麥草漿全無氯（TCF）漂白技術研究開發

河南省輕工業科學研究所有限公司 焦國棟

大連理工大學化工機械學院 萬昊天

麥草漿全無氯（TCF）漂白技術研究開發

河南省輕工業科學研究所有限公司 焦國棟

大連理工大學化工機械學院 萬昊天

在我國，隨著麥草漿采用連續蒸煮、先進的黑液提取和漿料全封閉篩選、堿回收等技術和設備的日趨成熟，麥草制漿過程產生的廢水和污染物已得到大幅度削減，但由于麥草本身的特性和結構所致，與木漿比較，其制漿過程中廢水產生量及其污染物濃度仍高出許多。隨著環境壓力的增大，嚴重制約了我國以麥草為原料的制漿造紙企業的持續發展，來源廣泛的麥草資源不能得到有效利用。隨著各種紙張需求量不斷增加，木材和廢紙資源日趨緊缺，價格持續上漲。因此，需要合理利用麥草資源，降低麥草漿生產過程污染物產生量，緩解目前紙張產品消費增加與原材料供應短缺之間的矛盾。在技術方面，除了對麥草漿生產過程的備料、蒸煮、黑液提取等工藝技術不斷完善、提高以外，麥草漿漂白工藝技術的創新也是其中非常重要的因素之一。

一、國內外漂白技術現狀

1.國外漂白技術現狀。最近幾年來，在減輕環境污染的強大壓力下，國外的漂白技術有了很大的發展和進步，各國競相研究開發無毒、無害、無污染漂白技術和漂劑，特別是對無元素氯（ECF）和全無氯漂白技術（TCF）的開發與應用。目前，全世界漂白漿產量有一半以上是采用無元素氯（ECF）漂白技術，歐洲大多數國家漂白漿已使用全無氯漂白技術（TCF）。隨著人們對環境和人體自身健康要求的不斷提高，目前世界各主要紙漿產地正快速向使用全無氯漂白技術（TCF）轉變，從而使造紙工業的可持續發展和技術進步也隨之邁上新的臺階。

2.國內漂白技術現狀。目前，國內已有規模化漂白木漿和漂白竹漿TCF漂白生產線，但麥草漿漂白技術仍主要采用傳統的含氯漂劑進行漂白，采用傳統的漂白技術—CEHP三段漂（C—氯化、E—堿抽提、HP—次氯酸鹽和H2O2）。漂白過程中產生的廢水污染非常嚴重，除了高負荷的生化需氧量（BOD）和化學需氧量（COD）外，有10%的元素Cl2通過反應生成氯化度較高的二惡英化合物（TCDD）。二惡英是迄今已知的最毒化合物，具有生物蓄積性和很強的致癌性，對環境和人體有極大危害性。含有機氯化物廢水難于處理，在生化處理中還有很大一部分有機氯化物不能降解。傳統的麥草漿漂白工藝技術產生的廢水和污染物不能在生產過程被削減或消除，因而這種漂白不符合環境保護要求，造紙廠很難達到最大量的封閉循環用水。由于漂白時使用的化學藥品為整個化學制漿的15%～25%，這些化學藥品便隨廢水排放而造成水資源的很大浪費。此外，由于廢水不能回用，整個制漿用水量就非常大。這種嚴重污染環境、資源浪費巨大的傳統漂白技術已不適合造紙工業可持續發展和環境保護的要求，必須進行技術創新。所以，我國研發應用麥草漿TCF漂白技術尤其顯得迫切和必要。

二、麥草漿TCF漂白技術原理

麥草漿TCF漂白技術原理是：使用氧化能力很強的無毒、無害漂劑，如O2、H2O2、O3等，把木素氧化降解為小分子有機酸、二氧化碳和水等無毒、無害產物，使半纖維素在漂白中有的降解為單糖或多糖以及氧化為草酸、丁二酸、乳酸和糖酸等，消除有毒有害物質排放。因麥草漿與竹漿有許多相似之處，參照漂白竹漿TCF漂白生產線技術，結合麥草漿自身特點，確定麥草漿TCF漂白技術的制漿工藝流程，見圖1。

三、麥草漿TCF漂白工藝技術說明

1.麥草漿TCF漂白技術工藝為O/Q/PO，其中，O段為氧脫木素階段，Q段為螯合階段，PO為氧漂階段。從圖1可知，整個制漿過程，除螯合階段廢水不能回收利用以外，其他各段廢水都能回用到前段工序，使后段產生的廢水和污染物通過逆流循環向前段集中，最后進入黑液提取工段與黑液匯合，送至堿回收系統處理。由此可以看出，與傳統麥草漿CEH漂白工藝相比，TCF漂白工藝外排廢水和污染物數量大為減少，同時，由于使用O2、H2O2、O3等作為漂劑，消除了廢水中的有毒、有害物質——二惡英化合物。

2.技術設備方面。設備選型直接關系到TCF工藝技術的可靠性，以及降低單位產品物耗和能耗和有效降低污染物產生量等。另外，對于改、擴建企業，應做到減少投資，盡量利用原有設備和設施及場地，提高項目的可實施性。麥草漿TCF漂白可采用低壓中濃漂白技術，漂白過程漿料濃度控制在10%～15%范圍內。麥草漿整個制漿過程可使用原有設備或進行適當改造，漂白工序除新增加中濃混合器、中濃漿泵等設備外，可對原有的真空洗漿機系統進行改造，如增設擠漿機等。最后，大部分漂洗過程產生的廢水與黑液匯合，進入堿回收系統進行回收循環利用。

四、麥草漿TCF漂白工藝技術參數

麥草漿TCF漂白工藝技術參數見表1。

五、麥草漿TCF漂白與傳統漂白對比及對環境保護的意義

麥草漿采用TCF漂白技術后廢水與污染物和有毒物質產生情況方面，與傳統麥草漿CEH漂白工藝相比，TCF漂白工藝由于O/Q/PO漂白工序中，O段和PO段產生的廢水回用到前段工序并最終進入堿回收處理，只有Q段（螯合）產生的廢水排放，產生的廢水量約為10m3/t漿，僅為CEH漂白工藝產生廢水量的1/3～1/4。污染物負荷方面，同樣由于O段和PO段產生的污染物中有90%左右最終進入到黑液，只有Q段的污染物外排，通過測算，Q段的產生的主要污染物COD負荷為50kg/t漿左右，僅為CEH漂白工藝產生污染物COD負荷210kg/t漿左右的1/4，中段廢水處理前主要污染物COD濃度約為2 260mg/L。同樣，廢水中其他污染物BOD、SS等也相應減少。由于TCF漂白技術使用的紙漿漂白劑為O2、H2O2、O3等無毒、無害物質，Q段產生的廢水中不含氯和氯元素，徹底消除了廢水中所含氯化度較高的二惡英化合物（TCDD）。詳細對比見表2。

表 1 麥草漿TCF漂白工藝技術參數

表 2 TCF漂白與傳統漂白對比

綜上所述，麥草漿采用TCF漂白替代傳統的CEH漂白工藝，不但提高了產品質量，降低了物耗和能耗及清水用量，而且大幅度削減了廢水產生量和污染物負荷，徹底消除了廢水中有毒、有害物質。使企業在增加經濟效益的同時，也減少了廢物排放和徹底消除了有毒、有害物質的產生，保護了環境和人身健康，具有顯著的社會和環境效益。因此，麥草漿TCF漂白工藝技術的開發應用，對于環境保護具有重要的意義。