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论废纸浆漂白基本原理

栏目:工矿企业发布:2007-06-09浏览:2893下载244次收藏

摘要:本文阐述了废纸浆颜色的产生、漂白的基本原理以及废纸浆漂白漂剂的选用原则,并提出了影响废纸浆漂白的两个因素。

关键词:废纸浆;漂白机理;影响因素

 引言

随着废纸回收利用比例的提高和废纸浆使用范围的扩大,漂白已经成为废纸制浆的重要工艺过程。漂白主要是去除颜色,提高纸浆的白度(俗称白度),以适应不同纸张的要求。浆料的发色基团主要有羰基和共轭双键,漂白的实质就是漂剂与发色基团作用,通过改变其结构等方式使浆料颜色变浅变白。因此,正确认识废纸浆发色基团的结构及其来源是实现漂白的基础。

废纸浆的漂白和其它纸浆的漂白有较大的差别。首先是引起废纸浆发色的原因较复杂。从广义而言,废纸浆主要包括碳水化合物、多酚类化合物以及染料和油墨三大类。植物细胞壁的主要组成成分是纤维素和半纤维素,这类碳水化合物主要是由一些聚糖如葡萄糖、木糖、甘露糖、半乳糖等组成的高聚物,主要功能基是羟基。木素和大多数木材抽出物属于多酚类化合物,它们属于芳基醚或酚类化合物,还有部分是蒽醌类化合物,它们的共同特点是都具备共轭的芳环结构、碳碳双键结构以及羰基结构。大多数染料均含有芳环结构、羰基结构或者偶氮结构以及碳碳双键。油墨的主要颜料是碳黑,此外还包括一些结构类似于碳黑的有机颜料、矿物颜料等,另外,有机溶剂、树脂也是油墨组成中不可缺少的一部分。对废纸浆而言,除原浆中木素等引起的颜色外,还存在着各种外来因素的影响。如上所述废纸浆三大成分中的第三类——染料和油墨就是废纸浆着色的主要原因。另外,涂料、添加剂及其它杂质也会影响废纸浆的白度。

其次,对已经漂白过的废纸浆进行再次漂白时其化学反应的作用也有所不同。

随着科学的进步,人们对纸浆的发色基团及其结构已经有了较深入的了解,脱色就是要通过氧化等化学作用达到破坏这些基团的结构的目的。具有脱色作用的化学药品称漂剂,漂剂的漂白功能可以归结为化学和物理两种作用的共同结果【1】。

1 颜色的产生

浆料中某些化合物吸收部分可见光是纸浆显色的原因。当可见光的能量与电子从低能级轨道跃迁到高能级轨道所需的能量相当时就会产生吸收。

光的辐射能量与其波长成反比:e=hc/λ

(其中h为普朗克常数,c为光速)

上述公式表明光的波长λ越短(频率越高),能量越高。例如:可见光波长λ=400~800nm,紫外光波长λ=100~400nm,x射线波长λ=0.1nm,三种光的能量以x射线为最高,紫外光次之,可见光最低。

物质分子轨道能量的高低取决于其化学键的类型:

(1)单键:碳——碳、碳——氢、碳——氧单键的2个电子均在σ轨道(成键轨道)上,σ*轨道(反键轨道)上没有成对电子,该轨道上的电子能级更高,电子从σ轨道跃迁到σ*轨道需要吸收远紫外区光线。结构中只包含单键的化合物(如碳水化合物)外观为白色。乙烷的碳碳单键能级图见图1。

(2)非共轭双键:乙烯中两个电子配对形成σ键,另外一对电子形成π键,两者能级不同(见图1),同时还有两个未被电子占据的σ*和π*轨道。从π轨道激发电子到π*所需的能量要小于单键中从σ到σ*的能量,故乙烯吸收的是比远紫外线波长更长的光(如紫外光等),乙烯的吸收峰发生在170nm左右。

(3)共轭双键:分子轨道理论显示,丁二烯的三个碳原子之间有三个σ轨道和两个π轨道,但共轭作用使得两个π轨道的能级不同(如图1)。和乙

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