专利名称：高得率制浆废液阳离子化改性方法及改性后废液的应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种制浆废液处理的方法及处理后废液的应用，尤其涉及一 种高得率制浆废液阳离子化改性方法及改性后废液的应用。
背景技术：
以针叶木材，阔叶木材为造纸原料的高得率化学机械浆是采用温和的化 学预处理和机械后处理的两段制浆方法而制成的高得率浆。来自机械后处理段的螺旋挤压部的碱性过氧化氢化学机械浆(APMP)的制浆废液，其中含有的 半纤维素和一部分木素因制浆废液未经处理而作为废弃物随着排放废液直接 流入江河，造成环境污染。而目前处理高得率制浆废液多釆用化学物理沉降 法以及生物好痒厌氧法等，不仅成本高昂并造成天然资源的浪费。由于APMP的制浆废液中含有大量的半纤维素和一部分木素，其中半纤维 素其本身的结构中带有羟基，保留在纸浆中能够促进打浆，并能够增加纸料 纤维之间的连接。若将含有大量的溶解有半纤维素和一部份木素的废液阳离 子化，使得半纤维素和木素均呈现阳离子性，能够与呈负电性的纤维形成静 电吸附，半纤维素分子链上带有大量羟基，与纤维形成氢键从而增加纤维之 间的结合力，进而提高成纸物理强度，能够在一定程度上取代传统淀粉类纸 浆增强剂，对緩解粮食安全问题有促进作用。因而，如何对APMP的制浆废液 进行阳离子化处理技术随高得率制浆技术的不断发展而逐渐引起人们的关 注，也成为制浆造纸业界工作者亟待开发研究的课题。 发明内容本发明的目的，在于提供一种高得率制浆废液阳离子化改性方法及改性 后废液的应用，以有效地将阳离子化改性后的废液作为纸浆增强剂，不仅緩解 环境污染问题，而且充分地利用了天然资源回用于造纸工业。为实现本发明的目的，所采用的技术方案一种高得率制浆废液阳离子化改性方法及改性后废液的应用，其特征
在于所述的高得率制浆废液为来自螺旋挤压部的碱性过氧化氢化学机械 浆的制浆废液，根据处理后的制浆废液作为纸浆增强剂所添加的不同浆种， 设计一)、制浆废液阳离子化改性方法和二)、分离木素后滤液阳离子化改 性方法
一) 、制浆废液阳离子化改性方法
制浆废液为来自螺旋挤压部的碱性过氧化氢化学机械浆的制浆 废液，其阳离子化改性方法为在30。C下于废液中依次加入NaOH、阳离 子醚化试剂，在50-75。C搅拌反应3-6 h ，使反应体系降温至室温，用盐酸 中和至pH-7 ，即制得深棕色阳离子化改性废液，
所述阳离子醚化试剂，为3-氯-2-羟丙基三曱基氯化铵， 所述废液，阳离子醚化试剂和NaOH的物料配比为，滤液阳离子醚化 试剂NaOH=100: 60~120: 6~8，(废液中半纤维素质量与试剂质量比)；
二) 、分离木素后滤液阳离子化改性方法
制浆废液为来自螺旋挤压部的碱性过氧化氢化学机械浆的制浆废 液，分离木素后的滤液阳离子化改性方法，包括l)、滤液的制备和2)、滤 液的阳离子化改性，具体操作如下
1) 、滤液的制备
用浓度为98。/。的辟u酸调整碱性过氧化氢机械浆废液pH值至3~3.5，在 40-6(TC的恒温水浴中静置30min，使得废液中的木素析出，木素沉淀完全 后过滤得到澄清滤液，在室温下用6mol/L氢氧化钠溶液将所得澄清滤液的 pH值调至7~7.5， pH值为7~7.5的滤液；
2) 、滤液的阳离子化改性
在30。C下于滤液中于其中依次加入NaOH、阳离子醚化试剂，在50-75 。C搅拌反应3-6h ，使反应体系降温至室温，用盐酸中和至pH-7 ，即制得 淡黄色阳离子化改性滤液，
所述阳离子醚化剂是3-氯-2-羟丙基三曱基氯化铵，所述滤液，醚化试剂和NaOH的物料配比为，滤液瞇化试剂NaOH=100: 60~120: 6~8，(滤液中半纤维素质量与试剂质量比)。
一种阳离子化改性废液的应用，其特征在于所述阳离子化改性废液， 作为OCC纸浆增强剂，其添加方法为
阳离子化改性废液按照添加量为1%-3% (废液中半纤维素质量对绝干浆 质量)添加到OCC纸浆中。
一种分离木素后阳离子化改性滤液的应用，其特征在于所述分离木素 后阳离子化改性滤液，作为纸浆增强剂，其添加方法为
所述阳离子化改性废液按照一定的添加量添加到各种纸浆中，
所述各种纸浆为漂白针叶木浆，漂白阔叶木浆，APMP浆和OCC浆。
