化学怎样制浆？

木材经化学处理使纤维解离并漂白制成纸浆的过程。

化学制浆主要工序和方法

制浆包括备料、蒸煮、洗涤筛选、漂白等4个工序。为了制得适于不同性质和强度要求的纸浆，需要除去纸浆中杂质的程度也不同。化学浆以脱木质素为手段达到制浆和漂白的目的。

蒸煮

根据药液pH值的不同，可分为碱法（硫酸盐法、烧碱法、碱性亚硫酸盐法）、中性盐法和酸法（酸性亚硫酸钠法、亚硫酸氢盐法）。其中，硫酸盐法是制浆的主要方法，其次是酸性亚硫酸盐法。

硫酸盐法制浆

以氢氧化钠和硫化钠作蒸煮药剂的制浆方法。在碱回收过程中可用廉价的硫酸钠作为补充药剂。硫酸盐法的优点是：对原料的适应性强，纸浆强度比亚硫酸盐法高，可用来制造各种强韧纸和纸板及薄型纸；蒸煮周期短，药品回收率高，废液回收技术成熟。缺点是纸浆色深暗，难漂白，不透明性差，纸浆得率低。制浆过程如下：

影响蒸煮过程的参数包括木材品种、木片规格和质量、活性碱用量、药液浓度、硫化度、温度和蒸煮时间。这些参数之间相互影响，互相制约。

硫酸盐法适用于各种针、阔叶树材和竹材。针叶树材木质素含量高，木材结构较紧密；硬阔叶树材比重较大，其蒸煮条件和蒸煮结果差别很大。蒸煮用活性碱量随材种及纸浆用途而异。一般阔叶树材制化学浆用碱量为13～20%（以氧化钠计），针叶树材为18～28%。活性碱系指药液中的氢氧化钠和硫化钠，通常皆折合成氧化钠计。蒸煮用药液的活性碱浓度（克/升）是决定蒸煮速度的重要因素。用碱量一定时，药液浓度受液比控制。液比应根据蒸煮方式、原料种类、纸浆的质量要求和蒸汽质量而定，一般为1∶3～4。

硫化钠可以加速木质素结构单元间醚键的断裂，加快其溶出速度，缩短蒸煮时间，提高纸浆得率和纸浆质量。蒸煮液中硫化钠含量（占活性碱的百分数）以硫化度表示。

（以Na2O计）

一般针叶树材硫化度为25%左右，阔叶树材为20%左右。

提高蒸煮温度可以加快蒸煮速度，缩短蒸煮周期，在其他蒸煮条件相同时，蒸煮温度越高，蒸煮速度越快，但温度过高则使纸浆得率降低，纸浆强度下降。木材蒸煮温度一般在170℃左右。蒸煮时间由升温时间和保温时间构成。升温时间长短与药液渗透有关，一般为1.5～2.5小时。在最高温度下的保温时间，与原料种类、用碱量、硫化度、碱浓度、蒸煮最高温度及纸浆种类有关。蒸煮温度与时间可用参数——H-因子来表示。H-因子是蒸煮相对反应速度常数对蒸煮时间的积分面积。其他蒸煮条件相同时，只要H-因子相同，则可得到相同木质素含量和得率的纸浆。蒸煮中常用H-因子来控制蒸煮终点。

蒸煮后的浆料，经黑液提取设备（常用真空洗浆系统）提取黑液。然后在多效真空蒸发器及直接蒸发器中将黑液蒸发至浓度为50～60%。浓缩黑液与芒硝混合，喷射至碱回收炉中燃烧，芒硝被还原为硫化钠。熔融物由炉底流出，其成分为碳酸钠和硫化钠，溶于水中称为绿液。碱回收炉燃烧产生的热量，由蒸汽锅炉回收。澄清后的绿液用石灰乳苛化，将碳酸钠转变为氢氧化钠，将生成的碳酸钙（白泥）沉淀后则得到白液（氢氧化钠和硫化钠），用于蒸煮。

亚硫酸盐法制浆

以亚硫酸氢盐和亚硫酸作蒸煮药剂的制浆方法。根据蒸煮液pH值不同，可分为酸性亚硫酸盐法、亚硫酸氢盐法、中性亚硫酸盐法和碱性亚硫酸盐法。狭义的亚硫酸盐法是指酸性亚硫酸盐法。

