草浆造纸清洁制浆工艺研究

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1、万方数据第40卷第10期2011年10月辽宁化工L1aOnlngChemlcalIndustryv01．40，NO．100ctOber，2011草浆造纸清洁制浆工艺研究魏熙宇，项学敏，杨凤林，王玉侠，周集体(大连理1：大学环境学院，大连理T大学“工业生态与环境工程”教育部重点实验室，辽宁大连116024)摘要：利用碱性物质与H：0：在适当加热条件下能够发生剧烈反应并释放热能的原理，研究了Na0H和KOH两种制浆工艺对黑液性质和纸浆性能的影响。通过考察碱用量、H：0：用量、投料间隔时间及蒸煮时间对黑液的c0D、色度及纸浆的高锰酸钾值、白度和得浆率等的影响，确定了草

2、浆造纸清洁制浆最佳工艺条件。结果表明，NaOH制浆的最佳工艺条件为：Na0H用量ll％(所述药品为100％含量。用量指占稻草原料质量的比例，下同)、H：O：用量18％、投料间隔1h、蒸煮时间2．5h；KOH制浆的最佳工艺条件为：KOH用量lO％、H：0：用量18％、投料间隔30min、蒸煮时间2h。对比两种工艺所得纸浆及其产生黑液的性质，表明KOH清洁制浆效果明显优于NaOH。关键词：草浆造纸；清洁生产；碱法制浆中图分类号：TO03l文献标识码：A文章编号：1004一0935(2011)lo-lOl0—06由于我国是森林资源匮乏，木材比较短缺的国家，因此再生性较

3、好的非木材纤维一直是我国造纸工业的主要原料。从2000年到2009年，中国造纸业的年产量从3050万t提升至8640万t，10年增长了近2倍，年平均增长率达10％以上Ⅲ。国外造纸主要以木材为原料，而我国木浆造纸只约占14％，非木浆约占86％，其中60％是草浆纸【甜。作为传统工业部门，国内造纸业近十年来在环保方面取得的成绩不容质疑，但随着国家对工业节能减排要求的进一步提高，在新形势下，造纸业依然备受关注。造纸工业所产生的环境污染，主要来自制浆过程产生的各种废水，其中以蒸煮黑液的污染最为严重，约占制浆造纸总污染物产生量的90％左右。蒸煮黑液含有难降解的木质素及其衍生

4、物，是一种高碱性的有机废水，特点是强碱性、色度高、有机物含量高，处理困难，易引起水体污染和生态环境的严重破坏。而木质素又是黑液中最重要的成分，在自然条件下不易降解，这也是导致COD和色度形成的主要原因。若黑液不能得到有效的处理而直接排放，会使环境受到严重污染口州。因此，解决造纸工业污染排放的关键在于对黑液进行彻底有效地治理。黑液的末端治理技术主要有碱回收法、化学絮凝法、酸析法、膜分离法、生物法J51。但这些治理方法都有各自的缺点，如二次污染、设备投资大、能耗高等，因此，通过传统的末端治理并不能有效地消除制浆黑液对于环境的污染，必须寻求新的途径，通过清洁生产，从源

5、头控制制浆黑液的产生，从而达到保护环境的目的。本研究将碱性物质可以与HzO：发生剧烈反应并释放大量热扣1的原理应用于改进传统烧碱法制浆工艺，在制浆过程中同时漂白稻草原料以及煮浆黑液，以达到简化制浆工艺条件、降低黑液污染、提升纸浆质量的目的。研究内容主要有：(1)研究木质素与纤维素分离的新工艺：包括新型药剂(氧化剂)筛选、新工艺条件确定。(2)新工艺对纸浆硬度和白度的影响。l实验部分1．1实验材料本实验所用稻草产地为辽宁庄河，分别通过GB厂r742—2008、GB厂r2677．10一1995、GB厂r2677．6一1994、GB／T10337—2008、GB／T2

6、677．9—1994标准‘”测定本实验所用稻草原料的灰分、水分、纤维素、综纤维素、有机抽出物、克拉森木素、酸溶木素、戊聚糖，得到结果如表l所示。表1稻草原料化学成分原料水分灰分抽出物纤维素综纤维素戊聚糖——苎苎一克托森酸溶稻草9．1217．6723．7242．1362．6722．2329．26o．23基金项目：国家水专项：辽河流域重化工业节水减排清洁生产技术集成与示范研究课题．项目号：2009Zx07208-002。收稿日期：2011一06—10’作者简介：魏熙字(1989一)，女，黑龙江哈尔滨人，2011年毕业于大连理工大学，研究方向：造纸清洁生产工艺。E—m

7、all：welxlyu01@yahoo．com．cn。通讯作者：项学敏(1968一)，女，副教授，博士，研究方向：生态工程技术在水污染控制工程领域的应用。E—ma{1：hjyjs@dlut．edu．cn，电话：0411—84706240。万方数据2011年10月魏熙宇，等：草浆造纸清洁制浆工艺研究10111．2工艺流程本实验的制浆工艺流程设计如下图l所示。蒸煮剂稻草1巫卜f出一回图1制浆工艺流程图(1)将稻草晒干，掸去大部分灰尘，用切纸刀将稻草切成2cm左右的草片备用。(2)将电热锅内加入去离子水，加热至沸腾，放人稻草原料25g，再依次加入NaOH(或KOH)、

8、Na2sO，l％(所述药