麥草漿全無(wú)氯（TCF）漂白技術(shù)研究開(kāi)發(fā)

河南省輕工業(yè)科學(xué)研究所有限公司 焦國(guó)棟

大連理工大學(xué)化工機(jī)械學(xué)院 萬(wàn)昊天

麥草漿全無(wú)氯（TCF）漂白技術(shù)研究開(kāi)發(fā)

河南省輕工業(yè)科學(xué)研究所有限公司 焦國(guó)棟

大連理工大學(xué)化工機(jī)械學(xué)院 萬(wàn)昊天

在我國(guó)，隨著麥草漿采用連續(xù)蒸煮、先進(jìn)的黑液提取和漿料全封閉篩選、堿回收等技術(shù)和設(shè)備的日趨成熟，麥草制漿過(guò)程產(chǎn)生的廢水和污染物已得到大幅度削減，但由于麥草本身的特性和結(jié)構(gòu)所致，與木漿比較，其制漿過(guò)程中廢水產(chǎn)生量及其污染物濃度仍高出許多。隨著環(huán)境壓力的增大，嚴(yán)重制約了我國(guó)以麥草為原料的制漿造紙企業(yè)的持續(xù)發(fā)展，來(lái)源廣泛的麥草資源不能得到有效利用。隨著各種紙張需求量不斷增加，木材和廢紙資源日趨緊缺，價(jià)格持續(xù)上漲。因此，需要合理利用麥草資源，降低麥草漿生產(chǎn)過(guò)程污染物產(chǎn)生量，緩解目前紙張產(chǎn)品消費(fèi)增加與原材料供應(yīng)短缺之間的矛盾。在技術(shù)方面，除了對(duì)麥草漿生產(chǎn)過(guò)程的備料、蒸煮、黑液提取等工藝技術(shù)不斷完善、提高以外，麥草漿漂白工藝技術(shù)的創(chuàng)新也是其中非常重要的因素之一。

一、國(guó)內(nèi)外漂白技術(shù)現(xiàn)狀

1.國(guó)外漂白技術(shù)現(xiàn)狀。最近幾年來(lái)，在減輕環(huán)境污染的強(qiáng)大壓力下，國(guó)外的漂白技術(shù)有了很大的發(fā)展和進(jìn)步，各國(guó)競(jìng)相研究開(kāi)發(fā)無(wú)毒、無(wú)害、無(wú)污染漂白技術(shù)和漂劑，特別是對(duì)無(wú)元素氯（ECF）和全無(wú)氯漂白技術(shù)（TCF）的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。目前，全世界漂白漿產(chǎn)量有一半以上是采用無(wú)元素氯（ECF）漂白技術(shù)，歐洲大多數(shù)國(guó)家漂白漿已使用全無(wú)氯漂白技術(shù)（TCF）。隨著人們對(duì)環(huán)境和人體自身健康要求的不斷提高，目前世界各主要紙漿產(chǎn)地正快速向使用全無(wú)氯漂白技術(shù)（TCF）轉(zhuǎn)變，從而使造紙工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步也隨之邁上新的臺(tái)階。

2.國(guó)內(nèi)漂白技術(shù)現(xiàn)狀。目前，國(guó)內(nèi)已有規(guī)?；啄緷{和漂白竹漿TCF漂白生產(chǎn)線，但麥草漿漂白技術(shù)仍主要采用傳統(tǒng)的含氯漂劑進(jìn)行漂白，采用傳統(tǒng)的漂白技術(shù)—CEHP三段漂（C—氯化、E—堿抽提、HP—次氯酸鹽和H2O2）。漂白過(guò)程中產(chǎn)生的廢水污染非常嚴(yán)重，除了高負(fù)荷的生化需氧量（BOD）和化學(xué)需氧量（COD）外，有10%的元素Cl2通過(guò)反應(yīng)生成氯化度較高的二惡英化合物（TCDD）。二惡英是迄今已知的最毒化合物，具有生物蓄積性和很強(qiáng)的致癌性，對(duì)環(huán)境和人體有極大危害性。含有機(jī)氯化物廢水難于處理，在生化處理中還有很大一部分有機(jī)氯化物不能降解。傳統(tǒng)的麥草漿漂白工藝技術(shù)產(chǎn)生的廢水和污染物不能在生產(chǎn)過(guò)程被削減或消除，因而這種漂白不符合環(huán)境保護(hù)要求，造紙廠很難達(dá)到最大量的封閉循環(huán)用水。由于漂白時(shí)使用的化學(xué)藥品為整個(gè)化學(xué)制漿的15%～25%，這些化學(xué)藥品便隨廢水排放而造成水資源的很大浪費(fèi)。此外，由于廢水不能回用，整個(gè)制漿用水量就非常大。這種嚴(yán)重污染環(huán)境、資源浪費(fèi)巨大的傳統(tǒng)漂白技術(shù)已不適合造紙工業(yè)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的要求，必須進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新。所以，我國(guó)研發(fā)應(yīng)用麥草漿TCF漂白技術(shù)尤其顯得迫切和必要。

