過氧化氫漂白金屬離子PPT優(yōu)秀課件

1、1 過氧化氫漂白中金屬 離子的影響及控制 2 過氧化氫漂白有以下優(yōu)點(diǎn)幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：過氧化氫漂白有以下優(yōu)點(diǎn)幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)： 1. 1.漂白范圍寬廣漂白范圍寬廣 2. 2.白度穩(wěn)定性好白度穩(wěn)定性好 3. 3.廢水不含毒性氯化物且可實(shí)現(xiàn)封閉循環(huán)廢水不含毒性氯化物且可實(shí)現(xiàn)封閉循環(huán) 4. 4.藥品可回收及節(jié)約能源等藥品可回收及節(jié)約能源等 制約制約H H2 2O O2 2漂白發(fā)展的瓶頸主要有兩個(gè)：漂白發(fā)展的瓶頸主要有兩個(gè)： 一是一是H H2 2O O2 2在漂白過程中的無效分解導(dǎo)致漂白效率降低在漂白過程中的無效分解導(dǎo)致漂白效率降低 二是生產(chǎn)成本的增加。二是生產(chǎn)成本的增加。 紙漿漂白領(lǐng)域中一直倍受重視，紙漿漂白領(lǐng)域中

2、一直倍受重視， 尤其隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，尤其隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，H H2 2O O2 2 已成為全無氯漂白新工藝的主要漂劑已成為全無氯漂白新工藝的主要漂劑 之一。之一。 3 1.金屬離子的來源及存在狀態(tài) 2.金屬離子催化H2O2分解機(jī)理 3 .金屬離子對(duì)H2O2漂白的影響 4 .降低金屬離子影響的方法和途徑 4 金屬離子的來源及存在狀態(tài) 1.1 1.1 金屬離子的來源金屬離子的來源 金屬離子主要通過以下幾個(gè)渠道進(jìn)入漿金屬離子主要通過以下幾個(gè)渠道進(jìn)入漿 料系統(tǒng)中。料系統(tǒng)中。 1) 1)植物纖維原料中含有金屬離子植物纖維原料中含有金屬離子 2) 2)化學(xué)藥品帶入金屬離子化學(xué)藥品帶入金屬離子

3、 3) 3)生產(chǎn)設(shè)備的腐蝕及磨損生產(chǎn)設(shè)備的腐蝕及磨損 4) 4)生產(chǎn)用水中含有金屬離子生產(chǎn)用水中含有金屬離子 5 在未漂漿中，金屬離子既可以游離狀在未漂漿中，金屬離子既可以游離狀 態(tài)存在，也可與漿中羧基（酸法制漿中還態(tài)存在，也可與漿中羧基（酸法制漿中還 有磺酸基）發(fā)生離子交換反應(yīng)、與酚羥基有磺酸基）發(fā)生離子交換反應(yīng)、與酚羥基 及醇羥基發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)而以化合態(tài)或絡(luò)合及醇羥基發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)而以化合態(tài)或絡(luò)合 態(tài)存在。以后兩種方式存在的金屬離子較態(tài)存在。以后兩種方式存在的金屬離子較 難除去，也是除去的關(guān)鍵。難除去，也是除去的關(guān)鍵。 1.2 1.2 金屬離子存在狀態(tài)金屬離子存在狀態(tài) 金屬離子的來源及存在狀態(tài)

4、 6 金屬離子催化H2O2分解機(jī)理 2.1 2.1 堿性條件下堿性條件下 H H2 2O O2 2分解反應(yīng)分解反應(yīng) 2.2 2.2 金屬離子引起金屬離子引起 H H2 2O O2 2 均裂催化反應(yīng)均裂催化反應(yīng) 7 金屬離子對(duì)H2O2漂白的影響 金屬離子的存在，使金屬離子的存在，使H H2 2O O2 2 漂漿白度降低，硬漂漿白度降低，硬 度降低幅度減小，粘度降低增大，導(dǎo)致漂白度降低幅度減小，粘度降低增大，導(dǎo)致漂白 選擇性（硬度降低值粘度降低值）下降。選擇性（硬度降低值粘度降低值）下降。 3.1 3.1 金屬離子催化分解金屬離子催化分解H H2 2O O2 2 3.2 3.2 導(dǎo)致發(fā)色基團(tuán)的形成

