影響高得率紙漿返黃的幾種因素
1、紙漿原料和制漿方法的影響
研究指出，由于物種、原料的化學(xué)成分不同，相同制漿方法下制備的漿料白度穩(wěn)定性存在較大差異，即使同一種物種不同部位制得的漿料，測(cè)得其返色值也不同。Waynan.M.AndersonC.B等人對(duì)過氧化氫漂白魚鱗松和西部鐵杉邊材和心材的機(jī)械漿進(jìn)行白度穩(wěn)定性研究，數(shù)據(jù)顯示:魚鱗松心材漿料的返色值比其邊材和鐵杉高出約一倍，即使通過增加過氧化氫漂劑的用量也不能顯著改變其返色程度:雖然鐵杉邊材和心材漿的返色值都較小，但其心材漿返色值仍比邊材要稍高些。另外，制漿時(shí)樹皮的殘留也會(huì)降低紙漿的白度穩(wěn)定性。
高得率制漿方法繁多，不同制漿方法制得的紙漿白度穩(wěn)定性存在差異。例如：采用亞硫酸鈉預(yù)處理的化學(xué)熱磨機(jī)械漿CTMP比TMP具有較高的返色值，紙漿磺化度越高，返色值越大。Cellerstedt等也發(fā)現(xiàn)，在給定的光吸收系數(shù)下，化學(xué)機(jī)械漿(得率80% ~95%)比純粹機(jī)械法制漿返色程度更大。可能是因?yàn)榛瘜W(xué)機(jī)械漿木質(zhì)素中的酚羥基含量高于機(jī)械漿所致，酚羥基在外界環(huán)境作用下容易被氧化生成鄰醌等發(fā)色結(jié)構(gòu)。
2、漂白方法的影響
高得率紙漿的漂白屬于保留木素式漂白，主要漂白方法有兩種：氧化漂白和還原漂白。氧化性漂劑有過氧化氫、過醋酸、臭氧等，還原性漂劑有亞硫酸氫鹽、連二亞硫酸鈉、硼氫化鈉等。由于漂劑成本和漂白效果等原因，目前僅有過氧化氫和連二亞硫酸鈉兩種漂劑在工業(yè)上大規(guī)模應(yīng)用。就返色方面來(lái)說(shuō)，無(wú)論是連二亞硫酸鈉的還原性漂白，還是過氧化氫的氧化性漂白，紙漿的返色性都會(huì)增加。而且用堿性過氧化氫漂白的機(jī)械漿返色值要小于連二亞硫酸鈉漂白機(jī)械漿，但仍高于未漂漿。使用強(qiáng)還原劑NaBH4漂白高得率漿時(shí)，能顯著提高紙漿的白度穩(wěn)定性，但NaBH4價(jià)格高昂，國(guó)外有些漿廠在制造高白度機(jī)械漿時(shí)偶爾使用。
3、過渡金屬離子的影響
眾所周知，由于原料本身、生產(chǎn)用水和添加的化學(xué)品中不可避免地含有少量金屬離子，以及制漿漂白過程中管道、設(shè)備的腐蝕和磨損等原因，未漂漿料中一般都存在一個(gè)復(fù)雜的金屬離子體系。在漂白過程中鐵、銅、錳等過渡金屬離子不僅催化分解過氧化氫，
4、酸堿度的影響
對(duì)于高得率紙漿，早在1945年，Lweis等人就已發(fā)現(xiàn)，SGW的原始白度、光老化和白度穩(wěn)定性這三者與pH值有密切關(guān)系，最佳的初始白度和白度穩(wěn)定性pH范圍為3.0-4.5。Andrady和Searle證實(shí)，在返黃或光漂白過程中會(huì)產(chǎn)生有機(jī)酸鹽產(chǎn)物。根據(jù)化學(xué)平衡原理，在低pH值下不利于返黃反應(yīng)的進(jìn)行，高pH值下則易于發(fā)生返黃反應(yīng)。事實(shí)上，在目前生產(chǎn)過程中，尤其是堿性過氧化氫漂白工序后，一般都進(jìn)行酸化處理，其目的之一就是減輕其返黃作用。
5、溫度、濕度的影響
熱誘導(dǎo)返黃是高得率漿中常見到的一種現(xiàn)象。紙漿中的鄰醌二酚和氫醌型化合物在氧氣存在下，會(huì)受熱氧化，變成
6、光的影響
由于大氣層的反射和吸收作用，太陽(yáng)光到達(dá)地球表面時(shí)主要以可見光為主，但仍然含有部分紫外線(波長(zhǎng)在293nm到400m之間)和紅外線。木質(zhì)素是紫外線和可見光的高效吸收體，并且含有許多發(fā)色團(tuán)。雖然綜纖維素對(duì)紫外線范圍內(nèi)也存在少量吸收，但木材吸收系數(shù)的80%-95%歸屬于木質(zhì)素組分。
研究指出，太陽(yáng)光不同波段的光線對(duì)高得率紙漿的作用不同。在300nm到600m波長(zhǎng)區(qū)間內(nèi)，短波長(zhǎng)區(qū)間的光線照射主要引起
7、氧氣的影響
無(wú)論是熱誘導(dǎo)返黃還是光誘導(dǎo)返黃，氧氣的存在是紙漿返黃的必需條件，或者說(shuō)，紙漿返黃的實(shí)質(zhì)就是在熱、光等因素誘導(dǎo)下的氧化反應(yīng)。Lin.Kringstad 對(duì)云杉磨木木素返黃試驗(yàn)研究表明，在近紫外光照射下，只有氧氣存在的條件下才出現(xiàn)返黃，在沒有氧氣的存在下，盡管木系的結(jié)構(gòu)發(fā)生了定的變化、但沒有發(fā)現(xiàn)有發(fā)色物質(zhì)的生成。Leary 曾經(jīng)在沒有氧氣的條件下，比如在氮?dú)狻⒍趸蓟蛘婵罩校瑢?duì)新聞紙進(jìn)行近紫外光照射，發(fā)現(xiàn)新聞紙的白度幾乎沒有變化。電子自旋共振譜(ESR)的研究表明，紙漿中的殘余木素和非結(jié)晶纖維素在紫外光照射下會(huì)產(chǎn)生游離基(如苯氧自由基、游離碳基)，這些游離基在真空和氮?dú)庵惺欠€(wěn)定的，而在氧氣介質(zhì)中會(huì)發(fā)生反應(yīng)而衰減。
8、結(jié)語(yǔ)
高得率紙漿的白度穩(wěn)定性通常比漂白化學(xué)漿差得多。高純度漂白化學(xué)漿返黃的主要原因是由于在不恰當(dāng)?shù)闹茲{漂白工藝條件下，纖維素和半纖維素受到氧化作用而產(chǎn)生的各種形式的羰基和羧基造成的，其中羰基的影響最大。國(guó)外有些學(xué)者認(rèn)為碳水化合物對(duì)高得率紙漿的返黃也有貢獻(xiàn)，認(rèn)為纖維素大分子上三重態(tài)的激發(fā)羰基發(fā)生氫取代生成游離羰基，后者可能進(jìn)一步反應(yīng)將游離基轉(zhuǎn)移或者發(fā)生裂解。總的說(shuō)來(lái)，各種因素對(duì)漿料的返黃都有促進(jìn)作用，而光誘導(dǎo)返黃是高得率紙漿白度下降的主要途徑，高得率紙漿中大量木素的存在是其易于返黃的根本原因。
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