[发明专利]一种减少非木浆造纸氯气漂白过程中二噁英生成的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种减少非木浆造纸氯气漂白过程中二噁英生成的方法。该方法包括a）最佳pH条件下漂白：非木浆水悬浮液与氯气混合，并将该混合物在温度为20℃，调节体系初始pH值至最佳pH值3，高速搅拌下漂白60min；b）最佳温度下漂白：将非木浆水悬浮液与氯气混合，并将该混合物在体系初始pH为1，调节体系温度至最佳温度30℃，高速搅拌下漂白60min。漂白后纸浆中二噁英含量用同位素稀释高分辨气相色谱-高分辨质谱法（HRGC-HRMS）进行测定。体系初始pH或漂白温度越高，体系中以分子态存在的氯(Cl₂)越少，非木浆氯气漂白生成的二噁英越少；但pH过大或温度过高，会导致非木浆纤维素的氧化降解严重，从而影响纸产品质量。所以，初始pH及漂白温度在一定范围内存在一个最佳值。在最佳pH值和温度下漂白，可有效的减少非木浆氯气漂白过程中二噁英的生成，对于制浆造纸业二噁英减排和环境保护有重要意义。

背景技术

二噁英（PCDD/Fs）是多氯代二苯并二噁英（PCDDs）和多氯代二苯并呋喃（PCDFs）的统称。PCDD/Fs是一类毒性极强的含氯有机化学物质，其碳原子上的氢均可被氯原子取代。根据氯原子的取代数目和取代位置的不同，该类化合物可形成210种同类物，其中PCDDs有75种，PCDFs有135种。PCDD/Fs的毒性与分子中氯原子的取代数目和取代位置相关。一般认为，17种2,3,7,8位同时被氯原子取代的同类物具有毒性，其中2,3,7,8-TCDD的毒性最大。PCDD/Fs具有环境持久性、长距离迁移性、生物累积性以及高毒性。PCDD/Fs在环境介质中难于降解转化，容易长时间滞留；同时由于其具有半挥发性，能够通过大气环流作远距离迁移，甚至沉降到地球的偏远极地地区，造成全球范围的污染传播。另一方面，PCDD/Fs具有高脂溶性的特点，易在生物体内累积，并沿着食物链逐级放大，对处于最高营养级的人类的健康产生诸多危害。PCDD/Fs能够通过皮肤、粘膜、呼吸道和消化道进入人体。长期暴露在PCDD/Fs含量较高的环境中，进入人体的PCDD/Fs会蓄积在肝脏和脂肪组织中，可能会引起肝毒性、免疫毒性、内分泌毒性等，表现为皮肤痤疮、失眠头痛、肝肺功能异常、神经系统损伤等疾病，对人体健康造成严重伤害。

废物焚烧、钢铁冶炼、有色金属再生、制浆造纸、殡葬、化工领域等六大行业是我国PCDD/Fs主要的污染源头和重点控制行业。制浆造纸被认为是化学品和消耗性产品中最大的PCDD/Fs排放源。造纸行业中PCDD/Fs主要来源于含氯漂白过程，2,3,7,8-TCDD/TCDF是纸浆漂白生成PCDD/Fs的代表性产物。国家行动计划估算2004年来源于制浆和造纸行业的PCDD/Fs排放为161g TEQ。目前发达国家的纸浆结构以木浆和废纸浆为主，漂白工艺也基本淘汰污染严重的元素氯漂白而采用污染较小的无元素氯漂白(ECF)技术，并向全无氯漂白(TCF)工艺发展。结合深度蒸煮和氧脱木素等控制措施，基本解决了木浆制浆造纸过程中PCDD/Fs的排放问题。然而，基于中国人多地少的基本国情，我国造纸业的原料结构组成呈现多元化。我国是非木浆的主要生产国和使用国，并且采用非木浆造纸具有明显的社会效益，在一定时期内是不可替代的。目前我国的制浆漂白工艺仍停留在次氯酸盐单段漂白(H)或CEH多段漂白水平，这些因素决定了我国制浆造纸行业存在环境高污染、水能高消耗的问题。