二、麥草漿TCF漂白技術(shù)原理

麥草漿TCF漂白技術(shù)原理是：使用氧化能力很強(qiáng)的無(wú)毒、無(wú)害漂劑，如O2、H2O2、O3等，把木素氧化降解為小分子有機(jī)酸、二氧化碳和水等無(wú)毒、無(wú)害產(chǎn)物，使半纖維素在漂白中有的降解為單糖或多糖以及氧化為草酸、丁二酸、乳酸和糖酸等，消除有毒有害物質(zhì)排放。因麥草漿與竹漿有許多相似之處，參照漂白竹漿TCF漂白生產(chǎn)線技術(shù)，結(jié)合麥草漿自身特點(diǎn)，確定麥草漿TCF漂白技術(shù)的制漿工藝流程，見(jiàn)圖1。

三、麥草漿TCF漂白工藝技術(shù)說(shuō)明

1.麥草漿TCF漂白技術(shù)工藝為O/Q/PO，其中，O段為氧脫木素階段，Q段為螯合階段，PO為氧漂階段。從圖1可知，整個(gè)制漿過(guò)程，除螯合階段廢水不能回收利用以外，其他各段廢水都能回用到前段工序，使后段產(chǎn)生的廢水和污染物通過(guò)逆流循環(huán)向前段集中，最后進(jìn)入黑液提取工段與黑液匯合，送至堿回收系統(tǒng)處理。由此可以看出，與傳統(tǒng)麥草漿CEH漂白工藝相比，TCF漂白工藝外排廢水和污染物數(shù)量大為減少，同時(shí)，由于使用O2、H2O2、O3等作為漂劑，消除了廢水中的有毒、有害物質(zhì)——二惡英化合物。

2.技術(shù)設(shè)備方面。設(shè)備選型直接關(guān)系到TCF工藝技術(shù)的可靠性，以及降低單位產(chǎn)品物耗和能耗和有效降低污染物產(chǎn)生量等。另外，對(duì)于改、擴(kuò)建企業(yè)，應(yīng)做到減少投資，盡量利用原有設(shè)備和設(shè)施及場(chǎng)地，提高項(xiàng)目的可實(shí)施性。麥草漿TCF漂白可采用低壓中濃漂白技術(shù)，漂白過(guò)程漿料濃度控制在10%～15%范圍內(nèi)。麥草漿整個(gè)制漿過(guò)程可使用原有設(shè)備或進(jìn)行適當(dāng)改造，漂白工序除新增加中濃混合器、中濃漿泵等設(shè)備外，可對(duì)原有的真空洗漿機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行改造，如增設(shè)擠漿機(jī)等。最后，大部分漂洗過(guò)程產(chǎn)生的廢水與黑液匯合，進(jìn)入堿回收系統(tǒng)進(jìn)行回收循環(huán)利用。

四、麥草漿TCF漂白工藝技術(shù)參數(shù)

麥草漿TCF漂白工藝技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

五、麥草漿TCF漂白與傳統(tǒng)漂白對(duì)比及對(duì)環(huán)境保護(hù)的意義

麥草漿采用TCF漂白技術(shù)后廢水與污染物和有毒物質(zhì)產(chǎn)生情況方面，與傳統(tǒng)麥草漿CEH漂白工藝相比，TCF漂白工藝由于O/Q/PO漂白工序中，O段和PO段產(chǎn)生的廢水回用到前段工序并最終進(jìn)入堿回收處理，只有Q段（螯合）產(chǎn)生的廢水排放，產(chǎn)生的廢水量約為10m3/t漿，僅為CEH漂白工藝產(chǎn)生廢水量的1/3～1/4。污染物負(fù)荷方面，同樣由于O段和PO段產(chǎn)生的污染物中有90%左右最終進(jìn)入到黑液，只有Q段的污染物外排，通過(guò)測(cè)算，Q段的產(chǎn)生的主要污染物COD負(fù)荷為50kg/t漿左右，僅為CEH漂白工藝產(chǎn)生污染物COD負(fù)荷210kg/t漿左右的1/4，中段廢水處理前主要污染物COD濃度約為2 260mg/L。同樣，廢水中其他污染物BOD、SS等也相應(yīng)減少。由于TCF漂白技術(shù)使用的紙漿漂白劑為O2、H2O2、O3等無(wú)毒、無(wú)害物質(zhì)，Q段產(chǎn)生的廢水中不含氯和氯元素，徹底消除了廢水中所含氯化度較高的二惡英化合物（TCDD）。詳細(xì)對(duì)比見(jiàn)表2。

表 1 麥草漿TCF漂白工藝技術(shù)參數(shù)

表 2 TCF漂白與傳統(tǒng)漂白對(duì)比

綜上所述，麥草漿采用TCF漂白替代傳統(tǒng)的CEH漂白工藝，不但提高了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了物耗和能耗及清水用量，而且大幅度削減了廢水產(chǎn)生量和污染物負(fù)荷，徹底消除了廢水中有毒、有害物質(zhì)。使企業(yè)在增加經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也減少了廢物排放和徹底消除了有毒、有害物質(zhì)的產(chǎn)生，保護(hù)了環(huán)境和人身健康，具有顯著的社會(huì)和環(huán)境效益。因此，麥草漿TCF漂白工藝技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，對(duì)于環(huán)境保護(hù)具有重要的意義。