5、導(dǎo)致發(fā)色基團(tuán)的形成 3.33.3金屬離子金屬離子- -木素復(fù)合體木素復(fù)合體 3.4 3.4 生成有色無機(jī)化合物生成有色無機(jī)化合物 8 各種金屬離子對(duì)各種金屬離子對(duì)H H2 2O O2 2的催化分解大大降低了的催化分解大大降低了 H H2 2O O2 2的漂白能力，在堿性條件下尤為嚴(yán)重。的漂白能力，在堿性條件下尤為嚴(yán)重。H H2 2O O2 2 漂漂 白馬尾松白馬尾松KPKP漿試驗(yàn)表明，漿試驗(yàn)表明，CuCu2+ 2+、 、MnMn2+ 2+ 即使在酸性條 即使在酸性條 件下也會(huì)件下也會(huì)H H2 2O O2 2分解分解3030以上；在堿性條件下以上；在堿性條件下, ,催化催化 H H2 2O O2

6、 2 分解率更分別高達(dá)分解率更分別高達(dá)97.4297.42和和95.6395.63，幾乎完全，幾乎完全 分解。這是金屬離子對(duì)分解。這是金屬離子對(duì)H H2 2O O2 2 漂白影響最嚴(yán)重的因素漂白影響最嚴(yán)重的因素 之一。研究表明，在之一。研究表明，在pH=11pH=11時(shí)，金屬離子催化分解時(shí)，金屬離子催化分解 H2O2H2O2的能力大小為：的能力大小為：CoCo2+ 2+Cu Cu2+ 2+Mn Mn2+ 2+Fe Fe3+ 3+ Fe Fe2+ 2+。 。 其次，部分金屬離子如：其次，部分金屬離子如：FeFe3+ 3+， ，CuCu2+ 2+ 還使漂白漿的 還使漂白漿的 粘度下降厲害，影響漿的

7、漂白選擇性。粘度下降厲害，影響漿的漂白選擇性。 3.1 3.1 金屬離子催化分解金屬離子催化分解H2O2H2O2 金屬離子對(duì)金屬離子對(duì)H H2 2O O2 2漂白的影響漂白的影響 9 A.Ghosh A.Ghosh和和Y.NiY.Ni通過木素模型物兒茶酚與通過木素模型物兒茶酚與FeFe3+ 3+、 、 CuCu2+ 2+ 等金屬離子進(jìn)行絡(luò)合實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)金屬離子不僅 等金屬離子進(jìn)行絡(luò)合實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)金屬離子不僅 可以使可以使H H2 2O O2 2分解，而且還與木素絡(luò)合生成具有穩(wěn)分解，而且還與木素絡(luò)合生成具有穩(wěn) 定結(jié)構(gòu)的金屬離子定結(jié)構(gòu)的金屬離子- -木素復(fù)合體，這種復(fù)合體在可木素復(fù)合體，這種復(fù)合體在可 見

8、光區(qū)有較大吸光度，從而加深了紙漿的顏色，見光區(qū)有較大吸光度，從而加深了紙漿的顏色， 降低降低H H2 2O O2 2的漂白效率。的漂白效率。 殘余木素與金屬離子形成了具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的木素- 金屬 離子復(fù)合體, 導(dǎo)致紙漿的吸光度增加, 從而加深了紙漿的顏色; 而當(dāng)溶液的pH 值較低時(shí), 可以阻礙這種復(fù)合體的形成。因此 在過氧化氫漂白過程中, 可以通過酸洗或螯合處理紙漿, 阻礙 這種復(fù)合體的形成, 提高紙漿的白度。 3.33.3金屬離子金屬離子- -木素復(fù)合體木素復(fù)合體 金屬離子對(duì)金屬離子對(duì)H H2 2O O2 2漂白的影響漂白的影響 10 重金屬離子含量較大時(shí)在紙漿中易生重金屬離子含量較大時(shí)在紙漿

9、中易生 成有色無機(jī)化合物，如：成有色無機(jī)化合物，如：FeFe2+ 2+在空氣中易 在空氣中易 氧化成氧化成FeFe3+ 3+而 而FeFe2 2O O3 3或或Fe(OH)Fe(OH)3 3 有色物質(zhì)，有色物質(zhì)， 影響了紙漿白度及其穩(wěn)定性。鑒于金屬離影響了紙漿白度及其穩(wěn)定性。鑒于金屬離 子對(duì)子對(duì)H H2 2O O2 2漂白的不良影響，故采取一定漂白的不良影響，故采取一定 的有效措施來控制和降低金屬離子影響是的有效措施來控制和降低金屬離子影響是 絕對(duì)必要的。絕對(duì)必要的。 3.4 3.4 生成有色無機(jī)化合物生成有色無機(jī)化合物 金屬離子對(duì)金屬離子對(duì)H H2 2O O2 2漂白的影響漂白的影響 11

