[发明专利]一种通过响应面法优化纸浆二氧化氯漂白方法

说明书

技术领域

本发明涉及制浆造纸企业纸浆漂白清洁化生产的方法，具体是一种通过响应面法优化纸浆二氧化氯漂白方法。

背景技术

中国是世界纸张和纸板生产与消费大国，总生产量和总消费量居世界第一。中国又是世界最大的发展中国家，人口众多，随着国民经济形势的发展，人们物质文化生活日益丰富和提高，对纸和纸板的需求十分旺盛。如此大的需求增长，为造纸工业提供了十分难得的发展机遇。我国造纸企业数量多、规模小，清洁化生产水平相对落后，废水排放量大，污染负荷高。对于被污染的废水，一直以来工厂把重点放在优化废水处理方法上，尽管一些解决废水污染的方法取得不错的效果并已经成功推广应用，但这些方法终归是治标不治本。可吸附有机卤化物(AOX)被视为表示和测试纸浆漂白废水对环境影响的最普遍有效参数，随着社会对环境要求的提高，纸浆漂白废水的污染问题日益突出，引起了社会的广泛重视，国家已对制浆造纸废水的AOX指标调整为强制性考核指标。关于减少漂白过程排放废水中AOX的技术国内外已有一些研究，但大多数都是采取添加其他化学药品的方法来抑制AOX的形成。

对于纸浆生产，ECF漂白过程中企业关注的最主要的三个目标是AOX排放量，纸浆的白度和粘度。最新国家标准已经对AOX排放限制有了明确规定，要求制浆厂废水排放AOX浓度少于12mg/L。考虑到各个制浆厂漂白过程中总用水量的不同，国标并没有严格要求二氧化氯漂白段AOX的排放浓度小于12mg/L。白度是纸张最重要也是最直观的性能参数，因为它直接决定了纸张的质量和造纸厂的经济效益，因此造纸厂对于纸张最后的白度都有严格的要求。第一段二氧化氯漂白的主要目的是脱木素，以便于残余木素在随后的碱抽提阶段被去除。真正提高纸张白度的还是在第二甚至是第三段二氧化氯漂白段，所以第一段二氧化氯漂白段对白度没有严格限制。纸浆黏度表示纤维素降解的程度，能直接影响纸张的物理性质。由于二氧化氯脱木素的高选择性，对纤维影响相对较小，在第一段二氧化氯漂白段合适的反应条件下粘度不可能下降过快。

目前降低纸浆ECF漂白过程中AOX形成的途径很多，主要是在漂白过程中添加化学药品为主，包括添加过氧化氢、亚氯酸钠、氨基磺酸、硫化钠和二甲亚砜(DMSO)等，这些方法虽然能有效降低漂白废水中AOX含量，保证纸张质量，但消耗了化学品增加了工厂的额外投入。也有研究者通过采取分次添加二氧化氯的方法，但效果也不是十分理想，因此，寻找一种经济环保，确保纸张白度和粘度的前提下，控制AOX形成的方法迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的是提供一种减少AOX形成量、提高漂白过程二氧化氯的利用率、提高化学反应的稳定性的一种通过响应面法优化纸浆二氧化氯漂白方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种通过响应面法优化纸浆二氧化氯漂白方法，操作步骤如下：

1.样品准备与检测

将纸浆与二氧化氯在塑料袋中混合均匀后，置于水浴锅中调节温度为30℃～90℃，每隔10min揉搓一次，反应结束时将浆料洗净，同时检测漂白废水中AOX含量及漂后浆白度和粘度。

2.实验设计与统计分析

改变有效氯用量为1%～5%，反应温度为30℃～90℃、反应pH值为1～9进行单因素实验，测定漂白后废水中AOX含量及漂后浆白度和粘度。根据单因素试验结果，选取AOX含量及漂后浆白度和粘度影响较显著的有效氯用量、反应温度、反应pH值这三个因素，并对其进行实验因素与水平的设定，然后进行实验。

3.模型的建立和统计分析

根据所得数据进行多元回归分析，得到响应变量（有效氯用量、反应温度、反应pH值）与响应值（AOX含量、白度、粘度）之间的多元二次回归方程：

Y=a+bX₁+cX₂+dX₃+eX₁X₂+fX₁X₃+g X₂X₃+hX₁²+iX₂²+jX₃²

4.试验结果分析与优化

根据回归方程进行绘图分析，得到回归方程的响应面三维图，响应值由此得到优化，根据模型分析可分别得到AOX含量、白度和粘度的最优化工艺参数。

5.实验结果的有效性验证

为确保统计模型的有效性，按照上述优化条件重复进行3～5组实验。