紙張製造中的製漿過程
製漿是利用化學的方法,機械的方法,以及兩種方法相結合的方法,除去紙漿原料木材及其他植物纖維原料中的木素、碳水化合物等非纖維物質,纖維解離製成粗漿,再經洗滌、篩選、淨化或進一步漂白精製成用於製造紙張和紙板的紙漿。
採用亞硫酸鹽蒸煮液蒸煮纖維原料製漿工藝是重要的製漿方法之一。根據蒸煮液pH值的不同,亞硫酸鹽法的蒸煮藥液組成不同,一般可分為酸性亞硫酸鹽法、亞硫酸氫鹽法、中性亞硫酸鹽法、和鹼性亞硫酸鹽法。蒸煮液也可使用不同的
鹽基,主要有
鈣、
鎂、
鈉、
銨等。中性亞硫酸鹽法和鹼性亞硫酸鹽法一般也分類在半化學漿和鹼法製漿中。亞硫酸鹽法製漿的優點是紙漿得率高,本色漿顏色淺,易漂白,
漂白劑及其他
化學藥品消耗少,廢液可回收生產多種副產品。缺點是蒸煮時間長,對原料要求較高,製藥系統複雜,紙張強度較差。除鹼性亞硫酸鹽法外,其他亞硫酸鹽法均需耐酸器材,還需附設制酸設備。
亞硫酸鹽法製漿技術發展較慢,並有被硫酸鹽法取代的趨勢。
亞硫酸鹽法製漿的蒸煮機理
(1)蒸煮液的浸透:酸法蒸煮液向木片內的浸透為毛細管作用下的壓力浸透和濃度差為推動力的擴散過程,酸液在木材內的浸透通路主要靠細胞腔和紋孔。藥液沿木材纖維方向的浸透速度較徑向和弦向快14~15倍。藥液中溶解的SO2的浸透速度較鹽基快的多。其中鈉鹽基比鈣鹽和鎂鹽快,藥液浸透對蒸煮的影響明顯。不同纖維原料的藥液浸透速度差別很大,樹脂含量多和比重大的樹種難浸透;
(2)脫木素反應:木素的磺化和溶出是亞硫酸鹽蒸煮過程中木素的基本反應,生成的木素磺酸鹽具有強的親水性,溶於蒸煮液中達到脫除的木素的目的。
(3)碳水化合物的降解:半纖維素在酸性亞硫酸鹽的蒸煮液中水解成低聚糖和單糖,纖維素在蒸煮液中也可以發生水解降解,使聚合度下降,從而影響紙張的強度。
蒸煮廢液的回收利用
亞硫酸蒸煮液含有大量木素磺酸鹽、糖類及其降解的產物、無機物等,具有很高的BDO、COD,俗稱紅液。很好的回收、利用是亞硫酸法紙漿工業重要的環境保護的課題。