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

1. 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
2. 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)]?
3. 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

1. 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。
2. 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。
3. 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)。
4. 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

1. 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。
2. 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)螯合劑種類和濃度，可以進(jìn)一步優(yōu)化螯合效果。
3. 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。
4. 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

1. 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。
2. 螯合條件：
• 螯合劑種類：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。
3. 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。