所述滤液添加量，对于漂白木浆为0.5-1.0%,对于OCC浆为1-3% (滤液 中半纤维素质量对绝干浆质量)。 优点和有益效果
本发明具有工艺简单，易于操作和处理成本较低的优点。
本方法的制浆废液和分离木素后滤液阳离子化改性方法，分别作为OCC 纸浆和漂白阔叶木浆，漂白针叶木浆和APMP浆纸用的浆内增强剂，具有良 好的增强效果，达到了 "变废为宝"的目的有益效果。
具体实施例方式
以下结合实施例对本发明详细说明。 实施例1
一种高得率制浆废液阳离子化改性方法，所述制浆废液为来自螺旋挤 压部的碱性过氧化氲化学机械浆的制浆废液，其制浆废液阳离子化改性方 法，包括一)、制浆废液阳离子化改性方法和二)、分离木素后滤液阳离子 化改性方法，
一)、制浆废液阳离子化改性方法
在30。C下于废液中于其中依次加入NaOH、阳离子醚化试剂，在 65。C搅拌反应4h ,使反应体系降温至室温，用盐酸中和至pH-7 ，即制得深棕色阳离子化改性废液，
所述阳离子醚化试剂，为3-氯-2-羟丙基三曱基氯化铵，
所述废液，醚化试剂和NaOH的物料配比为，废液醚化试剂
NaOH=100: 80: 6,(废液中半纤维素质量与试剂质量比)。
一种阳离子化改性废液的应用阳离子化改性废液，作为OCC纸浆
增强剂，其添加方法为
废液用量为3% (废液中半纤维素质量对绝干浆质量)，加入OCC纸浆
内；
阳离子化改性的废液作为纸浆内增强剂添加到occ纸浆，按照国家纸 及纸板物理性能测定方法测定occ纸浆纸页的各项强度，测定结果，见表 1。
表l
抗张指数环压指数耐折度挺度
/N.m.g"/N'm'g"/次/mN'm
空白41.68.29981.87
原废液41.48.471002.01
改性废液48.510.51202.57
表1表明，阳离子化改性废液对occ浆纸页的强度有明显增强作用。
二)、分离木素后滤液阳离子化改性方法
制浆废液为来自螺旋挤压部的碱性过氧化氢化学机械浆的制浆废 液，制浆废液经分离木素后滤液阳离子化改性方法，包括1)、滤液的制备
和2)、滤液的阳离子化改性，具体搡作如下 1)、滤液的制备
用浓度为98%的硫酸调整碱性过氧化氲机械浆废液pH值至3，在45 。C的恒温水浴中静置30min,使得废液中的木素析出，木素沉淀完全后过滤 得到澄清滤液，在室温下用6mol/L氬氧化钠溶液将所得澄清滤液的pH值 调至7,制得木素的去除率达到84.1%-85.6%, pH值为7的滤液；
72)、滤液的阳离子化改性
在30。C下于滤液中于其中依次加入NaOH、阳离子醚化试剂，在65。C搅 拌反应4h ，使反应体系降温至室温，用盐酸中和至pH-7 ,即制得淡黄色 阳离子化改性滤液，
所述阳离子醚化剂是3-氯-2-羟丙基三曱基氯化铵，
所述滤液，醚化试剂和NaOH的物料配比为，滤液醚化试剂NaOH=100: 80: 6,(滤液中半纤维素质量与试剂质量比)。
一种分离木素后滤液阳离子化改性滤液的应用，所述分离木素后阳离子 化改性滤液作为纸浆内增强剂，添加到纸浆内，添加量为0.9% (废液中半纤 维素质量对绝干浆质量)，
所述添加到的纸浆浆种，为漂白阔叶木浆，漂白针叶木浆，APMP纸浆 和OCC纸浆，
所述阳离子化改性滤液，作为纸浆增强剂，其添加方法为 所述阳离子化改性废液按照0.9%的添加量添加到漂白针叶木纸浆中， 滤液作为纸浆内增强剂添加到漂白针叶木浆内后，按照国家纸及纸板物 理性能测定方法测定针叶木浆纸页的各项强度指标，测定结果，见表2。
表2
抗张指数耐破指数耐折度撕裂指数
/N.nvg"/kPa.mV1/次/ mN.m2'g-1
空白41.63.09728.12
原滤液43.53.14808.78
改性滤液63.33.992149.72
表2表明，阳离子化改性滤液对漂白针叶木浆纸页的强度有明显增强 作用。
实施例2
一种废液和分离木素后滤液阳离子化改性方法和应用，与实施例l相同， 不同的是，分离木素后滤液阳离子化改性滤液添加到漂白阔叶木浆内，滤液作为纸浆内增强剂添加到漂白阔叶木浆内后，按照国家纸及纸板物理性能测
定方法测定漂白阔叶木浆纸页的各项强度指标，测定结果，见表3。 表3
抗张指数耐破指数耐折度撕裂指数
/N.m.g"/kPa.mV1/次/ mN.mV1
空白26.91.4233.89
原滤液30.71.4444.18
改性滤液35.11.6454.63
