臭氧對紙漿的漂白作用
臭氧具有較強的氧化性和漂白性。早在1949年勃萊本登即就臭氧漂白登記了美國專利，隨后韋特、奧薩瓦等人對臭氧漂白繼續(xù)進行了探討和研究。臭氧漂白適應性強，在造紙工業(yè)中可用于多種原料和不同方法制得的漿料，用于漂白亞硫酸鹽漿時，還具有脫除樹脂的特點。臭氧漂白后的溶解物僅為木素和碳水化合物的降解產(chǎn)物，因而大大減輕了漂白排出廢液所造成的污染。由于臭氧所具備的這些特性，早已引起了制漿造紙工作者的注意。下面由誠志實業(yè)為您介紹臭氧對紙漿的漂白作用。
1臭氧的漂白機理及漂白歷程
1.1臭氧的化學、物理性質(zhì)
臭氧是淡藍色、有特殊臭味的氣體。臭氧(O3) 是氧的同素異性體，由三個氧原子構成，常溫常壓下不穩(wěn)定，可自行分解為氧氣。微量時，具有一種“清新”氣味，濃度高時則具有強烈的漂白粉味。它的氧化能力高于氯，僅次于氟，是一種強氧化劑。通常臭氧是在空氣或氧氣中通電制造而得的。
1.2臭氧的漂白機理
1976年，克拉茲爾、克勞斯和萊啟爾在國際紙漿漂白會議上提出了臭氧與木素和木素模型物反應的機理，認為臭氧與芳香化合物的反應經(jīng)常引起環(huán)的開裂，與木素反應時則在C3和C3處開環(huán)，生成高極性的結構，反應如下：
鄰苯二酚與臭氧反應，可分離出一定數(shù)量的順式己二烯二酸[見反應(1)],藜蘆醇與臭氧反應，脫甲基作用先于苯環(huán)的開裂[見反應(2)],另外有一些藜蘆基結構的物質(zhì)與臭氧反應，雖沒有脫甲基的反應，也使苯環(huán)開裂[見反應(3)],從而使木素發(fā)色物質(zhì)脫除。
臭氧與木素的未飽和雙鍵反應，反應中生成的過氧化氫可用來漂白紙漿。
1.3臭氧的漂白歷程
從對臭氧漂白過程中漿料白度和硬度(k值，即高錳酸鉀值)變化的研究發(fā)現(xiàn);漂白開始時反應比較迅速，漿白度的提高及k值的下降幅度都較大，當臭氧消耗達到一定量時，雖漿的白度繼續(xù)提高，但幅度已明顯減小，k值也不再降低，據(jù)此可以認為臭氧漂白歷程可分為兩個階段：(1)漂白前期，臭氧與漿中殘余木素迅速反應使之除去，白度和k值變化顯著；(2)漂白后期，因大部分殘余木素已脫除，剩余的少部分很難進一步除去，此時臭氧的作用主要是破壞漿中各組分中的發(fā)色基團或改變其結構，使白度進一步提高。這就是說漂白前期脫木素和漂白作用同時進行，而后期則以漂白作用為主。
2臭氧漂白時纖維形態(tài)、物理強度的變化及漂白效率和穩(wěn)定性
2.1纖維形態(tài)的變化
臭氧與紙漿反應時，引起了纖維表面狀態(tài)的變化。在電子顯微鏡下可以觀察到經(jīng)臭氧處理過的纖維表面上有很多脊狀隆起和凹痕，同時還可看到有連接各個纖維部分的粘狀膜，這種表面變化在未經(jīng)處理的纖維上是看不到的。因此，纖維表面狀態(tài)的變化是臭氧漂白的重要特點之一，這種變化促進了纖維的膨潤和帚化作用。用臭氧漂白的紙漿比一般方法漂白的紙漿打漿要快20%。
2.2物理強度的變化
臭氧漂白會使?jié){料的各種物理強度產(chǎn)生不同程度的變化，臭氧處理后紙漿粘度下降20~50%，但粘度下降并不等于纖維的降解和纖維強度的下降。研究表明，臭氧漂漿在粘度降低較大的同時，物理強度的降低幅度卻較小，在原漿強度的10%范圍內(nèi)。這可能是因為臭氧與纖維素反應生成羰基，使紙漿對堿敏感，而造成人為低粘度的緣故，另一方面也可能是纖維表面狀態(tài)的變化，產(chǎn)生了大量的短纖維素，因而降低了粘度，而對強度的影響則很小。臭氧漂白對漿的強度影響不大是臭氧漂白的另一特點。
2.3臭氧漂白的效率及漂白漿的穩(wěn)定性
臭氧是高效漂白劑，臭氧漂白所需時間不長。以西方鐵杉漿為例，當漿濃30%，O3用量為1%時，漂白在15分鐘內(nèi)即可基本完成，繼續(xù)延長時間效果不明顯。
臭氧漂白紙漿的白度穩(wěn)定性要比一般方法好。在熒光燈的照射下，在同樣的溫度、濕度下，經(jīng)過六個星期，臭氧漂白的紙漿降低了2.1% GE，而一般漂白方法所得紙漿則降低了4.1%。未曝光前，兩者的返黃值相同。
由于臭氧漂白具有效率高，漂白漿穩(wěn)定性好，對漿的強度影響不大等特點，利用臭氧進行漂白將會得到越來越廣泛的應用，臭氧漂白的前景十分廣闊。
鄭州市誠志實業(yè)有限公司是一家從事精細化工和生物酶產(chǎn)品的研究、開發(fā)、生產(chǎn)與銷售的現(xiàn)代科技企業(yè)。提供的產(chǎn)品主要有：雙氧水穩(wěn)定劑、氧漂加強劑、漂白活化劑、雙氧水促進劑、螯合劑、蒸煮助劑、污水脫色劑、硅酸鈉取代劑等。歡迎前來咨詢、了解。咨詢熱線：18638757165，李經(jīng)理。公司網(wǎng)址：http://www.mushu.org.cn
