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    大连工业大学平清伟教授团队: 高得率竹浆漂白过程中乙醇对H₂O₂分解规律的影响

    阅读次数:     发布时间:2024-01-26 16:35:37

           本研究采用气量法研究了乙醇介质抑制H2O2无效分解的机理和提高高得率竹浆漂白的效果。主要探讨了乙醇质量分数、反应温度等参数对分解反应速率常数(k)和反应活化能(Ea)的影响规律,并对比了乙醇介质对漂白高得率竹浆的白度、返黄值和机械强度的影响。结果表明,乙醇介质通过降低k值和Ea值可以有效抑制H2O2的无效分解;乙醇质量分数升高,抑制H2O2分解能力增强,质量分数50%的乙醇抑制效果较好;与水介质相比,高得率竹浆在50%乙醇-水介质中进行H2O2漂白,漂后浆白度提高了117.4%,返黄值下降了72.2%,纸张抗张指数提升了60.9%。

           过氧化氢(H2O2)是一种常用的化合物,在纯液体形式下,具有独特的淡蓝色。因其化学结构和不成对电子,H2O2是一种强氧化剂。H2O2作为一种“绿色”试剂,被广泛应用于化工、纺织、造纸、军工、电子、航天、医药、建筑及环境保护等行业。H2O2漂白是工业上广泛使用的主要漂白方法,这是因为H2O2是业内最有效和最实用的漂白化学品。

           纸浆漂白过程主要是基于H2O2可控分解为HOO-(或超氧负离子O−2O2-)与木质素发色基团的反应,来提高漂白纸浆白度。然而,H2O2在碱性条件下或过渡金属离子的存在,都会导致其无效分解,生成氧气(H2O2→1/2O2+H2O),使漂白效果下降。有研究发现,在乙醇-水介质中进行H2O2漂白,可以提高漂白效果。但乙醇介质如何提升漂白效果,尚未见系统研究的报道。本研究对比分析了乙醇对H2O2分解为氧气的反应速率常数和活化能变化规律,探究了乙醇介质中H2O2漂白增效机理。

           实验结论
           
           3.1 添加乙醇介质后,H2O2的分解反应仍然是一级反应,可以有效抑制H2O2的无效分解。乙醇介质对用量为10%~30%的H2O2都有良好抑制分解作用。

           3.2 明晰了乙醇介质抑制
     
           H2O2分解的动力学。乙醇介质有效降低H2O2的无效分解原因是降低了分解反应速率常数(k)并提高了反应活化能(Ea)。

           3.3 乙醇质量分数越高,抑制H2O2无效分解的能力越强,选用质量分数50%的乙醇比较适合。乙醇质量分数相同时,k值随反应温度的升高而增大。

           3.4 乙醇介质可以明显提升高得率竹浆H2O2漂后浆的白度、白度稳定性和纸张抗张强度。50%乙醇-水介质与水介质相比,漂后竹浆白度提高了177.4%,返黄值下降了72.2%,抗张指数提升了60.9%。

           虽然目前乙醇价格比较高,但乙醇介质对H2O2漂后浆性能的提升,效果明显,后续可通过深入研究乙醇回收及漂白废液处理,有望降低漂白成本。同时,通过调整工艺参数或采用多段漂白,进一步提高漂白效率,改善纤维光学性能和力学强度性能。(收件人电话:《中国造纸》杂志社)