化学如何制造纸浆？

化学制浆的主要工艺和方法

制浆包括备料、蒸煮、洗涤筛选、漂白四个过程。为了配制适合不同性能和强度要求的浆料，浆料中杂质的去除程度也不同。化学纸浆通过脱木素作用制浆和漂白。

做饭；这是我的事

根据药液pH值的不同，可分为碱性法(硫酸盐法、烧碱法和碱性亚硫酸盐法)、中性盐法和酸性法(酸性亚硫酸钠法和亚硫酸氢盐法)。其中，硫酸盐法是制浆的主要方法，其次是酸性亚硫酸盐法。

硫酸盐法制浆

以氢氧化钠和硫化钠为蒸煮剂的制浆方法。在碱回收过程中，可以使用廉价的硫酸钠作为补充剂。硫酸盐法的优点是:对原料适应性强，纸浆强度比亚硫酸盐法高，可用于制造各种坚韧纸、纸板和薄纸；蒸煮周期短，药物回收率高，废液回收技术成熟。缺点是纸浆颜色深，难漂白，不透明度差，出浆率低。制浆过程如下:

影响蒸煮过程的参数包括木材种类、木片规格和质量、活性碱用量、液体浓度、硫化程度、温度和蒸煮时间。这些参数相互影响，相互制约。

硫酸盐法适用于各种针叶、硬木和竹材。针叶树木材木质素含量高，木材结构致密；硬质阔叶树比重大，蒸煮条件和蒸煮结果差别很大。用于蒸煮的活性碱的量因木材的种类和纸浆的用途而异。一般阔叶材化学制浆用碱量为13 ~ 20%(以氧化钠计)，针叶材为18 ~ 28%。活性碱是指药液中的氢氧化钠和硫化钠，通常换算成氧化钠计。蒸煮液的活性碱浓度(g/L)是决定蒸煮速度的重要因素。当用碱量不变时，药液浓度由液比控制。液比应根据蒸煮方法、原料种类、纸浆质量要求和蒸汽品质确定，一般为1: 3 ~ 4。

硫化钠可以加速木质素结构单元间醚键的断裂，加快其溶解速度，缩短蒸煮时间，提高纸浆得率和质量。蒸煮液中硫化钠的含量(活性碱的百分比)用硫化程度表示。

(以Na2O计)

一般针叶树材的硫化度在25%左右，阔叶树材的硫化度在20%左右。

提高烹饪温度可以加快烹饪速度，缩短烹饪周期。在其他蒸煮条件相同的情况下，蒸煮温度越高，蒸煮速度越快，但温度越高，出浆率和浆强度越低。木材蒸煮温度一般在65438±070℃左右。烹饪时间由加热时间和保温时间组成。加热时间与药液渗透有关，一般为1.5 ~ 2.5小时。最高温度下的保温时间与原料种类、用碱量、硫化程度、碱浓度、最高蒸煮温度、纸浆种类有关。烹饪温度和时间可以用参数H因子来表示。h因子是蒸煮相对反应速率常数对蒸煮时间的积分面积。在其他蒸煮条件相同的情况下，只要H因子相同，就可以得到木质素含量和得率相同的纸浆。H- factor常用于控制烹饪中的烹饪终点。

黑液提取设备(通常为真空洗浆系统)从蒸煮后的纸浆中提取黑液。然后黑液在多效真空蒸发器和直接蒸发器中蒸发至浓度为50-60%。浓缩黑液与芒硝混合，喷入碱回收炉燃烧，芒硝还原成硫化钠。熔体从炉底流出，其成分为碳酸钠和硫化钠。溶于水时，称为绿色液体。碱回收炉燃烧产生的热量由蒸汽锅炉回收。澄清后的绿液用石灰乳苛化，将碳酸钠转化为氢氧化钠，生成的碳酸钙(白泥)沉淀得到白液(氢氧化钠和硫化钠)用于蒸煮。

亚硫酸盐制浆

亚硫酸氢盐和亚硫酸作为蒸煮剂的制浆方法。根据蒸煮液pH值的不同，可分为酸性亚硫酸盐法、亚硫酸氢盐法、中性亚硫酸盐法和碱性亚硫酸盐法。狭义的亚硫酸盐法是指酸性亚硫酸盐法。

酸性亚硫酸盐法制浆颜色浅，易漂白，得浆率高。针叶木亚硫酸盐废液可用于制造酒精、酵母、香兰素等粘合剂、水泥减水剂、石油钻井泥浆降粘剂等。但对原料的适应性差，蒸煮时间长，需要耐酸设备；很难回收废液和解决污染问题。这种方法逐渐被硫酸盐法所取代。可溶性盐基(如镁、铵、钠等。)代替钙基，解决废液回收问题；采用多级蒸煮，扩大了原料品种的应用范围。酸性亚硫酸盐制浆工艺流程如下:

硫酸和亚硫酸氢盐用于形成蒸煮液。其成分用总二氧化硫、结合二氧化硫和游离二氧化硫表示。药液对木片的渗透是亚硫酸盐蒸煮的重要过程，渗透温度约为110℃。药液渗透不足会造成木片在蒸煮温度下“黑煮”。影响蒸煮过程的因素包括蒸煮温度、蒸煮液的浓度和组成、pH值、蒸煮剂的碱类型、蒸煮时间等。木材的酸性亚硫酸盐蒸煮温度为140 ~ 150℃。

碱性亚硫酸盐制浆

新的制浆方法。以NaOH和Na2SO3为蒸煮剂，药液pH值为10 ~ 13。该方法对原料适应性强，得浆率高，漂白性能好，未漂浆颜色浅，纸张强度好。

松木用碱性亚硫酸盐法蒸煮时，化学品总用量为17 ~ 21%(以Na2O计)，亚硫酸化度为80%(计算方法与硫酸盐法相似)，蒸煮温度为175℃，蒸煮时间为180分钟。在相同脱木素率下，纸浆得率比硫酸盐法高6 ~ 12%，打浆性能好，可节约能耗50 ~ 70%。除撕裂度略低于硫酸盐浆外，纸浆的强度与硫酸盐浆相似。这种方法的主要缺点是很难回收废液。

纸浆漂白

纸浆的颜色主要是由于纸浆中木质素的存在。漂白过程主要是除去纸浆中的有色物质，消除其发色基团。漂白方法分为两大类:①用氧化漂白剂破坏纸浆中残留的木质素，以提高纸浆的白度，称为脱木素漂白，多用于化学浆；②用化学药品改变有色物质发色基团的结构，使其脱色，称为木质素留着漂白，多用于高得率浆。

采用多段漂白法漂白化学木浆，具有漂白剂用量少、白度高、对纤维强度损伤小等优点。最简单的多级漂白包括三个阶段:氯化(C)，碱处理(E)和次氯酸盐漂白(H)。随着漂白技术的发展，出现了新的漂白剂，如二氧化氯(D)、过氧化氢(P)，漂白级数已达7 ~ 8级，包括重复氯化和碱处理，以及各种漂白剂的使用，如C-E-H-D-E-D等。，使纸浆具有高的稳定白度(90以上)。纸浆氯化的目的是去除纸浆中残留的木质素，为后期漂白打下基础。浆液在浆液氯气混合器中直接与氯气混合进行反应。硫酸盐浆耗氯量约占总耗氯量的60 ~ 70%，矿浆浓度为3%，室温下反应时间为65438±0小时，最终pH值为2。氯化后，一部分木质素溶解在氯化阶段的水中，一部分需要溶解在碱性介质中。因此，有必要在氯化后设置碱处理阶段。用碱处理时，矿浆浓度为10%，pH值在9 ~ 10以上，温度为60 ~ 70℃，时间约为1 ~ 2小时。纸浆漂白中使用的漂白剂包括次氯酸盐和二氧化氯。(1)次氯酸盐:是最早使用的漂白剂。纸浆中的木质素和有色物质通过次氯酸盐的氧化被除去。在漂白过程中，纤维素和半纤维素同时被氧化，降低了纸浆的物理强度，使纸浆变色。通过控制pH值、温度、纸浆浓度和氯用量，达到提高纸浆白度和最小化纤维素损伤的目的。提高漂白温度可以加快漂白过程，但会增加纤维素的氧化损伤，所以漂白温度不宜超过40℃。PH值是影响漂白过程的最重要因素。pH值不同，漂白液的组成和性质也不同。当pH值高于9时，次氯酸盐是主要的漂白剂。当pH值低于4时，氯占优势；当pH值为4 ~ 6.5时，次氯酸是主要成分。不同的漂白液有不同的氧化电位，其中次氯酸的氧化电位最高。因此，在pH值为5 ~ 7的范围内漂白时，纤维素降解最严重，纸浆得率和强度下降，漂白后的纸浆容易变黄。在碱性条件下漂白时，氧化电位最小，对纤维素的损伤最小。漂白时，用碱调节pH值，控制漂白终点在8.0 ~ 8.5。pH值过高时，漂白速度变慢，但白度稳定。②二氧化氯:是一种优良的纸浆漂白剂。其水溶液是强氧化剂，与木质素的选择性反应能力强，对纤维和半纤维素的损伤较小。特别是在酸性介质中，二氧化氯几乎不与碳水化合物反应。二氧化氯漂白可使纸浆获得高白度，而不降低纤维强度和得率。二氧化氯漂白条件为:pH 3.5 ~ 6.0，温度60 ~ 80℃。在纸浆氯化阶段加入少量二氧化氯，可以提高氯化效果，降低氯化废水中有毒有机氯的含量。

