造纸工业中的清洗

纤维素脱树脂清洗

1.树脂

天然树脂是存在于植物体中的一种物质，在树木中含量较多。树木贮存其养分的形式一是淀粉，另一种是树脂。在木材组织中的柔细胞和髓细胞间含有大量树脂，也存在于针叶树材的树脂沟中和阔叶林的导管的间壁中。其化学成分为树脂酸、脂肪酸及其酯等可皂化物和烯，织物醇，高碳醇等不可皂化物，不同植物中含有的树脂化学组成也不同。树脂的含量随树种，树龄和采伐后原木干燥期的长短而发生变化，一般要求纸浆中树脂的含量要降低到0.2%以下。

2.造纸生产工艺过程

造纸工业中使用的纤维原料大多为木材和草类，它们的成分中含有纤维素，半纤维素，木质素以及其他成分。造纸通常分为两步，首先把原料变成纸浆，再把纸浆经过机械（打浆）处理，添加一些辅料，送上造机制成纸张。

（1）制浆过程中树脂的脱除

在蒸煮过程中溶液的pH值对树脂的脱除影响很大，当用酸性蒸煮法时，树脂中的酯类分解成脂肪酸，大约树脂总量的50%以脂肪酸形式被除去。而用碱性蒸煮法时，树脂中可皂化物发生皂化反应成为分子类物质并帮助其他不皂化物从纤维素中去除。在蒸煮过程中树脂会漂浮到溶液的表面，通过撇除可以收集，把分离得到的树脂再用硫酸在pH=3.5〜5.0条件下处理，又转变成脂肪酸或树脂酸并与水相分离，所得的成分叫粗塔罗油。

因此用碱法中的硫酸盐法（BKP法）不仅可以把树脂从木材纤维素中去除以提高纸浆质量，而且可以获得许多重要化工原料，如美国从长叶松中获得塔罗油的收率为30〜50kg/t纸浆。

塔罗油含有三种主要成分：树脂酸（主要是松香酸），脂肪酸以及不皂化物。不皂化物包括碳氢化合物，高碳醇等多种物质，它们都是重要工业原料，特别是塔罗油中脂肪酸含有大量油酸、亚油酸、亚麻酸等不饱和脂肪酸，是工业上不饱和脂肪酸的重要来源。

在煮浆和漂白过程中，树脂能被逐渐去除，表6-8是硫酸盐法蒸煮加漂白工艺中，树脂被逐步去除量的分析结果。

（2）煮浆过程中使用表面活性剂对脱树脂的作用

研究表明，在煮浆过程中使用表面活性剂有提高蒸煮效率，缩短蒸煮时间，加快木质素及树脂脱除的作用，这时使用的表面活性剂要求在130〜150°C，490-686kPa（5〜7kgf/cm³）的高温高压下能耐酸碱并保持化学性质稳定。通常使用的表面活性剂有烷基酚聚氧乙烯醛，脂肪醇聚氧乙烯醛等非离子表面活性剂和十二烷基苯磺酸钠，烷基硫酸酯盐等阴离子表面活性剂。在漂白和清洗阶段加入表面活性剂也有利于促进树脂的进一步脱除。

表6-8BKP法制浆过程中树脂去除量分析

表格P418页

在纸浆造纸过程中，纸浆中的树脂在漂白时会析岀并形成粘性凝聚物粘在设备，输送带或抄纸机的毛布上造成污染。为去除纸浆中的树脂可加入表面活性剂使树脂首先在水中形成稳定的分散体而不发生凝结，分散剂的添加量为纸浆的0.01%〜0.03%。在洗浆和筛浆过程中加入表面活性剂也有利于树脂的脱除，通常加入的是烷基酚聚氧乙烯醛等非离子表面活性剂，其分子中氧乙烯含量越高，脱除树脂的能力越强。

下面的表6-9是表面活性剂脱除纸浆中树脂的实验结果分析：

表6-9阴离子表面活性剂脱树脂效果

表格P418页

最早脱树脂使用的表面活性剂是阴离子型的，表中列有亚硫酸盐蒸煮得到的未脱树脂纸浆经过烷基苯磺酸钠和高碳醇硫酸酯盐处理的脱树脂效果。所用原料是经过6个月干燥的白、红松木，未加表面活性剂前纸浆中含树脂量：红松为2.93%，白红混合松为0.85%。

烷基酚聚氧乙烯醯非离子表面活性剂也有优良的脱树脂能力（一般使用环氧乙烷加成数为9左右的产品）。表6-10列有用亚硫酸盐法蒸煮的纸浆在精制工艺中用烷基酚聚氧乙烯醯脱脂效果比阴离子表面活性剂更好。

