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周小陸趙情，陜西科技大學(xué)在讀碩士研究生,主要研究方向?yàn)榧庸ぜ?、特種紙的研究開發(fā)。提鍵要：探討了甲脒亞磺酸(FAS)用于楊木堿性過氧化氫化機(jī)漿（APMP）漂白時(shí), FAS用量、NaOH和FAS用量比、漿濃、漂白溫度和時(shí)間對(duì)漂后紙漿白度的影響,通過實(shí)驗(yàn)得出最佳工藝條件：FAS用量0.6%（對(duì)絕干漿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)），漂白濃度10%，溫度70℃，時(shí)間60min，F(xiàn)AS與NaOH用量比為2，得到漂白漿白度為62.3％SBD,白度提高了9.8％SBD。通過對(duì)Na2S2O4、H2O2單段漂白的研究，從紙漿白度、強(qiáng)度、廢水污染負(fù)荷和工藝條件等方面與FAS漂白效果進(jìn)行了比較,得出FAS是一種較清潔和經(jīng)濟(jì)的新型漂白劑。關(guān)鍵詞：甲脒亞磺酸；堿性過氧化氫化機(jī)漿；漂白采用甲脒亞磺酸（formaidine sulphinic acid,簡(jiǎn)稱FAS），又稱二氧化硫脲，是硫脲的氧化產(chǎn)物，商品名還原劑FM，原用于染整行業(yè)。其分子式（NH2）2CSO2，呈白色粉末，無臭，無固定熔點(diǎn)，能溶于水，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的水溶液pH值為5，呈弱酸性，是一種較安全的化學(xué)藥品。在酸性溶液中穩(wěn)定,加熱時(shí)分解成尿素和強(qiáng)還原性的次硫酸，在堿性溶液中分解成尿素和次硫酸鈉。由于FAS具有潛在的還原能力（還原電位1230mV），列于還原劑范疇。FAS作為一種新型的紙漿漂白劑，漂白操作方便，漂白效果較好，漂白廢水無污染，廢水可直接排入農(nóng)田，但至今在國內(nèi)造紙行業(yè)應(yīng)用甚微［1］［2］。采用本文選用楊木APMP進(jìn)行了FAS漂白，系統(tǒng)地研究了漂白最佳工藝條件。并進(jìn)行了H2O2、Na2S2O4單段漂白的研究?！?實(shí)實(shí)驗(yàn)原料采用楊木APMP：取自湖南岳陽紙廠，風(fēng)干保存，白度53.08%SBD，干度90.9%，原漿打漿度17°SR，PFI盤磨打漿到45°SR后抄片，抗張指數(shù)為37N·m/g，撕裂指數(shù)為4.0mN·m2/g。采用甲脒亞磺酸由山東煙臺(tái)達(dá)斯特克化工有限公司提供，外觀：松散的白色結(jié)晶粉末,有效成分含量≥99%,硫脲含量≤0.1%,水分含量≤0.05%,灰分含量≤0.17% 。采用本實(shí)驗(yàn)所指各物質(zhì)的含量、用量、物質(zhì)濃度均以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)?！?結(jié)結(jié)果與討論2.1原FAS單段漂白采用FAS漂白是因?yàn)榧纂邅喕撬嵩趬A性溶液中分解生成的次硫酸中和次硫酸鈉具有還原性，從而改變紙漿中的發(fā)色基團(tuán)結(jié)構(gòu),減輕對(duì)光的吸收，提高白度，最終分解物為尿素、硫酸氫鹽和次硫酸鈉。分解反應(yīng)如下：HO2SC（NH）NH2→H2C（O）NH2+H2SO2HO2SC（NH）NH2+2NaOH→Na2SO2+H2C(O)NH2+H2O2.1.1原FAS用量對(duì)漂白效果的影響采用FAS加入量直接影響漂白效果。當(dāng)實(shí)驗(yàn)條件為：NaOH為FAS用量的一半，漿濃10%，漂白時(shí)間60min時(shí)，不同溫度條件下FAS用量對(duì)紙漿白度影響見圖1。