MgO部分替代NaOH为碱源P-RC APMP H2O2漂白动力学的研究

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随着社会经济的不断发展,我国纸和纸板的消耗量逐年上升,这使得高得率浆的性能备受关注。P-RC APMP由于优良的纸浆特性更是成为当下高得率浆发展的重要方向。但是由于P-RC APMP制浆过程中所用碱源NaOH的强碱性,在制浆过程中会导致部分木材组分溶出。如此以来,纸浆得率下降的同时也会造成漂白残液中COD含量升高,污染负荷加大,镁碱替代钠碱(弱碱替代强碱)可以改善这些问题。本论文以杨木片混合相思木片P-RC APMP工艺生产线上一段磨浆之后的浆料为原料,模拟高浓停留段漂白。首先,分别用 100%NaOH和 50wt%NaOH+50wt%MgO(MgO 取代 50wt%NaOH)作为碱源,模拟P-RC APMP高浓停留段漂白。之后在MgO取代50wt%NaOH的前提下改变漂白助剂的加入种类,模拟高浓停留段漂白。研究结果表明,MgO取代50wt%NaOH与100%NaOH为碱源的漂白条件相比,所得纸浆有良好的松厚度、白度和强度性能。另外,漂白残液的CODcr含量、阳离子需求量及电导率均有所下降。在MgO取代50wt%NaOH的条件下,不添加Na2SiO3比添加Na2SiO3漂白后所得纸浆的松厚度高,但纸浆的撕裂指数下降严重,漂白残液中的CODcr有所上升,电导率降低,阳离子需求量基本持平。同样在MgO取代50wt%NaOH的漂白条件下,不添加DTPA比添加DTPA得到的纸浆有较高的纸浆强度和白度,但纸浆的松厚度略有降低,漂白残液中的CODCr和阳离子需求量均有所上升,电导率降低。另外,在MgO取代50wt%NaOH的漂白条件下,不添加DTPA和Na2SiO3比添加了 DTPA和Na2SiO3所得纸浆的松厚度、白度、耐破指数和撕裂指数均降低,抗张指数略有提升,漂白残液中的电导率及CODCr均升高,阳离子需求量略有降低。其次,在MgO取代50wt%NaOH且不添加DTPA的漂白条件下,改变MgO的加入方式模拟P-RC APMP高浓停留段漂白。结果表明在几种不同的MgO加入方式中,MgO在漂白反应开始前(未添加H2O2)单独加入的方式,得到的纸浆白度最高。与传统加入方式(MgO、NaOH、Na2SiO3共同在漂白反应开始前加入)相比,纸浆的抗张指数和耐破指数均有所提升,松厚度略有降低。MgO与NaOH共同在漂白反应开始前(未添加H2O2)加入与传统加入方式(MgO、NaOH、Na2SiO3共同在漂白反应开始前加入)相比,所得纸浆的抗张指数、耐破指数及白度值均有所提升,撕裂指数和松厚度有所降低。MgO与H2O2在漂白反应开始时加入的方式与传统加入方式(MgO、NaOH、Na2SiO3共同在漂白反应开始前加入)相比,纸浆的抗张指数、耐破指数及白度值均有所提升,撕裂指数有所降低,松厚度大幅度降低。另外,在以上不同MgO加入方式的漂白条件中,MgO在漂白反应开始前单独加入的方式,H2O2的分解速率常数最小,H2O2分解反应的半衰期最长,漂后残液中残余H2O2含量最高。最后,在H2O2漂白经验动力学模型的基础上,选用MgO取代50wt%NaOH的漂白条件建立P-RC APMP高浓停留段的H2O2漂白动力学方程,方程式如下:#12(K=A·e-E/RT),其中活化能 E=57.16 kJ/mol结果表明,纸浆白度增值和漂白剂浓度对漂白反应速率有较大的影响,漂白剂浓度的影响程度依次为[H2O2]>[NaOH][MgO][Na2SiO3]。
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