[发明专利]在ECF漂白中使用臭氧的方法

说明书

本发明涉及一种从木浆中去除木素的方法，更具体地说，涉及一种使用臭氧漂白木质纤维素材料的方法。

由于存在少量的木素，因此，由木浆制浆法得到的绝大多数纸浆颜色均较深。为了生产高亮度的纸张，必须在漂白过程中完全除去这些残留的木素。直到目前为止，分子氯、次氯酸钠以及二氧化氯还一直是纤维素纸浆漂白中使用的主要漂白制剂，所述的漂白程序例如有：C/DEDED、CEHDED、CEHD、CEHDH和CEHED。纸浆质量和漂白成本是确定所使用漂白程序的主要因素。然而，随着在漂白废水中发现了有机氯化物，近年来纸浆与造纸工业界化费了巨大的努力，以寻求能减少废水中排出这些物质的新工艺。

业已报道，废水的主要来源是：通过分子氯与木素降解产物的反应的纤维素纸浆的漂白过程。参见C.Rapppe等人的“纸浆漂白中形成的PCDDs和PCDFs”(加拿大纸浆与造纸，1989.8)。

由于氯化物由碳-碳共价键组成的，因此它们很难自然降解。在这些材料中现已证明，2,3,7,8-四氯二苯并呋喃(TCDF)和2,3,7,8-四氯二苯并二喔星(TCDD)是生物积累和有潜在毒性的、并且对环境是不利的。

由于在废水中发现这些物质的压力，纸浆与造纸工业界一直在研究开发能生产出优良质量纸浆、同时所产生的废水的质量在目前环境法所规定的限度内的漂白技术。因此，现已提出了预漂白、漂白和后漂白技术。通过采用其它的制剂，例如二氧化氯、氧、过氧化氢、臭氧、酶和有机过酸，一直在研究开发减少或消除分子氯的新漂白技术。使用这些制剂形成了所谓的ECF(无元素氯)漂白程序和TCF(完全无氯)漂白程序。

然而，所述的这些变更，似乎还不能满足有关环境方面政府的法规以及公众的利益。因此，目前迫切需要的是，使制浆造纸中所使用的过程实现封闭的水循环。使用ECF和TCF程序给予造纸工业以这样的机会，即，通过使部分或全部废水循环至回收循环，实现了漂白工厂的封闭的水循环。一些世界规模的硫酸盐制浆工业正在测定这种封闭的循环操作，目的在于取得合理的成本，环境质量以及在市场上其产品的可接受性。

迄今为止，已作出各种努力来控制这个问题。业已知道，使用氧脱木素和/或废水的二次处理是在检测出水生的有机物上有机氯化物的有害作用之后所采取的第一种措施。氧脱木素段在不明显影响碳水化合物的前提下可除去约40～50％的残余木素。因此，漂白可在低制剂消耗，并因此在少量氯化有机物排入到最终废水的情况下进行。

在常规漂白程序中，其中的一项重要改进，是减少使用分子氯并增加二氧化氯的消耗。在绝大多数纸浆厂中，这种操作的改变是通过在第一漂白段中用二氧化氯代替分子氯来进行的。

现已报导，通过进行氧脱木素、通过用二氧化氯代替氯以及通过对废水进行生物处理，可明显地减少废水中的AOX(可吸收的有机卤化物)量。通过这些步骤还可降低废水中其它重要的环境污染指标，如颜色、BOD、和COD。参见J.W.Graves等人的“二氧化氯取代、氧脱木素和生物处理对漂白工厂废水的作用”Tappi Journal(1993.7)。

臭氧(三氧基化合物)是一种强氧化剂，并与木素有很强的反应性。臭氧首次被用作包括造纸用的纤维物质的漂白剂，使纤维经受二氧化氯和臭氧的气体混合物的作用。首次的硫酸盐浆的臭氧分解是在低和高稠度下进行的，并观察到在纤维悬浮液中臭氧的溶解度是该方法的决定性因素。参见M.Byrd等人的“化学浆的臭氧脱木素和漂白：文献回顾”，Tappi Journal,1992.3。

已在ECF和TCF漂白程序中通过改变漂白程序中臭氧段的位置、所使用的反应浓度以及臭氧的用量对有关臭氧的使用进行了研究。例如，已显示臭氧被用于漂白程序中。臭氧段之前是在碱性介质中的氧段，而其后是简单的碱抽提段，要不就是使用氧、使用过氧化物或氧和过氧化氢的抽提段。通过二氧化氯(ECF程序)段或过氧化氢(TCF程序)段进行最终漂白。参见授于B.F.Gregg等人的WO91/18145。

另外，授于Tsai的US 4,959,124号涉及用二氧化氯脱木素(D)、臭氧漂白(Z)和碱抽提(E、Eo、Ep、Eo)步骤处理针叶木硫酸盐浆。

不管现有技术已有所改进，但工业上仍需要一种操作成本低，产生低环境污染的废水，得到类似或更为优异质量的最终产品的更好的漂白技术。

因此，本发明的一个目的，是借助用臭氧的ECF漂白程序而提供一种新的漂白技术，以使与常规的纸浆漂白方法相比，就将纸浆漂白至类似亮度值而言，只需要较低的化学品、尤其是臭氧和二氧化氯的消耗。