓25-30％。氧气在碱性介质中产生脱木素作用，除去蒸煮后的残留木素。

在一些实施例中，Z段的具体步骤为：取浓缩后的O段漂后浆置于反应釜中，用乙酸调节pH至1.5-3.0，臭氧用量1.5-3.0％，亚氨基二琥珀酸钠(IDS)用量为0.3-0.6％，温度为25-35℃，反应时间10-30min，搅拌速度为60r/min，反应过程中产生的多余臭氧通过出气口进入装有KI溶液的吸收装置内进行吸收，反应结束后，用水将浆料洗至中性，并将浆浓调至8-15％，为了获得较好的白度和纸浆质量，在氧漂后，本申请利用臭氧漂白继续脱除木素，提高纸浆的白度，且避免了有机氯化物的引入。

在一些实施例中，Q段：将Z段漂后浆料置于密闭反应釜中，添加0.3-0.6％的IDS(亚氨基二琥珀酸四钠)，在60-90℃下鳌合处理20-40min，搅拌使IDS与浆料混合均匀。本申请研究发现：经热水预水解的杨木硫酸盐浆经OZ段漂白后，再采用IDS进行螯合处理，提高了其抗碱性和亮度。

在一些实施例中，P段：Q段反应结束后，浆料中直接加入过氧化氢进行漂白，工艺条件为H₂O₂用量为1.5-3.0％，NaOH用量为0.6-1.0％，DTPA(二乙烯三胺五醋酸)用量0.3-0.5％，MgCO₃用量0.1-0.3％，温度为80-95℃，时间为80-100min，反应结束后，取出浆料，洗涤至中性，烘干得到溶解浆。制备的溶解浆白度稳定性好、各项指标优良。

本发明还提供了任一上述的工艺制备的溶解浆。

本发明还提供了上述的溶解浆在制备粘胶纤维中的应用。

本发明的有益效果在于：

(1)本申请利用该技术生产的高品质溶解浆，无有毒物质残留，各项指标均优于溶解浆行业标准中优等品的指标，可完全替代进口溶解浆，在很大程度上解决溶解浆生产污染大和粘胶纤维原料短缺的问题。

(2)本申请的整个杨木KP浆TCF漂白制备溶解浆过程经采用了热水、臭氧、过氧化氢、少量碱和微量其它助剂，漂白产生的废水完全不含二噁英和AOX等有害物质，废水COD含量大幅降低，并能实现洗涤和漂白废水循环使用，“零”排放；该技术符合国家资源节约、节能减排、绿色发展的产业政策。

(3)本申请的操作方法简单、成本低、具有普适性，易于规模化生产。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，针对目前溶解浆质量不佳、环境污染严重的问题。因此，本发明提出一种环境友好的杨木KP浆漂白制备溶解浆方法，所制备溶解浆得率高，各项指标均优于溶解浆行业标准(QB/T4898-2015)中优等品要求，且大部分指标远超优等品指标，可完全替代进口溶解浆。

