深度脱木素技术的进展

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1、深度脱木素技术的进展周燕,杨志勇,刘玉花,赵斌（潍坊科技职业学院，山东寿光262700）摘要：阐述了深度脱木素的基本原则，介绍了在连续蒸煮系统和间歇蒸煮系统上应用的几种主要深度脱木素蒸煮工艺和技术。关键词：深度脱木素；连续蒸煮；间歇蒸煮中图分类号：TQ016文献标识码：A9全世界纸浆产量中，化学浆约占60%左右，其中约90%为硫酸盐浆。在现代化的硫酸盐纸浆厂中，漂白废水最难以处理，它含有毒性很大的各种有机氯化物，对环境的危害十分严重。而废水中的总有机氯化物含量在很大程度上取决于未漂浆中残余木素的含量，BOD、COD和漂白废水的色度也与残余木素含量成正比。加上在制浆时分离木素比较经济

2、，因而人们对生产较低木素含量的硫酸盐浆的兴趣越来越大。为了减轻漂白废水的严重污染，尽量减少漂剂用量，近年来提出了蒸煮后的纸浆低硬度、高强度的要求；针叶木硫酸盐浆的硬度从卡伯值28～32降至20以下；阔叶木硫酸盐浆的硬度必须从卡伯值18～22降至15以下，再经氧脱木素，然后进行漂白，可以大大减轻漂白废水的污染程度。但是传统的蒸煮方法不能满足纸浆低硬度、高强度的要求，从而促使了蒸煮技术的进步。常规硫酸盐浆一般为卡伯值30±2的针叶木化学浆和20±2的阔叶木化学浆。如果想进一步脱除纸浆中的木素，降低纸浆的卡伯值，就必须增加蒸煮药品的用量或增加蒸煮时间，这就意味着纤维素处在更强烈的蒸煮条件

3、或其受攻击的时间延长，使其聚合度降低，更多地溶解在蒸煮液中，其结果是得率和强度的剧烈下降。因此，降低漂前纸浆的卡伯值，成为硫酸盐法制浆的发展方向，深度脱木素技术应运而生。从二十世纪九十年代以来，深度脱木素技术得到了迅速的发展。在连续蒸煮系统方面，相继发展了MCC、EMCC、ITC、BLI、LSC、EAPC技术；在间歇蒸煮系统上，则开发了RDH、SuperBatch和EnerBatch技术[1~4]。据统计，至1992年底，世界上已有35家纸浆厂采用了深度脱木素的技术[5]，约有超过100家纸浆厂在进行深度脱木素蒸煮。在北美地区，深度脱木素技术已成为改建或新建硫酸盐纸浆厂的主流技术[

4、6]。深度脱木素这个概念最早由瑞典的Harter和Teder提出，是在常规基础上，保持纸浆质量不变；通过改变工艺或改良蒸煮设备的方法，使成浆硬度降低，一般使针叶木浆卡伯值价降低至30以下，而阔叶木浆则降至20以下。[7]在制浆工艺和环境保护要求下，人们越来越重视深度脱木素技术。这是由于深度脱木素技术可以生产出高强度、高得率和低卡伯值的纸浆[8]。纸浆中残余木素含量降低，不仅可以减少漂白化学药品的消耗，而且降低漂白废水的污染负荷。正是由于经济和环保两方面的优越性，促使深度脱木素技术在理论和实践上得到了长足的发展。深度脱木素技术也成为了低污染制浆技术的主要途径。深度脱木素技术目前已有若

5、干种较为成熟的技术，如MCC、EMCC、ITC、低固形物蒸煮、RDH等。这些技术都满足了少用氯、不用元素氯和全无氯的漂白要求，减轻或杜绝了漂白废液的污染，因此有极大的发展潜力。本文对深度脱木素技术的研究进展进行介绍。1深度脱木素的基本原则如何才能蒸煮出低硬度高强度的纸浆[9]，在二十世纪70年代末到80年代，瑞典皇家工学院N.Hartler教授和Teder及其随后的研究者提出了深度脱木素技术的4个原则：1、蒸煮开始时碱液浓度要低，蒸煮终了时碱液浓度要高，蒸煮过程中碱的浓度要求尽可能均匀。2、要保持蒸煮液中HS-离子有较高的浓度，特别是大量脱木素开始时更需要保持蒸煮液中有较高的HS-

6、离子浓度。3、要保持蒸煮液中溶解木素和Na+有较低的浓度，特别是蒸煮终了时要更低。4、要保持较低的蒸煮温度，特别是蒸煮初期和蒸煮终了时的温度要低。9根据蒸煮动力学和蒸煮化学原理存在如下影响因素：[10][12]1.1氢氧化钠和硫化钠浓度的影响在硫酸盐法蒸煮时，木素脱除和碳水化合物降解是同时存在的两个反应。两个反应的经验速率采用以下公式表示：木素脱除：－dL/dt=KL[HO-]a*[HS-]bL…………………………………。{1}碳水化合物链断裂：－dc/dt=Kc*[HO-]a*C…………………………。。{2}式中L和C分别为木材原料中木素和碳水化合物的含量，KL和KC是与温度有关

7、的速率常数，指数a和b是与氢氧化钠和硫化钠浓度有关的表观反应级数。动力学的研究结果指出，对于初始脱木素、大量脱木素和残余木素脱除阶段，公式(1)中指数a的数值分别约为0、0.7和0.7。对于整个蒸煮过程中的碳水化合物链断裂，公式(2)中指数a的数值大约为1。这样，当氢氧化钠浓度较低时，希望发生的木素脱除速率高于不希望发生的碳水化合物链断裂的速率，因而增加了制浆的选择性。（原则1）比较公式(1)和公式(2)可以看出，硫氢化物的浓度仅仅影响木素脱除的速率。对于硫酸盐法制浆