酸性亚硫酸盐法制得的纸浆色浅，易漂白，浆得率较高。针叶树材亚硫酸废液可以制造酒精、酵母、香兰素及其他粘合剂、水泥减水剂、石油钻井用泥浆减粘剂等。但对原料的适应性差，蒸煮时间长，需要耐酸设备；废液回收困难，污染问题不易解决。此法逐渐被硫酸盐法取代。采用可溶性盐基（如镁、铵、钠等）代替钙基解决废液回收问题；采用多级蒸煮以扩大原料品种的使用范围。酸性亚硫酸盐法制浆过程如下：

用亚硫酸与亚硫酸氢盐组成蒸煮液。其组成以总二氧化硫和化合二氧化硫及游离二氧化硫表示。药液向木片内部渗透，是亚硫酸盐蒸煮的重要过程，渗透温度为110℃左右。药液渗透不足，木片在蒸煮温度下将造成“黑煮”。影响蒸煮过程的因素，除药液浸透外，还有蒸煮温度、蒸煮液的浓度与组成、pH值、蒸煮剂盐基种类、蒸煮时间等。木材酸性亚硫酸盐蒸煮温度为140～150℃。

碱性亚硫酸盐法制浆

一种新的制浆法。蒸煮药剂用NaOH和Na2SO3，药液pH值为10～13。此法具有对原料适应性强、纸浆得率高、漂白性能好、未漂浆色浅、纸张强度好等优点。

用碱性亚硫酸盐法蒸煮松木时，总药品用量为17～21%（以Na2O计），亚硫酸化度80%（计算方法类同于硫酸盐法中硫化度的计算），蒸煮温度为175℃，蒸煮时间180分钟。在相同脱木质素率情况下纸浆得率比硫酸盐法高6～12%，打浆性能好，可节约打浆能耗50～70%。纸浆强度除撕裂度较硫酸盐浆稍低外，其他强度均与硫酸盐浆相似。该法的主要缺点是废液回收比较困难。

纸浆漂白

纸浆颜色主要是由于浆中有木质素存在。漂白过程主要是除去浆中的有色物质，消除其发色基团。漂白方法分两类：①以氧化性漂白剂破坏纸浆中的残余木质素，达到提高纸浆白度的目的，称脱木质素漂白，多用于化学浆；②以药剂改变有色物质发色基团的结构，使其脱色，称为保留木质素漂白，多用于高得率浆。

化学木浆的漂白采用多段漂白法，优点是漂白剂的消耗量少，白度高，对纤维强度的损伤小。最简单的多段漂白由氯化（C）、碱处理（E）、次氯酸盐漂白（H）等3段组成。随着漂白技术的发展，新漂白剂的出现，如，二氧化氯（D），过氧化氢（P），漂白段数有的已达到7～8段，其中包括多次氯化与碱处理，以及多种漂白剂的使用，如C—E—H—D—E—D等，使纸浆具有较高的稳定白度（90°以上）。纸浆氯化的目的是脱除浆中的残余木质素，为后阶段的漂白打下基础。浆料在浆氯混合器中直接与氯气混合，进行反应。硫酸盐纸浆，氯化耗氯量约为总耗氯量的60～70%，浆浓度为3%，在常温下反应时间1小时，最终pH值为2。氯化后的木质素，一部分溶于氯化阶段的水中，一部分则需溶于碱介质中。因此，氯化以后需设碱处理阶段。碱处理时纸浆浓度为10%，pH值在9～10以上，温度为60～70℃，时间约1～2小时。纸浆漂白使用的漂白剂有次氯酸盐和二氧化氯。①次氯酸盐：是最早使用的漂白剂。利用次氯酸盐的氧化作用，除去纸浆中的木质素和有色物质。漂白过程中，纤维素和半纤维素同时受到氧化作用，使纸浆的物理强度下降，并使纸浆返色。通过对pH值、温度、浆浓度、用氯量的控制，达到提高纸浆白度并尽量减少纤维素损伤的目的。提高漂白温度可以加快漂白过程，但会增加纤维素的氧化破坏，因此漂白温度不宜超过40℃。pH值是影响漂白过程的最重要因素，漂液的pH值不同，其组成与性质也不同，pH值9以上时，漂白剂以次氯酸盐为主；pH值4以下时，以氯为主；pH值4～6.5时，以次氯酸为主。不同的漂白液组成有不同的氧化电势，其中以次氯酸的氧化电势为最高，因此在pH 5～7范围内漂白时，纤维素受到降解破坏最严重，纸浆得率和强度下降，而且漂白浆易返黄。在碱性条件下漂白时，氧化电势最小，对纤维素损伤最少。漂白时宜用碱调节pH值，使其漂白终点控制在8.0～8.5。pH值过高，漂白速度减慢，但白度较稳定。②二氧化氯：是一种优良的纸浆漂剂。其水溶液是一种强氧化剂，与木质素的选择性反应能力强，使纤维和半纤维素破坏较少。特别在酸性介质中，二氧化氯几乎不与碳水化合物反应。二氧化氯漂白可在不降低或少降低纤维强度和得率条件下，使纸浆获得高白度。二氧化氯漂白条件为：pH值3.5～6.0，温度为60～80℃。在纸浆氯化阶段加入少量二氧化氯，可以提高氯化效果，减少氯化废水中毒性有机氯含量。