10、目前，降低和控制金屬離子的有效方目前，降低和控制金屬離子的有效方 法就是在法就是在H H2 2O O2 2漂白前對(duì)紙漿進(jìn)行預(yù)處理，漂白前對(duì)紙漿進(jìn)行預(yù)處理， 使金屬離子從紙漿中脫除或失去催化能力，使金屬離子從紙漿中脫除或失去催化能力， 從而達(dá)到保護(hù)從而達(dá)到保護(hù)H H 2 2O O 2 2 的目的。的目的。 降低金屬離子影響的方法和途徑 4 4 降低金屬離子影響的方法和途徑降低金屬離子影響的方法和途徑 4.1 4.1 酸處理酸處理 4.2 4.2 螯合劑處理螯合劑處理 4.3 4.3 酸處理與螯合處理相結(jié)合酸處理與螯合處理相結(jié)合 4.4 4.4 生產(chǎn)用水處理生產(chǎn)用水處理 4.5 4.5 加入穩(wěn)定劑

11、加入穩(wěn)定劑 NaNa2 2SiOSiO3 3、 MgSO4 MgSO4 進(jìn)行處理進(jìn)行處理 4.6 4.6 其它控制措施其它控制措施 12 在漂白前采用一些無機(jī)酸及其鹽或小分子有在漂白前采用一些無機(jī)酸及其鹽或小分子有 機(jī)酸對(duì)紙漿進(jìn)行預(yù)處理。機(jī)酸對(duì)紙漿進(jìn)行預(yù)處理。 如：如：HClHCl、H H2 2SOSO4 4、NaHSONaHSO3 3、草酸、甲酸、草酸、甲酸、 乙酸、醋酸鎂、醋酸鈣等。酸處理的作用機(jī)理是乙酸、醋酸鎂、醋酸鈣等。酸處理的作用機(jī)理是 利用酸或鹽電離出利用酸或鹽電離出H H+ +或金屬離子置換漿料系統(tǒng)或金屬離子置換漿料系統(tǒng) 中的重金屬離子，再洗滌除去。酸處理的中的重金屬離子，再洗滌

12、除去。酸處理的pHpH值值 較低，一般在較低，一般在2 25 5 左右，其中左右，其中H H2 2SOSO4 4 預(yù)處理預(yù)處理pH pH 值更低，為值更低，為2 23. 3. 4.1 酸處理酸處理 降低金屬離子影響的方法和途徑 13 螯合劑是一種配位體以兩個(gè)及以上配位螯合劑是一種配位體以兩個(gè)及以上配位 原子同中心離子形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)的絡(luò)合物。它原子同中心離子形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)的絡(luò)合物。它 的作用機(jī)理是可與金屬離子形成穩(wěn)定的環(huán)狀的作用機(jī)理是可與金屬離子形成穩(wěn)定的環(huán)狀 結(jié)構(gòu)，使其失去反應(yīng)活性，再洗滌除去。防結(jié)構(gòu)，使其失去反應(yīng)活性，再洗滌除去。防 止金屬離子發(fā)生脫螯合現(xiàn)象后再與紙漿結(jié)合止金屬離子發(fā)生脫螯合現(xiàn)象

13、后再與紙漿結(jié)合 和對(duì)和對(duì)H H2 2O O2 2催化分解。催化分解。 4.2 螯合劑處理螯合劑處理 目前已用于造紙的螯合劑主要有EDTA （乙二胺四乙酸）、DTPA （二 乙烯三胺五乙酸）、DTMPA（二亞乙基三胺五亞甲基四膦酸）、STPP（三 聚磷酸鹽）、N T A （氮三乙酸）等，常用的為前三種。其中，DTMPA 比 其它兩種更有效。螯合處理的最佳pH 值為47，用量大約為2kg/t 絕干漿。 不同螯合劑，不同金屬離子，螯合效果各不相同。一般講，金屬離子電荷愈 大，半徑愈小，即電荷密度愈大，生成的螯合物愈穩(wěn)定。 降低金屬離子影響的方法和途徑 14 4.3 酸處理與螯合處理相結(jié)合酸處理與螯合