表6-10非离子表面活性剂脱树脂效果

表格P419页

据研究表明，添加表面活性剂用量在0.5%以下时，去除树脂效果是随活性剂用量增加而改善的，但用量超过0.5%后，去除树脂效果反而变差，并非用量越多效果越好。

造纸机械及设备的清洗

1.造纸毛布的清洗

（1）毛布的作用

经煮浆，打浆后纸浆最后在抄纸机上压制成纸张，即把湿的纸浆铺在毛布上，经过多道压辗压榨脱水，此时毛布起着对湿纸的支撑作用和吸收其水分的作用，毛布具有多孔、致密、柔软的特点，在抄纸过程中要求保持性能良好。随着抄纸机的大型化，高速化，榨水方式的进步，对毛布的性能要求也在提高。在抄纸过程中会有多种污垢污染到毛布上，既影响毛布的脱水效果也影响纸张的质量。对不同污垢应采用不同的方法进行清洗。

表6-11中列举了毛布上污垢分类及使用的清洗药品。

表6-11毛布上污垢分类及使用的清洗药品

表格P419页

（2）清洗毛布使用的清洗剂

毛布的清洗方法根据抄纸机的性能，纸浆性能不同可选择不同的方法和清洗剂，在清洗前对毛布上的污垢作一调查分析再决定清洗方法。毛布的清洗方法可采用抄纸过程中的清洗和停止抄纸的间隙过程清洗。常用的洗涤剂有：

①酸

通常用于毛布的连续清洗，当加入适量表面活性剂发挥协同作用可取得更好的清洗效果。用酸可将铝矶土等填料污垢清洗去除。通常使用盐酸或硫酸清洗，但考虑到对抄纸机的腐蚀，对纸纤维的损伤作用目前已改为腐蚀性较小的氨基磺酸清洗。

②碱

当毛布上附着有沥青树脂胶料时可用碱清洗去除，但处理时也会形成铝凝胶和粘着物污染毛布，所以常需先用酸清洗。碱液清洗是在50°C以下用碳酸钠溶液进行连续清洗。

③表面活性剂

一般用阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂做清洗剂，但烷基苯磺酸钠等阴离子表面活性剂受污垢中铝离子影响大，所以在抄纸的连续清洗中是在较低清洗温度，较短清洗时间内使用非离子表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醯的低浓度溶液作清洗剂，并在表面活性剂溶液中加入焦磷酸钠，聚磷酸盐作助洗剂以提高去污效果。

（3）清洗毛布时洗涤剂供给方式

在对毛布进行连续清洗和间歇清洗时，有四种供给洗涤剂的方式：

①罐装贮液供给方式：把已稀释好的清洗液放在大容量贮罐中，通过淋洗方式加到毛布上。

②喷射泵方式：把高浓度的洗液放在比较小的容器中贮存，使用时借助喷射水的虹吸作用把洗液稀释喷向毛布。

③泵式：把高浓度洗液装在贮槽中，使用时用泵把洗液泵出并与温热水混合对毛布进行清洗。

④高浓度洗液滴加方式：把高浓度洗涤液连续滴加到稀释槽中与温水混合，再经搅拌均匀后，用泵通过喷淋加到毛布上。

清洗方法是把洗涤液喷洒到毛布上，然后用运动中的压辐挤去洗涤液并去除污垢。

对毛布清洗剂的要求是：在常温或低温下有很好的清洗力和溶解性，是低泡型或起泡性差的洗剂，受水的硬度影响小，由于清洗时用水量大，应考虑到废水处理问题，因此要求它的废水是易被生物降解的，而且价格低廉。根据上述要求，目前多使用脂肪醇聚氧乙烯醯，烷基酚聚氧乙烯瞇等非离子表面活性剂和烷基苯磺酸钠，烷基硫酸酯型阴离子表面活性剂及其复配产物。考虑到废水生物降解性好，目前多使用直链的烷基酚聚氧乙烯硫酸酯盐作洗涤剂。为去除无机盐垢物，也采用表面活性剂与盐酸、硫酸、氨基磺酸复配的洗液，但对抄纸机的腐蚀性比较大。对于含树脂较多的毛布污垢，用有机溶剂清洗有较好效果，为清洗这类毛布上的污垢通常采用三氯乙烯，1，1，1-三氯乙烷与非离子表面活性剂组成的混合溶液清洗，采用40°C以上温度的喷淋方式。用羊毛制的毛布要用酸性或中性洗涤剂清洗，而用合成纤维或棉布制的毛布宜用中性或碱性洗涤剂清洗，最好采用喷射方式清洗。

2.金属网棍的清洗

抄纸时使纸浆脱水的长网机，金属网及吸入辗，压辐在使用中会沾染树脂，硫酸铝，沥青等。沉积物也需要定时清洗，一般采用循环喷淋方式用清水或洗涤剂清洗10~15min。喷淋管的宽度要与被清洗物宽度相当，保持清洗效果均匀。

在用蒸气清洗有网孔的管和压辐时，把喷淋管放在被清洗物上方利用重力喷射可取得好的效果。利用蒸气的力量可把聚积在压辐，吸入辐内部的树脂等污垢清除掉。

3.煮浆设备的清洗

煮浆过程中使用的木材原料去皮机、削片机、原料运输机、蒸煮锅、泄料桶、筛网、精选机以及漂白系统使用的设备都应定期清洗以防木质素污垢及其他无机污垢堵塞管道影响生产。一般釆用喷射水清洗或用洗涤剂乳状液进行清洗，也可用碱洗液进行清洗。