圖1 FAS用量對(duì)漂白效果的影響表1 不同NaOH用量的pH值NaOH %初始pH終點(diǎn)pH0.20.30.40.510.4011.0311.2411.435.367.107.227.47采用由圖1可見，最佳FAS用量針對(duì)楊木APMP為0.4%～0.6%。2.1.2原FAS與NaOH用量比對(duì)漂白效果的影響采用FAS在堿性條件下才能分解出高還原能力的次硫酸及其鹽，堿量的多少對(duì)漂白效果影響較大。當(dāng)FAS用量0.6%，濃度10%，溫度70℃，時(shí)間60min，NaOH用量對(duì)紙漿白度的影響見圖2，對(duì)應(yīng)的漂白初始、終點(diǎn)pH值見表1。圖2 NaOH用量對(duì)漂白的影響圖3 漂白漿濃對(duì)漂白效果的影響采用由圖2、表1可知，NaOH加入量增加，紙漿白度提高，當(dāng)NaOH用量為0.3%，即FAS與NaOH用量比為2時(shí)，白度達(dá)最佳值，在此條件下漂白終點(diǎn)pH值為7.10，即接近中性，因此，F(xiàn)AS漂白廢水可直接排入農(nóng)田或濕地中。2.1.3漂漂白漿濃對(duì)漂白效果的影響本組本組實(shí)驗(yàn)條件：FAS用量0.6%，NaOH用量0.3%，溫度70℃，時(shí)間60min。紙漿濃度對(duì)楊木APMP漂白效果影響如圖3。采用由于本實(shí)驗(yàn)是在塑料袋中用手進(jìn)行混合的，當(dāng)濃度超過10%時(shí)，混合不易均勻，白度反而下降。比較適宜的濃度為10%。2.1.4漂漂白時(shí)間對(duì)漂白效果的影響采用當(dāng)FAS用量為0.6%，NaOH用量為0.3%，漿濃10%，溫度70℃,不同漂白時(shí)間對(duì)紙漿白度影響見圖4?？梢?，較適宜的漂白時(shí)間為30～60min。圖4 漂白時(shí)間對(duì)漂白效果的影響圖5 漂白溫度對(duì)漂白效果的影響2.1.5 漂白溫度對(duì)漂白效果的影響采用當(dāng)FAS用量為0.6%,NaOH用量為0.3%，漿濃10%,時(shí)間為60min,漂白溫度對(duì)楊木APMP漂白效果如圖5?？梢娸^適宜的溫度為70℃。2.2 FAS漂白與H2O2和Na2S2O4單段漂白對(duì)比2.2.1 H2O2單段漂白采用為了比較FAS與H2O2的漂白效果，進(jìn)行簡(jiǎn)單的H2O2單段漂。參考岳陽廠條件，H2O2漂白工藝條件：EDTA0.15%、漿濃10%、Na2S2O4 0.15%、溫度70℃、MgSO40.05%，不同NaOH用量下的H2O2用量對(duì)楊木APMP漂白效果如圖6。圖6 H2O2單段漂白對(duì)漂白效果的影響圖7 Na2S2O4單段漂白時(shí)其用量對(duì)漂白效果的影響2.2.2 Na2S2O4單段漂白采用為了比較FAS與Na2S2O4的漂白效果，進(jìn)行了簡(jiǎn)單的Na2S2O4漂白實(shí)驗(yàn)。根據(jù)有關(guān)資料[2][3]確定實(shí)驗(yàn)工藝條件如下：濃度3%，溫度65℃，時(shí)間45min，漂前pH控制在6.5，EDTA0.15％。Na2S2O4單段漂白對(duì)漂白效果的影響如圖7。2.2.3 三者試驗(yàn)對(duì)比2.2.3.1 白度采用由圖6可知，在上述工藝條件下，楊木APMP漂白漿的白度可達(dá)62.94%SBD，白度增值9.86%SBD，而FAS在0.6%的用量下白度增值9.22%SBD，接近2%H2O2的單段漂白效果。由圖7所示，Na2S2O4對(duì)白度的提高不如FAS明顯，這也與Na2S2O4性質(zhì)不穩(wěn)定，易在空氣中被氧化,在水溶液中受重金屬離子催化加速其無效分解有關(guān)。