化学制浆技术的改进

由于化学制浆的主要技术问题，一是提高纸浆得率以节约木材，二是研究无污染或少污染的制浆方法。为此，开发了改良硫酸盐法工艺技术，主要包括:①在硫酸盐法蒸煮液中添加0.03 ~ 0.1%蒽醌(以干木材计)，可提高纸浆得率2%左右，并降低碱耗或缩短蒸煮时间。这种方法已在硫酸盐纸浆厂广泛推广。目前正在研究用蒽醌代替全部硫化钠(即烧碱-蒽醌法)，以减少和消除硫酸盐浆厂排放的恶臭气体对大气的污染。(2)用多硫化钠蒸煮可以减少碱法蒸煮中碳水化合物的剥离反应，提高碱法蒸煮浆得率。这种方法与硫酸盐法相比，一般可使针叶材出浆率提高8%，阔叶材出浆率提高3%。多硫化钠因其腐蚀性和气味而未被广泛使用。③气相蒸煮。方法是将木片在0.0196 ~ 0.196 MPa的压力下蒸煮3 ~ 6分钟，然后充分渗透到蒸煮液中，再在气相条件下于160 ~ 170℃蒸煮20 ~ 40分钟。它的特点是碱耗低，纸浆易漂白和打浆，纸浆得率略高，纸浆质量优于普通硫酸盐法。④为了降低漂白废水中有毒有机氯的含量，70年代末提出了改进的硫酸盐法(高级脱木素法)。采用两段蒸煮，第一段碱液浓度低于常规方法，第二段蒸煮液浓度高于常规方法，第一段蒸煮液中主要加入硫化钠。这种方法可以在保持纤维粘度的情况下，使纸浆的卡伯值从30 ~ 32降低到25，从而使漂白用氯量和漂白废水中有机氯的含量降低20%。这种方法已在工业中广泛应用。此外，节能烹饪方法也从20世纪80年代开始在工业中推广。这种法制浆用洗浆水代替蒸煮锅内的热黑液并循环使用，可节约蒸煮蒸汽60-65%，缩短蒸煮时间，提高纸浆强度。

采用可溶性盐基和多级蒸煮技术，可以扩大亚硫酸盐蒸煮对原料的适应性，减少污染。铵、钠和镁的亚硫酸盐比传统的钙盐具有更高的溶解度。根据纸种的要求，选择药液的pH值，控制纸浆中半纤维素的含量，改善纸浆的理化性能。可以采用盐基回收技术减少环境污染。世界上有许多国家采用酸式亚硫酸铵法蒸煮木浆。该方法对原料适应性强，出浆率高，废液可直接用作农用肥料。亚硫酸盐多段蒸煮可以提高纸浆得率，工业化的方法有Stora法和Sivola法。

纸浆漂白技术正朝着少污染、高白度、高强度和高得率的方向发展。如果无氯漂白剂(氧气、过氧化氢、臭氧等。)来减少污染，以氧漂为基础的无氯漂白技术得到了广泛应用。作为代替氯化阶段的漂白阶段，氧漂可以消除有毒的氯化废水，或者将氧气引入常规碱处理阶段，以提高碱处理阶段的木质素去除能力。在现代两段法制浆方法中，氧脱木素被视为制浆过程中提高纸浆得率的一个阶段。即碱法蒸煮制备高木质素含量(卡伯值为30 ~ 50)的纸浆，用氧气将木质素脱木素至卡伯值10 ~ 12。由于氧漂的选择性脱木素能力比碱煮强，所以可提高纸浆得率5%左右，用二氧化氯漂白，氧漂后的纸浆白度可达85度以上。这种方法特别适用于硬木制浆。

黄大坝(1921 ~)

中国现代林产化工专家和林业教育家。广西壮族自治区北流县人，出生于1921年11日。1944毕业于广西大学化学系。65438-0945在广西工业实验所任技术员。1946，赴美国华盛顿大学化学工程系和林产系学习。1949年取得理学硕士学位，后留校在普吉原浆木业公司做化学家。1951年回国。历任武汉大学、华中农学院、南京林学院(现称南京林业大学)副教授、教授。1959 ~ 1984南京林学院林产化工系副主任、主任。历任中国林学会第四届理事，中国林产化学与化学工程学会第一、二届副理事长，江苏省轻工业联合会第一副理事长兼日用化学学会理事长，全国林产化学教材委员会主任委员，国务院学位委员会第一、二届学术评审组成员。

黄巴在南京林学院任教期间，进行了多项科研工作，其中“油茶壳水解制糠醛的研究”获1978江苏省科学大会奖，“顺丁烯二酸松香的制备及其作为纸张施胶剂的应用”获国家科技进步三等奖，“除草剂珍草宁中试”获1984林业部科技成果一等奖。发表林产化学工业论文20余篇，翻译了树木提取物技术，主编了植物水解技术和英汉化学与化学词汇补编(林产化学部分)。

活化炉

参见活性炭。