[发明专利]在镁离子存在下用臭氧处理化学纸浆的方法

说明书

本发明涉及一种处理化学纸浆的方法，所述方法包括用臭氧处理纸浆的步骤，以及随后的碱抽提步骤，其中，所述碱抽提在镁离子(Mg²⁺)存在下进行。

技术领域

本发明涉及化学纸浆的处理，具体地，涉及化学纸浆(尤其是牛皮纸浆、苏打或亚硫酸盐纸浆)的漂白。

本发明已经表明，在包括臭氧处理和后续碱抽提的化学纸浆处理过程中，如果在镁阳离子(Mg²⁺)存在下进行碱抽提，可实质性减少纤维素的解聚。

在先技术

纸浆，又称为化学纸浆或化学造纸纸浆，其用去除较大比例木质素的试剂蒸煮木头后获得，例如，可用醌催化的苏打(苏打处理，用于获得苏打纸浆)，苏打与硫化钠(牛皮纸纸浆处理，用于生产牛皮纸)或亚硫酸氢盐(亚硫酸盐处理，用于获得亚硫酸盐纸浆)混合。

在生产漂白的化学纸浆的常规方法中，第一阶段称为去木质或预漂白，包括去除纸浆中含有的大概一半的木质素。该操作，传统上通过用氧(O)作化学处理来实施，由于褐色木质素的消除而自然伴随着纸浆的漂白。

下一阶段称为漂白，包括去除所有残余的木质素，仅保留纯白的“碳水化合物”(纤维素和半纤维素)部分。该处理基于木质素中酚循环的氧化，在它被转化成亲水基团–COOH后，它可以被溶液洗涤除去，优选碱性介质以提高它们的溶解性。

通常，使用一种或多种氧化剂，通过称为漂白工序的一系列工艺进行化学纸浆漂白，最常用的氧化剂为二氧化氯或ClO₂(称作D处理)，氧或O₂(称作O处理)，以及漂白剂或过氧化氢或H₂O₂(称作P处理)。

这些氧化剂的处理降解残留的木质素，其基本上与烹煮后纸浆的颜色和纸浆中其它一些发色基团有关。这些试剂在木质素和其它发色基团上形成羧基，使得它们亲水并且溶于反应介质的水中。然而，增溶作用仅在介质为碱的情况下(如O和P处理情况下)才有效。然而，如果氧化剂仅在酸性介质中有活性，例如二氧化氯(D)的情况下，根据Eo或Ep处理，或甚至Eop处理(小写字母表示在E处理阶段用少量的氧化剂)，有必要在氧化剂处理后，接着用苏打(E)进行碱处理，可少量加入在碱介质中有活性的氧化剂(氧和/或漂白剂)增强该碱处理。

因此，完全传统的漂白方法可包括，例如，OODE(或Eo或Ep或Eop)DP工序，其中：

OO代表在碱介质中，由氧进行的两次连续的氧化作用；

D为在酸性介质中，使用二氧化氯的氧化阶段；

E为在苏打存在下抽提氧化产物的过程，其改变形式可以包括加入氧(Eo)和/或少量的过氧化氢(Ep)；和

P为在碱性介质中的漂白过程。

如今，超过95％的化学纸浆用含有氯化氧化剂(如二氧化氯(ClO₂)、氯气(Cl₂)、次氯酸钠(NaClO)或次氯酸钙(Ca(ClO)₂)的工序进行漂白。如此导致有机氯化合物的形成，其基本上在漂白废水中出现，然而它也可污染漂白的纸浆。这些化合物对植物环境和纸质量的真正影响已经公开讨论了几十年。不过，造纸业一直试图通过不同方式减少这些有机氯化合物的形成。最普遍的解决方案之一包括在含氯试剂中优先使用二氧化氯(ClO₂)，它产生的有机氯化合物远比氯气或次氯酸盐少。此外，与其他的氯化氧化剂不同的是，它对纤维素没有不利的影响。由此生产的漂白纸浆质量最高。然而，即便如此，还是会形成有机氯化合物。一种更为全面的方法包括用其他的非氯化氧化剂替换所有的氯化试剂。氧(O)和漂白剂(P)已经被广泛使用。然而，它们不能彻底漂白牛皮纸浆。

自1992年始，臭氧(称作Z处理)已经加入漂白过程所用的试剂列表中。在本文中，臭氧是一种非常有前途的氧化试剂，因为在相同的应用剂量下，它的去木质化效果超过了二氧化氯。