化学制浆技术改进

由于化学制浆主要技术问题，一是提高纸浆得率以节约木材，二是研究无污染或少污染的制浆方法。为此开发了改良硫酸盐法的技术，主要是：①在硫酸盐蒸煮液中添加0.03～0.1%（对绝干木材）蒽醌，可提高纸浆得率2%左右，并降低用碱量或缩短蒸煮时间。此法已在硫酸盐浆厂普遍推广。目前正在研究用蒽醌代替全部硫化钠（即烧碱—蒽醌法），以减轻和消除硫酸盐浆厂排出恶臭气体对大气的污染。②用多硫化钠蒸煮，减少碳水化合物在碱蒸煮时的剥皮反应，提高碱法蒸煮浆的得率。该法一般可使针叶树材浆得率比硫酸盐法提高8%，阔叶树材提高3%。由于多硫化钠的腐蚀性及臭气问题，尚未大量推广使用。③气相蒸煮。办法是先使木片在0.0196～0.196兆帕压力下汽蒸3～6分钟，然后在蒸煮药液中充分渗透，再在气相条件下，在160～170℃蒸煮20～40分钟。其特点是碱消耗量少，浆料易漂白、易打浆，纸浆得率比普通硫酸盐法稍高，浆的质量也较好。④为了降低漂白废水中毒性有机氯含量，20世纪70年代后期提出了改良硫酸盐法（深度脱木质素法）。采用两段蒸煮的方式，第一段送入的碱液浓度较常规法低，第二段用蒸煮液较常规碱浓度高，硫化钠主要在第一段蒸煮液中送入。这种方法可在保持纤维粘度的条件下，使纸浆卡伯值由常规法的30～32降至25，从而使漂白用氯量及漂白废水中的有机氯含量降低20%。此法已在工业中推广使用。此外，80年代以来节能蒸煮法也在工业中推广，该法系用纸浆洗涤水将蒸煮后锅内的热黑液置换出并回收利用，可以节约蒸煮用汽60～65%，并缩短蒸煮时间，提高纸浆强度。

采用可溶性盐基和多级蒸煮技术，可以扩大亚硫酸盐蒸煮对原料的适应范围和减轻污染。亚硫酸的铵、钠、镁盐比传统的钙盐溶解度高，根据纸种的要求，选定药液的pH值以控制纸浆中的半纤维素含量，改善纸浆的物理、化学性能。并可采用盐基回收技术，以减轻对环境的污染。世界各国采用铵盐基酸性亚硫酸盐法蒸煮木浆较多。此法对原料的适应性强，纸浆得率高，废液可以直接用作农肥。亚硫酸盐法多级蒸煮可以提高纸浆得率，已工业化的有斯托拉（Stora）法和西沃拉（Sivola）法。