一种环境友好的杨木KP浆漂白制备溶解浆方法，以速生阔叶材杨木为原料，包括以下步骤：

把自然风干除杂的杨木切成3-6cm长2-5mm厚的杨木片，首先对杨木片进行热水预处理：按照液比1:4-1:7，将木片和水混合，升温至150-170℃，保温60-90min。随后用硫酸盐法蒸煮预处理后的杨木片，条件为：液比1:4-1:6，蒸煮温度150-180℃，用碱量(以Na₂O计)18-25％，硫化度18-25％，蒸煮时间60-120min，蒸煮结束后，洗涤浓缩得到杨木KP浆。然后对杨木KP浆进行OZQP(O-氧脱木素，Z-臭氧漂白，Q-螯合处理，P-过氧化氢漂白)漂白。O段：取杨木KP浆料置于氧漂罐中，通入氧气至氧压为0.4-0.8Mpa，NaOH用量为1.5-3.5％，MgCO₃用量为0.3-0.8％，浆浓为8-15％，在85-100℃的氧漂罐中反应25-50min，漂白结束后，将浆料用水洗涤至中性，并浓缩至浆浓25-30％；Z段：取浓缩后的O段漂后浆置于反应釜中，用乙酸调节pH至1.5-3.0，臭氧用量1.5-3.0％，亚氨基二琥珀酸钠(IDS)用量为0.3-0.6％，温度为25-35℃，反应时间10-30min，搅拌速度为60r/min，反应过程中产生的多余臭氧通过出气口进入装有KI溶液的吸收装置内进行吸收，反应结束后，用水将浆料洗至中性，并将浆浓调至8-15％；Q段：将Z段漂后浆料置于密闭反应釜中，添加0.3-0.7％的IDS，在60-90℃下鳌合处理20-40min，搅拌使IDS与浆料混合均匀；P段：Q段反应结束后，浆料中直接加入过氧化氢进行漂白，工艺条件为H₂O₂用量为1.5-3.0％，NaOH用量为0.6-1.0％，DTPA用量0.3-0.5％，MgCO₃用量0.1-0.3％，温度为80-95℃，时间为80-100min，反应结束后，取出浆料，洗涤至中性，烘干得到溶解浆。

本发明专利中所用化学试剂等级全部为化学纯。

本发明以杨木预水解KP浆为原料，采用全无氯漂白工艺--OZQP制备溶解浆，详细步骤如下：

(1)备料：将自然风干的杨木除杂，切成3-6cm长2-5mm厚的杨木片。

(2)杨木片热水预处理：按照液比1:4-1:7，将木片和水混合，升温至150-170℃，保温60-90min。

(3)杨木硫酸盐法制浆：液比1:4-1:6，蒸煮温度150-180℃，用碱量(以Na₂O计)18-25％，硫化度18-25％，蒸煮时间60-120min，蒸煮结束后，洗涤浓缩得到杨木KP浆。

(4)氧脱木素(O段)处理：取杨木KP浆料置于氧漂罐中，通入氧气至氧压为0.4-0.8Mpa，NaOH用量为1.5-3.5％，MgCO₃用量为0.3-0.8％，浆浓为8-15％，在85-100℃的氧漂罐中反应25-50min，漂白结束后，将浆料用水洗涤至中性，并浓缩至浆浓25-30％。

(5)臭氧漂白(Z段)：取浓缩后的O段漂后浆置于反应釜中，用乙酸调节pH至1.5-3.0，臭氧用量1.5-3.0％，亚氨基二琥珀酸钠(IDS)用量为0.3-0.6％，温度为25-35℃，反应时间10-30min，搅拌速度为60r/min，反应过程中产生的多余臭氧通过出气口进入装有KI溶液的吸收装置内进行吸收，反应结束后，用水将浆料洗至中性，并将浆浓调至8-15％。

(6)螯合处理(Q段)：将Z段漂后浆料置于密闭反应釜中，添加0.3-0.7％的IDS，搅拌使IDS与浆料混合均匀，在60-90℃下鳌合处理20-40min。

(7)过氧化氢漂白(P段)：Q段反应结束后，浆料中直接加入过氧化氢进行漂白，工艺条件为H₂O₂用量为1.5-3.0％，NaOH用量为0.6-1.0％，DTPA用量0.3-0.5％，MgCO₃用量0.1-0.3％，温度为80-95℃，时间为80-100min，反应结束后，取出浆料，洗涤至中性，烘干得到溶解浆，对溶解浆各项指标进行测定。

具体包括如下步骤：

(1)将自然风干的杨木除杂，切成3-6cm长2-5mm厚的杨木片。

(2)把步骤(1)杨木片按照液比1:4-1:7和水混合，升温至150-170℃，保温60-90min。

(3)把步骤(2)预处理杨木片在液比1:4-1:6，蒸煮温度150-180℃，用碱量(以Na₂O计)18-25％，硫化度18-25％，蒸煮时间60-120min，蒸煮结束后，洗涤浓缩得到杨木KP浆。