14、處理相結(jié)合 酸處理與螯合處理各有利弊，如：酸處理與螯合處理各有利弊，如：H H2 2SOSO4 4預(yù)預(yù) 處理去除處理去除MgMg2+ 2+、 、CaCa2+ 2+、 、MnMn2+ 2+ 效率高，去除 效率高，去除FeFe3+ 3+、 、 CuCu2+ 2+ 則效率低。而螯合劑與過渡金屬離子 則效率低。而螯合劑與過渡金屬離子FeFe3+ 3+、 、 CuCu2+ 2+ 等形成的螯合物穩(wěn)定常數(shù)大，與 等形成的螯合物穩(wěn)定常數(shù)大，與MgMg2+ 2+ 、 、CaCa2+ 2+ 等形成的螯合物穩(wěn)定常數(shù)小，所以兩者結(jié)合使用等形成的螯合物穩(wěn)定常數(shù)小，所以兩者結(jié)合使用 效果更好。效果更好。 降低金屬離子影響

15、的方法和途徑 首先酸化使?jié){中的金屬離子釋出首先酸化使?jié){中的金屬離子釋出, , 然后加螯然后加螯 合劑螯合釋出的金屬離子合劑螯合釋出的金屬離子, , 通過洗滌將其除去通過洗滌將其除去。 15 生產(chǎn)用水來自地下水，其中含有大量金屬生產(chǎn)用水來自地下水，其中含有大量金屬 離子，尤其離子，尤其CaCa2+ 2+、 、MgMg2+ 2+ 嚴(yán)重超標(biāo)。這里值得一 嚴(yán)重超標(biāo)。這里值得一 提的是，適量提的是，適量MgMg2+ 2+、 、CaCa2+ 2+ 對(duì) 對(duì)H H2 2O O2 2 分解有一定抑分解有一定抑 制作用，它可以使制作用，它可以使H H2 2O O2 2 漂漿白度升高，粘度增漂漿白度升高，粘度增 加

16、，漂白選擇性更好。但過量加，漂白選擇性更好。但過量CaCa2+ 2+、 、MgMg2+ 2+ 卻會(huì) 卻會(huì) 加速催化加速催化H H2 2O O2 2 無效分解，故生產(chǎn)用水中無效分解，故生產(chǎn)用水中CaCa2+ 2+、 、 MgMg2+ 2+ 需大量除去，可采用離子交換樹脂對(duì)地下 需大量除去，可采用離子交換樹脂對(duì)地下 水進(jìn)行軟化，降低水進(jìn)行軟化，降低CaCa2+ 2+、 、MgMg2+ 2+ 及其它金屬離子 及其它金屬離子 含量，減輕后續(xù)處理負(fù)荷。含量，減輕后續(xù)處理負(fù)荷。 4.4 生產(chǎn)用水處理生產(chǎn)用水處理 降低金屬離子影響的方法和途徑 16 Na2SiO3 為傳統(tǒng)的H2O2 漂白穩(wěn)定劑，它的網(wǎng)絡(luò)結(jié)

17、構(gòu)類似多孔的海綿，可以吸收漿中的金屬離子，控制 其對(duì)H2O2 的分解。 Na2SiO3 具有一定的酸堿緩沖作用，保證了H2O2 漂白的堿性條件。 鎂鹽穩(wěn)定H2O2 的機(jī)理有不同解釋。 一種是用極譜分析法研究發(fā)現(xiàn)，鎂鹽與Na2SiO3 一起作用可降低金屬離子活性從而保護(hù)了H2O2。 另一種是Mg2+與H2O2 反應(yīng)生成不穩(wěn)定的 Mg(OH)(OOH)而對(duì)H2O2 分解起到抑制作用。 4.5 加入穩(wěn)定劑加入穩(wěn)定劑Na2SiO3、MgSO4 進(jìn)進(jìn) 行處理行處理 降低金屬離子影響的方法和途徑 17 生產(chǎn)用水中生產(chǎn)用水中FeFe2+ 2+和 和FeFe3+ 3+的除去可采用曝氣 的除去可采用曝氣 天然錳礦法，即利用天然錳礦在天然錳礦法，即利用天然錳礦在pH pH 值為值為7.5 7.5 左右時(shí)加速左右時(shí)加速FeFe2+ 2+ 氧化成 氧化成FeFe3+ 3+，再水解生成 ，再水解生成 Fe(OH)Fe(OH)3 3 沉淀后吸附在錳礦表面除去。此外，沉淀后吸附在錳礦表面除去。此外， 加入少量鞣花酸處理也可降低鐵離子含量。加入少量鞣花酸處理也可降低鐵離子含量。 還有，選擇合適的生產(chǎn)設(shè)備材質(zhì)及純度高的還有，選擇合適的生產(chǎn)設(shè)備材質(zhì)及純度高的 制漿藥品都對(duì)提高制漿藥品都對(duì)提高H H2 2O O2 2 漂