2.2.3.2 漂白后物理性能采用三者抗張指數(shù)、撕裂指數(shù)都比原漿略有提高（如表2）。表2漂漂白漿白度和漿張強(qiáng)度漿樣打漿度 °SR白度 ％SBD抗張指數(shù) N·m/g撕裂指數(shù) mN·m2/g原漿FAS漂白漿H2O2漂白漿Na2S2O4漂白漿1744454753.162.362.458.93741.3345.6443.314.04.95.14.12.2.3.3 返黃采用受實(shí)驗(yàn)條件限制，三者都以一個(gè)月后的白度來檢測(cè)其返黃程度。得三者白度降低值如下：Na2S2O4為0.8％SBD,FAS為1.0%SBD,H2O2為1.4%SBD。由此可見，F(xiàn)AS漂白后紙漿白度較穩(wěn)定。2.2.3.4 經(jīng)濟(jì)性采用由表2可知，在上述工藝條件下，H2O2漂白白度為62.4%SBD，白度增值9.3%SBD，而FAS在0.6%的用量下白度增值9.2%SBD，與2%H2O2的單段漂白效果相當(dāng)，如按FAS17000元/噸，H2O2溶液1600元/噸（27.5%）計(jì)[2][4]，則漂白一噸楊木APMP的FAS耗費(fèi)為102元，而H2O2耗費(fèi)116元，再算上H2O2所需其它藥品的耗費(fèi)，F(xiàn)AS漂白楊木APMP應(yīng)比H2O2略為經(jīng)濟(jì)。采用本文也做了FAS和Na2S2O4的經(jīng)濟(jì)性比較，在白度為59.0％SBD左右的情況下，F(xiàn)AS用量為0.3%與Na2S2O4用量為1%時(shí)漂白效果相當(dāng)。則漂白一噸楊木APMP的FAS耗費(fèi)為51元，而Na2S2O4的耗費(fèi)為94元（按Na2S2O49400元/噸[2]計(jì)算）,差距較大。這可能是由于受本實(shí)驗(yàn)條件的限制,所用的Na2S2O4已有部分被氧化分解，也可能Na2S2O4不適用于楊木APMP的漂白（據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)記載，F(xiàn)AS與Na2S2O4的漂白費(fèi)用基本相當(dāng)，但對(duì)操作條件要求較高，否則，Na2S2O4氧化過多的話，Na2S2O4漂白的成本將急劇增加[2][3]） ?！?結(jié)結(jié) 論3.1 通過實(shí)驗(yàn)，得出FAS漂白楊木APMP的最佳工藝條件為：FAS用量0.6%，NaOH用量0.3%，紙漿濃度10%，漂白溫度70℃，漂白時(shí)間60min，紙漿白度達(dá)62.3%(SBD)，白度增值9.2%(SBD)。3.2 通過FAS與Na2S2O4、H2O2漂白效果及經(jīng)濟(jì)效益的比較，在得到相同白度下，三者的得率相當(dāng)；三者抗張指數(shù)、撕裂指數(shù)都比原漿略有提高；白度穩(wěn)定性FAS與H2O2相當(dāng)，差于Na2S2O4；FAS比H2O2成本略低，都低于Na2S2O4。采用綜合而知，從經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益看，F(xiàn)AS是一種大有發(fā)展前途的新型漂白劑?！⒖嘉墨I(xiàn)〔1〕王萍,黃方,岳保珍等.廢紙脫墨漿甲脒亞磺酸漂白的研究.中國造紙，2000，(1)：34～44〔2〕錢學(xué)仁,于剛.新型紙漿漂白劑—甲脒亞磺酸.紙和造紙,1999,(6)：39～40〔3〕邢百成.FAS及其在漂白中應(yīng)用.造紙化學(xué)品,1999,(2):13～15〔4〕黃六蓮.廢報(bào)紙脫墨漿的兩段漂白實(shí)驗(yàn).西南造紙,2000,(4):8～9〔5〕陳嘉翔.馬尾松的APMP的研究.中國造紙,1994,(2):71～72