表3表明，阳离子化改性滤液对漂白阔叶木浆纸页的强度有明显增强 作用。
实施例3
一种废液和分离木素后滤液阳离子化改性方法和应用，与实施例1相同，， 不同的是，分离木素后滤液阳离子化改性滤液添加到APMP浆内，滤液作为纸 浆内增强剂添加到APMP浆内后，按照国家纸及纸板物理性能测定方法测定 APMP浆纸页的各项强度指标，测定结果，见表4。
表4
抗张指数耐破指数耐折度撕裂指数
/N.m.g-1/kPa'mV1/次/ mN.m2.g-1
空白20.90.86212.46
原滤液21.80.86513.00
改性滤液24.21.0423.97
表4表明，阳离子化改性滤液对APMP浆纸页的强度有明显增强作用。
权利要求
1、一种高得率制浆废液阳离子化改性方法，其特征在于所述的高得率制浆废液为来自螺旋挤压部的碱性过氧化氢化学机械浆的制浆废液，根据处理后的制浆废液作为纸浆增强剂所添加的不同浆种，设计一)、制浆废液阳离子化改性方法和二)、分离木素后滤液阳离子化改性方法一)、制浆废液阳离子化改性方法制浆废液为来自螺旋挤压部的碱性过氧化氢化学机械浆的制浆废液，其阳离子化改性方法为在30℃下于废液中依次加入NaOH、阳离子醚化试剂，在50-75℃搅拌反应3-6h，使反应体系降温至室温，用盐酸中和至pH＝7，即制得深棕色阳离子化改性废液，所述阳离子醚化试剂，为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，所述废液，阳离子醚化试剂和NaOH的物料配比为，废液∶阳离子醚化试剂∶NaOH＝100∶60～120∶6～8，(废液中半纤维素质量与试剂质量比)；二)、分离木素后滤液阳离子化改性方法制浆废液为来自螺旋挤压部的碱性过氧化氢化学机械浆的制浆废液，分离木素后的滤液阳离子化改性方法，包括1)、滤液的制备和2)、滤液的阳离子化改性，具体操作如下1)、滤液的制备用浓度为98％的硫酸调整碱性过氧化氢机械浆废液pH值至3～3.5，在40-60℃的恒温水浴中静置30min，使得废液中的木素析出，木素沉淀完全后过滤得到澄清滤液，在室温下用6mol/L氢氧化钠溶液将所得澄清滤液的pH值调至7～7.5，制得pH值为7～7.5的滤液；2)、滤液的阳离子化改性在30℃下于滤液中于其中依次加入NaOH、阳离子醚化试剂，在50-75℃搅拌反应3-6h，使反应体系降温至室温，用盐酸中和至pH＝7，即制得淡黄色阳离子化改性滤液，所述阳离子醚化剂是3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，所述滤液，醚化试剂和NaOH的物料配比为，滤液∶醚化试剂∶NaOH＝100∶60～120∶6～8，(滤液中半纤维素质量与试剂质量比)。
2、 一种阳离子化改性废液的应用，其特征在于所述阳离子化改性滤液， 作为OCC纸浆增强剂，其添加方法为阳离子化改性废液按照添加量为 1%-3% (废液中半纤维素质量对绝干浆质量)添加到OCC纸浆中。
3、 一种分离木素后阳离子化改性滤液的应用，其特征在于所述分离木 素后阳离子化改性滤液，作为纸浆增强剂，其添加方法为所述阳离子化改性滤液按照一定的添加量添加到各种纸浆中， 所述各种纸浆为漂白针叶木浆，漂白阔叶木浆，APMP浆和OCC浆， 所述滤液添加量，对于漂白浆和APMP浆为0.5-1.0%，对于OCC浆为 1-3% (滤液中半纤维素质量对绝干浆质量)。
全文摘要
本发明公开了一种高得率制浆废液阳离子化改性方法及改性后废液的应用，所述的高得率制浆废液为来自螺旋挤压部的碱性过氧化氢化学机械浆的制浆废液，根据处理后的制浆废液作为纸浆增强剂所添加的不同浆种，设计一)制浆废液阳离子化改性方法和二)分离木素后滤液阳离子化改性方法，在改性方法中，分别制得呈深棕色阳离子化改性废液作为OCC纸浆的增强剂和制得呈淡黄色阳离子化改性分离木素后滤液，作为漂白针叶木浆，漂白阔叶木浆，APMP浆和OCC浆的增强剂。本发明具有工艺简单，易于操作和处理成本较低和具有良好增强效果的优点，达到了“变废为宝”的有益效果。
文档编号D21C11/04GK101619549SQ20091006976
公开日2010年1月6日 申请日期2009年7月17日 优先权日2009年7月17日
发明者张继颖, 胡惠仁 申请人:天津科技大学