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酸碱法制浆简介

制浆方法介绍
硫酸盐法(碱法)和亚硫酸盐法(酸法)是两个基本的化学制浆方法。

硫酸盐法由于在化学品回收和纸浆强度方面的优点而居于统治地位。

在20世纪40年代后期以前很普遍的亚硫酸盐法已是日落西山。

尽管如此,亚硫酸盐法仍有其支持者,已提出对其工艺改进使其更具竞争力的建议。

1 硫酸盐法
硫酸盐法是指木片在NaOH和Na2S的溶液中进行蒸煮。

碱液的侵袭使木素分子碎解成较小的组分,木素钠盐溶解于蒸煮液中。

硫酸盐法制浆可制造强韧的纸产品;但其未漂浆呈深棕色。

硫酸盐法有独特的臭味气体,主要是有机硫化物,它对环境有污染。

自从Carls.Dahl将硫酸钠引入蒸煮系统,硫酸盐法作为烧碱法(它只利用氢氧化钠作为活性化学品)的改进工艺,已历经百年以上。

以后将蒸煮液中的硫酸钠改为硫化钠,使得蒸煮软木时的反应动力学和纸浆性能均大为改善。

因为硫酸钠曾经时传统的补充化学品,所以称之为“硫酸盐法”。

蒸煮碱液中硫化钠的存在对硬木制浆影响不大,有些硬木浆至今仍沿用烧碱法生产。

硫酸盐法制浆的化学原理
蒸煮液中的木素被氢氧离子和硫氢离子(SH-)化学裂解成碎片。

然后木素碎片溶解成苯酚盐或碳氧化物离子。

碳水化合物(主要是半纤维素和若干纤维素)也收到侵袭,并一定程度被溶解。

在一个典型的可漂浆蒸煮中,约有80%的木素、50%的半纤维素和10%的纤维素被降解。

2 亚硫酸盐法
在亚硫酸盐法中,使用亚硫酸(H2SO3)和亚硫酸氢根(HSO3-)的混合物与木素起反应,并使其溶解。

亚硫酸盐与木素形成木素磺酸盐而溶解于蒸煮液中,残留的木素化学结构基本上是完整的。

亚硫酸盐的化学盐基可以是钙、镁、钠或铵离子。

亚硫酸盐制浆可在很宽的pH范围内进行。

“酸性亚硫酸盐”意味着以过量游离亚硫酸(pH 1-2)进行制浆,而“亚硫酸氢盐”蒸煮是在低酸度条件(pH3-5)下进行。

亚硫酸盐浆色泽比硫酸盐浆浅,漂白容易,但其纸页要比相应的硫酸盐法纸浆脆弱。

亚硫酸盐法适用于云杉、冷杉和铁杉之类的软木和杨木、安木之类的硬木;但多树脂软木和含丹宁的硬木则很难处理。

这种对材种的敏感性以及较低的强度,和化学品回收方面的较大困难,均是使亚硫酸盐制浆在与硫酸盐制浆竞争中败北的主要原因。

由于亚硫酸盐法对树皮的布宽容性,向全树削片发展的趋向使它进一步处于劣势。

亚硫酸盐法制浆的化学原理
亚硫酸盐蒸煮期间发生的主要反应大致表述如下:
1、游离的亚硫酸与木素化合生产难溶的木素磺酸
2、在有盐基存在的情况下,形成易溶的木素磺酸盐
3、由于水解磺化,木素被裂解成更小更容易溶解的分子碎片
4、半纤维素被水解成糖类
以上反应都是希望发生的,除了半纤维素的水解造成半纤维素组分的损失而降低了得率之外。

纤维素对亚硫酸盐药液的侵袭相对稳定。

易于脱除半纤维素的特点,使得这种方法可用来制需较高纯度纤维素的溶解浆和特种不透明纸。

硫酸盐法和亚硫酸盐法制浆的相对优点
硫酸盐法的优点
生产出最高强度的纸浆
使用成熟的高效碱回收技术
适用于各种不同材种
在制浆过程中对树皮宽容
亚硫酸盐法的优点
生产出较高白度的未漂浆
纸浆易于漂至高白度
得率较高
纸浆易于磨浆。

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