纸浆漂白技术向少污染、高白度、高强度及高得率浆漂白技术方向发展。如采用无氯漂剂（氧气、过氧化氢、臭氧等）以减少污染，以氧气漂白为主的无氯漂白技术已被广泛采用。氧漂作为漂白阶段以代替氯化阶段，可以消除有毒的氯化废水，或在常规的碱处理段通入氧气，以提高碱处理段的脱除木质素的能力。现代的两段制浆方法，把氧脱木质素作为制浆过程的一个阶段，以提高纸浆得率。即用碱蒸煮方法制出木质素含量的较高的浆料（卡伯值为30～50），用氧脱木质素至卡伯值10～12。由于氧漂的选择性脱木质素能力较碱蒸煮强，故可使浆得率提高5%左右，氧漂后的浆料再用二氧化氯漂白，可使白度达到85度以上。此法特别适用于阔叶树材制浆。

黄希坝（1921～ ）

中国现代林产化学工业专家、林业教育家。广西壮族自治区北流县人，生于1921年11月2日。1944年毕业于广西大学化学系。1945年任广西工业试验所技士。1946年赴美国华盛顿大学化工系、林产系学习，1949年获科学硕士学位，后留该校工作，继而在普吉生纸浆与木材公司任化学师。1951年回国。历任武汉大学、华中农学院、南京林学院（现称南京林业大学）副教授、教授；1959～1984年兼南京林学院林产化学工程系副主任、主任。还担任过中国林学会第四届理事，中国林产化学化工学会第一、二届副理事长，江苏省轻工协会第一届副理事长和日用化学学会理事长，全国林产化工教材委员会主任委员，国务院学位委员会第一、二届学科评议组成员。

黄希坝在南京林学院任教期间曾进行多项科学研究，其中《油茶壳水解制糠醛的研究》获江苏省1978年科学大会奖，《马来松香的研制及其用作造纸施胶剂》与《马来酸松香的研制与应用》获国家科学进步三等奖，《除草剂镇草宁中试》1984年获林业部科技成果一等奖。发表林产化学工业论文20余篇，并主译《树木提炼物工艺学》，主编《植物水解工艺学》、《英汉化学化工词汇补编（林产化学部分）》。

活化炉

见活性炭。

制浆段：原料选择→蒸煮分离纤维→洗涤→漂白→洗涤筛

选→浓缩或抄成浆片→储存备用

抄纸段：散浆→除杂质→精浆→打浆→配制各种添加剂→

纸料的混合→纸料的流送→头箱→网部→压榨部→干燥部

→表面施胶→干燥→压光→卷取成纸

涂布段：涂布原纸→涂布机涂布→干燥→卷取→再卷→超

级压光

加工段：复卷→裁切平板（或卷筒）→分选包装→入库结

束

现代的造纸程序可分为制浆、调制、抄造、加工等主要步

骤

1.制浆的过程

制浆为造纸的第一步，一般将木材转变

成纸浆的方法有机械制浆法、化学制浆法和半化学制浆法

等三种。

2.调制过程

纸料的调制为造纸的另一重点，纸张完

成后的强度、色调、印刷性的优劣、纸张保存期限的长短

直接与它有关。

一般常见的调制过程大致可分为以下三步骤：

a.

散

浆

b.打浆

c.加胶与充填

3.抄造过程

抄纸部门的主要工作为将稀的纸料，使其

均匀的交织和脱水，再经干燥、压光、卷纸、裁切、选别

、包装，故一般常见之流程如下：

a.纸料的筛选

将调制过的纸料再稀释成较低的浓度，

并借着筛选设备，再次的筛除杂物及未解离纤维束，以保

持品质及保护设备。

b.网

部

使纸料从头箱流出在循环的铜丝网或塑料

网上并均匀的分布和交织。

c.压榨部

将网面移开的湿纸引到一附有毛布的二个滚

辘间，藉滚辘的压挤和毛布的吸水作用，将湿纸作进一步

的脱水，并使纸质较紧密，以改善纸面，增加强度。

d.压

光

由于经过压榨后的湿纸，其含水量仍高达52

－

70%，此时已无法再利用机械力来压除水分，故改让湿

纸经过许多个内通热蒸气的圆筒表面使纸干燥。

e．卷

纸

由于经过压榨后的湿纸，其含水量仍高达52

－

70%，此时已无法再利用机械力来压除水分，故改让湿

纸经过许多个内通热蒸气的圆筒表面使纸干燥。

g.裁切、选别

包装：取前面已卷成筒状的纸卷多

支，用裁纸机裁成一张张的纸，再经人工或机械的选别，

剔除有破损或污点的纸张，最后将每五百张包成一包（通

常叫做一令）。

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