(4)把步骤(3)杨木KP浆在以下条件下进行氧脱木素(O段)。取杨木KP浆料置于氧漂罐中，通入氧气至氧压为0.4-0.8Mpa，NaOH用量为1.5-3.5％，MgCO₃用量为0.3-0.8％，浆浓为8-15％，在85-100℃的氧漂罐中反应25-50min，漂白结束后，将浆料用水洗涤至中性，并浓缩至浆浓25-30％。

(5)把步骤(4)中所得浆料进行臭氧漂白(Z段)：用乙酸调节浆料pH至1.5-3.0，臭氧用量1.5-3.0％，亚氨基二琥珀酸钠(IDS)用量为0.3-0.6％，温度为25-35℃，反应时间10-30min，搅拌速度为60r/min，反应过程中产生的多余臭氧通过出气口进入装有KI溶液的吸收装置内进行吸收，反应结束后，用水将浆料洗至中性，并将浆浓调至8-15％。

(6)把步骤(5)所得浆料置于密闭反应釜中进行螯合处理(Q段)，添加0.3-0.7％的IDS，在60-90℃下鳌合处理20-40min，搅拌使IDS与浆料混合均匀。

(7)把步骤(6)所得浆料中直接加入过氧化氢进行漂白，工艺条件为H₂O₂用量为1.5-3.0％，NaOH用量为0.6-1.0％，DTPA用量0.3-0.5％，MgCO₃用量0.1-0.3％，温度为80-95℃，时间为80-100min，反应结束后，取出浆料，洗涤至中性。

(8)步骤(7)所得浆料经烘干即是溶解浆，主要用于粘胶纤维的生产。

以下通过具体的实施例对本申请的技术方案进行说明。以下的百分比(％)，除特别说明外，都为质量百分比。

实施例1：用杨木热水预处理KP浆漂白制备溶解浆，通过以下步骤制备得到。

(1)备料：将自然风干的杨木除杂，切成3-6cm长2-5mm厚的杨木片。

(2)杨木片热水预处理：按照液比1:5，将木片和水加入反应釜，升温至165℃，保温90min。

(3)杨木硫酸盐法制浆：在液比1:5，蒸煮温度165℃，用碱量(以Na₂O)22％，硫化度24％，蒸煮时间90min条件下蒸煮预处理后的杨木片，蒸煮结束后，洗涤浓缩得到杨木热水预处理KP浆。

(4)氧脱木素处理(O段)：取一定质量(绝干)的KP浆置于氧漂罐中，通入氧气至氧压为0.6Mpa，NaOH用量为2.5％，MgCO₃用量为0.5％，浆浓为10％，在90℃的氧漂罐中反应30min，漂白结束后，将浆料用水洗涤至中性，并浓缩至浆浓28％。

(5)臭氧漂白(Z段)：取浓缩后的O段漂后浆置于反应釜中，用乙酸调节pH至2.5，臭氧用量2.0％，IDS用量为0.5％，温度为25℃，反应时间20min，搅拌速度为60r/min，反应过程中产生的多余臭氧通过出气口进入装有KI溶液的吸收装置内进行吸收，反应结束后，用水将浆料洗至中性，并将浆浓调至10％。

(6)螯合处理(Q段)：将Z段漂后浆料置于密闭反应釜中，添加0.5％的IDS，搅拌速度60r/min下，使浆料与IDS混合均匀在70℃的水浴锅中鳌合处理30min。

(7)过氧化氢漂白(P段)：Q段反应结束后直接加入过氧化氢进行漂白，工艺条件为H₂O₂用量为2.0％，NaOH用量为0.8％，DTPA用量0.3％，MgCO₃用量0.3％，温度为90℃，时间为90min，反应结束后，取出浆料，洗涤至中性，经烘干处理即得到溶解浆，对溶解浆各项指标进行测定，并与行业标准指标作比较。

表1杨木KP浆OZQP漂白制备的溶解浆指标与行业标准指标比较一览表

实施例2：用杨木热水预处理KP浆漂白制备溶解浆，通过以下步骤制备得到。

(1)备料：将自然风干的杨木除杂，切成3-6cm长2-5mm厚的杨木片。

(2)杨木片热水预处理：按照液比1:4，将木片和水加入反应釜，升温至150℃，保温110min。

(3)杨木硫酸盐法制浆：在液比1:4，蒸煮温度170℃，用碱量(以Na₂O)20％，硫化度22％，蒸煮时间100min条件下蒸煮预处理后的杨木片，蒸煮结束后，洗涤浓缩得到杨木KP浆。

