酸洗處理和螯合處理對以氫氧化鎂作堿源的高濃混合闊葉木化機漿過氧化氫漂白的影響

在造紙工業中，過氧化氫（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性能。氫氧化鎂（Mg(OH)?）作為一種堿性物質，常被用作漂白過程中的堿源。然而，紙漿中的某些金屬離子（如鐵、錳等）會催化過氧化氫的分解，從而降低漂白效率。為了提高漂白效果，通常需要對紙漿進行預處理，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以氫氧化鎂作堿源的高濃混合闊葉木化機漿（TMP）過氧化氫漂白的影響，并優化漂白工藝條件，提高漂白效果。

實驗原理

1. 酸洗處理：
• 酸洗處理通常使用無機酸（如硫酸H?SO?）或有機酸（如檸檬酸C?H?O?）處理紙漿，通過酸性環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）與金屬離子形成穩定的絡合物，從而去除這些離子。 Fe3++EDTA→[Fe(EDTA)]?Fe3++EDTA→[Fe(EDTA)]?
3. 過氧化氫漂白：
• 在漂白過程中，過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，從而提高紙漿的白度。 H2O2+OH?→HO2?+H2OH2O2+OH?→HO2?+H2O

實驗材料與方法

實驗材料

• 高濃混合闊葉木化機漿（TMP）：作為研究對象。
• 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。
• 過氧化氫（H?O?）：作為漂白劑。
• 其他試劑：如去離子水、pH調節劑等。

實驗步驟

1. 酸洗處理：
• 將紙漿與酸洗試劑混合，調節pH值至2-3，攪拌一定時間（如30分鐘），去除紙漿中的金屬離子。
• 通過過濾或離心分離紙漿，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，攪拌一定時間（如30分鐘），使金屬離子與螯合劑形成穩定的絡合物。
• 通過過濾或離心分離紙漿，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. 過氧化氫漂白：
• 將預處理后的紙漿與氫氧化鎂混合，調節pH值至10-11，加入適量的過氧化氫，攪拌一定時間（如1小時），進行漂白。
• 漂白完成后，通過過濾或離心分離紙漿，去除漂白后的溶液。
• 用去離子水多次洗滌紙漿，去除殘留的過氧化氫和堿性物質。
4. 性能測試：
• 白度測試：使用白度計測定紙漿的白度。
• 強度測試：測試紙漿的物理性能，如抗張強度、撕裂強度等。
• 金屬離子含量測定：使用原子吸收光譜法（AAS）測定紙漿中殘留的金屬離子含量。

結果與討論

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?）。實驗結果顯示，酸洗處理后紙漿的白度顯著提高，且強度損失較小。
• 通過調節酸洗條件（如pH值、處理時間等），可以進一步優化酸洗效果。
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酸洗去除的金屬離子。實驗結果顯示，螯合處理后紙漿的白度也有顯著提高，且強度損失較小。
• 通過調節螯合劑種類和濃度，可以進一步優化螯合效果。
3. 漂白效果比較：
• 與未經處理的紙漿相比，經過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，且強度損失相對較小。
• 酸洗處理和螯合處理都可以提高過氧化氫的穩定性，減少其在漂白過程中的分解，從而提高漂白效率。
4. 金屬離子含量測定：
• 通過AAS測定紙漿中殘留的金屬離子含量，結果顯示，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。

工藝優化

1. 酸洗條件：
• pH值：酸洗處理的最佳pH值為2-3，過低的pH值可能會對紙漿纖維造成損傷。
• 處理時間：酸洗處理的最佳時間為30分鐘，過長時間的處理可能會導致紙漿強度下降。
2. 螯合條件：
• 螯合劑種類：EDTA和檸檬酸均是有效的螯合劑，可根據具體情況選擇。
• 處理時間：螯合處理的最佳時間為30分鐘，過長時間的處理可能會導致紙漿強度下降。
3. 漂白條件：
• pH值：漂白過程中的pH值控制在10-11，可以提高過氧化氫的穩定性，減少其分解。
• 過氧化氫濃度：適量的過氧化氫濃度可以提高漂白效果，過高濃度可能會導致紙漿強度下降。

通過酸洗處理和螯合處理可以有效去除高濃混合闊葉木化機漿中的金屬離子，提高以氫氧化鎂作堿源的過氧化氫漂白效果。酸洗處理和螯合處理均能顯著提高紙漿的白度，且強度損失較小。通過優化酸洗條件和螯合條件，可以進一步提高漂白效果。這一研究為提高紙漿漂白效率提供了新的思路和技術支持。