造纸过程中无污染化学品你了解多少？

近几年，造纸工业中纸浆漂白引起的有机氯化物对环境的影响问题，促进了环境友好型漂白技术的发展。

在全无氯漂白（TCF）和无元素氯漂白（ECF）中，过氧化氢是关键的化学药品。

多数H2O2漂白被用于机械浆或半化学机械浆保留木素式的漂白，其中H2O2被用来除去木素结构中的发色基团。

2O2漂白系统中的主要反应为向H2O2中加入碱后过氧氢根阴离子的形成。纸浆的漂白效果很大程度上取决于过氧氢根阴离子。另外，H2O2的分解引起的其它反应也会影响漂白效果。

由于在漂白化学助剂、过程水以及未漂浆中存在锰、铁以及铜等过渡金属离子，因此控制由过渡金属离子引起的H2O2分解显得尤为重要。在机械制浆中，为了达到漂白的目的以获取最高浓度的过氧氢根离子而除去发色基团，需要减少过渡金属离子的数量。在化学浆中，部分H2O2分解对于脱木素来说是必要的。

除去发色基团的反应所消耗的H2O2只是所消耗的总的H2O2的一部分，大部分H2O2被过渡金属离子无效分解了。传统的漂白工艺采用温和的碱性条件来控制H2O2的分解，利用加入镁盐和硅酸盐来稳定过氧化氢，或者通过预先进行酸洗或添加螯合剂来除去过渡金属离子。由于不同的过渡金属离子导致H2O2分解的机理不同，因此利用H2O2漂白时必须考虑过渡金属离子的浓度。

含有纸浆的H2O2溶液与不含有纸浆的H2O2溶液相比，其分解机理是不同的。过渡金属离子与H2O2反应的方式很大程度上取决于所处的化学环境，而这环境可能会被稳定剂以许多不同的方式所改变。一定情况下，稳定剂能够减缓或者阻止过渡金属离子与H2O2的反应。但是，它们也能够促进这种反应从而加速H2O2的分解。

镁盐作为稳定剂

在H2O2溶液中，少量的镁盐就能几乎完全阻止分解反应的进行。许多研究报道了镁离子在过渡金属离子引起的H2O2分解反应中所表现出的稳定或失稳机理。已经发现，镁离子能够抑制铁离子和铜离子的催化作用，但却能激活锰离子的催化作用。可是，当H2O2溶液中含有纸浆时，镁离子甚至也能使锰离子失活。

镁离子通过捕获过氧阴离子自由基来稳定碱性H2O2溶液，进而来打断自由基链的分解反应。镁离子和过渡金属离子一起，利用过氧自由基和Mg（II）结合形成的MgO2，通过干扰自由基来稳定分解反应。

由于铁离子能够产生自由基，因此上述理论适合铁离子存在的情况下；镁离子和金属离子之间的直接作用是镁离子起到稳定H2O2的主要原因。最好的方法是在加入碱和H2O2之前向纸浆中加入镁离子，这样可以减少不具有稳定剂作用的氢氧化镁的形成。而具有活性的稳定剂是一种镁的有机金属复合物。该复合物可以在镁离子和漂白反应的有机副产物之间形成，镁离子与纸浆或螯合物DTPA的复合物比氢氧化镁更能有效降低H2O2分解速率。

硅酸盐作为稳定剂

在H2O2漂白中，硅酸钠具有有益的影响。可是，它的具体作用和作用机理还不确定。硅酸盐的主要作用是使得过渡金属离子失活，从而降低它们对H2O2分解的催化活性。通过形成硅酸锰可以使锰离子失活。

在pH<11时，铁离子和锰离子存在的情况下，硅酸钠作为稳定剂具有很好的作用。但是，当铜离子存在时，却起到催化分解的作用。H2O2漂白时，硅酸盐也可以作为缓冲剂。镁离子存在时，硅酸盐以镁、铁(锰)的硅酸盐形式作为稳定剂存在。

一般来说，从固态溶液的概念出发来解释，固态硅酸盐能够快速地沉淀从而起到稳定作用。当硅酸盐与钙离子和镁离子接触时就会发生沉淀。而硅酸盐更易与镁离子作用。当镁离子的比例大于钙离子的比例时，会产生少量的沉淀。这是由于镁离子的沉淀不如钙离子的沉淀更具有黏性。

然而，在漂白过程中产生硅酸盐沉淀仍然是一个问题。另一方面，在漂白过程中采用Mg（OH）2可以提高硅酸盐作为稳定剂的效果。


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