(4)氧脱木素处理(O段)：取一定质量(绝干)的KP浆置于氧漂罐中，通入氧气至氧压为0.4Mpa，NaOH用量为1.5％，MgCO₃用量为0.3％，浆浓为12％，在100℃的氧漂罐中反应50min，漂白结束后，将浆料用水洗涤至中性，并浓缩至浆浓25％。

(5)臭氧漂白(Z段)：取浓缩后的O段漂后浆置于反应釜中，用乙酸调节pH至2.0，臭氧用量1.5％，IDS用量为0.6％，温度为30℃，反应时间30min，搅拌速度为60r/min，反应过程中产生的多余臭氧通过出气口进入装有KI溶液的吸收装置内进行吸收，反应结束后，用水将浆料洗至中性，并将浆浓调至12％。

(6)螯合处理(Q段)：将Z段漂后浆料置于密闭反应釜中，添加0.4％的IDS，搅拌速度60r/min下，使浆料与IDS混合均匀在60℃的水浴锅中鳌合处理40min。

(7)过氧化氢漂白(P段)：Q段反应结束后直接加入过氧化氢进行漂白，工艺条件为H₂O₂用量为1.5％，NaOH用量为0.6％，DTPA用量0.4％，MgCO₃用量0.3％，温度为90℃，时间为80min，反应结束后，取出浆料，洗涤至中性，经烘干处理即得到溶解浆，对溶解浆各项指标进行测定，并与行业标准指标作比较。

表2杨木KP浆OZQP漂白制备的溶解浆指标与行业标准指标比较一览表

实施例3：用杨木硫酸盐(KP)浆漂白制备溶解浆，通过以下步骤制备得到。

(1)备料：将自然风干的杨木除杂，切成3-6cm长2-5mm厚的杨木片。

(2)杨木片热水预处理：按照液比1:6，将木片和水加入反应釜，升温至170℃，保温60min。

(3)杨木硫酸盐法制浆：在液比是1:5，温度是175℃，用碱量(以Na₂O)22％，硫化度是24％，蒸煮时间是70min条件下蒸煮预处理后的杨木片，蒸煮结束后，洗涤浓缩得到杨木KP浆。

(4)氧脱木素处理(O段)：取一定质量(绝干)的KP浆置于氧漂罐中，通入氧气至氧压为0.8Mpa，NaOH用量为3.5％，MgCO₃用量为0.7％，浆浓为10％，在100℃的氧漂罐中反应30min，漂白结束后，将浆料用水洗涤至中性，并浓缩至浆浓30％。

(5)臭氧漂白(Z段)：取浓缩后的O段漂后浆置于反应釜中，用乙酸调节pH至1.5，臭氧用量3.0％，IDS用量为0.6％，温度为25℃，反应时间20min，搅拌速度为60r/min，反应过程中产生的多余臭氧通过出气口进入装有KI溶液的吸收装置内进行吸收，反应结束后，用水将浆料洗至中性，并将浆浓调至10％。

(6)螯合处理(Q段)：将Z漂后浆料置于密闭反应釜中，添加0.6％的IDS，搅拌速度60r/min下，使浆料与IDS混合均匀，在80℃的水浴锅中鳌合处理30min。

(7)过氧化氢漂白(P段)：Q段反应结束后直接加入过氧化氢进行漂白，工艺条件为H₂O₂用量为3.0％，NaOH用量为1.0％，DTPA用量0.5％，MgCO₃用量0.3％，温度为80℃，时间为100min，反应结束后，取出浆料，洗涤至中性，经烘干处理即得到溶解浆，对溶解浆各项指标进行测定，并与行业标准指标作比较。

表3杨木KP浆OZQP漂白制备的溶解浆指标与行业标准指标比较一览表

最后应该说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。